包括高和低发射率涂覆层的基本透明的基材的制作方法

包括高和低发射率涂覆层的基本透明的基材
1.相关申请的交叉引用
2.这一申请要求2019年7月1日提交的美国专利申请号16/458,881的优先权和所有权益，其公开内容专门通过引用全部并入本文。
3.发明背景
1.发明领域
4.本发明整体上涉及发射率涂覆层，其用于基本透明的基材，并且特别地用于用作被动辐射冷却系统的包括在其上设置的高和低发射率涂覆层的基本透明的基材。
5.2.现有技术描述
6.透明或基本透明的基材例如在汽车或建筑窗玻璃(或玻璃)中使用的那些本质上是高热发射的。为了改进这些未经处理的基材的热控制(隔绝和太阳光学性质)，可典型地通过热解化学气相沉积或磁控溅射将低发射率涂料组合物的薄膜涂层施加至这样的基材的表面，以形成经处理的基材。当将这些经处理的基材安装在具有内部空间的结构的开口(所述内部空间位于这样的开口附近，例如交通工具的乘客舱或建筑的内部空间)内时，包括低发射率涂覆层通过阻隔(即反射和/或吸收)一定量的ir(红外)辐射和任选地还通过阻隔一定量的紫外(uv)辐射起到最小化这样的结构的内部空间内热累积的作用。
7.然而，低发射率涂覆层典型地是具有有限耐久性的软的涂覆层(即涂覆层具有如在肖氏硬度标度上测量的相对低的硬度)。因此，在安装过程中或在随后使用期间，容易损伤这样的低发射率涂覆层。因此，由于可能直接暴露于最终使用者，不能使用一些低发射率涂层材料(例如基于ag的低发射率涂层材料)。或者，如果使用这样的低发射率涂层，它们的使用被限制为用在不易于由环境引起损伤或者由于任何数量的潜在原因在安装之前、安装过程中或安装之后不易于损伤的基材的朝内的表面上。
8.为了改进未经处理的透明或基本透明的基材的被动辐射冷却性能，可将高发射率涂料组合物的薄膜涂层施加至这样基材的表面，以形成经处理的基材。当将这些经处理的基材安装在如以上描述的具有内部空间的结构的开口(所述内部空间位于这样的开口附近)内时，包括高发射率涂覆层起到抽出由于光透射穿过基材并从内部空间离开所致在基材上产生的任何热的作用。除了提供被动辐射冷却性能，这样的高发射率涂覆层还通常比施加至这样的基材的低发射率涂覆层更硬且更耐久(在耐腐蚀性和耐磨损性方面)，但是不提供如以上描述施加至这样的基材的低发射率涂覆层的热控制性质。
9.本发明寻找解决具有如以上描述在其上设置的低发射率层或高发射率层的经处理的基材的一些缺陷。
10.

技术实现要素：
和优势
11.本发明涉及经处理的基材，其包含设置在基材上的低发射率涂覆层和设置在低发射率涂覆层上的高发射率涂覆层，使得所述低发射率涂覆层在所述高发射率涂覆层和所述基材之间。
12.低发射率涂覆层由低发射率涂料组合物形成，所述涂料组合物被配置为阻隔(即
反射和/或吸收)一定量的ir(红外)辐射，并在一些实施方案中还配置为阻隔一定量的紫外线(uv)。低发射率涂覆层还被配置为允许可见波长范围内的辐射(即可见光)绝大多数透射通过涂覆层。
13.高发射率涂覆层由包含根据式si
xoycz
的碳掺杂的氧化硅的高发射率涂料组合物形成，其中下标x、y和z代表硅、氧和碳原子在所述高发射率涂料组合物中的重量百分比分数，并且其中x范围为10-80重量％，y范围为20-90重量％，和z范围为2-50重量％，并且其中x y z之和为100重量％。
14.经处理的基材具有在小于6微米的波长下从大于0至0.3的发射率(en)，并还具有在范围为8微米-13微米的波长下从0.7至小于1.0的发射率，其中使用傅里叶变换红外分光光度计测量发射率。经处理的基材还维持按照astm d2486-17测试的至少150次测试循环的视觉上可接受的耐机械刷耐久性。
15.施加至基本透明的基材的低和高发射率涂覆层的组合起到阻隔直射阳光的红外光辐射和紫外光辐射穿过基材而没有不可接受地影响透过基材的可见光量的作用。特别地，当在交通工具的窗框中包括经处理的基材时，经处理的基材的低发射率层起到阻隔直射阳光的大多数红外光辐射和紫外光辐射进入乘客舱中的作用(并最小化与红外和紫外光透射通过基材相关的基材上的热累积)，同时允许大多数可见光从中穿过。更进一步，高发射率层起到抽出由于光透射通过基材并从乘客舱(即包括安装在开口内的经处理的基材的结构的内部空间)离开所致在基材上产生的任何热量的作用。与经受相同条件的直射阳光的具有未经处理基材的交通工具相比，这个结果是更凉爽的乘客舱。相同的原理允许在非汽车应用例如作为建筑的外窗使用如以上描述的经处理的基材。
