Procedimiento de fabricación de revestimientos ligeramente opalescentes y los revestimientos y los artículos revestidos fabricados con los mismos.

Un artículo revestido que comprende:

- un sustrato seleccionado del grupo que consiste en vidrio,

cerámica y plástico;

- una primera capa de revestimiento sustancialmente cristalina depositada sobre al menos una parte del sustrato;

- una capa de interrupción depositada sobre y en contacto con la primera capa y

- una segunda capa de revestimiento sustancialmente cristalina depositada sobre y en contacto con la capa deinterrupción, en el que

la capa de interrupción está configurada para inhibir el crecimiento epitaxial de la segunda capa cristalina sobre laprimera capa cristalina, en donde la primera capa tiene un grosor de 1.000 Å a 2.300 Å y comprende óxido deestaño dopado con antimonio y la relación atómica estaño-antimonio es de 8,0 a 12,0.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2000/007144.

Solicitante: PPG INDUSTRIES OHIO, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 3800 WEST 143RD STREET CLEVELAND, OH 44111 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SZANYI, JANOS, NEUMAN, GEORGE A., SOPKO,JOHN F.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C03C17/34 QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03C COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VÍTREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGÁNICAS O ESCORIAS; UNIÓN DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES.C03C 17/00 Tratamiento de la superficie del vidrio, p. ej. de vidrio desvitrificado, que no sea en forma de fibras o filamentos, por recubrimiento. › con al menos dos revestimientos que tienen composiciones diferentes (C03C 17/44 tiene prioridad).

PDF original: ES-2388502_T3.pdf

 

Procedimiento de fabricación de revestimientos ligeramente opalescentes y los revestimientos y los artículos revestidos fabricados con los mismos.

Fragmento de la descripción:

Procedimientos de fabricación de revestimientos ligeramente opalescentes y los revestimientos y los artículos revestidos fabricados con los mismos

Referencia cruzada con solicitudes publicadas

La presente solicitud reivindica los beneficios de la Solicitud Provisional de los Estados Unidos Nº de Serie 60/172.283, presentada el 17 de diciembre de 1999 y en la Solicitud Provisional de los Estados Unidos Nº de Serie 60/125.050, presentada el 18 de marzo de 1999.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere, en general, a revestimientos y artículos revestidos y, más particularmente, a procedimientos de deposición de revestimientos y la fabricación de artículos revestidos ligeramente opalescentes y/o de baja emisividad. La presente invención se refiere también a revestimientos con control solar para artículos para reducir la transmisión de la energía infrarroja (IR) , especialmente la energía del infrarrojo cercano (NIR) , manteniendo una transmisión de la luz visible relativamente alta y un color transmitido y/o reflejado sustancialmente neutro del artículo revestido.

2. Descripción de la tecnología actualmente disponible

Los revestimientos de baja emisividad depositados sobre un sustrato, por ej., un sustrato de vidrio, se utilizan en muchas aplicaciones, como puertas transparentes de frigoríficos, ventanas de hornos, ventanas arquitectónicas, por ej., ventanas comerciales o residenciales y ventanas de vehículos, por nombrar sólo algunas de ellas. Emisividad se refiere a la propensión que tiene una superficie de emitir o radiar energía. Los “revestimientos de baja emisividad” permiten la transmisión de la energía ultravioleta (UV) , por ej., inferior a 400 nm y la energía de longitud de onda visible, por ej., de 400 nm a aproximadamente 780 nm, a través de una ventana, pero reflejan la energía infrarroja (IR) , por ej., superior a aproximadamente 780 nm. Dichos revestimientos de baja emisividad son atractivos, por ejemplo, para su uso en ventanas arquitectónicas, ya que evitan la pérdida de calor radiante durante los períodos fríos, reduciendo los costes de calefacción durante el invierno y los costes del aire acondicionado durante el verano.

Sin embargo, los revestimientos de baja emisividad no son adecuados para su uso en climas más cálidos, como en el Sur de los Estados Unidos, ya que los revestimientos de baja emisividad transmiten un elevado porcentaje de luz visible durante el día que puede calentar el interior del edificio, aumentando de esta manera los costes de climatización. Ejemplos de revestimientos de baja emisividad frecuentemente utilizados incluyen óxidos metálicos, tales como óxido de estaño (SnO2) u óxidos metálicos dopados, tales como óxido de estaño dopado con flúor (F) . La patente US-4.952.423 divulga un revestimiento de baja emisividad de óxido de estaño dopado con flúor.

