HK1060721B - 製造塗覆物件的方法及由此製造的塗覆物件 - Google Patents

Description

制造涂覆物件的方法及由此制造的涂覆物件

相关申请的交叉参考

[0001]本申请要求2000年10月24日申请的名称为“单片汽车透明物体”的美国临时申请系列号No.60/242543的优先权，该临时申请的全部内容此处作为参考引入。

发明背景

1.发明领域

[0002]本申请一般涉及制造涂覆物件，如涂覆的汽车透明物体的方法，并涉及由此制造的涂覆物件。

2.当前已有技术的描述

[0003]已经知道，通过提供一个层压挡风玻璃来减少热量在车辆内部的聚积，该层压挡风玻璃具有两个玻璃层，以保护在两个层之间设有的红外(IR)或紫外(UV)衰减太阳能控制涂层的不受机械和/或化学损害。这些常规的挡风玻璃是通过对两个平面玻璃“坯件”(其中一个上面沉积有太阳能控制涂层)进行成形和退火而形成两个已成形和退火的玻璃层，然后将这些玻璃层与一塑料中间层紧固在一起而制成的。由于常规的太阳能控制涂层包括反射热量的金属层，所以在加热过程中玻璃坯件定位成一个位于另一个之上，功能涂层夹在玻璃坯件之间，以防止不均匀加热和冷却，这会影响层的最终形状。美国专利Nos.4820902、5028759和5653903中公开了层压汽车挡风玻璃及其制造方法的例子，它们此处作为参考引入。

[0004]在其它汽车透明物体上，如侧窗、后窗、日光车顶、月光车顶等上设置太阳能控制涂层是有利的。但制造层压挡风玻璃的过程不容易调节成适于制造其它类型的层压和/或非层压的汽车透明物体。例如，常规的汽车侧窗通常是由单个玻璃坯件制成的，该坯件被单独加热、成形和回火而形成由侧窗装入其中的车辆开口部的尺寸规定的所需弧度。在制造侧窗时提出但在制造挡风玻璃时不会遇到的一个问题是单独加热具有热反射太阳能控制涂层的玻璃坯件的问题。

[0005]此外，如果侧窗定位成使涂层位于侧窗上背离车辆的表面上(外表面)，则涂层容易受到撞击涂层的物体的机械损坏，及酸雨或洗车剂的化学损害。如果涂层位于侧窗上面向车辆内部的表面(内表面)上，则涂层容易由于车内乘客的触摸或者在车窗滑槽中卷上卷下而受到机械损坏，以及由于与常规的玻璃清洁剂接触而受到化学损害。此外，如果涂层是一个低辐射率涂层，则会促进将热量捕捉在车辆内部的温室效应。

[0006]虽然已经知道，通过涂覆耐化学品材料可减少对涂层的化学损害或腐蚀，但这些涂层一般尽可能薄地涂抹，从而不对底层涂层的美学效果产生负面影响，且不显著提高底层涂层的辐射率。这些薄涂层不能满足常规涂覆汽车透明物体的运输、加工或最终使用的耐久性要求，很容易损坏和持续暴露于环境中。此外，这种薄涂层不能缓解上面所述的温室效应。美国专利Nos.4716086、4786563、5425861、5344718、5376455、5584902和5532180中公开了常规涂层的例子。

[0007]因此，提供一种制造下面物件的方法是有利的，如层压或非层压的汽车透明物体，具有能够消除至少某些上述问题的功能涂层。

发明概述

[0008]一种制造涂覆基体的方法。该方法包括提供一个具有一个功能涂层的基体，该功能涂层具有一个第一辐射率(emissivity)值；将具有一个第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，从而提供一个辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，并对已涂覆基体进行加热。本发明可用于制造层状和单层物件。对于层状物件，保护涂层一般可薄于单层物件。本发明的保护涂层不仅向底层功能涂层提供了不受机械和/或化学损害的进一步保护，而且提供了当加热和/或成形涂覆基体时改进的加热特性。

[0009]一种制造层压物件的方法，包括提供一个具有一个主表面的第一基体；将具有一个辐射率值的功能涂层涂抹在第一基体的至少一部分主表面上；将一个保护涂层涂抹在至少一部分功能涂层上，以形成一个辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层；提供一个第二基体；将第一和第二基体单独加热到所需的形状；及用一个中间层将第一和第二基体层压在一起。

[0010]还提供了一种制造涂覆物件的方法，其中在一炉中对具有功能涂层的基体进行加热并冷却。在本发明的实践中，将一个辐射率提高保护涂层材料涂抹到至少一部分功能涂层上，以提高加热之前涂覆基体的辐射率。

[0011]本发明的实践中另一种制造涂覆物件的方法包括提供一个涂层，该涂层具有一个预定的红外反射率和一个预定的辐射率；及改变该涂层，以提高辐射率但保持红外反射率基本上相同。

[0012]本发明的一种物件，包括一个基体，一个沉积在至少一部分基体上的功能涂层，及一个沉积在至少一部分功能涂层上的保护涂层。功能涂层和保护涂层限定了一个涂层叠层，保护涂层向涂层叠层提供了高于只有功能涂层时的辐射率。

[0013]本发明的层压物件包括：一个具有第一主表面的第一层；一个沉积在至少一部分主表面上并具有一个辐射率值的功能涂层；及一个保护涂层，该保护涂层沉积在至少一部分功能涂层上，形成具有一个辐射率的涂层叠层，保护涂层构造成将涂层叠层的辐射率提高到高于只有功能涂层时的辐射率。该物件还包括一个第二层，一个位于第一和第二层之间的中间层。

