Material y acristalamiento que comprende este material.

Material que comprende un sustrato de vidrio revestido en al menos una de sus caras con un apilamiento de capas delgadas que comprende desde dicho sustrato al menos una capa dieléctrica inferior

, al menos una capa funcional de metal o nitruro metálico, al menos una capa dieléctrica superior y al menos una capa de óxido de titanio al menos parcialmente cristalizado en forma de anatasa, siendo dicho metal o nitruro metálico a base de Nb, NbN, W, WN, Ta, TaN o de una cualquiera de sus aleaciones o disoluciones sólidas.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/051852.

Solicitante: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

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

Inventor/es: DURANDEAU,ANNE, BILLERT,ULRICH, KHARCHENKO,ANDRIY, MAUVERNAY,BRUNO, THOLLAS,EMILIE, SANDRE-CHARDONNAL,ETIENNE, GILLET,PIERRE-ALAIN.

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 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))

PDF original: ES-2531643_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Material y acristalamiento que comprende este material

La invención se refiere al campo de los materiales que comprenden un sustrato de vidrio revestido con una capa fotocatalítica.

Se sabe que las capas fotocatalíticas, principalmente las que son a base de óxido de titanio, confieren propiedades autolimpiadoras y antiincrustantes a los sustratos que revisten. Dos propiedades están en el origen de estas características ventajosas. En primer lugar, el óxido de titanio es fotocatalítico, es decir que es capaz, con una radiación adecuada, generalmente radiación ultravioleta, de catalizar reacciones de degradación de compuestos orgánicos. Esta actividad fotocatalítica se inicia en el interior de la capa con la creación de un par electrón-hueco. Además, el óxido de titanio presenta una hidrofilicidad muy fuerte cuando se irradia con este mismo tipo de radiación. Esta fuerte hidrofilicidad permite la evacuación de suciedades minerales por escorrentía del agua, por ejemplo, agua de lluvia. Dichos materiales, en particular acristalamientos, se describen por ejemplo en la solicitud EP-A- 85 24.

Existen acristalamientos que combinan dichas propiedades autolimpiadoras y antiincrustantes con propiedades de control solar. Se entiende por control solar la capacidad de reducir la cantidad de energía solar susceptible de atravesar los acristalamientos y de recalentar las habitaciones de las viviendas y los habitáculos de vehículos. Acristalamientos dotados con dichas propiedades permiten evitar un calentamiento excesivo de las habitaciones o de los habitáculos mencionados anteriormente y en su caso limitar el consumo de energía asociado a su climatización. Se sabe por la solicitud WO 3/556 del depósito de capas fotocatalíticas sobre vidrios tintados. Los vidrios tintados presentan, sin embargo, una baja selectividad, que corresponde a la relación entre la transmisión luminosa y la transmisión energética. Existen también acristalamientos llamados comúnmente «dual coatings» (doble recubrimiento), que comprenden una capa fotocatalítica en una cara y un revestimiento de control solar en la otra cara. El interés de dicha disposición está en que el revestimiento de control solar, que a menudo presenta una baja durabilidad climática, está protegido al estar situado en la cara 2 del acristalamiento, por lo tanto en el interior del edificio, mientras que el revestimiento fotocatalítico está la cara 1, en el exterior del edificio, donde es más útil. Dichos acristalamientos presentan, sin embargo, dificultades de transformación ya que la capa o el apilamiento depositado en la cara inferior corre el riesgo de resultar deteriorado durante las etapas de traslado, principalmente debido a los contactos con los rodillos transportadores. Por lo tanto, sería útil, proponer acristalamientos que presenten en la misma cara, por lo tanto en la cara 1, las funcionalidades de control solar y de autolimpieza. Las tentativas para resolver este problema han resultado vanas hasta el momento debido a la mala durabilidad climática de los apilamientos obtenidos.

Un primer objetivo de la invención es el de proponer materiales fotocatalíticos que se puedan incorporar a los acristalamientos de control solar, que no presenten los inconvenientes mencionados anteriormente. Un segundo objetivo de la invención es el de proponer acristalamientos de control solar que presenten una excelente durabilidad climática en los términos de la norma EN 196-2:21. Un tercer objetivo de la invención es el de proponer materiales que presenten un tono neutro en transmisión y/o en reflexión.

