專利名稱：用于壁爐或火爐銷子類裝置的用玻璃材料制成的板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱設(shè)備的元件，一般地加熱設(shè)備的正面(facade)元件，特別地涉及用于裝配壁爐插入物(insert de chminée)、火爐(poêle)、壁爐(chminée)、鍋爐(chaudière)、爐灶(cuisinère)、加熱器、爐膛(foyer)或等效設(shè)備類裝置的用玻璃材料制成的板。
除平爐壁爐以外，在過去幾十年間研制了具有實(shí)質(zhì)性美感和/或功能特性的新型加熱裝置，例如壁爐插入物爐膛或銷子，或易于安裝和維護(hù)的新型火爐，它們尤其在舒適和安全方面滿足了很多需要。看到在這些設(shè)備中燃燒的爐膛會(huì)獲得愉悅，為了有利于這種愉悅，它們一般裝配了朝向設(shè)備前面的窗，這個(gè)窗通常加入到通往爐膛的門中，窗通常以玻璃材料制成；在平爐壁爐中，同樣用玻璃材料制成的火爐欄同時(shí)保證窗或門起到保護(hù)作用。
尤其在火爐或壁爐插入物中，為了安全或使用舒適原因，越來越頻繁地用更成熟的加熱系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的使用木材的加熱系統(tǒng)，這些系統(tǒng)加進(jìn)了供給燃料和/或循環(huán)空氣的管道或回路；然而這些設(shè)備不運(yùn)行時(shí)，這些管道或回路沒有被這些火焰吞沒而會(huì)顯得不太美觀。
因此，本發(fā)明的目的是提出壁爐插入物或火爐類型或等效物的新型加熱設(shè)備，它同時(shí)具有美觀和滿足本技術(shù)領(lǐng)域中現(xiàn)有要求的功能。特別地，本發(fā)明研制一種用玻璃材料制成的板，它適用于這類設(shè)備的表面并滿足如此定義的目的，特別能夠保持這些設(shè)備燃燒爐膛的誘人視覺外觀，同時(shí)掩蓋所述爐膛不燃燒時(shí)掩蓋不美觀的可能內(nèi)部結(jié)構(gòu)，研制這類產(chǎn)品的難點(diǎn)特別與這類產(chǎn)品強(qiáng)烈需要抗性，尤其耐溫相關(guān)，還與在經(jīng)受這樣一些特別嚴(yán)格操作條件的具有不同特性材料并用方面現(xiàn)有的先驗(yàn)知識(shí)相關(guān)。
使用本發(fā)明的板可以達(dá)到這個(gè)目的，這種板是由至少一種用玻璃材料制成的基材組成的，而該基材的至少一個(gè)面有至少一層反射涂層。有利地，由至少一種用玻璃材料制成的基材組成的板是玻璃-陶瓷板。
應(yīng)該提醒，玻璃-陶瓷原來是一種玻璃，所謂的前體玻璃，它的特定化學(xué)組成通過適當(dāng)?shù)乃^陶瓷化熱處理能夠引起控制結(jié)晶化。這種部分結(jié)晶的特定結(jié)構(gòu)使這種玻璃-陶瓷具有獨(dú)特的性質(zhì)。然而，在的下，對(duì)這些板和/或?qū)λ鼈兊纳a(chǎn)方法進(jìn)行改變，而又沒有對(duì)這些難得性能有不利影響的風(fēng)險(xiǎn)是非常復(fù)雜的；特別地，從未預(yù)想過在目前設(shè)想的應(yīng)用類型中往這類材料添加反射涂層，特別是由于這樣一種涂層有降解的危險(xiǎn)，尤其考慮這些類材料有不同的膨脹系數(shù)，以及與預(yù)想的熱沖擊頻率相關(guān)的破裂風(fēng)險(xiǎn)。
令人驚奇地，本發(fā)明表明這樣一種組合是可能的也是有利的。
本發(fā)明還涉及一種壁爐插入物或火爐類型或等效物的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一層本發(fā)明的板。這種板優(yōu)選地位于設(shè)備的前表面，例如整合到能通向爐膛的門中，或整合到如窗的結(jié)構(gòu)中，或任選地整合到可拆卸的結(jié)構(gòu)中，在與耐火爐門式(facon pare-flamme)的爐膛連接的板的情況下尤其如此。
本發(fā)明還涉及制造所述板的方法，該方法包括在玻璃基材上沉積至少一層反射涂層的步驟。
