[发明专利]具有抗裂低辐射率悬挂膜的隔热玻璃单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热玻璃(insulating glass)单元(IGU)，其具有用于悬挂和拉紧在IGUs中的膜的低辐射率(低-E)涂层叠层，特别侧重于涂层叠层中形成的红外反射层的品质和该低-E涂层叠层的抗开裂或龟裂能力。

背景技术

Lizardo等的美国专利4,335,166公开了一种隔热玻璃单元(IGU)，包括具有间隔物的框架，其在一对间隔的但实质上平行的玻璃板之间支撑可热收缩的塑料薄片来提供一个完整的单元。对组装后的单元进行加热使塑料薄片收缩得以拉紧和无皱纹。塑料薄片可以是一面或两面涂有红外反射材料的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。

Meyer等的美国专利4,799,745公开了可用于如前面提到的Lizardo专利中描述的IGU中的光学透明、红外(IR)反射复合膜。透明支撑体可以选自刚性和非刚性但延展性极低的固体，包括玻璃和各种聚合物(包括PET)。5或7层交替的电介质和金属层叠层被溅射-沉积到支撑体的一个表面上。电介质层由折射系数在1.75和2.25之间的无机金属或半金属氧化物或盐组成，例如氧化铟、氧化锡、二氧化钛、二氧化硅、氧化铋、氧化铬、硫化锌、氟化镁、或其混合物。聚合物电介质也被公开。金属层可由银、金、铂、钯、铝、铜、镍，或其合金(例如含有最多25％金的银合金)组成。两层或三层金属层间的隔离电介质层的厚度在40-200nm之间，优选50-110nm，尤其优选70-100nm。叠层外侧的边界电介质层的厚度为20-150nm，优选25-90nm，尤其优选30-70nm。(这些厚度是对于无机电介质材料来说的。由于其较低的折射率，公开的聚合物电介质层略厚。)金属层的总厚度为12-80nm，每个金属层的厚度为4-40nm，优选4-17nm，尤其优选5-13nm，其中每层10-12nm适用于二-金属-层叠层和每层5-10nm适用于三-金属-层叠层。

各种各样的玻璃组件具有用层压或直接沉积在一个或多个玻璃基板上的膜涂层，而不是在一对玻璃板之间的空隙内悬挂薄片。

Le Masson等的美国专利6,503,636公开了一种具有包含至少一个反射热辐射的银层的叠层的透明聚合物(例如聚酯)基板。叠层被构建为避免应力所导致的分层和卷曲。特别是，在拉伸应力下AlN层的存在补偿了邻近银层的厚度低于15nm的ZnO层中的压缩应力，由此在层压时膜将会平坦展开。

都来自Miyazaki等的美国再公告专利RE37,446和美国专利5,532,062公开了含有涂有交替的氧化物膜和金属膜叠层的玻璃基板的低辐射率膜。离基板最远的氧化物膜具有不超过1.1×10¹⁰dyne/cm²的内应力以避免该表层膜由于湿气损害而从下面的金属层上剥离，从而导致浑浊或模糊。为了实现该内应力降低，向厚度20-70nm的最外层ZnO膜中掺入共计10原子％的Si、B、Ti、Mg、Cr、Sn或Ga中的至少一种，优选2至6原子％，相对于包括Zn在内的总量。离基板较近的其它氧化物层可以选自ZnO、SnO₂、ZnO-SnO₂多层，或者象最外层氧化物层一样的掺杂ZnO。至少一个金属膜层是由Ag或由主要成分是Ag的合金组成的IR反射层，其中所述合金包含Au、Cu和Pd中的至少一种。

氧化锌是众所周知的用于银生长的种子层。ZnO种子层越厚，银种子上的外延生长越好。这导致了更高质量的银和由此对于指定的面积特定量的银来说辐射率更低。然而，在膜层被拉紧悬挂在窗玻璃之间而不是直接涂覆在窗玻璃上的情况下，高度结晶的氧化锌的脆性变成一个难题。膜的收缩或者拉紧趋向于致使氧化锌层经历裂纹，形成无数可见裂纹的网络。过多的收缩(≥≈1.0％)造成膜破裂。而过少的收缩(≤≈0.5％)导致膜松弛或起皱，由于自窗内的膜反射的图象失真这也是可见的。由于膜的热膨胀系数高于玻璃板的热膨胀系数，当IGU被暴露于升高的环境温度下时来自低膜张力的失真过大。

传统上不存在这个问题，因为In₂O₃曾用作种子层材料，比较起来In₂O₃具有更无定形或玻璃状的结构因此较少经受开裂。然而，In₂O₃不是用于沉积高品质(低辐射率)银的良好种子。

发明概述

提供一种IGU，其中悬挂且拉紧的涂膜具有最多15nm厚的ZnO种子层。更薄的ZnO能更好地承受拉紧膜的张力而不开裂，同时仍然能充当用于高品质银沉积的适当种子。