Acristalamiento protector contra el calor y procedimiento para su producción.

Equipo de tratamiento térmico con un recinto caliente y una ventana que obtura al recinto caliente

, que comprende un acristalamiento protector contra el calor con un revestimiento de filtro de reflexión de los rayos infrarrojos a altas temperaturas, comprendiendo el acristalamiento protector contra el calor una luna de vidrio o de material vitrocerámico con un coeficiente de dilatación térmica lineal α más pequeño que 4,2·10-6/ºK, siendo depositada sobre por lo menos una cara de la luna de vidrio o de material vitrocerámico una capa de dióxido de titanio, que está dopada con un compuesto de por lo menos uno de los metales de transición Nb, Ta, Mo, V, de manera preferida con un óxido de un metal de transición, de manera tal que la capa de dióxido de titanio tiene una resistencia eléctrica superficial de a lo sumo 2 MΩ, y teniendo la capa de dióxido de titanio un espesor de capa, cuyo espesor óptico corresponde a una cuarta parte de la longitud de onda del máximo de un elemento radiador de cuerpo negro con una temperatura comprendida entre 400 ºC y 3.000 ºC.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/004864.

Solicitante: SCHOTT AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HATTENBERGSTRASSE 10 55122 MAINZ ALEMANIA.

Inventor/es: MULLER, MARTIN, HENN,Christian, LUTHER,Veit.

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.,... > C03C17/34 (con al menos dos revestimientos que tienen composiciones diferentes (C03C 17/44 tiene prioridad))
  • 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.,... > C03C17/245 (por depósito a partir de una fase vapor)

PDF original: ES-2523578_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Acristalamiento protector contra el calor y procedimiento para su producción

El invento se refiere en términos generales al sector de los acristalamientos protectores contra el calor. En particular, el invento concierne a unos acristalamientos protectores contra el calor, que están provistos de unos revestimientos que reflejan a los rayos Infrarrojos. Los acristalamientos protectores contra el calor se emplean por ejemplo como lunas de hornos de panadería o lunas de hornos de chimenea. Con el fin de reflejar de retorno a la radiación de infrarrojos en el recinto caliente de uno de tales equipos, es conocido emplear unos revestimientos transparentes que conducen la electricidad. Son apropiados por ejemplo unos revestimientos de óxido de estaño e indio y de óxido de estaño dopado con flúor. La estabilidad a largo plazo de estas capas es sin embargo insuficiente, puesto que mediante la acción de unas altas temperaturas por lo general la arista de resonancia de plasma de estas capas se desplaza de tal manera que la eficiencia de reflexión disminuye manifiestamente. Por lo demás, las capas de óxido de estaño e indio especialmente eficaces son comparativamente caras en su producción. Por lo demás, también se puede alterar la transparencia de las capas.

A partir del documento de patente europea EP 1 518 838 B1 es conocida una ventana de observación con un revestimiento de múltiples capas para usos a altas temperaturas, por ejemplo para hornos de fusión de vidrio y para instalaciones de incineración de basuras. El óxido de estaño e indio es empleado de una manera alternativa al titanio metálico como una de las capas. El revestimiento debe de actuar al mismo tiempo protegiendo contra la luz, de manera tal que en el presente caso es indeseada una alta transparencia. La transmisión en la región espectral visible debe ser de no más que un 1 %. Otro problema más en el caso de la estabilidad de los revestimientos se presenta cuando es pequeño el coeficiente de dilatación térmica. Unos pequeños coeficientes de dilatación térmica son sin embargo precisamente favorables para vidrios y materiales vitrocerámicos resistentes térmicamente. Si el coeficiente de dilatación térmica es pequeño, entonces el revestimiento, en el caso de producirse un fuerte calentamiento del acristalamiento protector contra el calor, a causa de las diferencias entre los coeficientes de dilatación térmica del revestimiento y del substrato y de las tensiones mecánicas que van acompañadas con esto, se puede desgarrar, romper o incluso desconchar.

Por consiguiente, existe el problema de proporcionar, también frente a unas cargas térmicas que persisten durante mucho tiempo, un revestimiento que sea estable y refleje eficazmente a los rayos infrarrojos sobre unos substratos transparentes estables térmicamente, que sin embargo sea transparente en la región espectral visible. El problema planteado por esta misión del invento se resuelve mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Unas ventajosas formas de realización y unos perfeccionamientos del invento se indican en las respectivas reivindicaciones dependientes.

