ES2640109T3

ES2640109T3 - Acristalamiento de control solar que comprende una capa de una aleación de cinc y de cobre

Info

Publication number: ES2640109T3
Application number: ES14727604.2T
Authority: ES
Inventors: Laura Jane Singh
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2034-04-30
Also published as: US20160068432A1; BR112015026873B1; EP2991827A2; CA2910317A1; US9458055B2; FR3005313A1; BR112015026873A2; WO2014177812A2; WO2014177812A3; PT2991827T; CA2910317C; PL2991827T3; FR3005313B1; EP2991827B1

Abstract

Acristalamiento de propiedad de control solar que comprende al menos un sustrato de preferencia vidriero sobre el que se deposita un apilamiento de capas, comprendiendo dicho apilamiento una capa constituida en una aleación metálica que comprende cinc y cobre, aleación en la que la relación atómica Zn/ (Cu+Zn) es superior al 35% e inferior al 65% y en el que el cobre y el cinc representan en total al menos el 80% atómico de los elementos metálicos presentes en la aleación.

Description

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DESCRIPCION

Acristalamiento de control solar que comprende una capa de una aleacion de cinc y de cobre

La invencion se refiere al campo de los sustratos o ardculos vidrieros, en particular del tipo acristalamiento de edificios, que comprende en su superficie unos revestimientos del tipo capas delgadas que le confieren unas propiedades de control solar. Tal acristalamiento se puede aplicar igualmente en el campo del automovil. Por acristalamiento, se entiende en el sentido de la presente invencion cualquier producto vidriero constituido por uno o varios sustratos vidrieros, en particular los simples acristalamientos, los dobles acristalamientos, los triples acristalamiento, etc. Sin salirse del marco de la invencion, los acristalamientos pueden ser de igual modo de materia plastica dura. Alternativamente, los apilamientos segun la invencion pueden ser depositados unas pelfculas plasticas laminadas por ejemplo del tipo PET, siendo a continuacion el conjunto aplicado (adherido) a la superficie de un sustrato vidriero.

Tales vidrieras estan provistas de apilamientos de capas delgadas que actuan sobre la radiacion solar incidente por absorcion y por reflexion. Se reagrupan bajo la designacion de acristalamiento de control solar. Se utilizan ya sea esencialmente para asegurar una proteccion solar (funcion antisolar) o esencialmente para asegurar un aislamiento termico del habitaculo o de la vivienda (funcion de baja emision).

Por antisolar, se entiende asf en el sentido de la presente invencion la facultad del acristalamiento de limitar el flujo energetico, en particular la radiacion de infrarrojos (IR) que lo atraviesa desde el exterior hacia el interior de la vivienda o del habitaculo.

Por bajo emisivo, se entiende un acristalamiento provisto al menos de una capa funcional que le confiere una emisividad normal en inferior al 30% de preferencia inferior al 20%, estando definida la emisividad por la relacion:

£n _ 1 — Rn

en la que Rn es el factor de reflexion de los infrarrojos entre 5 y 50 micrometros, segun la normal (segun el anexo A de la norma internacional ISO 10292) del acristalamiento.

De una manera general, todas las caractensticas luminosas y energeticas presentadas en la presente descripcion se obtienen segun los principios y metodos descritos en las normas internacional ISO 9050 (2003) e ISO 10292 (1994) y unas normas europeas correspondientes EN 410 (1998) y EN 673 (1998), que se refieren a la determinacion de las caractensticas luminosas, solares y energeticas de los acristalamientos utilizados en el vidrio para la construccion.

Ademas, asociados al(a los) sustrato(s) vidriero(s), estos revestimientos deben ser esteticamente agradables, es decir que el acristalamiento provisto de su apilamiento debe presentar una colorimetna, en transmision como en reflexion, suficientemente neutra para no incomodar a los usuarios, o alternativamente un tono azul o verde, buscado especialmente en el campo de la edificacion. Estos revestimientos son de forma clasica depositados por unas tecnicas de deposito del tipo CVD para los mas simples o con mayor frecuencia en la actualidad por unas tecnicas de deposito por pulverizacion al vado, a menudo llamado magnetron en el campo, especialmente cuando el revestimiento esta constituido por un apilamiento complejo de capas sucesivas cuyos espesores no superan unos nanometros o unas decenas de nanometros.

