Reducción del riesgo de rotura de capas ópticas de nitruro de titanio.

Un método para la disposición de una protección solar (12, 16,

18, 22) para control solar que comprende:

disposición de un sustrato flexible (12) que tiene una primera superficie (20);

disposición de una capa de retraso del daño (16) en la primera superficie mencionada (20) para proteger unrecubrimiento óptico (18) formado posteriormente, siendo la mencionada capa de retraso del daño (16) un metalgrisáceo;

disposición del recubrimiento óptico mencionado (18) como estructura basada en nitruro de titanio que tiene unacapa de nitruro de titanio (18) en un lado de la mencionada capa de retraso del daño (16) opuesta al mencionadosustrato flexible (12), formando un sustrato flexible recubierto; y

fijando el mencionado sustrato recubierto flexible a un sustrato rígido (22) a través del cual se busca un controlsolar;

en el cual un espesor de la capa mencionada de nitruro de titanio (18) se selecciona primeramente para conseguirlas propiedades ópticas deseadas, reduciéndose el espesor mencionado comparado con un recubrimiento ópticode material único a base de una reducción de transmisión de luz resultante de la inclusión de la mencionada capade retraso del daño (16);

en el cual un espesor del metal grisáceo mencionado (16) se selecciona principalmente para conseguir laspropiedades mecánicas deseadas de retraso del daño en la mencionada capa de nitruro de titanio; yen el cual la capa mencionada de retraso del daño (16) incluye el seleccionar un material para conseguir laspropiedades deseadas en relación con la baja reflectividad y la adhesión física y respecto a la cooperaciónmecánica con el mencionado sustrato flexible (12) y la mencionada capa de nitruro de titanio (18).

Reducción del riesgo de rotura de capas ópticas de nitruro de titanio Ámbito técnico (0001) La invención se refiere de forma general a métodos y sistemas para recubrir un sustrato flexible para conseguir las propiedades ópticas deseadas y concretamente para reducir el riesgo de rotura de un revestimiento de nitruro de titanio.

Estado de la técnica anterior

(0002) Un amplio rango de recubrimientos de capa única y superposición de capas múltiples se aplica para alumbrar elementos transmisivos o reflectivos con la intención de proporcionar las propiedades ópticas deseadas.

Por ejemplo, la protección solar que incrementa el nivel de confort en el interior de una casa, edificio o automóvil puede ser obtenida proporcionando el recubrimiento apropiado de una capa única o múltiple a lo largo de las ventanas de la estructura. Un recubrimiento que proporciona una protección solar se define como uno que tiene una transmisividad relativamente baja tanto en el rango visible (400 a 700 nm) como en el rango infrarrojo próximo (700 a 2100 nm) . En comparación, la selectividad de longitud de onda se define refiriéndose a las transmisividades relativas en las porciones visible e infrarroja próxima del espectro solar.

(0003) Es conocido en la técnica el uso de capas de nitruro de metal en aplicaciones de control de energía de ventanas. Se han identificado específicamente capas aisladas de nitruro de titanio, nitruro de zirconio y nitruro de hafnio. Como se manifiesta en la patente estadounidense número 6, 188, 512 de Woodard et al., el nitruro de titanio 25 es particularmente atractivo, ya que los revestimientos de nitruro de titanio tienen las propiedades deseables respecto a la estabilidad química y selectividad de longitud de onda. La estabilidad química de capas de nitruro de titanio está bien establecida en la técnica. Revestimientos de nitruro de titanio son más transmisivos en la porción visible (TVIS) que en la porción infrarroja próxima, de manera que la selectividad de longitud de onda es mayor que 1. La patente Woodard et al. describe una ejecución en la que capas de nitruro de titanio están formadas en lados opuestos de un sustrato concreto, aumentando significativamente la proporción de la medida de transmisión de longitud de onda de 550 nm a la transmisión de longitud de onda de 1500 nm. Woodard at al. (WO 01/90638 A1) manifiesta un recubrimiento de protección solar, aislado termalmente, reductor del deslumbramiento, anti reflector formado por dos capas en un sustrato. La primera capa es nitruro de titanio. La segunda capa es un material dieléctrico que tiene un alto índice refractivo, como nitruro de silicona. PET (polietileno tereftalato) puede ser usado como sustrato. Además, la patente JP 61 055603 de Tetsuo manifiesta un espejo infrarrojo reflector que tiene dos capas en un sustrato. Una primera capa, que consiste en uno de entre cromo, titanio, cobalto y níquel o una mezcla de los mismos, está formada en el sustrato. Una segunda capa, que consiste en TiN está dispuesta en el revestimiento de la primera capa. Preferentemente, el espesor del revestimiento de la primera capa dividido por el espesor del revestimiento de la segunda capa es de una relación entre uno y diez.