Por consiguiente, el invento prevé un equipo de tratamiento térmico con un recinto caliente y una ventana que obtura al recinto caliente, la cual comprende un acristalamiento protector contra el calor con un revestimiento a base de un filtro de reflexión de los rayos infrarrojos a altas temperaturas, comprendiendo el acristalamiento protector contra el calor una luna de vidrio o de material vitrocerámico con un coeficiente de dilatación térmica lineal a que de manera preferida es más pequeño que 4,2-1'6/°K habiendo sido depositada una capa de dióxido de titanio sobre por lo menos una cara de la luna de vidrio o de material vitrocerámico, que está dopada con un compuesto de por lo menos uno de los metales de transición Nb, Ta, Mo, V, de manera preferida con un óxido de un metal de transición, de manera tal que la capa de dióxido de titanio tiene una resistencia eléctrica superficial de a lo sumo 2 mü, y teniendo la capa de dióxido de titanio un espesor de capa cuyo espesor óptico corresponde a una cuarta parte de la longitud de onda del máximo de un radiador de cuerpo negro con una temperatura situada entre 4 °C y 3. °C. Se ha mostrado de un modo sorprendente que las capas de dióxido de titanio dopadas conformes al invento permanecen libres de enturbiamiento también en el funcionamiento a largo plazo bajo una alta carga térmica.

El procedimiento para la producción de un tal acristalamiento protector contra el calor con un revestimiento de filtro de reflexión de los rayos infrarrojos a altas temperaturas se basa de modo correspondiente en el hecho de que sobre una luna de vidrio o de material vitrocerámico se deposita una capa de dióxido de titanio dopada con un compuesto de uno de los metales de transición Nb, Ta, Mo, la cual está dopada de tal manera que su resistencia eléctrica superficial es a lo sumo de 2 mQ y cuyo espesor óptico corresponde a una cuarta parte de la longitud de onda del máximo de un radiador de cuerpo negro con una temperatura comprendida entre 4 C y 3. °C. De acuerdo con una primera forma de realización del invento, en tal caso se deposita el revestimiento sobre un substrato de vidrio o de material vitrocerámico con un bajo coeficiente de dilatación térmica lineal a más pequeño 4,2-1"6/°K.

De acuerdo con otra forma de realización la dilatación térmica se puede producir también suplementariamente después de la deposición mediante otra etapa de tratamiento. En este caso entra en consideración en particular una ceramización. Por consiguiente, la capa de dióxido de titanio se deposita sobre una luna de vidrio y la luna de vidrio revestida se ceramiza a continuación, de manera tal que se obtiene una luna de material vitrocerámico que

está revestida con una capa de dióxido de titanio dopada con un coeficiente de dilatación térmica lineal a más pequeño que 4,2-1"e/°K.

En este caso es sumamente sorprendente el hecho de que el revestimiento conforme al invento permanece libre de enturbiamiento después de la ceramización. De acuerdo con todavía otro perfeccionamiento del invento, es incluso posible deformar la luna de vidrio o de material vltrocerámico después de la deposición del revestimiento de filtro de reflexión de los rayos infrarrojos a altas temperaturas en una etapa de conformación en callente. De acuerdo con un perfeccionamiento de esta forma de realización del Invento, la capa de dióxido de titanio dopada es depositada en tal caso sobre una luna constituida a base de un vidrio ceramizable. Tales lunas de vidrio constituidas a base de un vidrio ceramizable son designadas también como lunas de vidrio en bruto. Una conformación en callente se lleva a cabo de acuerdo con este perfeccionamiento durante el reblandecimiento de la luna que aparece al realizar la ceramización.

El dióxido de titanio es un semiconductor de unión y, mediante la adición de los metales de transición, de manera preferida en una forma oxídica, es incitado a ponera disposición unos portadores de cargas eléctricas libres. Esto tiene como consecuencia el hecho de que a partir de un óxido de titanio puramente dieléctrico se puede conseguir un revestimiento capaz de conducir la electricidad.