Estos objetivos se alcanzan con un material que comprende un sustrato de vidrio revestido en al menos una de sus caras con un apilamiento de capas delgadas que comprende desde dicho sustrato al menos una capa dieléctrica inferior, al menos una capa funcional de metal o nitruro metálico, al menos una capa dieléctrica superior y al menos una capa de óxido de titanio al menos parcialmente cristalizado en forma de anatasa, siendo dicho metal o nitruro metálico a base de Nb, NbN, W, WN, Ta, TaN o de una cualquiera de sus aleaciones o disoluciones sólidas.

Los metales o nitruros elegidos, en combinación con las capas dieléctricas y la capa de óxido de titanio, permiten de forma sorprendente obtener una excelente durabilidad climática y satisfacer las exigencias de la norma EN 196- 2:21, incluso después de 56 días de ensayos. En consecuencia, dichos acristalamientos se pueden disponer de forma que el apilamiento se encuentre en la cara 1, es decir, en el exterior del edificio, donde la capa fotocatalítica puede desempeñar completamente su función frente a las suciedades y a la contaminación atmosférica. Esta combinación permite por lo tanto proponer acristalamientos que posean a la vez propiedades autolimpiadoras y antiincrustantes y propiedades de control solar pero sin presentar los inconvenientes de los «dual coatings» conocidos por la técnica anterior.

Preferentemente, el sustrato es una hoja de vidrio. La hoja puede ser plana o abombada, y presentar cualquier tipo de dimensiones, principalmente superiores a 1 metro. El vidrio preferentemente es de tipo silico-sodo-cálcico, pero otros tipos de vidrio, como los vidrios borosilicatados o los aluminosilicatos también se pueden utilizar. El vidrio puede ser claro o extra-claro, o incluso tintado, por ejemplo en azul, verde, ámbar, bronce o gris. El espesor de la hoja de vidrio está comprendido típicamente entre ,5 y 19 mm, principalmente entre 2 y 12 mm, incluso entre 4 y 8 mm.

El apilamiento de capas delgadas no comprende preferentemente capas de plata o de cobre ya que estas capas pueden producir una mala resistencia climática al acristalamiento, lo que en particular es perjudicial cuando el apilamiento se debe colocar en la cara 1 del acristalamiento.

Los mejores resultados, principalmente en términos de durabilidad climática, se obtienen cuando el metal o el nitruro metálico se elige entre NbN, Nb, WN, W. Estos metales o nltruros tienen además buenas propiedades de absorción en el campo del visible y del infrarrojo. El espesor de la capa de metal o de nitruro metálico se adapta en función de la transmisión luminosa pretendida. Típicamente varía entre 3 y 5 nm, principalmente entre 5 y 3 nm, incluso entre 5 5 y 2 nm. La transmisión luminosa del material está comprendida preferentemente entre el 5 y el 7%,

principalmente entre el 1 y el 6%.

La o cada capa dieléctrica inferior se destina a proteger la capa de metal o de nitruro contra la difusión de los iones alcalinos del sustrato, contra la oxidación y la deslaminación. Preferentemente, se utilizan una o dos capas dieléctricas superiores. La o cada capa dieléctrica superior se destina a reducir la reflexión intrínseca de la capa de 1 metal o de nitruro y a proteger esta última contra la corrosión y las agresiones mecánicas (rayaduras, abrasión...). La al menos una capa dieléctrica inferior y/o la al menos una capa dieléctrica superior se elige preferentemente entre el óxido, el nitruro o el oxinitruro de silicio o de aluminio, el óxido de estaño o el óxido mixto de estaño y de zinc. Se prefiere el nitruro de silicio ya que procura una excelente resistencia mecánica y al templado, y se puede depositar fácilmente por pulverización catódica por magnetrón. Cada una de estas capas puede ser pura o dopada. Así, es 15 frecuente dopar las capas de sílice o de nitruro de silico con un átomo tal como el aluminio con el objetivo de facilitar su depósito por pulverización catódica. El espesor de la o cada capa dieléctrica inferior y/o de la o cada capa dieléctrica superior está preferentemente comprendida entre 5 y 1 nm, principalmente entre 1 y 5 nm.

