[发明专利]制造低浑浊度涂层的方法及用该方法制造的涂层和涂装制品

说明书

                 相关申请的对比文献

本申请要求1999年12月17日提交的美国临时申请序号No.60/172,283和1999和3月18日提交的美国临时申请序号No.60/125,050的优先权，这两个临时申请的公开内容也包含于此，以供参考。

                        发明背景

1.发明领域

本发明一般涉及涂层和涂装制品，而更具体地说，涉及沉积涂层和制造具有低浑浊度和/或低发射率的涂装制品的方法。本发明还涉及用于制品的太阳能控制涂层，以便减少红外(IR)能，尤其是近红外(NIR)能的透射，同时保持较高的可见光透射和涂装制品基本上是中性透射和/或反射的颜色。

2.目前采用技术的说明

沉积在底材比如玻璃上的低发射率涂层已在许多应用中使用，如透明的冰箱门、炉门窗口、建筑物的窗户比如商店或住宅的窗户、和车窗等等仅列出几个。发射率涉及一个表面发射或辐射倾向的能量。“低发射率涂层”能让紫外光(UV)能量，比如低于400nm，和可见光波长的能量，比如，400nm--约780nm透过窗户，但反射红外(IR)光能量，比如大于约780nm。这类低发射率涂层用与建筑物窗户一起使用还是有吸引力的，例如，因为它们防止在寒冷季节穿过窗户的辐射热损耗，所以在冬季减少了加热费用和在夏季减少了空调费用。

然而，低发射率涂层完全不适合在较热的气候下，如美国南方使用，因为低发射率涂层在白天透过高百分率的可见光，可见光能加热建筑物内部，因此增加了冷却的费用。常用的低发射率涂层的一些例子包括金属氧化物，如氧化锡(SnO₂)，或掺杂的金属氧化物，如掺氟(F)氧化物。美国专利No.4,952,423公开了一种掺氟氧化锡低发射率涂层。

在较热的气候下，希望涂层不仅提供低发射率，而且还提供太阳能控制性能，如太阳能反射或吸收或低遮光系数。术语“遮光系数”一般在玻璃工业中使用，并涉及当环境穿过规定面积的孔或釉料暴露于太阳辐射之下时与穿过相同大小面积的1/8英寸厚单块透明玻璃所获得的热量(ASHRAE标准计算方法)相比所得到的热增益。1/8英寸厚透明玻璃指定一个值为1.00。遮光系数值小于1.00表示有比单块透明玻璃更好的热损耗，反之亦然。

掺氟氧化锡提供低发射率特性。掺有其它材料，如锑(Sb)，的氧化锡可以具有太阳能反射和吸收的特性。掺锑氧化锡涂层比单独氧化锡更容易吸收太阳能。用锑掺入氧化锡改善了近红外太阳能的吸收，并且还减少了可见光的透射，这些特性在炎热气候下对防止在夏季几个月建筑物或车辆内部过热尤其有用。

除了氧化锡之外，在形成低发射率和/或太阳能控制涂层时所用的金属氧化物包括Sb₂O₃、TiO₂、Co₃O₄、Cr₂O₃、InO₂和SnO₂。然而，氧化锡因为它的耐磨性、硬度和导电性能而优于这些其它金属氧化物。通过提供具有低发射率涂层材料，如掺氟氧化锡，和太阳能控制涂层材料，如掺锑氧化锡，二者的涂层，或是通过提供具有混合式发射率和太阳能控制材料，如掺有锑和氟二者的氧化锡的涂层，可以得到低发射率和太阳能控制二者的优点。在GB 2,302,102中公开了一种这样涂层的例子。

美国专利No.4,504,109公开了一种红外线屏蔽的层压制品，它具有交替式的红外屏蔽层和推理上的反射层。

GB2,302,102公开了一种具有单层锡/锑氧化物的涂层，其中锡和锑具有一特定的摩尔比，并且还公开了加到锡/锑氧化物层上的掺氟氧化锡层。

一般，对于金属氧化物或掺杂的金属氧化物涂层来说，随着涂层厚度增加，涂层的发射率降低而导电性增加。因此，如果不包括别的因素，则具有低发射率比如小于0.2的涂层可以简单地将涂层厚度增加到所希望发射率的程度而得到。然而，增加涂层厚度也具有增加涂层浑浊度的缺点，亦即，增加通过物体时散射光的量或百分率，并且减少了可见光透射的量。这些涂层也可以显示不希望有的虹彩。尤其是对于建筑物窗户和车窗，不希望有这种浑浊度和虹彩。

对大多数商业上应用来说，浑浊度大于约1.5％一般是考虑不能采用的。因此，提供一种具有或没有太阳能控制性能的低发射率涂层的能力，由于必须使涂层浑浊度减小到商业上可接受的程度，而受到极大的限制。