16.又进一步，包括高发射率层为经处理的基材提供耐久的外层，其保护较软的在下面的低发射率层免于由在安装过程中和在随后使用期间的刮擦等所致的损伤。所包括的高发射率层还允许将经处理的基材安装在根据需要而具有朝向或离开内部空间和外表面的涂覆层的结构中。
17.附图简要描述
18.当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的优点将变得更好理解，因而将容易被领会。
19.图1是按照本发明具有经处理的基材的交通工具的透视图。
20.图2是按照本发明一个实施方案由单个基材层形成的经处理的基材的透视侧视图。
21.图3a-3d是用作经处理的基材的层叠的玻璃组件的透视侧视图，其中层叠的玻璃组件包括在根据本发明另外的实施方案的第一或第二内透明片之一的向内或向外表面之一上设置的低发射率和高发射率涂层。
22.图4是用于评价未经处理的和经处理的基材在测试箱内冷却能力的测试装置的透视图。
23.图5是绘制在三小时时间段内具有各种基材的测试木箱内部和外部温度的图。
24.发明详细描述
25.参考本文提供的实施方案，本发明涉及可包括在被动辐射冷却系统10内的经处理的基材12。
26.按照本发明的经处理的基材12包括基材、在基材上设置的低发射率涂覆层和在低发射率涂覆层上设置的高发射率涂覆层。基材可为单层基材30，如在图2中显示，或者替代地可为多层基材，例如层叠的玻璃板组件130，如在图3中显示和以下描述。
27.如本文提供的，术语“在...上设置的”用于描述经处理的基材12的相邻层之间的关系。在一些实施方案中，术语“在...上设置的”可简单指代一个相邻层紧挨着另一个相邻层的定位。在更进一步的实施方案中，术语“在...上设置的”可指代其中相邻层例如通过化学键合彼此结合的关系。在更进一步的实施方案中，术语“在...上设置的”可指代其中相邻层以不可被认为是化学键合的另一方式连接，例如通过氢键、酸碱相互作用、摩擦接合或任何另一类型的机械相互作用。
28.被动辐射冷却系统10或系统10包括具有内部区域16的结构14。结构14还包括开口18，通过该开口18直射阳光可从外部传递至内部区域16内。因此结构14限定内部区域16和开口18。经处理的基材12定位在开口18内并充当外部环境和内部区域16之间物理屏障的作用。
29.在图1中显示的代表性实施方案中，结构14是交通工具14例如汽车，且内部区域16对应于交通工具14的乘客舱。此外，开口18对应于交通工具14的框架20例如交通工具14的a柱或b柱内的开口，其中框架20至少部分限定乘客舱16。在图1中显示的实施方案中，框架20包括对应于交通工具14的前窗18a、后窗18b、一个或多个侧窗18c、或一个或多个天窗18d的开口18(开口18a、18b、18c和18d在下文中被称作开口18)，且经处理的基材12之一安装在这些开口18的相应的一个内。
30.虽然如图1中显示经处理的基材12安装在交通工具14中的框架20的相应开口18内，但是经处理的基材12可用在基材14至内部区域16的任何开口18中，其中对于特定应用而言安装基本透明的基材12以允许光穿过进入内部区域中。特别地，经处理的基材12可为建筑窗玻璃的形式，其作为窗安装在商业或民用建筑中(建筑限定结构14)，并且其中内部区域16包括建筑14内的办公室或房间。在这种背景下，术语“框架”，如在框架20中，可以指代部分限定其中安装经处理的基材12的开口18的建筑14的任何部件，例如在限定其中的开口18的壁或窗框内。
31.如将在以下进一步详细描述的，在基材30上包括低和高发射率涂覆层32、34从而形成经处理的基材12，为经处理的基材提供对应于直射阳光的电磁光谱中的光波长的期望发射率分布。在本文描述的实施方案中，本文描述的实施方案的光(即电磁辐射)的波长的光谱范围在约0微米(微米)和20微米(微米)之间，并因此包括红外辐射、可见辐射(即光的波长在大约0.38至0.78微米(大约380-780纳米)范围内)。
32.术语“发射率”(en)，因为它涉及经处理的基材12的发射率分布，限定为在相同的温度和波长下并在如斯忒藩-玻耳兹曼定律给出的相同观察条件下从材料的表面(这里是经处理的基材12)辐射的能量与从黑体(完美发射体)辐射的能量之比。比率从0至1.0变化。黑体将具有1.0的发射率，并且完美的发射体在特定波长下将具有值为0。