En los climas más cálidos, son deseables los revestimientos que proporcionan no sólo baja emisividad, sino también propiedades de control solar, tal como el reflejo o la absorción de la energía o que tienen un coeficiente de sombra bajo. La expresión “coeficiente de sombra” se usa generalmente en la industria del vidrio y se refiere a la ganancia de calor obtenida cuando un entorno se expone a la radiación solar a través de un área dada de apertura o acristalamiento por la ganancia de calor obtenida con un cristal de transparente de un solo panel de 1/8 pulgadas (0, 31 cm) de grosor (Procedimiento de cálculo estándar ASHRAE) . Al vidrio transparente de 1/8 pulgadas (0, 31 cm) de grosor se le asigna un valor de 1, 00. Un coeficiente de sombra inferior a 1 indica un mayor rechazo del calor que un cristal transparente de un solo panel y viceversa.

El óxido de estaño dopado con flúor proporciona características de baja emisividad. El óxido de estaño dopado con otros materiales, tales como antimonio (Sb) , puede tener características de reflexión y absorción de la energía solar. Los revestimientos de óxido de estaño dopados con antimonio son más absorbentes de la energía solar que el óxido de estaño solo. El dopaje del óxido de estaño con antimonio aumenta la absorción de la energía solar del infrarrojo cercano y también reduce la transmisión de la luz visible, características particularmente útiles en climas cálidos para prevenir el sobrecalentamiento del interior de un edificio o vehículo en los meses de verano.

Además del óxido de estaño, otros óxidos metálicos utilizados en la formación de revestimientos de baja emisividad y/o control solar incluyen Sb2O3, TiO2, Co3O4, Cr2O3, InO2 ySiO2. Sin embargo, el óxido de estaño tiene ventajas respecto a estos otros óxidos metálicos debido a su resistencia a la abrasión, dureza y propiedades conductoras. Las ventajas de baja emisividad y control solar se pueden obtener proporcionando un revestimiento que tenga un material de revestimiento de baja emisividad, tal como flúor dopado con óxido de estaño, con un material de revestimiento con control solar, tal como óxido de estaño dopado con antimonio o proporcionando un revestimiento que tiene materiales con emisividad mixta y control solar, tales como óxido de estaño dopado con antimonio y flúor. Un ejemplo de uno de estos tipos de revestimientos se divulga en el documento GB 2.302.102.

El documento US-4.504.109 divulga un laminado protector de la radiación infrarroja en el que alternan capas protectoras de la radiación infrarroja con capas de reflexión inferencial.

El documento GB 2.302.102 divulga un revestimiento que tiene un única capa de óxido de estaño/antimonio, en la cual el estaño y el antimonio están en una relación molar especificada y también divulga una capa de óxido de estaño dopado con flúor sobre una capa de óxido de estaño/antimonio.

Como regla general para los revestimientos de óxido metálico o de óxido metálico dopado, a medida que aumenta el grosor del revestimiento, disminuye la emisividad del revestimiento y aumenta la conductividad del revestimiento. Por consiguiente, si no están implicados otros factores, podría obtenerse un revestimiento de control solar que tiene una baja emisividad, por ej., menos de aproximadamente 0, 2, simplemente aumentando el grosor del revestimiento hasta un nivel para proporcionar la emisividad deseada. Sin embargo, el aumento del grosor del revestimiento también tiene las desventajas de aumentar la opalescencia, es decir, la cantidad o porcentaje de luz dispersada al pasar a través de un objeto y de disminuir la cantidad de transmisión de la luz visible. Dichos revestimientos también pueden presentar iridiscencia no deseable. Especialmente, en las ventanas de edificios o de vehículos, no se desea tal opalescencia e iridiscencia.

Para la mayoría de las aplicaciones comerciales, una opalescencia mayor de aproximadamente 1, 5% se considera generalmente objetable. Por consiguiente, la capacidad de proporcionar un revestimiento de baja emisividad con o sin propiedades de control solar se ha visto limitada hasta el momento por la necesidad de minimizar la opalescencia del revestimiento hasta niveles comercialmente aceptables.

El documento GB 2.302.102 postula que dicha opalescencia del revestimiento se debe a una opalescencia causada por la migración de iones de sodio desde el sustrato de vidrio hasta el recubrimiento y propone proporcionar una capa barrera de óxido de silicio no estequiométrica entre el sustrato de vidrio y el recubrimiento para bloquear la migración del ion sodio para reducir la opalescencia.