玻璃-陶瓷板在下文中不僅應(yīng)該理解是用適當(dāng)玻璃-陶瓷制成的板，還應(yīng)該理解用耐高溫，而膨脹系數(shù)為零或接近零(例如15×10-7K-1以下)的任何其它類似材料制成的板。然而，優(yōu)選的是用適當(dāng)玻璃-陶瓷制成的板。
該反射涂層與用玻璃材料制成的基材(特別地與玻璃-陶瓷基材)結(jié)合，在不燃燒時(shí)具有或多或少地隱藏爐膛的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在使用時(shí)看到爐火。本發(fā)明的板還滿足這類應(yīng)用所需要的要求；特別地，取決于所選的涂料，它的耐溫性(特別地沒有任何降解和分層)是至少500℃，優(yōu)選地至少600℃，特別優(yōu)選地至少650℃，或者甚至700℃。本發(fā)明的板還具有良好的耐劃痕或碰撞性。
優(yōu)選地，所述的涂層是在板外表面上，即該面設(shè)計(jì)成朝向加熱設(shè)備的外面，這個(gè)面在該設(shè)備運(yùn)行時(shí)不與火直接接觸。
還優(yōu)選地，本發(fā)明板(具有如定義的反射涂層)的光反射RL(在可見波長范圍內(nèi)(0.38-0.78μm)，在光源D65下)是20-80％，特別優(yōu)選地30(或甚至40)-70％。優(yōu)選地，它的透光率TL(可見波長范圍內(nèi)(0.38-0.78μm)，在光源D65下)是10-78％。
優(yōu)選地，構(gòu)成所述板的基材是透明的，特別地它的至少一個(gè)透光率TL是至少高于70％，特別優(yōu)選地高于80％。任選地，它可以進(jìn)行本體染色或裝飾，例如使用瓷漆裝飾。還可以想象使用稱作半透明基材或甚至不透明基材的材料；然而在這種情況下燃燒爐火的能見度會(huì)降低。
該涂層可以呈一層或多層形式。有利地，它包括至少一層金屬類和/或至少一層以電介質(zhì)材料為基的層。
根據(jù)第一個(gè)具體實(shí)施方案，該涂層例如是以電介質(zhì)材料為基的單層涂層，該材料具有高折射率n，即大于1.8，優(yōu)選地大于1.95，或特別優(yōu)選地大于2，例如TiO2或Si3N4或TiN單層等。
根據(jù)第二個(gè)具體實(shí)施方案，該涂層包括至少一層金屬(或主要是金屬)層，優(yōu)選地它用至少一層以電介質(zhì)材料為基的層進(jìn)行保護(hù)(涂布在至少一個(gè)面上，有利地涂布在它兩個(gè)相對(duì)的面上)，例如它包括至少一層銀或鋁層，而銀或鋁層例如涂布至少一層用Si3N4(特別地Si3N4/金屬/Si3N4多層)或用SiO2制成的保護(hù)層。
在本發(fā)明的第三個(gè)特別有利而優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，該涂層是由薄膜疊層組成的，該薄膜疊層是以高折射率(優(yōu)選地高于1.8或1.95或2，如前面解釋的)的電介質(zhì)材料與低折射率(優(yōu)選地低于1.65)的電介質(zhì)材料交替構(gòu)成的，特別是金屬氧化物類(或金屬氮化物或金屬氧氮化物)，例如TiO2和SiO2或混合金屬氧化物(錫-鋅、鋅-鈦、硅-鈦等)或合金等材料，最后沉積的并因此在該板外面上的層是具有高折射率的層。
作為具有高折射率的層材料，可以列舉例如TiO2或可能的SnO2、Si3N4SnxZnyOzTiZnOx或SixTiyOz、ZnO、ZrO2、Nb2O5等。作為具有低折射率的層材料，可列舉例如SiO2或可能氧氮化硅和/或氧碳化硅，或混合的硅鋁氧化物，或氟化合物，例如MgF2或AlF3類等。
優(yōu)選地，涉及疊層，它包括至少三層，期望的反射是該疊層不同層的聯(lián)合作用產(chǎn)生的，最靠近基材的層是高折射率層，中間層是低折射率層，外層是高折射率層。優(yōu)選地，涉及包括下述交替氧化物層的疊層(基材)-TiO2/SiO2/TiO2。
優(yōu)選地，所述涂層的(幾何)厚度是20-1000nm(基材的厚度通常為幾毫米，特別是3-6mm，在玻璃-陶瓷基材的情況下一般而言是約4mm)。在由多層組成的涂層的情況下(一般呈疊層形式)，每層的厚度可能是5-160nm，一般而言是20-150nm。