[0014]本发明的一种单片物件，如汽车透明物体，包括一个基体，如玻璃基体，和一个沉积在至少一部分基体上的功能涂层。一个保护涂层沉积在功能涂层上而形成一个涂层叠层。该保护涂层可包括厚度在1微米至5微米范围内的铝氧化物、硅氧化物或它们的混合物，并能够向涂层叠层提供至少为0.5的辐射率。

本发明还提供了一种制造涂覆基体的方法，包括：提供具有功能涂层的基体，所述功能涂层具有第一辐射率值；将具有第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，以提供辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，其中所述涂层材料由重量比75％到85％的氧化铝和15％至25％的氧化硅构成。

本发明还提供了一种制造涂覆基体的方法，包括：提供具有功能涂层的基体，所述功能涂层具有第一辐射率值；将具有第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，以提供辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，其中所述涂层材料由重量比86％到90％的氧化铝和10％至14％的氧化硅构成。

附图简介

[0015]图1是具有本发明特征的一个层压汽车透明物体，如侧窗的边缘部分的侧面剖视图(不成比例)；

[0016]图2是用于在本发明的实践中生产玻璃坯件G(涂覆或未涂覆)的设备(为清楚起见，去掉了某些部分)的透视局部剖视图。

[0017]图3是具有本发明特征的单片物件一部分的侧面剖视图(不成比例)；

[0018]图4是一图表，表示与没有保护涂层的基体相比，具有本发明的保护涂层的基体的泰伯磨损测试结果；

[0019]图5是对于图4中所选择的基体的平均霾系数的图表；

[0020]图6是对于具有本发明的保护涂层的基体，相对于涂层厚度的辐射率值的图表；

[0021]图7是一个图表，表示对于具有本发明的保护涂层的基体的泰伯磨损测试结果；

[0022]图8是一个条形图，表示对于具有本发明的保护涂层的涂覆基体，在泰伯磨损上的热处理和涂覆厚度效果。

优选实施例的说明

[0023]如此处使用的，空间或方向术语，如“左”、“右”、“里”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等，如附图中所示的那样涉及本发明。但可以理解，本发明会假定各种替换方位，因此这些术语并不认为是限制。另外，如此处使用的，说明书和权利要求书中使用的表示尺寸、物理特性、加工参数、成分含量、反应条件等的数字，在所有情况下都理解为用术语“约”修正。因此，除非有相反的指示，在下面的说明书和权利要求书中列出的数值会根据本发明要获得的所需性能而改变。最起码，但并不是要限制权利要求书范围等同物的原理的应用，每个数值应当至少根据所报告有效数字的数值并通过应用普通四舍五入技术来理解。另外，这里公开的全部范围理解为包括开始和结束范围值以及包含在其中的任何和全部子范围。例如，声称的“1到10”的范围应当理解为包括最小值1到最大值10之间(含)的任何和全部子范围；即以最小值1或更大开始以最大值10或更小值结束的全部子范围，如5.5到10。术语“平的”或“基本上平的”基体表示在形状上基本上是平的基体；即主要位于一个单一几何平面中的基体，如本领域技术人员可以理解的，该基体中可包括轻微弯曲、突起或凹陷。另外，如这里使用的，术语“沉积在”、“涂覆在”或“设置在”表示沉积或设置在但并不必然有表面接触。例如，一个“沉积在”基体上的涂层并不排除在沉积涂层与基体之间存在一个或多个具有相同或不同成分的其它涂覆薄膜。

[0024]如将从下面的讨论中理解的，本发明的保护涂层可用于制造层状或非层状物，如单层物件。当用于层状物件时，保护涂层通常可以比用于非层状物件时薄。将首先说明本发明一个示例性层状物件的结构部件和制造方法，然后说明本发明的一个示例性单片物件。“单片”表示具有一个单一结构基体，或者主层，如玻璃层。“主层”表示主支承件或结构件。在下面的讨论中，示例性物件(不论是层状还是单片)是作为汽车侧窗来描述的。但本发明并不限于汽车侧窗，而是可用于任何物件，例如但并不限定于，绝热玻璃单元，住宅或商用层状窗户(如天窗)，或者用于陆地、空中、太空、水上或水下车辆的透明物体，如挡风玻璃、后窗、日光或月光车顶，仅列出了少数几个物件。

[0025]图1示出具有本发明的特征的层状侧窗10。该层状侧窗10包括一个具有一外部主表面13和一内部主表面14的第一坯件或层12。一功能涂层16沉积在至少一部分，最好是全部内部主表面14上。如将要更详细描述的，本发明的保护涂层17沉积在至少一部分，最好是全部功能涂层16上，不仅有助于提高机械或化学耐久性，而且改进了用于弯曲和/或成形其上涂有保护涂层17的坯件的加热特性。一中间层18位于该第一层12与一个具有一内部主表面22和一外部主表面23的第二坯件或层20之间。在一个实施例中，外部主表面23面向车辆外部，而外部主表面13面向车辆内部。在以任何常规方式进行层压之中和/或之后，可将常规边缘密封剂26涂抹到层状侧窗10的周边上。在层12和20中至少一个的表面上，例如环绕其中一个内部或外部主表面的周边，可设置一个装饰带90，如不透明、半透明或带颜色的带，如陶瓷带。

