Репутация листового стекла как функционального, изящного и многоцелевого материала продолжает укрепляться. Оно активно применяется при строительстве зданий и сооружений, производстве мебели, изготовлении различных интерьерных предметов, аксессуаров и атрибутов современной жизни. О разного рода кмных стеклах (и не только) мы расскажем в серии материалов.
В частности в архитектуре популярными стали инновационные листовые стекла с новыми потребительскими свойствами:
Особо прозрачные (особо чистые из кварцевого песка с низким содержанием железа);
Энергосберегающие стекла. Они отражает инфракрасное излучение, поддерживая оптимальную температуру внутри здания. Это помогает сократить тепловые потери и предотвратить перегрев зданий, что снижает потребление энергии на отопление и кондиционирование;
Антибликового стекла (витрины магазинов, музеи, зоопарки, ложи стадионов, смотровые площадки, автосалоны, витрины с ювелирными изделиями);
Стёкла с печатными изображениями;
Моллированные стёкла 3D-формы (цилиндрической, полусферической, конической, уголковой, фантазийной);
Смарт-стёкла с изменяемой прозрачностью. Они могут снижать энергопотребление на 20-30% за счёт эффективного регулирования солнечного освещения и теплопередачи, что уменьшает затраты на кондиционирование и отопление.
Инновационные стёкла широко и разнообразно применяют в новом строительстве резиденций органов власти, офисов компаний, деловых центров, вузов, театров, картинных галерей, разнообразных салонов, спортивных сооружений, дорогих магазинов, элитной недвижимости. Примерами являются Театр в Казани, новое здание Третьяковской галереи (окна-витражи с фрагментами знаменитых полотен из коллекции галереи), учебный корпус МГТУ им. Баумана.
Отдельно стоит отметить двойное и тройное остекление. В таких конструкциях между слоями стекла находятся воздушные или инертные газовые камеры, которые уменьшают теплопередачу. Это помогает удерживать тепло внутри здания зимой и предотвращает перегрев помещений летом, снижая нагрузку на системы отопления и кондиционирования.
История
Открытие энергосберегающего стекла произошло в 1950-х годах. Phillips занималась разработкой покрытий для повышения КПД газоразрядных ламп. Компания представила покрытие на основе оксидов олова и индия. Решение предотвращало потери тепла лампой, в результате чего температура газа внутри лампы увеличивалась, а КПД лампы повышался. В строительную отрасль изобретение пришло в 1964 году. В США был представлен прототип первого энергосберегающего стекла. Покрытие Solarban в прототипе отражало инфракрасное излучение и солнечные лучи, а стекло быстро стало хитом остекления в стране. Американские компании продолжили разработки энергоэффективных стекол и в 1981 году получили первое низкоэмиссионное стекло с покрытием.
Энергосберегающее стекло в России называют также низкоэмиссионное или Low-E стекло, теплосберегающее стекло и I-стекло. Все эти названия верны, потому что нет точных предписаний в ГОСТах. Формулировка ГОСТа 31364-2017 звучит так: «Стекло с низкоэмиссионным покрытием предназначено для изготовления стеклопакетов с целью снижения потерь тепла». Поэтому и название «низкоэмиссионное стекло» наиболее верное с документальной точки зрения. Термины «энергосберегающее или теплосберегающее стекло» вполне отражают свойства стекла, а также имеют право на существование. Частным потребителям больше нравится термин – энергосберегающее, как более легкое и понятное название.
Стоимость энергосберегающих стёкол на 10-20% дороже из-за дополнительной стоимости напыления магнетронных покрытий в сложных и дорогих установках. Из-за особого отношения россиян к тепловому режиму домов (зимой спать с открытыми окнами при раскаленных батареях, летом в жару включать кондиционеры на полную мощность при открытых балконах) экономические стёкла находят ограниченный спрос, в основном в общественных зданиях и элитной недвижимости.
В данной статье нас интересует только патентный аспект. Большинство патентов в рамках МПК кодировалось по C03C 17/36 «Поверхностная обработка стекла, например расстекловыванного стекла, кроме волокон или нитей, нанесением покрытия, по меньшей мере с двумя видами покрытий, имеющими различный состав по меньшей мере с одним покрытием из металла».