33.特别地，在本文描述的实施方案中，引入低和高发射率层32、34至基材30形成具有在小于7微米的波长下从大于0至0.3的发射率的经处理的基材12，例如在小于7微米的波长下从大于0至0.25、例如在0和7微米之间的波长下从大于0至0.3、例如在0和7微米之间的波长下从大于0至0.25、例如在小于6微米的波长下从大于0至0.3、例如在小于6微米的波长下
从大于0至0.25、例如在0和6微米之间的波长下从大于0至0.3、或例如在0和6微米之间的波长下从大于0至0.25。
34.更进一步，引入低和高发射率层32、34至基材30形成具有在范围为7-14微米的波长下从0.7至小于1.0的发射率，例如在范围为7-14微米的波长下从0.8至小于1.0、例如在范围为8-13微米的波长下从0.7至小于1.0或例如在范围为8-13微米的波长下从0.8至小于1.0。
35.当经处理的基材12安装在开口18内时，如与使用未经处理的基材(即没有低和高发射率涂覆层32、34的基材30)相比，当将这样的未经处理的基材或经处理的基材12包括在结构14或相关的被动辐射冷却系统10中时，除了发射率，在基材30上包括低和高发射率涂覆层32、34提高结构14的内部区域16的热冷却性能。
36.此外，当经处理的基材12安装在开口18内时，如与使用仅包括低发射率层32的基材相比，当这样的经处理的基材12包括在结构14或相关的被动辐射冷却系统10中时，包括高发射率涂覆层34以及低发射率层32向结构14的内部区域16提供增强的热冷却性能。
37.更进一步，包括在低发射率层32上设置的高发射率涂覆层34向经处理的基材12提供耐久的外层，如与单独包括低发射率层32的经处理的基材12相比。按照本发明包括在基材上设置的低和高发射率涂覆层32、34两者的这样的经处理的基材实现可接受的耐机械刷耐久性(对应于目视观察时对所施涂覆层没有损伤)持续至少150次测试循环，其中按照astm d2486-17使用擦洗装置进行的测试循环将在以下实施例中进一步描述。
38.i.基材
39.本发明中使用的基材可为单个整体形成的材料，如通过图2中的基材30说明的，或者可为多层基材材料，例如如图3中层叠的玻璃组件130，其用于形成经处理的基材12。
40.在一些实施方案中，并如在图2中说明的，基材30是具有相对侧表面30a、30b的单个整体形成的材料。在这些实施方案中，低发射率涂覆层32设置在基材30的第一侧表面30a(即第一表面)上，并且高发射率涂覆层34设置在低发射率涂覆层32上，使得低发射率涂覆层32设置在基材30的第一侧表面30a和高发射率涂覆层34之间并且使得第一侧表面30a在第二侧表面30b(即第二表面)和低发射率涂覆层32之间。
41.在一个实施方案中，当安装在结构的开口18内时，侧表面30a(其包括低和高发射率涂覆层32、34)定位与内部区域16相邻，而相对侧表面30b定位朝向结构14的外部。在可替代的实施方案中，相反的情况发生，其中侧表面30a(其包括低和高发射率涂覆层32、34)定位朝向结构14的外部，而相对侧表面30b定位与内部区域16相邻。
42.单层基材30可为刚性或柔性材料。在一些实施方案中，刚性或柔性材料还是基本透明的。如本文限定的，如关于基材使用的术语“基本透明”是指允许70％或更多的预定可见光范围内的光透射穿过的材料。
43.合适的刚性、基本透明的单层基材30的实例包括无机材料例如玻璃片或玻璃板。玻璃板优选是汽车玻璃并更特别地为钠钙硅玻璃。在另一实施方案中，玻璃板是回火玻璃板，其为与正常的玻璃(即未回火的玻璃例如钠钙硅玻璃或退火玻璃)相比通过受控热或化学处理加工以提高其强度的单层玻璃板。
44.在其它实施方案中，可期望基材30是柔性的(即柔性基材)。在这些实施方案中，柔性、基本透明的基材30的具体实例包括包含各种有机聚合物的那些。从透明度、折射率、耐
热性和耐久性的观点来看，柔性基材的具体实例包括包含聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)等)、聚酰胺(尼龙6、尼龙6,6等)、聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚降冰片烯、聚氨酯、聚(乙烯醇)、聚(乙烯乙烯醇)、聚丙烯酸类、纤维素(三乙基纤维素、二乙基纤维素、玻璃纸等)或这样的有机聚合物的互聚物(例如共聚物)的那些。
45.此外，在一些实施方案中，单层基材30可为例如用填料和/或纤维增强的。
46.在更进一步的实施方案中，例如在图3a-3d中显示，与图2中的单个整体形成的材料的形式相反，基材30为包括内透明片132和外透明片134的层叠的玻璃板组件130的形式。当安装在开口18内时，内透明片132定位与内部区域16相邻，而外透明片134定位朝向结构14的外部。