(0004) Recubrimientos ópticos de capa única o capas múltiples que incluyen nitruro de titanio pueden ser formadas directamente en un sustrato de cristal o pueden ser formadas en un sustrato polimérico que es posteriormente aplicado al cristal. La patente estadounidense Nr. 6, 114, 043 de Loret describe una superposición de capas que está formada en un sustrato de cristal que pretende ser usado como una ventana para un edificio o un automóvil.

La superposición de capas puede ser un recubrimiento de protección solar de tres capas que está aplicado directamente al cristal. La primera de las tres capas es la capa de nitruro de titanio. La segunda capa está formada sobre la capa de nitruro de titanio como una capa de nitruro de silicona que tiene cantidades controladas de oxígeno y carbono. Entonces, se forma una capa de oxicarburo de silicona para proporcionar la capa más exterior de la superposición de capas. Las tres capas están formadas usando técnicas de pirólisis de fase de gas. La patente Joret determina que una función de la capa central es proteger la capa de nitruro de titanio cuando el sustrato de cristal es posteriormente cortado y tratado con calor para doblar o endurecer el cristal recubierto. De este modo, si el cristal recubierto se dobla para proporcionar la forma del parabrisas de un tipo concreto de automóvil, la capa central proporcionará protección a la capa de nitruro de titanio durante el proceso en que se dobla.

(0005) Las capas de nitruro de titanio son particularmente susceptibles de daño cuando las capas están formadas a lo largo de la superficie de un sustrato flexible. En la patente arriba mencionada de Woodard et al., el nitruro de titanio se deposita en polietileno tereftalato (PET) . Una red de PET puede ser recubierta y luego cortada sistemáticamente para proporcionar las formas deseadas para recubrir las diversas ventanas de un automóvil, por ejemplo. Sin embargo, recubrimientos de nitruro de titanio son revestimientos cerámicos en tensión compresiva. Como resultado, los problemas ocurren en recubrimientos que tienen una capa de nitruro de titanio. En particular, cuando un sustrato polimérico es doblado, el nitruro de titanio tiene tendencia a romperse. Las roturas a menudo crean una forma de serpentina, de modo que podemos referirnos a la rotura como “camino de gusano“. El espesor de la capa de nitruro de titanio afecta a la susceptibilidad de la capa a la hora de romperse. Una capa delgada de 65 nitruro de titanio es menos probable que se rompa. Como por ejemplo, si una capa de nitruro de titanio que tiene un espesor de 7.4 nm es capaz de proporcionar un TVIS del sesenta por ciento, la capa es menos probable que se rompa, comparada con una capa de 20.4 nm que proporciona un TVIS del treinta y cinco por ciento.

(0006) Es necesario un medio para reducir la susceptibilidad de una capa de nitruro de titanio a la rotura de tensión, mientras se mantienen los beneficios de recubrimientos basados en nitruro de titanio, tales beneficios como los relacionados con la selectividad de longitud de onda y la resistencia química.

Resumen de la invención (0007) La invención está definida en las reivindicaciones 1ª, 9ª y 13ª, respectivamente. En las reivindicaciones dependientes se exponen ejecuciones concretas.

(0008) La estabilidad estructural de recubrimiento óptico basado en nitruro de titanio en un sustrato generalmente transparente queda reforzada proporcionando una capa de retraso del daño entre el sustrato y una capa de nitruro de titanio. El espesor de la capa de nitruro de titanio se selecciona primeramente para lograr las propiedades ópticas deseadas, tales como control solar, mientras que el espesor de la capa de retraso del daño se selecciona primeramente para conseguir las propiedades mecánicas deseadas. La capa de retraso del daño está formada de un metal grisáceo. El metal grisáceo preferible es de níquel cromo. La tendencia a romperse de la capa de nitruro de titanio puede ser reducida además, exponiendo el sustrato, como por ejemplo un sustrato flexible polimérico, a una preincandescencia de plasma y /o usando un lubricante en el lado del sustrato flexible polimérico en el que están formados el metal grisáceo y el recubrimiento óptico basado en nitruro de titanio.