[0026]在本发明的广义实践中，第一层12和第二层20可以是具有任何所需特性的任何所需材料，如不透明、半透明、透明或基本上透明的基体。“基本上透明”表示具有60％或更大的可见光透光度。“半透明”表示具有大于0％小于60％的可见光透光度。“不透明”表示可见光透光度为0％。层12和20可由相同或不同的材料制成。适当基体的例子包括但不限于，塑料基体(如聚丙烯酸酯，聚碳酸酯，和聚对苯二酸乙酯(PET))；金属基体；涂釉或陶瓷基体；玻璃基体；或者它们的组合物或混合物。玻璃例如可以是常规未着色的钠钙玻璃，即“透明玻璃”，或者可以是着色的或者其它有色玻璃，硼硅酸盐玻璃，铅条玻璃，回火、未回火、退火或热增强玻璃。玻璃可以是任何类型，如常规的浮法玻璃，平玻璃，或者浮法玻璃带，可以含有具有光学特性的任何成分，如任何可见光传输、紫外传输、红外传输和/或全部太阳能传输值。例如在美国专利Nos.4746347、4792536、5240886、5385872和5393593中描述了适用于本发明的实践的玻璃类型，但不认为是限制性的。虽然本发明并不受用于形成层压汽车侧窗的基体厚度的限制，但第一和第二层12、20的厚度可以小于约3.0毫米，如小于约2.5毫米，如在约1.0毫米到约2.1毫米的厚度范围内。如下面所述，对于单片物件，基体通常较厚。

[0027]功能涂层16可以是任何所需类型。如此处使用的，术语“功能涂层”指的是这样一个涂层，它可改变在其上沉积的基体的一个或多个物理特性，如光学、热、化学或机械性能，且在随后的处理过程中并不完全从基体上清除。功能涂层16可以有一个或多个具有相同或不同成分或功能性的功能涂层薄膜。如此处使用的，术语“层”或“薄膜”指的是具有所需或经选择的涂层成分的涂层区域。“涂层”或“涂层叠置”是由一个或多个薄膜”或“层”构成的。

[0028]功能涂层16可以是导电涂层，例如用于如美国专利No.5653903和5028759中公开的那样制作可加热窗户的导电涂层，或者用作天线的单膜涂层或多膜涂层。相似地，功能涂层16可以是太阳能控制涂层。如此处使用的，术语“太阳能控制涂层”指的是这样一个涂层，它包括一个或多个影响涂覆物件的太阳能特性的层或薄膜，例如但不限于太阳能辐射量，入射在和/或穿过涂覆物件的可见、红外或紫外辐射，红外或紫外吸收或反射，遮蔽系数，辐射率等。太阳能控制涂层可阻挡、吸收或过滤所选择部分的太阳光谱，例如但不限于IR、UV和/或可见光谱。例如在美国专利Nos.4898789、5821001、4716086、4610771、4902580、4716086、4806220、4898790、4834857、4948677、5059295和5028759中，以及在美国专利申请系列号No.09/058440中，发现了可用于本发明实践的太阳能控制涂层的例子。

[0029]功能涂层16还可以是允许如400纳米到780纳米的可见波长能量传导通过涂层，但反射较长波长的太阳能红外能量的低辐射率涂层。“低辐射率”表示辐射率小于0.4，优选小于0.3，更优选小于0.2，特别更加优选小于0.1，还要更加优选的是小于或等于0.05。例如在美国专利Nos.4952423和4504109以及英国参考文献GB2302102中发现的低辐射率涂层的例子。功能涂层16可以是单层涂层或者多层涂层，并可包括一个或多个金属、非金属、半金属、半导体和/或合金、化合物、复合物，它们的组合或混合物。例如，功能涂层16可以是单层金属氧化物涂层，多层金属氧化物涂层，非金属氧化物涂层，金属氮化物或氮氧化物涂层，或非金属氮化物或氮氧化物涂层，或者多层涂层。

[0030]适用于本发明的功能涂层的例子可从宾西法尼亚州匹兹堡的PPG工业有限公司购买SUNGATE和SOLARBAN涂层系列。这些功能涂层一般包括一个或多个防反射涂层薄膜，这些防反射涂层薄膜由介电或防反射材料制成，如最好对于可见光是透明或基本上透明的金属氧化物或金属合金的氧化物制成。功能涂层还可包括一个或多个由例如金、铜或银这样的贵重金属或者它们的组合物或合金制成的红外反射薄膜，还可包括位于金属反射层上和/或下的一个主薄膜或隔层薄膜，如现有技术中已知的钛。功能涂层可具有任何所需数量的红外反射薄膜，如1个或多个银层，如2个或多个银层，如3个或多个银层。

[0031]虽然并不对本发明构成限制，但功能涂层16可以定位在层状物的其中一个内部主表面14、22上，从而与位于层状物外表面上相比，涂层16更不容易受到环境和机械磨损。但功能涂层16也可以设置在外部主表面13或23中的一个或两个上。如图1中所示，可以常规方式，如通过在层压之前研磨或在涂覆过程中掩盖，而去除或删除一部分涂层16，例如环绕涂覆区域的外部周边的约1毫米到20毫米，如2毫米到4毫米宽的区域，以减少在使用过程中由于天气或环境作用而在层状物边缘对涂层16造成的损坏。此外，可以为了功能特性而去除，如天线、加热挡风玻璃，或者改进无线电波传输，被去除的部分可以具有任何尺寸。为了美学目的，可在这些层或涂层的任何表面上，例如环绕外部主表面13的周边在一个或两个层的一个或两个表面上设置一个带颜色的、不透明的、或者半透明的带90，以隐藏被去除的部分。带90可以由陶瓷材料制成，可以任何常规方式烤到外部主表面13上。