47.在一些实施方案中，由以上关于基材30描述的相同材料形成相应内和外透明片132、134。在一些实施方案中，例如，内和外透明片132、134是基本透明的玻璃板。然而，在其它实施方案中，内和外透明片132、134可为塑料、玻璃纤维或任何其它合适的基本透明的材料，例如以上描述的那些。在其它实施方案中，内和外透明片132、134是不太透明的玻璃板。例如，其中玻璃组件130是隐私玻璃，玻璃组件130的透明度显著减小，并因此允许在预定波长范围内小于70％光透射，例如在预定波长范围从大于0至70％光透射。
48.如还在图3a-3d中显示，层叠的玻璃板组件130还包括在内和外透明片132、134之间设置的中间层136。在一些实施方案中，中间层136连接内和外透明片132、134并允许层叠的玻璃板组件130在冲击或破裂时保持玻璃板碎片。
49.中间层136典型地对光是典型地基本透明的并包括聚合物或热塑性树脂例如聚乙烯醇缩丁醛(pvb)。然而，可使用用于实现中间层136的其它合适的材料。类似于内和外透明片132、134，中间层136也对光基本透明或以其它方式透明，并因此在内和外透明片132、134之间包括中间层136的层叠的玻璃板组件130也对光基本透明或其它方式透明。
50.在包括中间层136的实施方案中，例如在图3a-3d中显示，内透明片132包括相对的向外和向内表面132a和132b。类似地，外透明片134包括相对的向外和向内表面134a和134b。在这些实施方案中，向内的表面132a和134a定位与中间层136相邻，形成组件130，其中向内的表面132b、134b定位在中间层136和向外的表面132a、134a之间。
51.在一个实施方案中，如图3a中显示，将低和高发射率涂覆层32、34按顺序施加至内透明片132的向外的表面132a。在另一可替代的实施方案中，如图3b中显示，将低和高发射率涂覆层32、34按顺序施加至内透明片132的向内的表面132b，并因此设置在向内的表面132b和中间层136之间。在又一个实施方案中，如图3c中显示，将低和高发射率涂覆层32、34按顺序施加至外透明片134的向外的表面134a。在又一可替代的实施方案中，如图3d中显示，将低和高发射率涂覆层32、34按顺序施加至外透明片134的向内的表面134b，并因此设置在向内的表面134b和中间层136之间。
52.ii.低发射率涂覆层
53.如以上指出的，经处理的基材12还包括在基材30上设置的低发射率涂覆层32。
54.低发射率涂覆层32包括一个或多个层，虽然在许多实施方案中它是多层涂层，其中由涂料组合物形成的每个层一起提供期望的低发射率功能。
55.低发射率涂覆层32被配置为阻隔(即反射和/或吸收)一定量的ir(红外)辐射，并
在一些实施方案中还被配置为阻隔一定量的紫外(uv)辐射并防止其到达交通工具的乘客舱(或防止ir和/或uv辐射到达建筑的内部)。低发射率涂覆层32还被配置为允许可见波长范围内的辐射(即可见光)绝大多数透射通过涂覆层32，并如人们观察的那样被认为是透明涂覆层32。
56.因此，低发射率涂覆层32可包括一个或多个ir阻隔层，其每个分别包括至少一种ir阻隔材料例如银(ag)和/或透明的传导性氧化物例如(但不限于)氧化铟锡、氧化锌、和/或氟掺杂的氧化锡、和/或阻隔大量ir辐射的任何其它合适的材料。本领域技术人员将理解ir阻隔材料不需要阻隔所有ir辐射，但仅需要阻隔其量。类似地，本领域技术人员将理解uv阻隔材料不需要阻隔所有uv辐射，但仅需要阻隔其量。
57.在一些实施方案中，在至少一对介电层之间提供ir阻隔层。实例介电层包括氮化硅、氧化钛、氧氮化硅、氧化锡和/或其它类型的金属-合金-氧化物和/或金属-合金-氮化物。示例性的其它类型的金属氧化物包括但不限于氧化锌锡、氧化铝锌、氧化镍铬、氧化银和氧化锌。在一些实施方案中，除了在一对介电层之间，还可在一对包括例如镍-铬的氧化物和/或氮化物的材料或任何其它合适的材料的接触层之间提供每个ir阻隔层。
58.大体上，低发射率涂覆层32可包括施加至基材30的一个或多个介电层(即一个或多个金属氧化物或金属氮化物的阻隔层)，之后一个或多个晶种层(典型地一个或多个金属氧化物层)，之后一个或多个银层，和之后一个或多个保护层(典型地一个或多个金属、金属氧化物、金属氮化物的层、或它们的任何组合)。