Se ha mostrado que las capas de dióxido de titanio, dopadas con el metal de transición o respectivamente con un compuesto de un metal de transición, son al mismo tiempo muy estables térmicamente y no se degradan por ejemplo por medio de un desplazamiento de la arista de resonancia de plasma en un grado considerable en el transcurso de la acción térmica condicionada por el funcionamiento en el equipo de tratamiento térmico. Adlclonalmente, la capa de dióxido de titanio es usada conforme... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Equipo de tratamiento térmico con un recinto caliente y una ventana que obtura al recinto caliente, que comprende un acristalamiento protector contra el calor con un revestimiento de filtro de reflexión de los rayos infrarrojos a altas temperaturas, comprendiendo el acristalamiento protector contra el calor una luna de vidrio o de material vitrocerámico con un coeficiente de dilatación térmica lineal a más pequeño que 4,2-1's/°K, siendo depositada sobre por lo menos una cara de la luna de vidrio o de material vitrocerámico una capa de dióxido de titanio, que está dopada con un compuesto de por lo menos uno de los metales de transición Nb, Ta, Mo, V, de manera preferida con un óxido de un metal de transición, de manera tal que la capa de dióxido de titanio tiene una resistencia eléctrica superficial de a lo sumo 2 MO, y teniendo la capa de dióxido de titanio un espesor de capa, cuyo espesor óptico corresponde a una cuarta parte de la longitud de onda del máximo de un elemento radiador de cuerpo negro con una temperatura comprendida entre 4 °C y 3. °C.

2. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio contiene por lo menos una fase cristalina.

3. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio contiene una fase cristalina de anatasa.

4. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa de dióxido de titanio contiene una fase amorfa frente a los rayos X.

5. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque la proporción cuantitativa del material de la fase amorfa frente a los rayos X es mayor que la proporción cuantitativa del material de la fase cristalina de anatasa.

6. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con la reivindicación precedente, predominando por lo menos la fase cristalina de anatasa frente a otras fases cristalinas, y preferiblemente siendo la fase cristalina de anatasa la única fase cristalina presente de la capa de dióxido de titano.

7. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un revestimiento de dióxido de titanio puro como una capa intermedia sobre la luna de vidrio o de material vitrocerámico, siendo depositada sobre la capa intermedia la capa de dióxido de titanio, que está dopada con por lo menos un compuesto de un metal de transición.

8. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una capa individual antirreflectora constituida a base de Si2, que ha sido depositada sobre la capa de dióxido de titanio y que tiene un espesor de capa situado en el intervalo de 3 nanómetros a 9 nanómetros.

9. Equipo de tratamiento térmico de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio está dispuesta por lo menos por la cara de la luna de vidrio o de material vitrocerámico que está apartada del recinto caliente.

1. Procedimiento para la producción de un acristalamiento protector contra el calor de un equipo de tratamiento térmico con un revestimiento de filtro de reflexión de rayos infrarrojos a altas temperaturas, en el cual sobre una luna de vidrio o de material vitrocerámico se deposita una capa de dióxido de titanio, que está dopada con un compuesto de por lo menos uno de los metales de transición Nb, Ta, Mo, la cual es dopada de tal manera que su resistencia eléctrica superficial sea a lo sumo de 2 MQ y cuyo espesor óptico corresponde a una cuarta parte de la longitud de onda del máximo de un radiador de cuerpo negro con una temperatura comprendida entre 4 °C y 3. °C.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio es depositada por pulverización catódica.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio es depositada sobre una luna de vidrio y la luna de vidrio revestida es a continuación ceramizada, de manera tal que se obtiene una luna de material vitrocerámico que está revestida con la capa de dióxido de titanio dopada que tiene un coeficiente de dilatación térmica lineal a más pequeño que 4,2-1"e/°K.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las tres reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio es depositada con un espesor de capa que está situado en el intervalo de 8 a 25 nanómetros, de manera preferida de 1 a 15 nanómetros.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las cuatro reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la capa de dióxido de titanio es depositada sobre una luna de vidrio o de material vitrocerámico que ha sido calentada previamente a por lo menos 25 °C, como una capa que contiene anatasa.

15. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la luna de vidrio 5 o de material vitrocerámico es deformada después de la deposición del revestimiento de filtro de reflexión de los

rayos infrarrojos a altas temperaturas.

16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se deposita una capa de dióxido de titanio, que ha sido dopada con un compuesto de un metal de transición en el intervalo de 1 a 1 por ciento en peso.