[0032]本发明的保护涂层17沉积到功能涂层16的至少一部分，最好是全部外表面上。其中，保护涂层17将涂层叠层(即功能涂层加保护涂层)的辐射率提高到大于只有功能涂层16时的辐射率。作为例子，如果功能涂层16的辐射率值为0.2，则保护涂层的添加将所产生的涂层叠层的辐射率值提高到大于0.2。在一个实施例中，保护涂层将所产生的涂层叠层的辐射率比功能涂层的辐射率提高2倍或更大的系数(即，如果功能涂层的辐射率是0.05，则添加保护层将所产生的涂层叠层的辐射率提高到0.1或更大)，如5倍或更大的系数，例如10倍或更大的系数，例如12倍或更大的系数。在本发明的另一实施例中，保护涂层17将所产生的涂层叠层的辐射率提高到基本上与其上沉积涂层的基体的辐射率相同，例如在基体的辐射率0.2以内。例如，如果基体是辐射率约为0.84的玻璃，则保护涂层17最好提供辐射率在0.3至0.9范围内，如大于0.3，如大于0.5，如大于0.6，如0.5至0.9的涂层叠层。如下面将要描述的，通过沉积保护涂层17而提高功能涂层16的辐射率改进了在处理过程中涂覆层12的加热和冷却特性。保护涂层17还保护功能涂层16在搬运、储存、运输和处理过程中不受机械和化学冲击。

[0033]在一个实施例中，保护涂层17最好具有大致与层压到其上的层12相同的折射率。例如，如果层12是折射率为1.5的玻璃，则保护涂层17最好具有小于2的折射率，如1.3至1.8，如1.5±0.2。

[0034]保护涂层17可以具有任何所需的厚度。在一个示例性的层压物件实施例中，保护涂层17的厚度为500埃至50000埃，如500埃至10000埃。另外，保护涂层17不需要在功能涂层16的表面具有均匀的厚度，而是可以有高低点或区域。

[0035]保护涂层17可以由任何所需材料制成。在一个示例性实施例中，保护涂层17可以包括一个或多个金属氧化物材料，例如但不限于，铝氧化物，硅氧化物，或它们的混合物。例如，保护涂层可以是重量百分比35％至100％的氧化铝和65％至0％的氧化硅，如70％至90％的氧化铝和10％至30％的氧化硅，如75％至85％的氧化铝和15％至25％的氧化硅，如88％的氧化铝和12％的氧化硅，如65％至75％的氧化铝和25％至35％的氧化硅，如70％的氧化铝和30％的氧化硅。还可以存在其它材料，如铝、铬、铪、钇、镍、硼、磷、钛、锆，及其氧化物，从而影响保护涂层的折射率。

[0036]中间层18可以是用于将各层粘结在一起的任何材料，例如但并不限于塑料材料，如聚乙烯醇缩丁酸或类似材料，可具有任何所需的厚度，如在0.50毫米至约0.80毫米范围内，如0.76毫米。

[0037]现在描述制成应用本发明特征的层压侧窗10的示例性方法。

[0038]设有一个第一基体和一个第二基体。第一和第二基体可以是厚度约为1.0毫米至6.0毫米的平玻璃坯件，一般是约1.0毫米至约3.0毫米，如约1.5毫米至约2.3毫米。将功能涂层16涂抹到第一玻璃基体的至少一部分主表面上，例如主表面14上。可以任何常规方式沉积功能涂层16，例如但不限于，磁控溅射蒸气沉积(MSVD)，热解沉积如化学蒸气沉积(CVD)，喷射热解，大气压CVD(APCVD)，低压CVD(LPCVD)，等离子增强CVD(PECVD)，等离子辅助CVD(PACVD)，或者通过电阻或电子束加热的热蒸发，阴极电弧沉积，等离子喷射沉积，湿化学沉积(如溶胶-凝胶，镜面镀银，等)，或者任何其它所需方式。例如，在将第一基体切割成所需尺寸之后，可将功能涂层16沉积到第一基体上。可替换地，可在加工玻璃片之前由一个或多个定位在浮动室中的常规CVD涂覆器将功能涂层16涂抹到玻璃片上，和/或涂抹到支承于熔融金属如锡的槽上的浮动玻璃带上。在从浮动室出来之后，可切割所述带而形成涂覆的第一基体。

[0039]可替换地，可以在所述带从浮动室出来之后将功能涂层16沉积到浮动玻璃带上。例如，此处作为参考引入的美国专利Nos.4584206、4900110和5714199中公开了用于将含有金属的薄膜沉积在玻璃带底面上的方法和设备。这种已知设备可定位在浮法玻璃工艺中熔融的锡槽下游，从而在玻璃带的底部，即与熔融金属接触的带的侧部设置一个功能涂层。另外，在将基体切割成所需尺寸之后，可通过MSVD将功能涂层16涂抹到第一基体上。

[0040]本发明的保护涂层17沉积在至少一部分功能涂层16上。保护涂层17在制造层压物件过程中提供了若干加工优点。例如，保护涂层17保护功能涂层16在搬运、运输、储存和加工过程中不受机械和/或化学侵害。此外，如下面所述，保护涂层17有助于通过提高所产生涂层叠层的辐射率而简化加热和冷却功能涂覆的坯件。尽管外涂层已经提前涂抹到功能涂层上以有助于保护功能涂层在搬运、运输、储存和加工过程中不受机械和/或化学侵蚀，但这些外涂层还是制成尽可能薄，以不影响功能涂层的美学或太阳能控制性质，如涂层辐射率。相反，在本发明中，保护涂层17制成足够厚，从而提高涂层叠层的辐射率。另外，通过使保护涂层17的折射率基本上与层压到其上的基体的折射率相匹配，在层压后保护涂层17对功能涂层16的美学特征很少或者没有负面影响。

[0041]如果功能涂层16是具有一个或多个红外反射金属层的低辐射率涂层，则增加保护涂层17来提高涂层叠层的辐射率会降低功能涂层16的热红外反射特性。但涂层叠层保持了太阳能红外反射。