59.用于在形成低发射率涂覆层32中使用的一种示例性低发射率涂料组合物是iris中性涂料组合物，可从agc glass europe商购得到，其为不同的薄金属性涂层的复杂堆叠体(包括金属氧化物和银的各个层)，其通过磁控溅射方法直接沉积至基材30上。
60.用于在形成低发射率涂覆层32中使用的其它示例性低发射率涂料组合物包括氧化银组合物、氧化铟锡组合物、氟掺杂的氧化锡组合物和银基组合物(单一、双重和三重银涂料组合物)。用于在形成低发射率涂覆层32中使用的更进一步示例性低发射率涂料组合物描述于2011年3月8日公告并授予agc flat glass north america,inc.的美国专利号7,901,781和2017年7月18日公告并授予agc glass europe的美国专利号9,709,717，其内容通过引用全部并入本文。
61.应注意低发射率涂覆层32不限于以上描述的确切涂层或单个层，因为可在本发明可替代的实施方案中使用任何合适的低发射率涂覆层32。
62.在一些实施方案中，将低发射率涂覆层32设置在基材上至厚度范围为50-500纳米(即0.05至0.5微米)，例如130-350纳米，例如150-250纳米，例如约200纳米。
63.ii.高发射率涂覆层
64.如以上指出的，经处理的基材12还包括在低发射率涂覆层32上设置的高发射率涂覆层34。
65.高发射率涂覆层34向经处理的基材12提供改进的被动辐射冷却用于从在下面的低发射率涂覆层32、基材30和交通工具20的乘客舱24去除热(在将经处理的基材12引入框架22的开口内的应用中)。另外，高发射率涂覆层34还提供比在下面的低发射率涂覆层32更硬、更耐久的外涂覆层。
66.高发射率涂覆层34由根据式si
xoycz
的高发射率涂料组合物形成，其中下标x、y和z
代表硅、氧和碳原子在高发射率涂料组合物中的重量百分比分数。特别地，根据式si
xoycz
的高发射率涂料组合物包括其中x范围为10-80重量％，y范围为20-90重量％，且z范围为2-50重量％，并且其中x y z之和为100重量％。基于特定被动辐射涂层系统10的应用光学要求，x、y和z的相对量可在以上提供的范围内变化。
67.根据式si
xoycz
的一种示例性高发射率组合物是根据式si
30o60c10
的组合物，其中下标30、60和10分别指代硅、氧和碳的重量百分比(即si
30o60c10
不是指其中下标30、60和10指代摩尔比的组合物)。
68.在一些实施方案中，施加至低发射率涂覆层14上的根据式si
xoycz
的高发射率组合物可由基于硅的有机金属性前体例如四甲基二硅氧烷(tmdso)、tsa、硅烷、hmdso等形成。
69.特别地，使用线性中空阴极pecvd方法将以上描述的前体转变成高发射率涂料组合物。在一种示例性方法中，在线性中空阴极pecvd方法中使用的中空阴极电极包括轴向(inline)水冷线性封闭管(腔)，其具有等离子气体的入口和喷嘴出口阵列。用作反应性等离子气体的氧通过入口注射至电极腔中。借助于电力，点燃电极腔中的氧以在腔中形成高密度等离子体。通过多个喷嘴阵列将等离子体喷射至沉积腔中。在沉积过程中，将前体蒸气注射至工艺腔室中，在工艺腔室中靠近基材12(包括之前施加的低发射率涂覆层32)前体蒸气与高密度氧等离子体相互作用。氧等离子体/前体相互作用导致前体材料的离解，其中硅与氧键合以形成沉积至低发射率涂覆层32上的根据式si
xoycz
的致密的高发射率涂覆层34，而前体的剩余的有机残余部分从腔室中被泵出并排放。
70.在一些实施方案中，高发射率涂覆层34设置在低发射率涂覆层32上(例如通过pecvd使用如以上描述的前体)至厚度范围为3,000-50,000纳米(即3至50微米(微米))，例如5,000-20,000纳米。当将经处理的基材12安装在交通工具14的遮阳顶开口18d内时，高发射率涂覆层34的厚度可范围为10,000-50,000纳米。相反地，当将经处理的基材12安装在交通工具14的侧窗开口18c内时，高发射率涂覆层34的厚度可范围为3,000-10,000纳米。
71.iv.生产经处理的基材的方法
72.本发明还涉及使用前述低发射率涂料组合物和高发射率涂料组合物(每个按照本发明)生产经处理的基材的方法。
73.根据基材是如图2中提供的整体形成或单个的透明基材30还是如图3中提供的作为层叠的玻璃组件130，稍微改变该方法。