(0009) En la ejecución de control solar, la capa de nitruro de titanio puede definir un recubrimiento óptico de una única capa teniendo una transmisividad de luz visible (TVIS) dentro del rango del diez al sesenta por ciento. La capa de retraso del daño y la capa de nitruro de titanio están depositadas sobre un sustrato polimérico flexible, como por ejemplo una red de PET. Preferentemente, ambas capas están formadas por deposición pulverizada. El metal grisáceo puede ser seleccionado de al menos uno del grupo consistente en níquel, cromo, titanio, wolframio,

zirconio, hafnio, tantalio, niobio, hierro, vanadio y molibdeno así como aleaciones, tales como Monel, Inconel y acero inoxidable. Los ensayos prueban que un material preferido es el níquel cromo.

(0010) Se comprenden menos de la totalidad de las dinámicas que reducen la tendencia del nitruro de titanio de romperse bajo la presión del sustrato cuando se usa la capa intermedia de metal grisáceo. Como el metal grisáceo es más maleable que la capa de nitruro de titanio, el metal grisáceo puede aligerar un poco de la presión ejercida sobre la capa de nitruro de titanio cuando se flexiona el sustrato. Asimismo, como el metal grisáceo reduce la transmisión de luz, la... [Seguir leyendo]

1ª. Un método para la disposición de una protección solar (12, 16, 18, 22) para control solar que comprende:

disposición de un sustrato flexible (12) que tiene una primera superficie (20) ; disposición de una capa de retraso del daño (16) en la primera superficie mencionada (20) para proteger un recubrimiento óptico (18) formado posteriormente, siendo la mencionada capa de retraso del daño (16) un metal grisáceo; disposición del recubrimiento óptico mencionado (18) como estructura basada en nitruro de titanio que tiene una capa de nitruro de titanio (18) en un lado de la mencionada capa de retraso del daño (16) opuesta al mencionado sustrato flexible (12) , formando un sustrato flexible recubierto; y fijando el mencionado sustrato recubierto flexible a un sustrato rígido (22) a través del cual se busca un control solar; en el cual un espesor de la capa mencionada de nitruro de titanio (18) se selecciona primeramente para conseguir

las propiedades ópticas deseadas, reduciéndose el espesor mencionado comparado con un recubrimiento óptico de material único a base de una reducción de transmisión de luz resultante de la inclusión de la mencionada capa de retraso del daño (16) ; en el cual un espesor del metal grisáceo mencionado (16) se selecciona principalmente para conseguir las propiedades mecánicas deseadas de retraso del daño en la mencionada capa de nitruro de titanio; y en el cual la capa mencionada de retraso del daño (16) incluye el seleccionar un material para conseguir las propiedades deseadas en relación con la baja reflectividad y la adhesión física y respecto a la cooperación mecánica con el mencionado sustrato flexible (12) y la mencionada capa de nitruro de titanio (18) .

2ª. El método de la reivindicación 1ª, en el cual la disposición del recubrimiento óptico mencionado consiste en 25 depositar la mencionada capa de nitruro de titanio (18) como un recubrimiento de control solar de una capa única, el mencionado recubrimiento de control solar de una capa única (18) y la mencionada capa de retraso del daño (16) combinándose para proporcionar una transmisividad de luz visible en el rango de entre el diez y el sesenta por ciento.

3ª. El método de la reivindicación 1ª, en el cual la disposición de la mencionada capa de metal grisáceo (16) es un paso para depositar la mencionada capa de nitruro de titanio (16) .

4ª. El método de la reivindicación 3ª, en el cual el depósito de la mencionada capa de níquel cromo (16) es de un espesor en el rango de entre 1 nm y 20nm y la disposición de la capa mencionada de nitruro de titanio (18) define 35 un espesor en el rango de entre 10 nm y 50 nm.

5ª. El método de la reivindicación 3ª en el cual las mencionadas capas de níquel cromo (16) y nitruro de titanio (18) son depositadas por pulverización y en el cual la disposición del mencionado sustrato flexible (12) es un paso para proporcionar un sustrato polimérico generalmente transparente (12) que tiene un lubricante (14) en el cual el nitruro de titanio (18) es depositado por pulverización.

6ª. El método de la reivindicación 1ª, en el cual la disposición de la mencionada capa de retraso del daño (16) incluye la selección de al menos un material del grupo níquel, cromo, titanio, wolframio, zirconio, hafnio, tantalio, niobio, hierro, vanadio y molibdeno para conseguir las características mencionadas deseadas respecto a la 45 adhesión física y la baja reflectividad.

