Acristalamiento que comprende un sustrato provisto de un apilamiento de capas delgadas para la protección solar y/o el aislamiento térmico.

LA INVENCION CONSISTE EN UNA VIDRIERA, QUE COMPRENDE POR LO MENOS UN SUSTRATO TRANSPARENTE

(1) FORMADO POR APILAMIENTO ALTERNADO DE "N" CAPAS "FUNCIONALES" (3, 6), DOTADAS DE PROPIEDADES DE REFLEXION EN EL INFRARROJO Y/O LA RADIACION SOLAR, Y DE "(N+1)" REVESTIMIENTOS, SIENDO N 1. CON OBJETO DE PRESERVAR LA CALIDAD DEL APILAMIENTO EN EL CASO DE QUE EL SUSTRATO (1) SE SOMETIERA A UN TRATAMIENTO TERMICO: TIMIENTO DISPUESTO ENCIMA DE POR LO MENOS UNA DE LAS CAPAS FUNCIONALES (3, 6) COMPRENDE POR LO MENOS UNA CAPA "BARRERA" DE UN MATERIAL QUE IMPIDE EL PASO POR LO MENOS DEL AGUA Y EL OXIGENO; NTE" O "ESTABILIZADORA", DE UN MATERIAL SUSCEPTIBLE DE "ABSORBER" O "ESTABILIZAR" EL MATERIAL CONSTITUTIVO DE LA CAPA FUNCIONAL, QUE FORMA PARTE: . ORA DEL REVESTIMIENTO DISPUESTO ENCIMA DE LA CAPA FUNCIONAL (3, 6) Y DEBAJO DE LA CAPA "BARRERA"; . ORA DEL REVESTIMIENTO DISPUESTO DEBAJO DE LA CAPA FUNCIONAL (3, 6).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E97403006.

Solicitante: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 18, AVENUE D'ALSACE 92400 COURBEVOIE FRANCIA.

Inventor/es: BOIRE, PHILIPPE, GRIMAL, JEAN-MICHEL, DIDIER, FABRICE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA > COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES... > Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej.,... > C03C17/36 (siendo un revestimiento al menos un metal)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B15/04 (que tienen un metal como único componente o como componente principal de una capa adyacente a otra capa de una sustancia específica)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/28 (Filtros de interferencia)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados caracterizados por la relación... > B32B7/02 (en lo que se refiere a las propiedades físicas, p. ej. la dureza)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos caracterizados por la sustancia... > G02B1/10 (Revestimientos ópticos obtenidos por aplicación a elementos ópticos o por tratamiento de la superficie de éstos (G02B 1/08 tiene prioridad))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > B32B9/00 (Productos estratificados compuestos esencialmente por una sustancia particular no cubierta por los grupos B32B 11/00 - B32B 29/00)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS > PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS... > Productos estratificados compuestos esencialmente... > B32B17/06 (que tiene vidrio como único componente o como componente principal de una capa adyacente a otra capa de una sustancia específica)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Elementos ópticos distintos de las lentes (guías... > G02B5/26 (Filtros reflectantes (G02B 5/28 tiene prioridad))
google+ twitter facebookPin it
Acristalamiento que comprende un sustrato provisto de un apilamiento de capas delgadas para la protección solar y/o el aislamiento térmico.

Fragmento de la descripción:

Acristalamiento que comprende un sustrato provisto de un apilamiento de capas delgadas que proporciona protección solar y/o aislamiento térmico.

La invención se refiere a los sustratos transparentes, principalmente de material rígido mineral como el vidrio, estando revestidos dichos sustratos de un apilamiento de capas delgadas que comprenden al menos una capa de comportamiento de tipo metálico que puede actuar sobre la radiación solar y/o la radiación infrarroja de longitud de onda larga.

La invención se refiere más particularmente a la utilización de tales sustratos para fabricar acristalamientos de aislamiento térmico y/o de protección solar. Estos acristalamientos se destinan tanto a equipar edificios como vehículos, con vistas principalmente a disminuir el esfuerzo de climatización y/o reducir un sobrecalentamiento excesivo originado por la importancia siempre creciente de las superficies acristaladas en los habitáculos.

Un tipo de apilamiento de capas conocido para conferir a los sustratos tales propiedades está constituido por al menos una capa metálica, como una capa de plata, que se encuentra dispuesta entre dos revestimientos de material dieléctrico de tipo óxido metálico. Este apilamiento se obtiene generalmente por una sucesión de depósitos efectuados por una técnica que emplea el vacío como pulverización catódica eventualmente asistida por campo magnético. También se pueden prever dos capas metálicas muy finas de una parte y otra de la capa de plata, la capa subyacente como capa de enganche, de nucleación, y la sobrecapa como capa de protección o sacrificable con el fin de evitar la alteración de la plata si la capa de óxido que está por encima se deposita por pulverización catódica en presencia de oxígeno.

