Acristalamiento provisto de un apilamiento de capas finas para la protección solar y/o el aislamiento térmico.

Acristalamiento que comprende al menos un sustrato transparente dotado 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 y de n+1 revestimientos compuestos por una o varias capas de material dieléctrico,

de manera que cada capa funcional esté dispuesta entre dos revestimientos, al menos un revestimiento que comprende al menos dos capas de material dieléctrico, caracterizado porque al menos una capa absorbente en el visible se inserta entre dos capas de material dieléctrico de al menos uno de dichos revestimientos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2001/003955.

Solicitante: SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

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

Inventor/es: NADAUD, NICOLAS, BARRIERES, FREDERIC, BROCHOT, JEAN-PIERRE, COUSTET,VALERIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C03C17/36 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03C COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VITREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGANICAS O ESCORIAS; UNION 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. › siendo un revestimiento al menos un metal.

PDF original: ES-2298192_T3.pdf

 

Acristalamiento provisto de un apilamiento de capas finas para la protección solar y/o el aislamiento térmico.

Fragmento de la descripción:

Acristalamiento provisto de un apilamiento de capas finas para la protección solar y/o el aislamiento térmico.

La invención se refiere a sustratos transparentes, en particular de material rígido mineral, como vidrio (u orgánico, como un sustrato de polímero, rígido o flexible) , estando revestidos dichos sustratos por 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 gran longitud de onda.

La invención se refiere más particularmente a la utilización de tales sustratos para fabricar acristalamientos de aislamiento térmico y/o de protección solar. Esos acristalamientos están destinados tanto a equipar edificios como vehículos, en particular con vistas a disminuir el esfuerzo de climatización y/o reducir un sobrecalentamiento excesivo ocasionado por la importancia siempre creciente de las superficies acristaladas en 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 del tipo óxido metálico. Este apilamiento se obtiene generalmente por una sucesión de depósitos realizados por una técnica que utiliza el vacío, como pulverización catódica eventualmente asistida por campo magnético. Se pueden prever también dos capas metálicas muy finas por ambos lados de la capa de plata, la capa subyacente como capa de fijación, de nucleación, y la sobrecapa como capa de protección o "de sacrificio" con el fin de evitar la alteración de la plata si la capa de óxido situada encima está depositada por pulverización catódica en presencia de oxígeno.

Así, se conocen patentes europeas EP-0 611 213, EP-0 678 484 y EP-0 638 528 de los apilamientos de ese tipo, de una o dos capas a base de plata.

También se conoce de la patente EP-0 847 965 un apilamiento de dos capas de plata concebido de manera que pueda sufrir un tratamiento térmico del tipo bombeo o temple sin evolución óptica importante, gracias a la utilización de capas barrera de oxígeno del tipo nitruro de silicio y de capas que llegan a estabilizar las capas de plata.

Finalmente, se conoce de la patente EP-0 844 219 un apilamiento de dos capas de plata -de espesores muy diferentes, que permiten obtener acristalamientos de factor solar reducido a 32% al menos (el factor solar FS es la relación entre la energía total que entra en el local a través del acristalamiento considerado y la energía solar incidente) .

De manera general, pero más particularmente en el dominio de los dobles acristalamientos para el hábitat, es interesante poder regular en un cierto intervalo el nivel de transmisión luminosa del acristalamiento sin tener, no obstante, que reconfigurar completamente el apilamiento de capas delgadas cada vez.

Se han propuesto ya soluciones para responder a este objetivo: la patente FR-2 751 666 propone insertar entre el vidrio y la primera capa de dieléctrico una capa absorbente a base de óxido de hierro. La patente FR-2 708 262 propone insertar una capa absorbente del tipo nitruro de titanio en contacto con y encima de la capa de plata. Sin embargo, esas soluciones presentan un inconveniente tanto en un caso como en el otro, en el caso en que el apilamiento de capas delgadas sufre un tratamiento térmico de tipo recocido, bombeo o temple: la capa absorbente va en gran medida a evolucionar ópticamente y/o hacer evolucionar ópticamente el apilamiento de capas en su conjunto.

En efecto, si se encuentra en contacto con el vidrio, o con la plata, bajo el efecto del calor va a tener tendencia a oxidarse, a deteriorarse o a deteriorar las capas adyacentes de manera más o menos controlable. Así, si la capa absorbente está en contacto directo con la capa de plata tiende a desestabilizarla oxidándose. Si está en contacto con el vidrio, la capa va a modificarse por difusión de los iones alcalinos procedentes del vidrio.