74.关于使用基材30，如在图2中，方法通过提供如以上描述的基材30开始。优选地，基材30已使用溶剂或本领域普通技术人员已知的适当清洁处理进行清洁。通过实例的方式，可首先清洁基材30以满足真空涂覆要求例如使用肥皂水和/或使用ceo2溶液，然后用去离子水冲洗并使用压缩空气干燥。
75.该方法通过将低发射率涂料组合物施加至基材30的至少一部分表面30a或30b上以形成在基材30上设置的低发射率涂覆层32而继续。施加低发射率涂料组合物的方法没有限制并可包括通过化学气相沉积(cvd)、等离子体增强化学气相沉积(pecvd)、磁控溅射、离子束辅助沉积等施加该组合物。在一些实施方案中，施加的低发射率涂料形成具有厚度为50-500纳米(即0.05至0.5微米)，例如130-350纳米，例如150-250纳米，例如约200纳米的低发射率涂覆层32，如以上指出。
76.接下来，该方法通过将高发射率涂料组合物施加至形成的低发射率涂覆层32上以
形成高发射率涂覆层34而继续，其中低发射率涂覆层32设置在相应表面30a或30b和高发射率涂覆层34之间。施加方法可与施加低发射率涂料组合物相同或不同并可包括通过喷雾施加、浸渍施加、擦拭施加等施加高发射率涂料组合物。在一些实施方案中，使用等离子体增强化学气相沉积方法(pecvd)施加(其中如以上描述在沉积前将如以上描述的基于硅的有机金属性前体转变成高发射率涂料组合物)。在一些实施方案中，施加的高发射率涂覆层形成具有厚度为3,000-50,000纳米(即3至50微米)，例如5,000-20,000纳米的高发射率涂覆层34，如以上指出。
77.关于使用层叠的玻璃组件130作为基材，用于形成经处理的基材12的方法取决于层32、34是设置在向外的表面132a、134a还是向内的表面132b、134b上。
78.如果如图3a或3c中，层32、34待设置在向外的表面132a、134a上，层叠的玻璃组件130可由在各个向内的表面132b、134b之间设置的，并优选与各个向内的表面132b、134b结合的中间层136预成形。施加层32、34的方法与以上提供的相同方式进行，其中将层32、34施加至整体形成的基材30，其中将低发射率涂料组合物施加至向外的表面132a、134a之一以形成在相应的一个向外的表面132a或134a上设置的低发射率涂覆层32，之后施加高发射率涂料组合物至形成的低发射率涂覆层32上以形成在与相应的一个向外的表面132a或134a相对的低发射率涂覆层上设置的高发射率涂覆层34。
79.然而，如果如图3b或3d中，层32、34待设置在向内的表面132b、134b上，层叠的玻璃组件130不可由在各个向内的表面132b、134b之间设置的，并优选与各个向内的表面132b、134b结合的中间层136预成形。相反，在中间层136设置在透明片132、134之间并优选与透明片132、134结合前，层32、34必须施加至各个向内的表面132b或134b。
80.为了便于描述，描述以这种方式形成经处理的基材12的方法，其中如在图3b中，将层32、34施加至第一透明片132的向内的表面132b，尽管可使用其中将层32、34施加至第二透明片134的向内的表面134b的相同方法。
81.如以上描述，该方法优选开始清洁、冲洗和干燥透明片132、134。接下来，该方法通过将低发射率涂料组合物施加至至少一部分相应的向内的表面132b上以形成在向内的表面132b上设置的低发射率涂覆层32而继续。施加低发射率涂料组合物的方法没有限制并包括任何以上描述的方法(cvd、pecvd、磁控溅射等)。优选地，如果施加多层，这样施加随后的层在前一层的大约三十秒内。在一些实施方案中，施加的低发射率涂料形成在向内的表面132a上具有厚度为50-500纳米(即0.05至0.5微米)，例如130-350纳米，例如150-250纳米，例如约165纳米的低发射率涂覆层32，如以上指出。
82.接下来，该方法通过将高发射率涂料组合物施加至形成的低发射率涂覆层32上以形成高发射率涂覆层34而继续。施加方法可与施加低发射率涂料组合物相同或不同，并可包括根据任何以上描述的方法(喷雾施加、浸渍施加、擦拭施加、pecvd等)施加高发射率涂料组合物。在一些实施方案中，施加的高发射率涂料形成具有厚度为3,000-50,000纳米(即3至50微米)，例如5,000-20,000纳米的高发射率涂覆层34，如以上指出。
83.接下来并且任选地，与向内的表面132b相对的形成的高发射率层34的外表面可用溶剂擦拭。
84.接下来，在第一和第二透明片132、134之间引入中间层136，使得中间层136在一侧上与高发射率层34相邻并在相对侧上与第二透明片134的向内的表面134b相邻。