Con mayor frecuencia, los apilamientos en capas delgadas presentan unas propiedades de control solar esencialmente por las propiedades intnnsecas de una o varias capas activas, designadas como funcionales en la presente descripcion. Por capa activa o funcional, se entiende asf una capa que actua de manera sensible sobre el flujo de radiacion solar que atraviesa dicho acristalamiento. Tal capa activa, de forma conocida, puede funcionar ya sea principalmente en modo de reflexion de la radiacion de infrarrojos, o principalmente en modo de absorcion de la radiacion de infrarrojos. Con mayor frecuencia, estas capas antisolares funcionan en parte por reflexion y en parte por absorcion, como ya se ha explicado anteriormente.

Especialmente, los apilamientos mas eficaces comercializados en este momento incorporan al menos una capa funcional metalica del tipo plata que funciona esencialmente en el modo de la reflexion de una parte principal de la radiacion de IR (infrarroja) incidente. Su emisividad normal no supera algunos puntos porcentuales. Estos apilamientos se utilizan asf principalmente como acristalamientos del tipo de baja emision (o low-e en ingles) para el aislamiento termico de los edificios. Estas capas son no obstante muy sensibles a la humedad y se utilizan por tanto exclusivamente en dobles acristalamientos, en el lado 2 o 3 de este para estar protegidas de la humedad. De preferencia, los apilamientos segun la invencion no comprenden tales capas del tipo plata o incluso capas de tipo oro o platino o entonces en cantidades muy insignificantes, especialmente en formas de impurezas inevitables.

Otras capas metalicas de funcion antisolar se han reflejado de igual modo en el campo, que comprenden unas capas funcionales del tipo Nb, Ta o W o unos nitruros de estos metales, tal como se ha descrito por ejemplo en la solicitud WO01/21540. En el seno de tales capas, la radiacion solar es absorbida esta vez mayoritariamente de manera no selectiva por la o las capas funcionales, es decir que la radiacion de IR (es decir cuya longitud de onda esta comprendida entre aproximadamente 780 nm y 2.500 nm) y la radiacion visible (cuya longitud de onda esta comprendida entre aproximadamente 380 y 780 nm) son absorbidas sin distincion. En tales acristalamientos, los

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valores de la emisividad normal En son elevados en general. Unos valores de emisividad mas reducidos se pueden obtener unicamente cuando la capa funcional es relativamente espesa, en particular de al menos 20 nm para el niobio metalico. En razon de la absorcion no selectiva de esta misma capa descrita anteriormente, los coeficientes de transmision luminosa TL de tales acristalamientos son necesariamente muy reducidos, generalmente muy inferiores al 30%. Al final, en vista de tales caractensticas, no parece posible obtener a partir de tales apilamientos de los acristalamientos de control solar que combinan unas emisividades normales relativamente bajas, de forma caractenstica inferiores al 30% y especialmente del orden del 25% o incluso del 20%, a la vez que se conserva una transmision luminosa suficientemente elevada, es decir de forma caractenstica superior al 30%.

Tales acristalamientos comprenden unas capas funcionales del tipo Nb, Ta o W o unos nitruros de estos metales presentan asf unas selectividades, tales como se ilustran por el ratio TL/g, proximo a 1 (factor de transmision luminosa / factor solar g, tal como se determinan segun la norma EN 410).

De manera conocida y clasica, el factor de transmision luminosa o transmision luminosa Tl corresponde al porcentaje del flujo luminoso incidente, es decir en el campo de longitudes de onda 380 a 780 nm, que atraviesa el acristalamiento, segun el iluminante D65.

De manera igualmente bien conocida, el factor solar g es igual a la relacion de la energfa que atraviesa el acristalamiento (es decir que entra en el local) y la energfa solar incidente. Mas particularmente, corresponde a la suma del flujo transmitido directamente a traves del acristalamiento y del flujo absorbido por el acristalamiento (incluyendo en particular los apilamientos de capas presentes en una de sus superficies) despues reemitido hacia el interior (el local).