Патентный аспект
На портале Google.Patents поиск по запросу low emission glass показывает более 100 000 документов. Лидерами по количеству патентов указаны следующие компании:
Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (株式会社半導体エネルギー研究所) — 27,4%;
Corning Incorporated — 4,2%;
Daiichi Shokai Co., Ltd. (株式会社大一商会) — 2,6%;
View, Inc. — 2%;
LG Electronics Inc. — 1,5%;
Guardian Glass, LLC — 1,4%;
На первом месте с колоссальным отрывом от конкурентов японская Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Ее основателю Ямадзаки Сюмпэю мы посвятили отдельный материал на Хабре.
При этом видно, что в нашем коротком рейтинге мы имеем смесь производителей стекла для строительства и компаний-разработчиков электроники, которые используют стекло в дисплеях, панелях и гаджетах.
Если взять крупного производителя архитектурного стекла Guardian Glass, то Google укажет на 33017 документов. Сочетание low emission glass Guardian Glass даёт 19118 патентов. Во многих Guardian Glass упоминается как прототип или цитируется в обзоре уровня техники. Сузив поиск до (low emission glass Guardian Glass) (C03C) получим всего 4308 результата.
ИИ Google не различает узкие смыслы слов. По запросу «архитектура» одной метлой сметается и архитектурно-строительное стекло, и архитектура полупроводниковых устройств с использованием стеклянных компонентов. Под building – и дома со стеклом, и построение полупроводниковых устройств.
А что в России?
В базе ФИПС в рефератах на изобретения РФ по запросу низкоэмиссионное стекло на февраль 2025 числилось 24 патента, из которых всего 8 действующих. К нашей теме относятся следующие:
№2421419 (2011) Термообрабатываемое оконное стекло с покрытием. ПИЛКИНГТОН ГРУП ЛИМИТЕД (GB). Покрытие имеет слои: нижний противоотражающий слой, содержащий базовый слой (окси) нитрида алюминия, средний слой SnOx или ZnSnOx и верхний слой оксида металла; серебросодержащий функциональный слой; барьерный слой; верхний противоотражающий слой, содержащий внутренний (сердцевинный) слой оксида цинка и олова и самый наружный защитный слой. Все слои наносятся магнетронным катодным напылением.
№2683727 (2019) Архитектурное стекло с низкоэмиссионным покрытием, имеющим многослойную структуру, обладающее высокой прочностью, и/или способ его изготовления. ТЮРКИЙЕ ШИШЕ ВЕ КАМ ФАБРИКАЛАРИ А.Ш. (TR).
№2708302 (2019) Стекло с низкоэмиссионным покрытием, устойчивое к термической обработке. ТЮРКИЕ ШИШЕ ВЕ ДЖАМ ФАБРИКАЛАРЫ А.Ш. (TR). Двойное посеребренное стекло с низкоэмиссионным покрытием.
№2715000 (2020) Подложка, покрытая термически обрабатываемым низкоэмиссионным слоем. ТЮРКИЕ ШИШЕ ВЕ ДЖАМ ФАБРИКАЛАРЫ А.Ш. (TR). Предложено стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, состоящее из множества тонких пленок.
№2751179 (2021) Способ получения огнестойкого стекла с низкоэмиссионным покрытием. ООО «Фототех» (Москва, п. Мосрентген). Суть в закалке: нагрев в электрической печи до температуры закалки от 650 до 750°С в зависимости от температуры размягчения выбранного стекла. Затем данное стекло выдерживают при данной температуре в печи в течение 240-300 с. После чего производят его последующее резкое охлаждение струями воздуха, нагнетаемого через обдувочные решетки.
№2788500 (2023) Имеющее низкоэмиссионное покрытие архитектурное стекло с высокой селективностью. ТУРКЫЕ СЫСЕ ВЕ ДЖАМ ФАБРЫКАЛАРЫ АНОНЫМ СЫРКЕТЫ (TR). В составе покрытия присутствуют: SixNy, SiAlNx, SiAlOxNy, SiOxNy, TiNx, ZrNx, NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx.
Как видно, большинство патентов принадлежит туркам; один – британцам, а еще один российской компании. Логично предположить, что турки поставляли в РФ соответствующее оборудование и/или технологии.
Поскольку экспертам Онлайн-Патент хорошо известно, что в РФ последние 20 лет энергосберегающее архитектурно-строительное стекло производилось в основном на Европейском оборудовании, алгоритм углублённого патентного поиска и анализа мы построили на именах иностранных патентообладателей.
В базе ФИПС в рефератах на изобретения РФ по запросу на патентообладателей имеется более двух сотен патентов (таблица №1).