[0042]可以任何常规方式沉积保护涂层，例如但不限于，上面所述的用于涂抹功能涂层的方式，如槽内或槽外CVD、MSVD或溶胶-凝胶，仅列出了几个。例如，可将具有功能涂层的基体引导到具有一个或多个金属电极如阴极的常规MSVD涂覆设备中，这些电极可在含氧气氛中溅射而形成金属氧化物保护涂层。MSVD设备可包括一个或多个铝、硅的阴极，或者铝或硅的混合物或合金。阴极例如可以是重量百分比35％至100％的铝和0％至65％的硅，如50％至80％的铝和20％至50％的硅，如70％的铝和30％的硅。还可以存在其它材料或掺杂物，如铝、铬、铪、钇、镍、硼、磷、钛或锆，以促进阴极的浅射和/或影响所产生涂层的折射率或耐久性。以足够的量涂抹保护涂层17或涂抹到一个足够的厚度，从而将涂层叠层的辐射率提高到高于只有功能涂层时的辐射率。在一个实施例中，保护涂层17可涂抹到500埃到50000埃的厚度，和/或将涂层叠层的辐射率提高到大于或等于约0.3，如大于或等于0.4，如大于或等于0.5。

[0043]在将基体弯曲和成形到所需轮廓之后，可将功能涂层16和/或保护涂层17涂抹到平面基体或基体上。

[0044]可切割已涂覆的第一基体和未涂覆的第二基体，从而分别提供分别具有所需形状和所需尺寸的第一已涂覆坯件或层和第二未涂覆坯件或层。已涂覆和未涂覆层被接合、冲洗、弯曲和成形为所需轮廓，以分别形成将进行层压的第一和第二层12和20。如本领域技术人员可以理解的，已涂覆和未涂覆坯件或层的整体形状取决于它们装入其中的具体车辆，因为侧窗的最终形状在不同的汽车制造商之间有所不同。

[0045]可以用任何所需工艺将已涂覆和未涂覆的坯件成形。例如，可以用美国专利No.5286271中公开的“RPR”工艺或者美国专利申请系列号No.09/512852中公开的经修改的RPR工艺对坯件进行成形，该专利和专利申请此处作为参考引入。图2表示适用于本发明实践的另一个RPR设备30，包括一个炉32，如辐射加热炉或隧道式退火炉，具有由多个间隔开的炉输送辊36构成的炉输送机34。加热器，如辐射加热线圈，沿炉32的长度定位在炉输送机34的上方和/或下方，可以控制而沿炉32的长度形成具有不同温度的加热区。

[0046]一成形工位50靠近炉32的排放端定位，包括一个具有可垂直移动柔性环52的底部模型51，和一个具有多个辊56的成形工位输送机54。一上部真空模型58位于底部模型51的上方，该模型58具有一个可移动或可重新构造的有预定形状的成形表面60。真空模型58可借助于一个穿梭机构61移动。

[0047]靠近成形工位50的排放端有一个具有多个成形传送辊64的传送工位62。传送辊64最好具有基本上与成形表面60的横向弧度相对应的横向立面弧度。

[0048]靠近传送工位62的排放端有一个回火或冷却工位70，包括多个辊72，用于移动坯件穿过工位70以冷却、回火和/或热增强。辊72具有一个基本上与传送辊64的弧度相同的横向立面弧度。

[0049]过去，由于功能涂层16的热反射造成坯件的已涂覆和未涂覆侧的不均匀加热，对功能涂覆的坯件进行加热有一定难度。美国专利申请系列号No.09/512852公开了一种克服该问题的方法，通过修改RPR加热工艺，主要向坯件的未功能涂覆的表面供应热量。在本发明中，该问题是这样解决的，沉积辐射率提高的保护涂层17，可在功能涂覆和未功能涂覆的坯件上使用相同或基本相同的加热工艺。

[0050]如图2中所示，具有涂层叠层的第一坯件80(如功能涂层16和保护涂层17)和未功能涂覆的第二坯件82可以在层压之前分别加热、成形和冷却。“分别加热”表示在加热过程中没有一个叠置在另一个上面。在一个实施例中，在加热过程中第一坯件80放置在炉输送机34上，保护涂层17面朝下，即与炉输送辊36接触。辐射率更高的保护涂层17的存在减少了由功能涂层16的金属层热反射的问题，并促进了对第一坯件80的涂覆和未涂覆侧的更加均匀的加热。这有助于防止第一坯件80出现现有加热过程中常见的卷曲。在一个示例性实施例中，在大约10分钟到30分钟的时间段内将坯件加热到约640℃到704℃的温度。

[0051]在炉32的端部，将软化的玻璃坯件，不论是涂覆坯件80还是未涂覆坯件82，从炉32移动到成形工位50并移动到底部模型51上。底部模型51向上移动，提升玻璃坯件，将热软化的玻璃坯件压靠在上部模型58的成形表面60上，使玻璃坯件的形状适合成形表面60的形状，如弧度。玻璃坯件的上表面与上部坯件58的成形表面60接触，并通过真空保持到位。

[0052]致动穿梭机构61，将上部真空模型58从成形工位50移动到传送工位62，在此处断开真空，将已成形的玻璃坯件释放到弧形传送辊64上。传送辊64将已成形的玻璃坯件移动到辊72上，并进入冷却工位70中，用于以任何常规方式回火或热增强。在冷却工位70中，从已成形玻璃坯件的上方和下方导引空气，对玻璃坯件进行回火和热增强，以形成第一和第二层12和20。高辐射率保护涂层17的存在还促进了已涂覆坯件80在冷却工位70中更加均匀的冷却。