La publicacion de patente US 4.943.484 describe unos apilamientos en los que la o las capas funcionales pueden estar constituidas por un elemento escogido entre el aluminio, la plata, el oro o el cobre puro. Los apilamientos que comprenden unas capas delgadas de cobre puro plantean no obstante el mismo problema de resistencia hidrolttica que las capas de metales preciosos.

Segun un primer aspecto, el objetivo de la presente invencion es suministrar unos acristalamientos que comprenden un apilamiento de capas que les confiere unas propiedades de control solar tales como se han descrito anteriormente, es decir una transmision luminosa Tl elevada, de forma caractenstica superior al 30%, de preferencia superior al 40%, incluso superior al 50% y una emisividad normal En inferior al 30%, incluso inferior al 20% o incluso inferior al 10%, siendo dicho apilamiento duradero en el tiempo, especialmente cuando esta directamente dispuesto en una cara del acristalamiento expuesto hacia el interior o incluso el exterior del edificio o del habitaculo, sin precaucion particular.

Segun un segundo aspecto, el objetivo de la presente invencion es suministrar unos acristalamientos que comprenden un apilamiento de capas que les confieren unas propiedades antisolares y que presentan una selectividad elevada, en el sentido anteriormente descrito, es decir una relacion TL/g (con frecuencia llamada selectividad en el campo) muy superior a 1, en particular casi superior a 1,2, incluso superior a 1,3, idealmente superior a 1,4 o incluso superior a 1,5, siendo dicho apilamiento duradero en el tiempo sin precaucion particular.

Un acristalamiento segun la invencion permite asf de forma ventajosa seleccionar la radiacion que lo atraviesa, favoreciendo la transmision de las ondas luminosas, es decir cuya longitud de onda esta comprendida entre aproximadamente 380 y 780 nm y absorbiendo selectivamente la mayona de las radiaciones de infrarrojos, es decir cuya longitud de onda es superior a 780 nm, en particular los infrarrojos proximos, es decir cuya longitud de onda esta comprendida entre aproximadamente 780 nm y aproximadamente 1.400 nm. Gracias a la instalacion de un acristalamiento segun la presente invencion, es asf posible mantener una fuerte iluminacion de la pieza o del habitaculo protegido por el acristalamiento a la vez que se minimiza la cantidad de calor que entra.

Segun otro aspecto, el acristalamiento segun la presente invencion presenta de igual modo unas propiedades de aislamiento termico gracias a las propiedades de baja emision de la capa utilizada, que permiten limitar los intercambios de calor esta vez entre el interior y el exterior del edificio.

Segun otra ventaja de la presente invencion, los acristalamientos provistos de unos apilamientos segun la invencion son simples de producir y permiten de igual modo una reduccion sensible de los costes de produccion, con respecto a otros acristalamientos conocidos de propiedades antisolares, especialmente los que comprenden un apilamiento a base de plata.

Alternativamente, los acristalamientos segun la invencion se pueden utilizar de igual modo como acristalamiento de baja emision, para asegurar un aislamiento termico del habitaculo o de la vivienda (funcion de baja emision), con respecto al valor reducido del coeficiente de emisividad En de los apilamientos en los que se insertan.

Otro objetivo de la presente invencion es suministrar unos acristalamientos vidrieros antisolares que incorporan un apilamiento capaz de soportar un tratamiento termico tal como un temple, un abombado o, mas generalmente, un tratamiento termico a unas temperaturas superiores a 550 °C, incluso superior a 600 °C, sin perdida de sus propiedades opticas y energeticas. En particular, los acristalamientos provistos de capas segun la invencion conservan de preferencia despues del tratamiento termico, una transmision luminosa elevada y, de preferencia

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presentan un color casi sin cambios en transmision o en reflexion, siendo este color de preferencia casi neutro o alternativamente azul-verde, tal como se busca especialmente en el sector de la edificacion.

Ademas, son resistentes a la humedad y al estriado. Pueden utilizarse asf de manera ventajosa en calidad de acristalamiento simple (un solo sustrato vidriero), siendo el apilamiento girado de manera ventajosa hacia la cara interna del edificio o del habitaculo que se va a proteger.

Por supuesto, se pueden utilizar igualmente en los acristalamientos multiples, especialmente dobles o triples.