Se conocen así de las patentes europeas EP-0 611 213, EP-0 678 484 y EP-0 638 528, apilamientos de este tipo, de una o dos capas a base de plata.

Se pide actualmente cada vez más que estos acristalamientos de baja emisión o de protección solar presenten también características inherentes a los sustratos en sí mismo, principalmente estéticas (que pueden ser curvados) , mecánicas (que sean resistentes) , o de seguridad (que no hieran en caso de rotura) . Esto necesita someter a los sustratos vítreos a tratamientos térmicos conocidos de tipo curvado, recocido, templado. Se contempla más particularmente los acristalamientos de tipo laminar destinados a equipar vehículos, que ahora son casi todos curvados y/o templados.

Luego hay que adaptar el apilamiento de capas para preservar la integridad de las capas funcionales del tipo capas de plata, principalmente prevenir su alteración. Una primera solución consiste en aumentar significativamente el espesor de las finas capas metálicas evocadas precedentemente y que envuelven las capas funcionales: se asegura así que todo el oxígeno susceptible de difundir a partir de la atmósfera ambiente y/o de migrar a partir del sustrato de vidrio a alta temperatura sea captado por estas capas metálicas oxidándolas, sin alcanzar la (s) capa (s) funcional (es) .

Esta solución no está desprovista de inconvenientes: las dos capas metálicas que se oxidan ampliamente en lugar de las capas de plata, conllevan principalmente un fuerte aumento de la transmisión luminosa TL: se puede así obtener un acristalamiento de baja emisión o de protección solar, curvado o templado, de valor de TL superior a 75 y hasta 80% mientras que este valor era muy inferior antes del tratamiento térmico. Podrá referirse principalmente a la solicitud de patente EP-A-0 506 507 para la descripción de tal apilamiento templable con una capa de plata dispuesta entre una capa de estaño y una capa de níquel-cromo. Pero está claro que el sustrato revestido antes del tratamiento térmico estaba considerado más que como un producto semi-terminado, las características ópticas haciéndolo frecuentemente inutilizable tal cual. Era por lo tanto necesario desarrollar y fabricar, en paralelo, dos tipos de apilamiento de capas uno para los acristalamientos no curvados/no templados, el otro para los acristalamientos destinados a ser templados o curvados, lo que puede ser complicado en términos de gestión de existencias y de producción principalmente.

Una mejora propuesta en la patente EP-0 718 250 ha permitido afrontar esta dificultad; consistiendo la enseñanza de este documento en concebir un apilamiento de capas delgadas tal que sus propiedades ópticas, así como térmicas, quedaban prácticamente sin cambiar, que el sustrato una vez revestido del apilamiento sufriera o no un tratamiento térmico. Se alcanza tal resultado al combinar dos características:

Box de una parte, se prevé por encima de la (s) capa (s) funcional (es) una capa de un material apto para hacer barrera a la difusión de oxígeno a alta temperatura, material que él mismo no sufre a alta temperatura una modificación química o estructural que conllevaría una modificación de sus propiedades ópticas. Se puede tratar así de nitruro de silicio Si3N4 o de nitruro de aluminio AlN,

Box por otra parte, la (s) capa (s) funcional (es) está (n) directamente en contacto con el revestimiento dieléctrico subyacente, principalmente de óxido de cinc ZnO.

Si esta solución permite efectivamente conservar al sustrato después de tratamiento térmico un nivel de TL y un aspecto de reflexión exterior bastante constantes, es susceptible todavía de mejora, en ese sentido se ha observado que con este tipo de apilamiento podía aparecer después de tratamiento térmico defectos ópticos a veces visibles al ojo, presentándose lo más frecuentemente bajo la forma de un moteado de puntos claros de tipo estenopeico o de un aspecto un poco borroso, lo que evidentemente es perjudicial en términos de estética y de rendimiento de producción, ya que puede conllevar una tasa de rechazo anormalmente elevada, más particularmente en el caso en el que estos acristalamientos sean acristalamientos curvados/templados, de tipo laminar o no, destinados a equipar vehículos de tipo automóvil, en los que las normas muy estrictas imponen una calidad óptica muy elevada.