例如，在本發(fā)明優(yōu)選的TiO2/SiO2/TiO2疊層情況下，根據(jù)第一個(gè)具體實(shí)施方案，對(duì)于各自TiO2和SiO2層的每層，這些層厚度是幾十納米(例如約60-80nm)，在這種情況下涂層具有銀色外觀，根據(jù)第二個(gè)具體實(shí)施方案，TiO2層的厚度與前面具有相同的數(shù)量級(jí)，但SiO2層的厚度是兩倍(例如約130-150nm)，在這種情況下的涂層具有金色外觀。
該板還可以有一個(gè)具有其它類功能的涂層，它任選地與本發(fā)明尋求的涂層(這種附加功能性不會(huì)損害尋求的性質(zhì))連接，但更一般地是在反面，例如具有低發(fā)射率功能的涂層(例如用摻雜如SnO2:F的金屬氧化物，或摻雜錫的氧化銦ITO，或摻雜鋁的氧化鋅ZnO:Al制成的)，因此有助于可能沉積在爐膛內(nèi)的煙灰熱解，或由SiO2制成的涂層，它構(gòu)成對(duì)燃燒煙中的硫的屏蔽層。
該板可以被框架圍繞和/或具有一般成形(倒圓的、斜面等)的自由邊。它一般是平的，但也可以是彎曲的，或具有形變或折疊。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是本發(fā)明板的生產(chǎn)方法。為了記憶，生產(chǎn)玻璃-陶瓷板的操作一般如下在熔爐中熔化為生產(chǎn)玻璃-陶瓷而選擇組成的玻璃，然后讓熔化玻璃在層壓輥之間通過，使熔化玻璃層壓成標(biāo)準(zhǔn)帶或薄板，然后將該玻璃帶切割成期望的尺寸。如此切割的板再以本身已知的方式進(jìn)行陶瓷化，這種陶瓷化在于根據(jù)選擇的熱分布曲線焙燒這些板，使該玻璃轉(zhuǎn)化成稱為“玻璃-陶瓷”的多晶材料，它的膨脹率是零或接近于零，并能承受可能高至700℃的熱沖擊。這種陶瓷化一般包括將溫度逐漸升高至成核范圍的步驟，該成核范圍一般位于接近玻璃轉(zhuǎn)化范圍，還包括在幾分鐘內(nèi)通過成核間隔的步驟，將溫度逐漸升高至陶瓷化階段溫度的新步驟，在陶瓷化階段的溫度保持幾分鐘，緊接著迅速冷卻直到室溫。
任選地，該方法還可以包括板成形(可以在前面提到操作方式的不同時(shí)刻進(jìn)行，只要構(gòu)成該板材料的溫度高到足以能使其塑性變形)，它包括例如折疊、模塑或壓制操作(通過滾壓或其它操作)或彎曲操作，一般在成形操作后進(jìn)行該板陶瓷化。
所述的方法一般還包括切割操作，例如采用噴射水，任選地接著成形操作(研磨、磨斜邊等)。這種板在其生產(chǎn)過程中還可以經(jīng)受其它的操作(例如美觀或指示目的絲網(wǎng)印刷，該絲網(wǎng)印刷優(yōu)選地在陶瓷化之前進(jìn)行，以便適當(dāng)時(shí)在所述陶瓷化過程中焙燒瓷釉等)，它還可以有附加元件，如把手等。
一般在陶瓷化后，在線或接著其后往該板上涂布涂料(例如在所述板被切割和/或成形后)。特別地，采用熱解(粉末、液體或氣體)、蒸發(fā)或?yàn)R射方法涂布涂料。優(yōu)選地，采用濺射和/或真空沉積法和/或使用等離子體增強(qiáng)真空沉積法沉積這種涂料；特別地，采用陰極濺射(例如磁控管陰極濺射)，特別是采用磁場增強(qiáng)的陰極濺射(以DC或AC方式)沉積一層或多層的方式，如果必要，在氧化或氮化的條件下(如果必要，氬氣/氧氣或氬氣/氮混合物)，使用一種或多種適當(dāng)金屬或合金或硅或陶瓷靶沉積這些氧化物或氮化物。例如可以在氧存在下，采用所述金屬的反應(yīng)濺射沉積這些氧化物層，在氮?dú)獯嬖谙鲁练e這些氮化物層。為了產(chǎn)生SiO2或Si3N4，可以使用少量摻雜金屬(如鋁)的硅靶，以使它具有充分的導(dǎo)電性。根據(jù)本發(fā)明選擇的這層或這些層特別均勻地冷凝在該基材上，而不發(fā)生分離或分層。
一般而言，涉及連續(xù)的涂層，然而不排除使用適當(dāng)?shù)难谀?，例如用鉆孔板(t le perforée)制成的掩模，添加呈不連續(xù)涂層形式的涂層，例如呈格子或圖案形式(優(yōu)選地具有高覆蓋比，特別是高于50％或高于75％)，增加額外的美觀效果。在該涂層包括多層的情況下，這些層一層一層地相繼沉積。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是生產(chǎn)如上定義的玻璃一陶瓷板的設(shè)備(或裝置)，它包括至少一個(gè)采用濺射、熱解或蒸發(fā)的涂布設(shè)備。