Mas precisamente, la presente invencion se refiere a un acristalamiento de propiedades de control solar que comprende al menos un sustrato transparente de preferencia vidriero en el que se deposita un apilamiento de capas, comprendiendo dicho apilamiento una capa constituida por una aleacion que comprende cinc y cobre, aleacion en la que la relacion atomica Zn/ (Cu+Zn) es superior al 35% e inferior al 65%.

De preferencia, dicha relacion atomica es superior al 45%.

De preferencia, dicha relacion atomica es inferior al 60%.

Dicha capa constituida en una aleacion que comprende cinc y cobre es de preferencia la unica capa funcional del apilamiento, es decir que esta en el origen de las propiedades de control solar del acristalamiento o al menos de lo esencial de dichas propiedades. En particular, los apilamientos segun la invencion no comprenden de preferencia otras capas de propiedades de baja emision. En particular, los apilamientos segun la invencion no comprenden de preferencia capas constituidas a partir de metales preciosos tales como la plata o el oro.

Segun unos modos preferidos de realizacion de la presente invencion, que se pueden combinar si es necesario por supuesto entre ellos:

- El espesor de dicha capa funcional esta comprendido entre 5 y 35 nanometros, de preferencia entre 8 y 30 nanometros, en particular entre 8 y 25 nanometros o incluso entre l0 y 20 nanometros.

- El cobre y el cinc representan en total, al menos el 80% atomico, de preferencia al menos el 90% atomico, incluso al menos el 95% atomico de los elementos metalicos presentes en la aleacion.

- La aleacion esta constituida esencialmente, incluso unicamente de cinc y de cobre (estando entonces los otros elementos presentes solo en forma de impurezas inevitables).

- El apilamiento esta constituido por la sucesion de las capas siguientes, a partir de la superficie del sustrato vidriero:

- una o varias capas inferiores de proteccion de la capa de aleacion contra la migracion de los iones alcalinos procedentes del sustrato vidriero, en particular de materiales dielectricos tales como unos oxidos, unos nitruros o unos oxinitruros especialmente de al menos un elemento escogido entre el cinc, el estano, el silicio, el aluminio, el titanio, el circonio, presentando la o dichas capas un espesor ffsico, en total, comprendido entre 5 y 150 nm,

- dicha capa de aleacion a base de cinc y de cobre,

- una o varias capas superiores de proteccion de la capa de aleacion contra el oxfgeno del aire, especialmente durante un tratamiento termico tal como un temple o un recocido, en particular, de materiales dielectricos tales como unos oxidos, unos nitruros o unos oxinitruros especialmente de al menos un elemento escogido entre el cinc, el estano, el silicio, el aluminio, el titanio, el circonio, siendo la o dichas capas de espesor ffsico, en total, comprendido entre 5 y 150 nm.

-La o las capas de proteccion inferiores y superiores se escogen entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SiO2, el oxido de titanio TiO2, los oxinitruros de silicio SiOxNy.

- El apilamiento comprende la sucesion de las capas siguientes, a partir de la superficie del sustrato vidriero:

- una capa inferior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o de nitruro de aluminio AlN,

- dicha capa de aleacion a base de cinc y de cobre,

- una capa superior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o de nitruro de aluminio AlN.

- El apilamiento comprende al menos dos capas de aleacion que comprenden, constituida esencialmente o constituida por cinc y cobre tal como se ha descrito anteriormente, cada una de dichas capas que estan separadas en el apilamiento de la siguiente por al menos una capa intermedia de un material dielectrico en particular, tal como se ha escogido en la lista anterior.

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- Dicha capa intermedia comprende al menos una capa de un material escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SO2, el oxido de titanio, los oxinitruros de silicio SiOxNy.

- una o varias capas inferiores de espesor total acumulado inferior a 150 nm, escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SO2, el oxido de titanio, los oxinitruros de silicio SiOxNy,

- una primera capa funcional a base de aleacion de cinc y de cobre tal como se ha descrito anteriormente, estando comprendido el espesor de dicha capa funcional especialmente entre 5 y 25 nm, de preferencia entre 5 y 15 nm,

- una capa intermedia de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 5 y 50 nm, particularmente entre 5 y 15 nm, que comprende al menos una capa de un material escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SiO2, el oxido de titanio, los oxinitruros de silicio SiOxNy, de preferencia de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B,

- una segunda capa funcional a base de la aleacion de cinc y de cobre, estando comprendido el espesor de dicha capa funcional especialmente entre 5 y 25 nm, de preferencia entre 5 y 15 nm,

- una o varias capas superiores de espesor total acumulado inferior a 150 nm, escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SiO2, el oxido de titanio, los oxinitruros de silicio SiOxNy.