85.接下来，中间层136可在一侧与高发射率层34中每个结合并与第二透明片134的向内的表面134b相邻以形成经处理的基材12。
86.最后并任选地，可使用溶剂例如异丙醇或丙酮清洁所生产的经处理的基材12。更特别地，可使用溶剂例如异丙醇或丙酮清洁第一和第二透明片132、134的向外的表面132a、134a。
87.本发明的经处理的基材12可用作运输行业中运输设备用的制品。运输设备用的制品可例如为例如电车、汽车、轮船或飞机的主体、窗玻璃(前玻璃、侧玻璃或后玻璃)、镜子或保险杠。
88.特别地，本发明的经处理的基材可用作交通工具例如汽车或卡车的窗玻璃。特别地，本发明的经处理的基材可用作交通工具例如汽车或卡车的侧窗玻璃或用作同一汽车或卡车的天窗。
89.现在，将参考实施例描述本发明。然而，本发明绝不限于这样的具体实施例。
实施例
90.在本文提供的实施例中，在一些测试条件下评价了对比引入和没有引入低和高发射率涂覆层的玻璃基材的性能的样品的光发射率、耐久性、和冷却能力。结果证实与未经处理的基材或仅包括低发射率涂覆层的基材相比，按照本发明包括低和高发射率涂覆层的组合的经处理的基材的改进的性质，如以下描述。
91.低发射率和高发射率涂料组合物
92.实施例中使用的低发射率涂料组合物是iris neutral涂料组合物，可从agc europe商购得到，如以上通常描述。
93.在实施例中使用的高发射率涂料组合物是根据式si
xoycz
，其中x是30重量％，y是60重量％且z是10重量％。
94.生产经处理的基材的方法
95.生产在本发明中评价的经处理的基材的方法如下。
96.首先，获得具有厚度范围为1.6-6毫米的钠钙硅玻璃的刚性玻璃板并用2％ceo2溶液清洁。然后用去离子水冲洗玻璃板，并使用压缩空气干燥。
97.接下来，在一些样品中，通过磁控溅射将如以上描述的低发射率涂料组合物以一个或多个层施加至玻璃基材上至厚度为大约0.3微米。
98.特别地，通过使用磁控溅射将可从agc europe商购得到的iris neutral涂料组合物沉积至玻璃表面上至大约100-450纳米(大约1000-4500埃)的目标总厚度。特别地，如下将iris neutral涂料组合物施加(即通过磁控溅射)至玻璃基材上以连续层至玻璃基材上：施加至大约50-300埃目标厚度的金属氧化物的阻隔涂层的一个或多个层和金属氧化物的晶种涂层的一个或多个层；施加至10-100埃目标厚度的一个或多个银层；和施加至10-50埃目标厚度的金属的保护涂层的一个或多个层。
99.接下来，在一些样品中，通过pecvd将根据式si
30o60c10
的高发射率涂料组合物施加至低发射率涂覆层上以形成具有厚度为大约5微米的高发射率涂覆层。
100.特别地，tmdso四甲基二硅氧烷(tmdso)用作前体，使用线性中空阴极pecvd方法将其转变成高发射率涂料组合物。特别地，在线性中空阴极pecvd方法中使用的中空阴极电极
包括轴向水冷线性封闭管(腔)，其具有等离子气体的入口和喷嘴出口阵列。用作反应性等离子气体的氧通过入口注射至电极腔中。借助于电力，点燃电极腔中的氧以在腔中形成高密度等离子体。通过多个喷嘴阵列将等离子体喷射至沉积腔室中。在沉积过程中，将tmdso前体蒸气注射至工艺腔室中，在工艺腔室中靠近基材(包括之前施加的低发射率涂覆层)前体蒸气与高密度氧等离子体相互作用。氧等离子体/前体相互作用导致tmdso前体的离解，其中硅与氧键合以形成以大约5微米厚度沉积至低发射率涂覆层上的根据式si
30o60c10
的致密的高发射率涂覆层，而tmdso前体的剩余有机残余部分从腔中被泵出并排放。
101.最后，使用溶剂例如异丙醇或丙酮清洁形成的经处理的基材。
102.初步评价样品的光发射率
103.在以上描述的方法中形成的具有仅刚性玻璃板，包括低发射率涂覆层(如以下表1中显示的低e涂层)的刚性玻璃板(玻璃，如以下表1中显示)和包括低发射率涂覆层和高发射率涂覆层(如以下表1中显示的高e涂层)两者的刚性玻璃板的样品使用ftir分光光度计(傅里叶变换红外分光光度计)在波长范围在近红外波长范围(nir，与对应于0.75至2.5微米的波长对应)和被动冷却范围(对应于范围为8-13微米的波长)首先评价光发射率。如以上描述，以0至1的等级评价样品。
104.表1
[0105][0106]