La invención tiene entonces por objetivo regular el nivel de transmisión luminosa de acristalamientos dotados de apilamientos de capas delgadas descritos anteriormente, sin el inconveniente citado, a saber, sin crear una fuerte evolución óptica de los apilamientos en caso de tratamiento térmico.

Secundariamente, la invención tiene también por objetivo regular el nivel de transmisión luminosa y/o la selectividad del acristalamiento, no obstante sin aumentar demasiado significativamente el nivel de reflexión luminosa exterior, preferentemente limitando esta reflexión luminosa a un valor inferior a 20%.

Secundariamente, la invención tiene también por objetivo que ese control del nivel de transmisión luminosa se obtenga de manera relativamente simple y sea de utilización flexible a escala industrial.

La invención tiene primero por objetivo un acristalamiento que comprende al menos un sustrato transparente dotado de un apilamiento de capas delgadas que comprende una alternancia de n capa (s) funcional (es) con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o la radiación solar y n + 1 revestimientos compuestos por una o varias capas de material dieléctrico, de manera que cada capa funcional esté dispuesta entre dos revestimientos. Además, al menos una capa absorbente en el visible está insertada entre dos capas de material dieléctrico de al menos uno de dichos revestimientos. En esta configuración, la capa absorbente no está ni en contacto directo con el vidrio (lo que limita los problemas de difusión de oxígeno y de alcalinos bajo el efecto del calor) ni en contacto directo con la plata (lo que limita los problemas de deterioro de la capa de plata inducido por la oxidación de la capa absorbente en su contacto, también bajo el efecto del calor) .

De acuerdo con una primera variante, el apilamiento comprende una sola capa funcional dispuesta entre dos revestimientos (caso en el que n = 1) .

De acuerdo con una segunda variante, el apilamiento comprende dos capas funcionales alternadas con tres revestimientos (caso en el que n = 2) .

Convenientemente la o las capas funcionales son a base de plata o de aleación metálica que contiene plata.

La capa absorbente (o las capas absorbentes, no estando la invención limitada a la inserción de una única capa absorbente) puede elegirse de materiales diferentes: se puede tratar de un metal o de una aleación metálica del tipo Ti, Nb, Zr o NiCr. Puede tratarse también de un óxido metálico, como óxido de cromo, óxido de hierro o un óxido sub-estequiométrico de titanio o de zinc. Finalmente puede tratarse de un nitruro metálico, como nitruro de titanio, de niobio, de zirconio, de cromo o de NiCr.

Preferentemente, el espesor de la capa absorbente en el visible de acuerdo con la invención está limitado a valores pequeños: su espesor es convenientemente inferior o igual a 7 nm, e incluso más bien inferior a 5 ó 3 nm. Normalmente se elige un espesor comprendido entre 1 y 3 nm: la primera característica de la capa absorbente, mencionada anteriormente, es la ausencia de su contacto directo con el vidrio o con la capa de plata. Su segunda característica es su delgadez: al ser muy fina, no sirve para reducir en gran cantidad la transmisión, sino más bien para ajustarla precisamente en algunas unidades porcentuales.

De acuerdo con un modo de realización preferida de la invención, la capa absorbente en el visible se encuentra entre dos capas de dieléctricos de las que una al menos es a base de un nitruro de silicio y/o de aluminio.

En una primera variante, se encuentra entre dos capas de uno de esos nitruros. Ahí se trata, en efecto, de la configuración óptima para "encapsular" de la mejor manera la capa absorbente para aislarla de las interacciones con especies que pueden oxidarla o degradarla (oxígeno del aire o del vidrio, o de la capa de óxido adyacente, especies que se difunden de la capa de plata bajo el efecto del calor...) . En efecto, los nitruros de silicio y/o de aluminio se conocen por su gran inercia química, incluso a alta temperatura. No solamente juegan su papel habitual de dieléctrico con función óptica y con función de protección de las capas de plata (con un índice de refracción del orden de 2) , sino que además van a jugar frente a la capa absorbente en el visible el papel de capas pantalla.

En esta configuración, un tratamiento térmico del tipo recocido, bombeo o temple no (o muy poco) va a afectar a la capa absorbente, haciendo las capas de nitruro barrera al oxígeno e impidiéndole oxidarse. En consecuencia, no va a haber variación de transmisión luminosa del apilamiento en su conjunto más sensible que la que se observa para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Acristalamiento que comprende al menos un sustrato transparente dotado 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 y de n+1 revestimientos compuestos por una o varias capas de material dieléctrico, de manera que cada capa funcional esté dispuesta entre dos revestimientos, al menos un revestimiento que comprende al menos dos capas de material dieléctrico, caracterizado porque al menos una capa absorbente en el visible se inserta entre dos capas de material dieléctrico de al menos uno de dichos revestimientos.