- una primera capa funcional constituida por dicha aleacion a base de cinc y de cobre tal como se ha descrito anteriormente, estando comprendido el espesor de dicha capa funcional especialmente entre 5 y 25 nm, de preferencia entre 5 y 15 nm,

- una capa intermedia de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 5 y 50 nm, particularmente entre 5 y 15 nm, que comprende al menos una capa de un material escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SiO2, el oxido de titanio TiO2, los oxinitruros de silicio SiOxNy, de preferencia de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B,

- una segunda capa funcional de aleacion que comprende, constituido esencialmente por o constituido por cinc y cobre, estando comprendido el espesor de dicha capa funcional especialmente entre 5 y 25 nm, de preferencia entre 5 y 15 nm,

- una capa superior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o el nitruro de aluminio AlN.

- el apilamiento comprende ademas al menos una capa protectora suplementaria de la o de las capas de aleacion, estando dicha capa suplementaria constituida por un material escogido en el grupo constituido por Ti, Mo, Al, Nb, Sn, Zn (o de una aleacion que comprende dos de estos elementos tales como Sn y Zn), NiCr, TiN, NbN, estando dichas capas protectoras suplementarias dispuestas en contacto y respectivamente por encima y por debajo de la o de las capas funcionales y que tienen un espesor ffsico comprendido entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 3 nm. Tal capa protectora permite especialmente segun la invencion limitar las variaciones de la transmision luminosa y del color del acristalamiento tanto en reflexion como en transmision, cuando este esta sometido debe estar sometido a un tratamiento termico tal como un temple, un abombado, etc.

Un procedimiento de fabricacion de un acristalamiento antisolar comprende por ejemplo las etapas siguientes:

- fabricacion de un sustrato vidriero,

- deposito sobre el sustrato vidriero de un apilamiento de capas por una tecnica de pulverizacion catodica al vacfo asistida por magnetron, siendo obtenida la capa funcional antisolar por pulverizacion de un blanco constituido por una aleacion de cinc y de cobre, estando comprendido el porcentaje atomico de cinc en la aleacion Zn/ (Cu+Zn) entre el 35% y el 65%, especialmente entre el 45 y el 55%, en una atmosfera residual de un gas neutro tal como el argon.

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Por la expresion «constituido por», se entiende en el sentido de la presente descripcion que la aleacion que constituye la capa funcional comprende unicamente o en gran parte los elementos de cobre y cinc, estando entonces presentes los otros elementos solo en una concentracion de menor importancia que no influye o casi no influye en las propiedades buscadas del material. Por el termino «impurezas inevitables» se entiende asf que la presencia en la aleacion de cinc y de cobre de ciertos elementos suplementarios, en particular metalicos, no se puede evitar como consecuencia de forma tfpica de la presencia de estas impurezas en las fuentes de cobre y de cinc inicialmente utilizadas o como consecuencia del modo de deposito de la capa de cinc y de cobre. Generalmente, la proporcion atomica de cada uno de los elementos considerados como impureza en la aleacion es inferior al 1%, de preferencia, es inferior al 0,5% y de manera muy preferida es inferior al 0,1% atomico.

Los ejemplos que siguen se dan a tftulo meramente ilustrativos y no limitan bajo ninguno de los aspectos descritos el alcance de la presente invencion. Con fines de comparacion, todos los apilamientos de los ejemplos que siguen se sintetizan en el mismo sustrato vidriero Planilux®. Todas las capas de los apilamientos se han depositado segun las tecnicas clasicas bien conocidas de depositos al vado por pulverizacion magnetron.