在表1中提供的结果说明引入低发射率涂覆层至刚性玻璃基材将光发射率降低至在近红外范围和被动冷却范围两者中值小于0.25的水平，并且说明该值小于仅刚性玻璃基材的相应值。表1还说明进一步引入高发射率涂覆层至包括低发射率层的刚性玻璃基材将被动冷却范围内的光发射率提高至大于0.8的值并接近仅刚性玻璃基材的值。
[0107]
评价样品的耐久性
[0108]
另外，包括施加至玻璃基材的低发射率涂覆层的样品，和包括低发射率涂覆层和高发射率涂覆层两者的样品还使用astm d2486-17中提供的墙涂料的耐刮擦性测试方法评价机械刷测试耐久性。
[0109]
在astm d2486-17中，初步视觉评价涂覆基材的表面缺陷，并且如果观察到没有表面缺陷则允许进行测试。使用线性磨损测试装置进行测试，其中尼龙硬毛刷已连接在不锈钢刷架中，并且其中将177克重量添加到线性磨损测试装置以使总重量为454克(大约16盎司，或一磅)。将线性磨损测试装置置于涂覆基材的外表面上，并以来回方式移动，其具有约20英寸(约50厘米)的预定行程长度，沿着涂覆基材的外表面使用具有约3.5英寸(约9厘米)长度的刷毛的刷子。一个测试循环对应于测试装置的一个行程的移动，其由线性磨损测试装置沿着基材的一次向后和向前移动组成。在50和150次测试循环时去除测试装置，并且目视评估涂覆基材的表面缺陷。当通过目视观察对涂覆基材的外表面层没有损伤时，涂覆基
材被认为具有可接受的耐机械刷耐久性。相反地，当目视观察中对涂覆基材的外表面层有损伤时，涂覆基材被认为具有不可接受的耐机械刷耐久性。
[0110]
在这个实例中，如以上指出的，按照以上描述的工序评价仅具有低发射率涂层的刚性玻璃板和具有低和高发射率涂层两者的那些。表2中提供结果：
[0111]
表2
[0112][0113]
表2中显示的结果证实具有低和高发射率涂覆层两者的测试样品与仅包括低发射率涂覆层的测试样品相比具有极大改进的机械刷测试耐久性。
[0114]
进一步评价样品的冷却能力
[0115]
还评价仅玻璃基材的样品、具有在玻璃基材上设置的低发射率涂覆层的样品、和具有在玻璃基材上设置的低和高发射率层两者的样品的冷却能力。
[0116]
为了评价样品，如在图4中显示，两个相同的木箱200由胶合板形成(12英寸
×
12英寸
×
24英寸)，其中每个箱子具有打开的顶部201并包括置于箱200的内部203内的内壁上的黑色纤维盖202。热电偶204以距打开的顶部201为5毫米定位在每个箱子200内，以测量箱200的内部203内的空气温度。
[0117]
将两个箱200每个置于平台206上并间隔足够远以消除任何节点阴影效应。平台206置于外部以便模拟真实世界环境条件。热电偶208与平台206连接以测量每次实验的外部参考空气温度。热电偶204、208每个与控制器211电连接，控制器211记录从热电偶204、208接收的所测量的空气温度。
[0118]
具有或没有低和高发射率层32、34的玻璃基材30的12英寸
×
12英寸测试样品沿着各个箱200的顶表面201定位。更具体地，参考测试样品210a(即未涂覆的玻璃基材30)置于两个箱的第一个200a的打开的顶部201上，而各种经处理的基材的测试样品210b(即具有在玻璃基材30上设置的低发射率涂覆层32的经处理的样品12或具有在玻璃基材30上设置的低和高发射率层32、34两者的样品)置于两个箱的第二个200b的打开的顶部201上。样品210a、210b中每个的测试进行三个小时(从12pm至3pm est)，其中通过各个热电偶204连续地测量箱200a、200b的内部区域的温度测量结果和通过热电偶208连续地测量平台206的温度测量结果，将结果记录至控制器211上。
[0119]
测试的结果以图形形式显示在图5中，并说明与未经处理的玻璃样品相比，在刚性板上单独引入低发射率层，或引入低发射率层和高发射率层的组合导致木箱的内部内的温度降低，其中环境温度在25和30摄氏度之间测试时大体上一致并且温度降低通常为变冷约5-10摄氏度。此外，结果还说明与仅包括低发射率层的样品相比，包括在刚性玻璃板上设置的高发射率层和低发射率层两者的测试样品导致木箱内温度的稍微进一步降低。
[0120]
以说明性方式描述本发明，并且应理解使用的术语意图具有描述而非限制的词语
的性质。如现在对本领域技术人员明显的是，鉴于以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，应理解在所附权利要求书的范围内，其中附图标记仅是为了方便，而不是以任何方式进行限制，本发明可以具体描述以外的其他方式实施。