Muchos revestimientos reflectivos de la radiación infrarroja conocidos también presentan iridiscencia o colores de interferencia con luz reflejada y transmitida. Los materiales transparentes revestidos, tales como ventanas de vehículos, que proporcionan una menor transmitancia de la radiación infrarroja y una transmitancia de la energía solar total menor para reducir la ganancia de calor en el interior del vehículo también deberían ser preferiblemente o sustancialmente neutros, por ej., de un color que no resaltase respecto al color general del vehículo.

Como apreciará el experto en la materia, sería ventajoso proporcionar un revestimiento, artículo revestido y/o procedimiento de revestimiento que proporcione un revestimiento de relativamente baja emisividad, por ej., un revestimiento con una emisividad inferior a aproximadamente 0, 2, que tenga también una opalescencia baja, por ej., menos de aproximadamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un artículo revestido que comprende: -un sustrato seleccionado del grupo que consiste en vidrio, cerámica y plástico; -una primera capa de revestimiento sustancialmente cristalina depositada sobre al menos una parte del sustrato; -una capa de interrupción depositada sobre y en contacto con la primera capa y -una segunda capa de revestimiento sustancialmente cristalina depositada sobre y en contacto con la capa de

interrupción, en el que la capa de interrupción está configurada para inhibir el crecimiento epitaxial de la segunda capa cristalina sobre la primera capa cristalina, en donde la primera capa tiene un grosor de 1.000 Å a 2.300 Å y comprende óxido de estaño dopado con antimonio y la relación atómica estaño-antimonio es de 8, 0 a 12, 0.

2. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la capa de interrupción es sustancialmente amoría.

3. El artículo revestido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la segunda capa de revestimiento comprende al menos un óxido metálico y al menos un dopante.

4. El artículo revestido según la reivindicación 3, en el que la segunda capa comprende (a) un óxido metálico seleccionado del grupo que consiste en óxidos de Zn, Fe, Mn, Al, Ti, In, Zr, Ce, Sn, Si, Cr, Sb, Co y mezclas de los mismos y (b) al menos un dopante seleccionado del grupo que consiste en Sn, Sb, F, In y mezclas de los mismos.

5. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la segunda capa comprende óxido de estaño dopado con flúor y el flúor está presente en una cantidad de menos de aproximadamente 5 por ciento atómico.

6. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la segunda capa tiene un grosor de 2.000 Å a 5.000 Å.

7. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la capa de interrupción comprende un óxido metálico y fósforo.

8. El artículo revestido de la reivindicación 7, en el que el óxido metálico es óxido de estaño.

9. El artículo revestido de la reivindicación 8, en el que la relación atómica fósforo-estaño es de 0, 001 a 0, 10.

10. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la capa de interrupción comprende al menos un óxido metálico y silicio.

11. El artículo revestido según la reivindicación 10, en el que el óxido metálico es óxido de estaño.

12. El artículo revestido según la reivindicación 11, en el que la relación atómica silicio-estaño es de 0, 005 a 0, 050.

13. El artículo revestido según la reivindicación 1, en el que la capa de interrupción tiene un grosor de 100 Å a 1.000 Å.

14. El artículo revestido según la reivindicación 1, que comprende además una capa de supresión del color depositada sobre al menos una parte del sustrato, en el que al menos la primera capa de revestimiento está depositada sobre la capa de supresión de color.

15. El artículo revestido según la reivindicación 14, en el que la capa de interrupción comprende un material que contiene fósforo.

16. El artículo revestido según la reivindicación 14, en el que la capa de interrupción comprende un material que contiene sílice.

17. El artículo revestido según la reivindicación 14, en el que la segunda capa comprende óxido de estaño dopado con flúor.

18. Un procedimiento de revestimiento de un sustrato que comprende las etapas de:

- depositar una primera capa sustancialmente cristalina sobre al menos una parte de un sustrato seleccionado del grupo que consiste en vidrio, cerámica y plástico; -depositar una capa de interrupción sobre la primera capa y -depositar una segunda capa sustancialmente cristalina sobre la capa de interrupción, en el que la capa de interrupción está configurada para inhibir o reducir el crecimiento epitaxial de la segunda

capa cristalina sobre la primera capa cristalina, en donde la primera capa tiene un grosor de 1.000 Å a 2.300 Å y comprende óxido de estaño dopado con antimonio y la relación atómica estaño-antimonio es de 8, 0 a 12, 0.


 

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