Ejemplo 1 (segun la invencion):

En este ejemplo segun la invencion, se deposita, segun las tecnicas magnetrones clasicas, sobre un sustrato de vidrio del tipo Planilux® comercializado por la sociedad depositante, un apilamiento constituido por la secuencia de capas siguientes:

Vidrio / Si3N4 / Cu45Zn55* / Si3N4

- (30 nm) (10 nm) (10 nm)

*55% atomico de Zn, 45% atomico de cobre

La capa metalica funcional de aleacion de cinc y de cobre se obtiene por la tecnica de pulverizacion magnetron a partir de dos blancos de cinc y de cobre dispuestos en un mismo compartimento del dispositivo, teniendo cada blanco una alimentacion espedfica que permite regular espedficamente e independientemente la potencia aplicada en cada blanco. Asf es posible ajustar la composicion de la capa depositada regulando la potencia aplicada sobre cada blanco. Segun este primer ejemplo, a tftulo de informacion y para el aparellaje utilizado, la potencia aplicada sobre el blanco de cinc es de aproximadamente 130 W y la potencia aplicada sobre el blanco de cobre es de aproximadamente 100 W. Las capas superiores e inferiores de nitruro de silicio se han obtenido en el mismo dispositivo magnetron por pulverizacion de un blanco de silicio que comprende un 8% masico de aluminio en unos compartimentos que preceden y suceden al utilizado para el deposito de la capa de aleacion. La pulverizacion del blanco de silicio se efectua en una atmosfera de nitrogeno, para la obtencion de la capa delgada de nitruro. No se ha observado ninguna dificultad durante el deposito de las diferentes capas por las tecnicas de pulverizacion asistida por campo magnetico (magnetron).

La composicion de la capa de aleacion metalica obtenida se ha verificado por analisis microsonda de Castaing (tambien llamado EPMA o electron proble microanalyser segun la denominacion inglesa) y SIMS (espectrometna de masa de ionizacion secundaria.

El sustrato provisto de su apilamiento se ha sometido a continuacion a un tratamiento termico que consiste en un calentamiento a 550 °C durante 3 minutos.

Ejemplo 2 (segun la invencion):

En este ejemplo, se practica de forma identica al ejemplo 1 pero se hacen variar las potencias. La potencia aplicada sobre el blanco de cinc es de 110 W y la potencia aplicada sobre el blanco de cobre es de 120 W. Se obtiene un apilamiento cuya capa funcional esta constituida esta vez por una aleacion de cinc y de cobre en unas proporciones molares respectivas 45/55. Se obtiene al final un apilamiento constituido por la secuencia de capas siguientes:

Vidrio / Si3N4 / Cu55Zn45 / Si3N4

(30 nm) (10 nm) (10 nm)

*55% atomico de cobre, 45% atomico de cinc

El sustrato provisto de su apilamiento se somete a continuacion al mismo tratamiento termico que para el ejemplo 1. Ejemplo 3 (comparativo):

En este ejemplo, se practica de forma identica al ejemplo 1 pero se hacen variar las potencias. La potencia aplicada sobre el blanco de cinc es de 80 W y la potencia aplicada sobre el blanco de cobre es de 145 W. Se obtiene un apilamiento cuya capa funcional esta constituida esta vez por una aleacion de cinc y de cobre en unas proporciones molares respectivas 30/70.

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Mas precisamente, se deposita, segun las tecnicas magnetrones clasicas, sobre el mismo sustrato de vidrio del tipo Planilux®, un apilamiento constituido por la secuencia de capas siguientes:

Vidrio / Si3N4 / Cu70Zn30* / Si3N4

(30 nm) (10 nm) (10 nm)

*70% atomico de cobre, 30% atomico de cinc

El sustrato provisto de su apilamiento esta sometido a continuacion al mismo tratamiento termico que para el ejemplo 1.

Ejemplo 4 (comparativo):

En este ejemplo, se practica de forma identica al ejemplo 1 pero se hacen variar las potencias. La potencia aplicada sobre el blanco de cinc es de 170 W y la potencia aplicada sobre el blanco de cobre es de 55 W. Se obtiene un apilamiento cuya capa funcional esta constituida esta vez por una aleacion de cinc y de cobre en unas proporciones molares respectivas 70/30.