[0053]为了形成层压物件10，将已涂覆玻璃层12定位成使已涂覆内部主表面14面向未涂覆层20的基本上互补的内部主表面22，并通过中间层18而与之隔开。在层压之前可从环绕第一层12周边去除一部分涂层16和/或保护涂层17，如一个宽度约2毫米的带。可在层12或20中的一个或两个上，如在第一层12的外表面13上，设置陶瓷带90，以隐藏层压侧窗的未涂覆周边边缘部分，和/或向车辆内的乘客提供附加的遮蔽。可以任何常规方式，例如但不限于此处作为参考引入的美国专利Nos.3281296、3769133和5250146中公开的方式，将第一层12、中间层18和第二层20层压在一起，以形成本发明的层压侧窗10。可以如图1中所示将一个边缘密封剂26涂抹到侧窗10的边缘上。

[0054]虽然上面形成本发明层压侧窗10的方法使用的是RPR设备和方法，但本发明的侧窗10也可用其它方法制成，例如在美国专利Nos.4661139、4197108、4272274、4265650、4508556、4830650、3459526、3476540、3527589和4579577中公开的水平压制弯曲方法，这些专利此处作为参考引入。

[0055]图3表示具有本发明特征的单片物件100，特别是单片汽车透明物体。物件100包括一个层102，该层102具有一个第一主表面104和一个第二主表面106。一个功能涂层108沉积在第一主表面104的至少一部分，优选是大部分，最优选是全部表面区域上。可以任何所需方法，如上面描述的方法沉积功能涂层108和保护涂层110。功能涂层108和保护涂层110限定了一个涂层叠层112。涂层叠层112可包括其它涂层或薄膜，例如但不限于常规的彩色消除层或钠离子扩散隔离层，仅列出了几个。

[0056]层102可由任何所需材料制成，如上面针对层12、20所描述的。当用作单片汽车侧窗时，层102最好具有小于或等于20毫米的厚度，如小于或等于约10毫米，如约2毫米到8毫米，如约2.6毫米到约6毫米。

[0057]功能涂层108可以具有任何所需的类型或厚度，如上面针对功能涂层16所描述的。在一个实施例中，功能涂层108是一个厚度为约600埃到2400埃的太阳能控制涂层。

[0058]保护涂层110可以由任何所需材料制成，如上面针对保护涂层17所描述的材料。以足够的量沉积本发明的保护涂层110，从而将涂层叠层112的提高，如显著提高到高于只有功能涂层108时的辐射率。对于一个示例性的单片物件，保护涂层110可具有大于或等于1微米的厚度，如1微米至5微米范围内的厚度。在一个实施例中，保护涂层110以至少2的系数将涂层叠层112的辐射率提高到高于只有功能涂层108时的辐射率(即如果功能涂层108的辐射率为0.05，则填加保护涂层110将所产生的涂层叠层112的辐射率提高到至少为0.1)。在另一实施例中，保护涂层110将辐射率提高至少5倍，如10倍或更多。在又一实施例中，保护涂层110将涂层叠层112的辐射率提高到0.5或更大，优选地大于0.6，更优选地在约0.5至约0.8范围内。

[0059]提高涂层叠层112的辐射率可保持功能涂层108的太阳能反射率(如在700纳米到2100纳米范围内的电磁能反射)，但降低了功能涂层108的热能反射能力(如在5000纳米到25000纳米范围内的电磁能反射)。如上面在讨论层压物件时描述的，通过沉积保护涂层110来提高功能涂层108的辐射率还改进了在加工过程中已涂覆基体的加热和冷却特性。保护涂层110还保护功能涂层108在操作、存储运输和加工过程中不受机械的或化学的影响。

[0060]保护涂层110可具有与其上沉积有保护涂层110的层102大致相同的折射率。例如，如果层102是折射率为1.5的玻璃，则保护涂层110最好具有小于2的反射率，如1.3至1.8，例如1.5±0.2。

[0061]保护涂层110可具有任意厚度。在一个单片实施例中，保护涂层110具有1微米或更大的厚度，以减少或防止在物件100的外观上的色彩变化。优选地，保护涂层110的厚度小于5微米，更优选地，约1至约3微米。在一个实施例中，保护涂层110足够厚，从而以在1000转之后小于2％的光泽度损失通过常规的ANSI/SAE 26.1-1996测试，以用作汽车透明物体。保护涂层110不需要在功能涂层108的表面具有均匀的厚度，而是可以有高低点或区域。

[0062]可以任何所需方式加热和/或成形具有涂层叠层112的基体，如上面针对加热层压物件的已涂覆坯件描述的。

[0063]单片物件100作为汽车透明物体时特别有用。如此处使用的，术语“汽车透明物体”指的是汽车、后窗、月光车顶、日光车顶等等。“透明物体”可具有任何所需量的可见光透光度，如0％到100％。对于视觉区域，可见光透光度可以大于70％。对于非视觉区域，可见光透光度可以小于70％。

[0064]如果将只有功能涂层108的层102用作汽车透明物体，如侧窗，则低辐射率功能涂层108可降低穿入汽车中的太阳能，但还可促进将热能捕捉在汽车内部的温室效应。本发明的保护涂层110通过提供一个涂层叠层112而克服了这个问题，在涂层叠层112的一侧具有低辐射率功能涂层108(即辐射率为0.1或更小)，在另一侧具有一个高辐射率保护涂层110(例如，辐射率为0.5或更大)。功能涂层108中的太阳能反射金属层可减少穿入汽车内部的太阳能，高辐射率保护涂层110可减少温室效应并可去除汽车内部的热能。此外，在电磁光谱的UV、IR和/或可见区域中的一个或多个中，层110可以是吸收太阳能的。