7ª. El método de la reivindicación 6ª comprende el exponer el mencionado sustrato flexible (12) a una preincandescencia de plasma (78) antes de formar la mencionada capa de retraso del daño (16) en la mencionada primera superficie (20) , así reduciendo la susceptibilidad de la mencionada capa de nitruro de titanio (18) a romperse por tensión después de que se proporciona el mencionado recubrimiento óptico (18) .

8ª. El método de la reivindicación 7ª comprende la disposición de un lubricante (14) en una mencionada primera superficie (20) del mencionado sustrato flexible (12) de manera que la susceptibilidad mencionada se continúa reduciendo.

9ª. Un elemento óptico que comprende:

un sustrato flexible polimérico (12) ; una capa de metal grisáceo (16) en el mencionado sustrato polimérico (12) , teniendo la mencionada capa de metal grisácea (16) un espesor en el rango de entre 1 nm y 20nm; un recubrimiento óptico de capa única (18) de nitruro de titanio, teniendo el mencionado recubrimiento óptico (18) un espesor en el rango de entre 10 nm y 50 nm y teniendo una transmisividad de luz visible en un rango de entre el diez y el sesenta por ciento, estando el mencionado recubrimiento óptico de capa única (18) en un lado de la mencionada capa de metal grisáceo (16) opuesto al mencionado sustrato flexible polimérico (12) , y

un lubricante (14) en una superficie (20) del mencionado sustrato flexible polimérico (12) sobre el cual se forma la mencionada capa de metal grisáceo (16) .

10ª. El elemento óptico de la reivindicación 9ª en el cual la mencionada capa de metal grisáceo (16) está formada de al menos un material seleccionado del grupo consistente en níquel, cromo, titanio, wolframio, zirconio, hafnio, tantalio, niobio, hierro, vanadio y molibdeno.

11ª. El elemento óptico de la reivindicación 9ª en el cual la mencionada capa del metal grisáceo (16) es una capa 5 de níquel cromo.

12ª. El elemento óptico de la reivindicación 9ª en el cual el mencionado sustrato flexible polimérico (12) es una red de PET transparente.

13ª. Un método de formar un elemento óptico (10) que comprende:

disposición de un sustrato generalmente transparente (12) ; formación de una capa de NiCr (16) en una primera superficie (20) del mencionado sustrato (12) ; y formación de un recubrimiento de control solar de una única capa (18) en contacto con la mencionada capa de NiCr (16) , siendo el mencionado recubrimiento de control solar una capa de TiN (18) ; en el cual la formación de la mencionada capa de NiCr (16) incluye la selección de un espesor de capa que está al menos parcialmente basada en inhibir la rotura de la mencionada capa de TiN (18) , y en el cual la formación del mencionado recubrimiento de control solar de única capa (18) incluye la selección de un espesor de capa basado en conseguir un nivel de objetivo de transmisividad de luz visible, funcionando el mencionado espesor de capa de NiCr (16) para proporcionar estabilidad estructural de la mencionada capa de TiN (18) que está dimensionada para determinar propiedades ópticas.

14ª. El método de la reivindicación 13ª en la cual:

la formación de la mencionada capa de NiCr (16) incluye pulverización de NiCr al mencionado espesor de capa en el rango de 1 nm a 20 nm; y la formación de la mencionada capa TiN (18) contiene la pulverización de TiN en un espesor en el rango de entre 10 nm y 50 nm, combinándose la mencionada capa TiN (18) y la mencionada capa de NiCr (16) para proporcionar una transmisividad de luz visible en el rango de diez a sesenta por ciento.

15ª. El método de la reivindicación 13ª que comprende también la exposición del mencionado sustrato transparente (12) a una preincandescencia de plasma (78) antes de formar la mencionada capa de NiCr (16) .

16ª. El método de la reivindicación 15ª en el cual el mencionado paso de exposición incluye el uso de al menos 35 uno de oxígeno, nitrógeno y argón en la disposición de la mencionada preincandescencia de plasma (78) .

17ª. El método de la reivindicación 15ª en el cual la disposición del mencionado sustrato generalmente transparente (12) incluye el uso de un sustrato polimérico (12) que tiene un lubricante (14) en un lado sobre el cual se forma la mencionada capa de NiCr (16) .