Vidrio / Si3N4 / Cu30Zn70* / Si3N4

(30 nm) (10 nm) (10 nm)

*30% atomico de cobre, 70% atomico de cinc

Ejemplo 5 (comparativo):

En este ejemplo, se practica de forma identica al ejemplo 1 y se obtiene un apilamiento casi identico por la tecnica de pulverizacion magnetron, a excepcion del blanco utilizado para el deposito de la capa funciona, que esta constituida esta vez por cobre unicamente.

Vidrio / Si3N4 / Cu / Si3N4

(30 nm) (10 nm) (10 nm)

En los acristalamientos obtenidos segun los ejemplos de 1 a 5, se mide el factor de transmision luminosa Tl, asf como la resistencia por cuadrado del apilamiento, antes y despues del tratamiento termico, por el metodo clasico de los cuatro puntos. De manera clasica, la medida de la R por cuadrado se considera como una primera indicacion de las emisividades esperadas relativas de los diferentes apilamientos.

Los valores de las medidas efectuadas en las muestras segun los ejemplos 1 y 2 segun la invencion y segun los ejemplos comparativos de 3 a 5 se reagrupan en la tabla 1 a continuacion:

: Ejemplo 1 (invencion) Ejemplo 2 (invencion) Ejemplo 3 (comparativo) Ejemplo 4 (comparativo) Ejemplo 5 (comparativo)

Capa funcional: Cu45Zn55 Cu55Zn45 Cu70Zn30 Cu30Zn70 Cu

Espesor capa funcional (nm): 10 10 10 10 10

Tl (%): Antes del temple 58 52 60 20 60

Despues del temple: 63 60 65 22 65

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R/cuadrado: Antes del 13 20 20 50 7

(«/□): temple

: Despues del temple 9 13 12 38 5

Tabla 1

Para verificar la resistencia qmmica de las capas funcionales depositadas segun los ejemplos anteriores y despues del tratamiento termico, se ha sometido cada muestra descrita anteriormente a una prueba de resistencia hidrolttica (simulacion de clima) segun el protocolo siguiente:

En una camara cerrada, el acristalamiento provisto de su apilamiento esta sometido a unas condiciones de humedad y temperatura severas (95% de humedad relativa a 50 °C) durante una duracion total de 28 dfas, para provocar el envejecimiento acelerado.

Los resultados se dan en la tabla 2 siguiente:

: Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5

Capa funcional: Cu45Zn55 Cu55Zn45 Cu70Zn30 Cu30Zn70 Cu

R/cuadrado («/□): inicial 10 13 12 38 7

4 dfas: 11 15 13 40 aislante

14 dfas: 15 19 21 147

30 dfas: 21 41 95 aislante

Tabla 2

La comparacion de los datos presentados en las tablas 1 y 2 demuestra las ventajas y la superioridad vinculadas a la utilizacion de una capa funcional segun la invencion.

En particular:

Por comparacion de los datos presentados en la tabla 1, los acristalamientos que comprenden una capa funcional segun la invencion presentan unos valores de la transmision luminosa proxima a la de las capas de cobre, especialmente despues del recocido. La capa que contiene en su mayona cinc presenta por el contrario una transmision luminosa relativamente debil e insuficiente para la aplicacion.

Las medidas de conductividad electronica y, especialmente, de R por cuadrado son relativamente similares y debiles, excepto para la muestra segun el ejemplo 4. La muestra segun el ejemplo 1 presenta por el contrario una resistencia por cuadrado particularmente debil, que se aproxima a la de la muestra de referencia segun el ejemplo 5 que incorpora una capa funcional de cobre puro.

Los resultados de las pruebas presentadas en la tabla 2 indican claramente que la muestra segun el ejemplo 5 de referencia se deteriora de inmediato cuando se somete a una prueba de resistencia climatica. Las muestras segun los ejemplos 3 y 4 presentan una resistencia un poco mejorada, pero muy considerablemente insuficiente. Solo las muestras segun los ejemplos 1 y 2, conformes a la presente invencion, presentan una buena resistencia hidrolftica y, particularmente, la muestra segun el ejemplo 1, que solo muestra unas variaciones muy reducidas de sus propiedades de conduccion electronica, incluso despues del trigesimo dfa de prueba.