特別地，本發(fā)明的這些板可以有利地用于制造一類新爐膛或壁爐插入物或其它等效加熱設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于壁爐插入物、火爐或等效設(shè)備的板，所述的板由至少一種用玻璃材料制成的基材組成，其在至少一個(gè)面上含有至少一層反射涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板，其特征在于由至少一種用玻璃材料制成的基材組成的板是玻璃-陶瓷板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于它的耐溫性是至少500℃，優(yōu)選地至少600℃，特別優(yōu)選地至少650℃或甚至700℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于它的光反射RL是20-80％，特別優(yōu)選地30-70％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該涂層是以電介質(zhì)材料為基的具有高折射率的單層涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該涂層是以交替具有高折射率和低折射率的電介質(zhì)材料為基的多薄層疊層組成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的板，其特征在于該涂層由疊層組成，所述疊層包括下述交替氧化物層TiO2/SiO2/TiO2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該涂層包括至少一層金屬層，優(yōu)選地該層用至少一層以電介質(zhì)材料為基的層進(jìn)行保護(hù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該涂層包括至少在外表上的一層高折射率層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該涂層位于用于朝向加熱裝置外面的面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板，其特征在于該板還有一層具有其它類功能的涂層，它一般在反面，如具有低發(fā)射功能的涂層，例如用摻雜如SnO2F的金屬氧化物制成的涂層，或用SiO2制成的涂層。
12.壁爐插入物或火爐類設(shè)備或等效設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的板。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述板的制造方法，該方法包括在該玻璃基材上沉積至少一層反射涂層的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于采用陰極濺射沉積該反射涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述板的制造設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)采用濺射、熱解或蒸發(fā)法涂布的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于壁爐插入物、火爐或等效設(shè)備的板，所述的板由至少一種用玻璃材料制成的基材組成，該基材在它的至少一個(gè)面上有至少一層反射涂層。本發(fā)明還涉及該板的制造方法與包括所述板的設(shè)備。
文檔編號(hào)F24B13/00GK1989374SQ200580024804
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者P·威拉托, M·內(nèi)爾森, A·魯特勒德格 申請(qǐng)人:尤羅科拉公司