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

3. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el apilamiento comprende dos capas funcionales alternadas con tres revestimientos.

4. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la (s) capa (s) funcional (es) es (son) de plata o de aleación metálica que contiene plata.

5. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la (s) capa (s) absorbente (s) en el visible se elige (n) a base de un metal o de una aleación metálica como Ti, Nb, Zr o NiCr, a base de un óxido metálico como óxido de cromo, óxido de hierro o un óxido sub-estequiométrico de titanio o de zinc, o a base de un nitruro metálico como nitruro de titanio, de niobio, de circonio, de cromo o de NiCr.

6. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor de la (cada una de las) capa (s) absorbente (s) en el visible es inferior o igual a 7 nm, en particular inferior o igual a 5 nm o a 3 nm, preferentemente comprendido entre 1 y 2 nm.

7. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una al menos de las dos capas entre las que se inserta (n) la (s) capa (s) absorbente (s) en el visible es de un material dieléctrico a base de un nitruro de aluminio y/o de silicio.

8. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la (s) capa (s) absorbente (s) en el visible se inserta (n) entre dos capas a base de nitruro de aluminio y/o de silicio.

9. Acristalamiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque la (s) capa (s) absorbente (s) en el visible se deposita (n) entre una capa de óxido (s) metálico (s) y una capa a base de nitruro de silicio y/o de aluminio.

10. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos uno de los revestimientos comprende una capa de óxido elegido entre óxido de zinc, de estaño, de titanio, de silicio, de tántalo, de niobio, de circonio, o una mezcla de al menos dos de entre ellos.

11. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la o cada una de las capa (s) funcional (es) está encima de un revestimiento cuya última capa es a base de óxido de zinc.

12. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la o cada una de las capa (s) funcional (es) está debajo de un revestimiento cuya primera capa es a base de óxido de zinc.

13. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque cada uno de los revestimientos comprende al menos una capa a base de nitruro de silicio y/o de aluminio.

14. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una capa fina de un metal o de un sub-óxido metálico se inserta entre cada capa funcional y uno al menos de los revestimientos que la rodean, particularmente una capa de sacrificio a base de titanio, niobio, níquel-cromo y preferentemente de espesor inferior a 2 nm.

15. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el apilamiento comprende dos capas funcionales a base de plata entre tres revestimientos, con la (s) capa (s) absorben-te (s) en el visible insertada (s) en el revestimiento "intermedio" dispuesto entre las dos capas funcionales y/o en el revestimiento "superior" dispuesto encima de la segunda capa funcional.

16. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el apilamiento es el siguiente:

Si3N4/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4/TiN o NbN/Si3N4/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4 o

Si3N4/ZnO/Ag/ZnO/Si3N4/ZnO/Ag/ZnO/TIN o NbN/Si3N4 o

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

eventualmente con capas finas de metal parcial o totalmente oxidadas dispuestas sobre una de las caras al menos de cada una de las caras de plata.

17. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está en forma de acristalamiento laminado, de acristalamiento asimétrico o de un acristalamiento múltiple del tipo doble acristalamiento.

18. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque \hbox{la (s) } capa (s) absorbente (s) tiene (n) una absorción luminosa intrínseca de al menos 3%, en particular comprendida entre 4 y 15% o entre 6 y 12%.

19. Doble acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el apilamiento comprende dos capas funcionales a base de plata, con una transmisión luminosa TL de al menos 65%, en particular comprendida entre 40 y 65%, una reflexión luminosa exterior RL inferior o igual a 20%, en particular de 17% a lo sumo, y valores de a* y b* en reflexión luminosa exterior inferiores o iguales a 1, preferentemente negativos.

20. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la (s) capa (s) absorbente (s) en el visible y/o el apilamiento de capas en su conjunto no evoluciona (n) , o poco, ópticamente en caso de tratamiento térmico del tipo recocido, bombeo, temple.

21. Acristalamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está dotado también de al menos otro revestimiento de funcionalidad diferente, en particular un revestimiento anti-suciedad, un revestimiento hidrófobo, un revestimiento hidrófilo, un revestimiento anti-reflejos.


 

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