Cuando la capa funcional es metálica, principalmente de niobio o a base... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Material que comprende un sustrato de vidrio revestido en al menos una de sus caras con un apilamiento de capas delgadas que comprende desde dicho sustrato al menos una capa dieléctrica inferior, al menos una capa funcional de metal o nitruro metálico, al menos una capa dieléctrica superior y al menos una capa de óxido de titanio al menos parcialmente cristalizado en forma de anatasa, siendo dicho metal o nitruro metálico a base de Nb, NbN, W, WN, Ta, TaN o de una cualquiera de sus aleaciones o disoluciones sólidas.

2. Material según la reivindicación 1, tal que el apilamiento de capas delgadas no comprende capas de plata o de cobre.

3. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que el espesor de la capa funcional de metal o de nitruro metálico varía entre 3 y 5 nm, principalmente entre 5 y 3 nm.

4. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que la al menos una capa dieléctrica inferior y/o la al menos una capa dieléctrica superior se elige entre el óxido, el nitruro o el oxinitruro de silicio o de aluminio, el óxido de estaño o el óxido mixto de estaño y de zinc.

5. Material según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa funcional es metálica, y se interpone una capa de bloqueador entre la capa funcional y la capa dieléctrica superior más próxima a la capa funcional, incluso también entre la capa funcional y la capa dieléctrica inferior más próxima a la capa funcional.

6. Material según la reivindicación anterior, tal que la capa de bloqueador es de un metal elegido entre el titanio o el cromo o de una aleación de níquel y de cromo.

7. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que se interpone al menos una capa de sílice entre la al menos una capa dieléctrica superior y la al menos una capa de óxido de titanio.

8. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que se interpone al menos una capa de sílice entre el sustrato y la capa dieléctrica inferior más próxima al sustrato.

9. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que el apilamiento se elige entre los siguientes

apilamientos:

- Vidrio / SÍ3N4 / NbN / Si3N4 / Ti2

- Vidrio / SÍ3N4 / NbN / Si3N4 / S¡2 /Ti2

- Vidrio / S¡2 / Si3N4 / NbN / Si3N4 / Ti2

- Vidrio / S¡2/ Si3N4 / NbN / Si3N4 / Si2 /Ti2

- Vidrio / Si3N4 / WN / Si3N4 / Ti2

- Vidrio / Si3N4 / WN / Si3N4 / S¡2 /T¡2

- Vidrio / S¡2 / Si3N4 / WN / Si3N4 / Ti2

- Vidrio / S¡2/ Si3N4 / WN / Si3N4 / S¡2 /T¡2

- Vidrio / Si3N4 / Ti / Nb / Ti / Si3N4 / T¡2

- Vidrio / Si3N4 / Ti / Nb / Ti / Si3N4 / S¡2 / T¡2

- Vidrio / S¡2 / Si3N4 / Ti / Nb / Ti / Si3N4 / T¡2

- Vidrio / S¡2 / Si3N4 / Ti / Nb / Ti / Si3N4 / S¡2 / T¡2

1. Material según una de las reivindicaciones anteriores, tal que el espesor de la capa de óxido de titanio está comprendido entre 5 y 5 nm, principalmente entre 5 y 2 nm.

11. Procedimiento de obtención de un material según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se depositan las capas del apilamiento por pulverización catódica por magnetrón o depósito químico en fase de vapor.

12. Procedimiento según la reivindicación anterior, en el que la etapa de depósito va seguida de un tratamiento térmico, principalmente del tipo templado, abombamiento, recocido, o un tratamiento rápido mediante radiación láser o una llama.

13. Acristalamiento que comprende al menos un material según una de las reivindicaciones de material anteriores.

14. Utilización de un acristalamiento según la reivindicación anterior como acristalamiento de control solar para la construcción o los vehículos.

15. Utilización según la reivindicación anterior, en la que el apilamiento se coloca en el exterior del edificio o del vehículo.