El objetivo de la invención es por lo tanto conseguir remediar este inconveniente, principalmente poniendo a punto un nuevo tipo de apilamiento de capa (s) funcional (es) del tipo de los descritos precedentemente, apilamiento que pueda sufrir tratamientos térmicos a alta temperatura del tipo curvado/templado o recocido preservando su calidad óptica.

La invención tiene por objeto un acristalamiento según la reivindicación 1. Este acristalamiento comprende al menos un sustrato vítreo transparente provisto de un apilamiento de capas delgadas que comprenden una alternancia de (n) capa (s) funcional (es) con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la radiación solar, metálica a base de plata o aleación metálica que contiene plata, y de (n+1) revestimientos, con n≥q1. Dichos revestimientos están compuestos por una o por una pluralidad de capas de las que al menos una es de material dieléctrico. Estas capas funcionales y estos revestimientos están dispuestos con el fin de que la (cada) capa funcional esté dispuesta entre dos revestimientos.

Con vistas a preservar la calidad óptica del apilamiento en el caso en el que el sustrato una vez provisto del apilamiento está sometido a un tratamiento térmico del tipo templado, curvado, recocido:

Box por una parte, el revestimiento dispuesto por encima de la capa funcional, o de una de las capas funcionales, y en este último caso, preferentemente,...

 


Reivindicaciones:

1. Acristalamiento que comprende al menos un sustrato vítreo transparente (1) dotado de un apilamiento de capas delgadas que comprende una alternancia de n capas funcionales (3, 6) con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la radiación solar, metálico a base de plata o de una aleación metálica que contiene plata, y de (n + 1) revestimientos, con n = 1, estando compuestos dichos revestimientos por una o una pluralidad de capas de las que al menos una de material dieléctrico (2a, 2b 5a, 5b 8a, 8b) , de manera que cada capa funcional (3, 6) esté dispuesta entre dos revestimientos (2a, 2b; 4, 5a, 5b; 7, 8a, 8b) , caracterizado porque con vistas a preservar la calidad óptica del apilamiento en el caso en el que el sustrato (1) dotado de dicho apilamiento se someta a un tratamiento térmico del tipo templado, curvado, recocido:

\circ por una parte, el revestimiento dispuesto por encima de al menos una de las capas funcionales (3, 6) , principalmente la nésima, comprende al menos una capa barrera de un material que hace barrera al menos al oxígeno, y al agua, y que es a base de compuestos de silicio SiO2, SiC, SiOxCy, SiOxNy, nitruro de silicio o de una mezcla de al menos dos de estos compuesto o de una mezcla de AlN y de Si3N4, y

\circ por otra parte, al menos una capa absorbente de un material apto para absorber el material constitutivo de dicha capa funcional o una capa estabilizante respecto de dicho material constitutivo forma parte de:

\circ bien del revestimiento dispuesto por encima de dicha capa funcional (3, 6) y debajo de la capa barrera, o

\circ bien del revestimiento dispuesto por debajo de dicha capa funcional (3, 6) .

2. Acristalamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el apilamiento comprende una sola capa funcional dispuesta entre dos revestimientos.

3. Acristalamiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el apilamiento comprende dos capas funcionales (3, 6) alternadas con tres revestimientos (2a, 2b, 4, 5a, 5b; 7, 8a, 8b) .

4. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa barrera es de espesor geométrico superior o igual a 10 nm, principalmente comprendido entre 15 y 60 nm.

5. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa absorbente es de un material poroso, principalmente de una porosidad superior o igual a 2%, preferentemente de una porosidad comprendida entre 5 y 25%.

6. Acristalamiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la capa absorbente porosa es de un espesor geométrico de al menos 2 nm, principalmente comprendido entre 2 y 30 nm.

7. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque la capa absorbente porosa es esencialmente metálica, principalmente de un material elegido entre uno de al menos los metales siguientes Ni, Cr, Nb, Sn, Ti, o de una aleación del tipo NiCr o acero, principalmente de un espesor comprendido entre 2 y 5 nm.

8. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque la capa absorbente porosa es de un material dieléctrico, principalmente de un material elegido entre uno al menos de los óxidos siguientes: ZnO, TiO2, SiO2, SnO2, Al2O3.

9. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa absorbente es de un material apto para insertar reversiblemente o irreversiblemente los cationes del metal de la (s) capa (s) funcional (es) , principalmente los cationes Ag+.

10. Acristalamiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la capa absorbente de inserción es a base de al menos uno de los materiales que pertenecen al grupo de los óxidos WO3, NiOx, NbOx, IrOx, SnOx, VOx, pudiendo ser estos óxidos sub-estequiométricos en oxígeno y/o hidratados.

11. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el espesor de la capa absorbente de inserción es superior o igual a 1 nm, preferentemente comprendido entre 1 y 50 nm, principalmente entre 2 y 30 nm.

12. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa absorbente está esencialmente constituida por un metal o una aleación metálica apta para formar una solución sólida definida o no con el metal de la capa funcional, principalmente elegido entre uno al menos de los metales o metaloides siguientes: Cu, Pd, Zn, Au, Cd, Al, Si.

13. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas funcionales tiene por encima una capa fina metálica sacrificable al menos parcialmente oxidada, principalmente de un espesor de 0, 5 a 4 nm.

14. Acristalamiento según las reivindicaciones [7 y 13] ó [12 y 13], caracterizado porque la capa absorbente metálica forma parte del revestimiento dispuesto por encima de la capa funcional y directamente en contacto con ella, jugando igualmente el papel de capa sacrificable.

15. Acristalamiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa estabilizante es a base de óxido de cinc, preferentemente según un espesor geométrico de al menos 5 nm, principalmente comprendido entre 5 y 25 nm.

16. Acristalamiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la capa estabilizante a base de óxido de cinc no es o es poco porosa.

17. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 4 ó 15, caracterizado porque la capa estabilizante forma parte del revestimiento dispuesto por encima de la capa funcional, directamente en su contacto o por intermedio de una fina capa sacrificable.

18. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está dotado del apilamiento que comprende las capas en el siguiente orden:

Si3N4/ZnO/Ti/Ag/ZnO/Si3N4/ZnO/Ti/Ag/ZnO/Si3N4

19. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque está dotado del apilamiento que comprende las capas en el siguiente orden:

Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si3N4

20. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1, 3 a 19, caracterizado porque el apilamiento comprende dos capas funcionales (3, 6) , a las que se asocia a cada una de ellas una capa barrera y una capa absorbente.

21. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa barrera o al menos una de las capas barreras está por debajo del revestimiento de al menos otra capa, principalmente de óxido (s) metálicos (s) elegido entre el grupo que comprende ZnO, SnO2, TiO2, Nb2O5, Ta2O5, Al2O3, WO3, o toda mezcla de al menos dos de estos óxidos.

22. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa funcional o al menos una de las capas funcionales está dispuesta sobre un revestimiento cuya última capa facilita el mojado de la capa funcional, eligiéndose la última capa entre uno de los siguientes óxidos: Ta2O5, Nib2O5, y ZnO.

23. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas funcionales tiene por encima un revestimiento que comprende la secuencia SnO2/Si3N4 o WO3/Si3N4 o ZnO/Si3N4.

24. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas funcionales (3, 6) está dispuesta por encima de una capa de WO3 o de SnO2 o de ZnO y por debajo de una capa de Si3N4, o mezcla de Si3N4 y AlN.

25. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas funcionales, principalmente la última, está por encima de un revestimiento que comprende la secuencia ZnO/Si3N4/ZnO.

26. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos una de las capas funcionales, principalmente la primera, está por encima de un revestimiento que comprende la secuencia SnO2/ZnO o Si3N4/ZnO.

27. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos uno de los sustratos transparentes constitutivos es de vidrio claro o tintado en masa.

28. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es laminar, asociando principalmente al menos dos sustratos rígidos del tipo vidrio por al menos una hoja de polímero termoplástico, con una estructura de tipo vidrio/apilamiento de capas delgadas/hoja (s) de polímero/vidrio.

29. Acristalamiento según una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque es laminar de tipo acristalamiento laminar asimétrico que asocia a un sustrato rígido de tipo vidrio al menos una hoja de polímero con propiedades de absorbente de energía a base de poliuretano, con una estructura de tipo vidrio/apilamiento de capas delgadas/hoja (s) de polímero.

30. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está curvado.

31. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, montado en monolítico o en acristalamiento múltiple de tipo doble-acristalamiento, caracterizado porque al menos el sustrato portador del apilamiento es de vidrio templado.

32. Acristalamiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque presenta un valor de TL de 50 a 85%, un valor de RL inferior a 20%, y preferentemente, valores de a* y b* negativos de reflexión exterior.

33. Procedimiento de fabricación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se deposita el apilamiento de capas delgadas sobre un sustrato de vidrio por una técnica a vacío del tipo pulverización catódica eventualmente asistida por campo magnético, luego porque se efectúa un curvado, templado o recocido sobre dicho sustrato, sin degradación de su calidad óptica.