Компания | Всего | Действует | Может прекратить действие | Может быть восстановлен |
ГАРДИАН ИНДАСТРИЗ | 136 | 0 | 0 | 77 |
ПИЛКИНГТОН | 69 | 16 | 7 | 0 |
С.Р.В.С.* | 25 | 0 | 0 | 14 |
ЭЙ-ДЖИ-СИ ФЛЕТ ГЛАСС | 2 | 0 | 0 | 2 |
Итого | 232 | 16 | 7 | 93 |
* САНТР ЛЮКСАМБУРЖУА ДЕ РЕШЕРШ ПУР ЛЕ ВЕРР Э ЛЯ СЕРАМИК С.А.
У ряда иностранных патентообладателей ноль действующих патентов. Действие около 100 патентов может быть восстановлено при надлежащей оплате пошлины в 2025-2027 гг. Примеры «спящих патентов» относительно низкоэмиссионных покрытий на архитектурном стекле:
№2492150 (2013) Низкоэмиссионное покрытие с низким коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенными химическими и механическими характеристиками и способ его изготовления. ЭЙ-ДЖИ-СИ ФЛЕТ ГЛАСС НОРТ ЭМЕ
№2718457 (2020) Изделие с покрытием с ИК-отражающим слоем и способ его изготовления. ГАРДИАН ЮРОП С.А.Р.Л. (LU), ГАРДИАН ИНДАСТРИЗ ЮКей ЛТД. (GB). Изделие с покрытием, включающее в себя покрытие, опирающееся на стеклянную подложку.
А вот статистика ФИПС по российским стекольным заводам патентообладателям (таблица №2).
Компания | Всего | Действует | Может прекратить | М.б. восстан |
Ларта Гласс | 1 | 1 | 0 | 0 |
Клинский стекольный завод | 0 | 0 | 0 | 0 |
Гардиан Стекло | 1 | 0 | 0 | 1 |
Саратовстройстекло | 1 | 0 | 0 | 0 |
Салаватстекло | 9 | 3 | 0 | 0 |
Завод стекольного машиностроения | 1 | 0 | 0 | 0 |
Тракья Глас Рус | 0 | 0 | 0 | 0 |
Патенты заводов посвящены способам стекловарения, упаковки, безопасной транспортировке и т.п. рутине, но по напылению энергосберегающих покрытий патентов нет.
Патентов РФ на полезные модели, базы данных, программ для ЭВМ в базе ФИПС также нет.
Заключение
Технологии осаждения функциональных покрытий на архитектурно-строительное стекло нашли инновационное применение в США, Евросоюзе и Японии. В России с начала 2000-х построены или реконструированы международными корпорациями Guardian, AGC и Pilkington около 10 стекольных заводов с напылением энергосберегающих покрытий.
Патентная ситуация в РФ с энергосберегающим стеклом архи-перекрученная, непривычная. Западные компании крупно вложились в заводы, оборудование, технологические ноу-хау, обучение российского персонала и менеджмента в 2000-х (в Раменском, Клину, Ростове, Рязани, Боровске, Салавате, Саратове и пр.).
Главным стимулом была неограниченная доступность дешевейших энергоносителей в РФ, которые необходимы для плавки и обработки миллионов тонн стекла и составляют существенную долю себестоимости, а также высококачественное кварцевое сырьё и необходимые химикаты, например кальцинированная сода. Все коренные технические решения инновационного плана были запатентованы иностранными структурами в РФ в 2013-2021 годах. Очевидно, они решили прийти на российский (или шире – ЕАЭС и СНГ) рынок инновационного энергосберегающего стекла всерьез и надолго. Но после начала СВО на Украине западные фирмы массово продали заводы российским структурам, в частности закрытому инвестфонду «Новое Строительство» (Москва), холдингу «Адамант» (Санкт-Петербург).
При этом перестали платить копеечные пошлины за свои же «российские» патенты, очевидно, не рассчитывая никоим образом защищать свою интеллектуальную собственность.
А что же наши заводы?
Они работают на всех парах на базе – правы они, правы – отличного стекольного сырья и дешёвой энергии, используя расходные материалы (например, мишени для магнетронного напыления покрытий) и запчасти к западному оборудованию из дружественной КНР. В этой стране те же западные компании обустроили нам сеть филиалов своих инновационных производств стекольной отрасли. Китайские компании, поставляющие в Россию мишени для магнетронного напыления покрытий на низкоэмиссионное архитектурное стекло, например такие: Von Ardenne Vacuum Equipment (Shanghai) Co.Ltd., Omat Sputtering Targets (Dongguan) Co.,Ltd., UV Tech Material Ltd., Shenzhen APG Material Technology Co., Ltd., Vital Thin Film Materials Co., Ltd.