[0065]针对图3，物件100可以放置在汽车中，使保护涂层110面向汽车的第一侧114，层102面向汽车的第二侧116。如果第一侧114面向车辆外部，则由于在功能涂层108中存在反射层，涂层叠层112将反射太阳能。但由于涂层叠层112的例如大于0.5的高辐射率，至少一些热能将被吸收。涂层叠层112的辐射率越高，则将吸收越多的热能。除了向涂层叠层112提供提高了的辐射率之外，保护涂层110还保护耐久性较差的功能涂层108不受机械和化学损害。

[0066]可替换地，如果第一侧114面向车辆内部，则由于功能涂层108中的金属层，物件100仍提供太阳能反射。但保护涂层110的存在通过吸收热能而减少了热能，从而防止热能对车辆内部加热而升高其温度，并降低温室效应。来自车辆内部的热能由保护涂层110吸收，并不反射回到车辆内部。

[0067]虽然用于汽车透明物体特别有用，但本发明的涂层叠层不应当认为限制在汽车应用上。例如，涂层叠层可装入常规的绝热玻璃(IG)单元中，例如，可设置在形成IG单元的其中一个玻璃片的一个表面上，不论是内表面还是外表面。如果设置在空气间隔中的内表面上，则涂层叠层不必具有像在外表面上那样的机械和/或化学耐久性。此外，涂层叠层可用于可季节调节的窗户上，如此处作为参考引入的美国专利No.4081934中公开的。如果设置在窗户的外表面上，则保护涂层应当足够厚，以保护功能涂层不受机械和/或化学损害。本发明还可用作单片窗户。

[0068]下面的例子表述了本发明，但它们并不认为是将本发明限制在它们的细节上。除非另有提示，在下面的例子和整个说明书中的所有部分和百分比都是以重量为单位。

例子

[0069]制备了若干个具有本发明的不同保护涂层的功能涂层的样本，并测试耐久性，在泰伯磨损之后形成的漫射光混浊度，及辐射率。功能涂层并没有在机械或光学性质上优化，而是简单地用于表示相对性质，如具有本发明保护涂层的功能涂覆基体的耐久性、辐射率和/或混浊度。例如但不认为是限制，美国专利Nos.4898789和6010602中描述了制备这种功能涂层的方法。

[0070]

如下面所述，通过将具有铝氧化物保护涂层的不同的功能涂层涂覆(在共用的钠钙透明玻璃上)而制成测试样本，该铝氧化物具有本发明的特征且厚度在300埃到1.5微米范围内。用于测试的功能涂层具有较高的太阳能红外反射和有特性的低辐射率，由通过磁控溅射真空沉积(MSVD)沉积交替层的锡酸锌和银而获得的多层干涉薄膜构成。对于下面讨论的样本，在功能涂层中一般存在两个银层和三个锡酸锌层。还在银层顶部将薄的钛金属主层用在功能涂层中，从而在锡酸锌氧化物层的MSVD沉积过程中保护银层不被氧化，并经受加热以弯曲玻璃基体。下面例子中使用的两个功能涂层主要区别在于多层涂层的最外面的薄层，一个是金属Ti，另一个是氧化物TiO₂。Ti或TiO₂的厚度在10埃到100埃范围内。同样适用但没有制备的替换例是没有Ti或TiO₂外层或者不同金属或氧化物外层的功能涂层。用于这些例子的具有薄Ti外层的功能涂层在加热后具有蓝色反射颜色，而TiO₂外层在加热后具有绿色反射颜色。可用本发明的保护涂层保护的功能涂层在加热后产生的其它反射颜色可通过改变功能涂层中各银和锡酸锌层的厚度来获得。

[0071]用于下面例子中的薄或厚的铝氧化物保护涂层，是通过在特别修改用于向三个目标中的两个供电的Airco ILS1600中对Al进行中频双极脉冲双磁控反应溅射而沉积的。电力是由Advanced Energy(AE)Pinnacle双直流电源和将DC电源转换成双极脉冲电源的Astral开关辅件供应的。将具有功能涂层的玻璃基体引入具有氧气反应氧/氩气氛的Aicro ILS1600MSVD涂层机中。以不同的时间溅射两个铝阴极，以获得在功能涂层上的不同厚度的铝氧化物涂层。

[0072]制备了三个样本试样(样本A-C)并以如下方式评价：

样本A-可从宾西法尼亚州匹兹堡的PPG工业有限公司购买的4英寸乘4英寸(10厘米乘10厘米)2毫米厚透明浮法玻璃。

样本B-4英寸乘4英寸(10厘米乘10厘米)2毫米厚透明玻璃试样片，具有大约1600埃厚的通过MSVD(如上所述)制成的带绿色反射颜色的实验低辐射率功能涂层，没有将铝氧化物保护涂层用作控制样本。

样本C-4英寸乘4英寸(10厘米乘10厘米)2毫米厚玻璃试样片，具有大约1600埃厚的通过MSVD制成的带蓝色反射颜色的实验功能涂层，但还有沉积在功能涂层上的本发明的1.53微米厚铝氧化物(A1203)保护涂层。

[0073]然后根据标准泰伯磨损测试(ANSI/SAE26.1-1996)对平行测定样本A-C进行测试，结果示于图4中。用数据化和图像分析软件在一平方微米的面积中通过对全部划伤的总划伤长度进行显微测量而确定在给定数量的周期之后，在泰伯磨损之后的划伤密度(SD)测量值。样本C(经保护涂覆)试样显示出低于样本B(经功能涂覆)试样的划伤密度。样本C试样具有与未涂覆的样本A试样大致相同的耐久性。秦伯结果是针对“已沉积”保护涂层获得的，意味着已涂覆玻璃试样在对保护涂层进行MSVD沉积后没有进行后加热。期望由于被加热涂层叠层的增加的密度，在加热已涂覆基体后划伤密度结果应当改进(即对于更少秦伯周期的划伤密度应当降低)。例如，已涂覆基体可以从大气温度加热到640℃至704℃范围内的最大温度，并在约10分钟到约30分钟的时间段内冷却。

