[发明专利]用于选择性反射来自太阳光波长谱的电磁辐射的多层体系及其制造方法

说明书

本发明涉及用于选择性反射来自太阳光波长谱的电磁辐射的多层体系，并涉及用于在合适的优选聚合物载体材料上制造所述体系的方法。

由这些多层体系与所述载体构成的该复合材料的优选但非唯一的用途是与其它聚合物粘合膜和玻璃结合的层压复合窗玻璃的制造。

另一用途是该复合材料与其它的涂布膜或非涂布膜和粘合剂的组合来用作后续涂覆在窗玻璃上的“窗膜”。

该多层体系被用于针对性、选择性地影响由太阳发射的电磁辐射的透射和反射，并通过已知的真空涂布工艺，尤其是PVD工艺，在对电磁辐射透明的基材上作为薄层形成，所述基材例如尤其是玻璃或聚合物膜。相关的目标是将尽可能大量的非可见范围(例如太阳能范围或近红外谱范围)的辐射反射，使得透过的太阳能的量最低。一个特殊的目标是将透射通过在该载体上设有该多层体系的复合窗玻璃的总太阳光透射率值T_TS (根据 DIN ISO 13837计算，情形1)限制至最大为由太阳发射并击中地球表面的电磁辐射的40%。由此，房间或车辆内部的加热将会最低，并且为位于内部的人员产生舒适的环境气候所需的能量会被降低。但是，与上述相反的是，可见光范围中尽可能高的辐射量不应被反射，并且也尽可能不被吸收，从而使得人眼可见的太阳光辐射的百分率(T_vis，根据ASTM E 308计算，照明源为A，观察者在2°)可保持高于70%。对于T_vis的该要求由用于车辆窗玻璃的法律所规定。

为此目的，已长期使用在基材(玻璃或塑料)上形成的多层体系。这些多层体系可以是交替的层体系，其中相互形成具有高折射和低折射的介电材料的层。

与薄介电层(氧化物和氮化物)交替的薄金属层也被频繁使用。这些氧化物和氮化物应具有的550 nm波长下的光学折射系数在1.8-2.5的范围。

除了其它反射性金属，例如金或铜之外，优选将银或银合金(Ag-Au、Ag-Cu、Ag-Pd等)用于金属层，其对于这些应用具有非常良好的光学性能。

由此有利的是在种子层(Keimschicht)上沉积银层或银合金层。

为了涂覆由一系列氧化物层和Ag层组成的复杂的多层体系，常规地在反应性溅射工艺中用氧化物涂布在已被涂覆/沉积的Ag层上。

已知在氧化性介质，例如O₂或H₂O的存在下，并且特别在包含这些气体的反应性等离子体中，Ag易氧化。氧化伴随着Ag性能的明显劣化，使得一般在不使用特殊对策下达不到该多层体系所希望的视觉和能量性能。根据现有技术的一项保护性措施是在银层上涂覆非常薄的金属层。

目前，常规地将具有< 5 nm的常规层厚度的Ti或NiCr合金用作覆盖层。这是为了避免银在层表面上的氧化，因为在介电层的后续形成中可避免表面与氧以及环境(等离子体)的其它反应性成分的直接接触。以此形式保护银避免降解，而金属覆盖层可能氧化。

由于在用于薄覆盖层的沉积的涂布机中需要单独的涂布站，所以其不能用于(层体系的光学作用所需的)介电材料的沉积。这通常造成更长的涂布时间和由此而来的提高的涂布成本。

在多层体系中，界面粗糙度通常随着层数的增加而增加。在薄银层的情况中，这可能造成多层体系中的第二和第三银层在相当的厚度下具有较差的电学和光学性能。这可例如通过测量电阻而间接验证。另外，由于对于银和介电层之间的粗糙界面的附加的吸收效果，使得对于可见光波长下的电磁辐射的透射率降低。

因此，本发明的目的是提供具有改进性能的用于车辆窗玻璃的“玻璃层压件”或“窗膜”的应用情况所用的多层体系。

一方面，这些多层体系是在可见光谱范围下高透射且低反射的，并且在另一方面对于来自不可见光谱范围(近红外范围)的辐射部分是低透射且高反射的。

同时，本发明的另一目的是提供用于在合适的载体上沉积的方法，所述方法适于该多层体系的工业生产。特别地，本发明的目的是提供在可用于卷对卷工艺中使用的在聚合物载体材料上经济性涂覆的方法。

根据本发明，使用包括权利要求1的特征的多层体系实现该目的。由权利要求8限定用于这些多层体系的生产方法。由从属权利要求中所述的特征可实现有利的实施方案和扩展方案。