[0074]图5示出对于如上所述的平行测定样本A和C，相对于泰伯周期的平均漫射光线混浊度(根据ANSI/SAE26.1-1996)。样本A是用作控制样本的未涂覆玻璃。结果显示，在1000个周期之后对样本C形成的混浊度接近2％，由ANSI确定的对于汽车混浊度安全性可接受的最小值。期望对保护涂层的耐久性进行适度改进，使得在1000个秦伯周期之后混浊小于2％，超过了ANSI对于汽车混浊度的安全规定。

[0075]图6表示以不同的MSVD过程真空压力在两个不同的功能涂层上沉积本发明的保护涂层的效果。图6中所示的样本是由透明浮法玻璃制成的2毫米厚试样，其上沉积有下列涂层：

样本D-控制样本；没有保护涂层的标称1600埃厚的蓝色反射功能涂层。

样本E-控制样本；没有保护涂层的标称1600埃厚的绿色反射功能涂层。

样本F(HP)-样本D的功能涂层加上如上所述以8微米汞柱的氧气和氩气MSVD过程真空压力溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

样本F(LP)-样本D的功能涂层加上如上所述以4微米汞柱的氧气和氩气MSVD过程真空压力溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

样本G(HP)-样本E的功能涂层加上如上所述以8微米汞柱的氧气和氩气MSVD过程真空压力溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

样本G(LP)-样本E的功能涂层加上如上所述以4微米汞柱的氧气和氩气MSVD过程真空压力溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

[0076]如图6中所示，当保护涂层的厚度增加时，涂层叠层的同样增加。当保护涂层的厚度为约1.5微米时，涂层叠层的辐射率大于约0.5。

[0077]图7表示对于如上所述的样本F(HP)、F(LP)、G(HP)和G(LP)，在经过10个周期的泰伯磨损后，划伤密度的测量结果。没有保护涂层的控制功能样本D和E具有大约45毫米^-1至50毫米^-1数量级的初始划伤密度。如图7中所示，涂抹本发明的保护涂层(即使在或小于约800埃数量级)提高了所产生涂层叠层的耐久性。

[0078]图8示出对于下面具有300埃、500埃和700埃厚的铝氧化物保护涂层的蓝色或绿色反射功能涂层样本在经过10个周期泰伯磨损之后的划伤密度测量结果：

样本H-样本D的功能涂层加如上所述通过MSVD溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

样本I-样本E的功能涂层加上如上所述通过MSVD溅射沉积的铝氧化物保护涂层。

[0079]如图8中右侧所示，加热本发明的涂层叠层提高了涂层叠层的耐久性。位于图8右侧的涂层通过插入到一个1333°F炉中持续3分钟，然后取出，放入一个400°F炉中持续5分钟，之后取出已涂覆的样本，在室温条件下冷却。

[0080]本领域技术人员很容易明白，在不脱离前面说明书中公开的概念的情况下，可对本发明进行修改。例如，虽然在层压物件的优选实施例中只有一层包括功能涂层，但可以理解，本发明也可以两层都具有功能涂层，或者一层具有功能涂层，另一层具有非功能涂层，例如，光催化涂层。另外，如本领域技术人员可以理解的，如果需要，可以针对不同的基体材料和/或厚度调节上面所述的优选操作参数。因此，此处详细描述的特别实施例只是示意性的，而不是要限制本发明的范围，本发明的范围是由附属权利要求及其全部等同物的全部宽度给出的。

Claims (10)

1.一种制造涂覆基体的方法，包括：

提供一个具有一个功能涂层的基体，该功能涂层具有一个第一辐射率值，该功能涂层包括一个或多个包含反射金属的红外反射薄膜；及

将具有一个第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，从而提供一个辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，所述涂层材料由重量比35％至100％的氧化铝和0％至65％的氧化硅构成。

2.如权利要求1所述的方法，包括对已涂覆基体进行加热。

3.如权利要求1所述的方法，其中涂层材料由重量比75％至85％的氧化铝和15％至25％的氧化硅构成。

4.如权利要求1所述的方法，其中涂层材料由重量比86％至90％的氧化铝和10％至14％的氧化硅构成。

5.如权利要求1所述的方法，包括将涂层材料沉积到100埃至1.5微米范围内的厚度。

6.如权利要求1所述的方法，其中涂层材料具有基本上与基体的折射率相同的折射率。

7.如权利要求1所述的方法，其中基体为玻璃，该方法包括沉积厚度在100埃至1.5微米范围内且折射率为1.5±0.2的涂层材料。

8.如权利要求1所述的方法，其中第一辐射率值不同于第二辐射率值。

9.一种制造涂覆基体的方法，包括：

提供具有功能涂层的基体，所述功能涂层具有第一辐射率值；

将具有第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，以提供辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，其中所述涂层材料由重量比75％到85％的氧化铝和15％至25％的氧化硅构成。

10.一种制造涂覆基体的方法，包括：

提供具有功能涂层的基体，所述功能涂层具有第一辐射率值；

将具有第二辐射率值的涂层材料沉积在功能涂层的至少一部分上，以提供辐射率值大于功能涂层的辐射率值的涂层叠层，其中所述涂层材料由重量比86％到90％的氧化铝和10％至14％的氧化硅构成。