Ejemplo 6 (segun la invencion):

Por el mismo procedimiento magnetron, se sintetiza sobre un vidrio Planilux® el apilamiento siguiente:

Vidrio / Si3N4 / Ti / Zn4gCu51* / Ti / Si3N4 - (40 nm) (1 nm) (27 nm) (1 nm) (52 nm)

*55% atomico de Zn, 45% atomico de cobre

La capa metalica funcional de aleacion de cinc y de cobre se obtiene por la tecnica de pulverizacion magnetron a partir de un blanco constituido por una aleacion que comprende aproximadamente el 55% atomico de cinc y aproximadamente el 45% atomico de cobre. Las capas superiores e inferiores de nitruro de silicio se han obtenido en el mismo dispositivo magnetron por pulverizacion de un blanco de silicio que comprende un 8% masico de aluminio en unos compartimentos que preceden y suceden al utilizado para el deposito de la capa de aleacion. La pulverizacion del blanco de silicio se efectua en una atmosfera de nitrogeno, para la obtencion de la capa delgada de

10

15

nitruro.

La capa de titanio se obtiene por la tecnica de pulverizacion magnetron, a partir de un blanco de titanio metalico.

El analisis por microsonda de Castaing y SIMS de la capa finalmente obtenida indica que su composicion corresponde a la estequiometna molar Zn4gCu5i, un poco diferente de la del blanco inicial.

El sustrato provisto de su apilamiento esta sometido al tratamiento termico que consiste en un tratamiento termico a 620° durante 8 minutos despues de la salida del horno. Este tratamiento es representativo de las condiciones soportadas industrialmente por el acristalamiento si este se debe sumergir.

Las caractensticas termicas y luminosas se han medido a continuacion conforme a la norma EN410 citada anteriormente.

Los datos medidos para la muestra segun el ejemplo 6 se reagrupan en la tabla 3 siguiente:

Transmision luminosa Tl (%): Emisividad (%) Factor solar g (%) Selectividad TL/g

50: 4,4 29 1,72

Tabla 3

Se mide una selectividad muy elevada, del orden de 1,72 para un acristalamiento provisto del apilamiento segun la invencion.

A tftulo de comparacion, para un apilamiento clasico que comprende una capa de plata de 18 nanometros en la sucesion de capas siguientes:

Planilux / Si3N4 (45 nm) / NiCr (2) / Ag (18) / NiCr (1) / Si3N4 (30) / TiOx (9), se han medido los parametros siguientes: Tl = 51 y g = 33, o una selectividad s = 1,54.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Acristalamiento de propiedad de control solar que comprende al menos un sustrato de preferencia vidriero sobre el que se deposita un apilamiento de capas, comprendiendo dicho apilamiento una capa constituida en una aleacion metalica que comprende cinc y cobre, aleacion en la que la relacion atomica Zn/ (Cu+Zn) es superior al 35% e inferior al 65% y en el que el cobre y el cinc representan en total al menos el 80% atomico de los elementos metalicos presentes en la aleacion.
2. Acristalamiento de propiedad de control solar segun la reivindicacion 1, que comprende una capa constituida en una aleacion que comprende cinc y cobre en la que la relacion atomica Zn/(Cu+Zn) es superior al 45% e inferior al 60%.
3. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el espesor de dicha capa de aleacion esta comprendido entre 5 y 35 nanometros, de preferencia entre 8 y 25 nanometros.
4. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cobre y el cinc representan en total al menos el 90% atomico de los elementos metalicos presentes en la aleacion.
5. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que la aleacion solo comprende cinc, cobre e impurezas inevitables.
6. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho apilamiento no comprende capas constituidas a partir de metales preciosos tales como la plata o el oro.
7. Acristalamiento antisolar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el apilamiento esta constituido por la sucesion de las capas siguientes, a partir de la superficie del sustrato vidriero:

- una o varias capas inferiores de proteccion de la capa funcional contra la migracion de los iones alcalinos procedentes del sustrato vidriero, de espesor geometrico, en total, comprendido entre 5 y 150 nm,

- dicha capa de aleacion,

- una o varias capas superiores de proteccion de la capa funcional contra el oxfgeno del aire, especialmente durante un tratamiento termico tal como un temple o un recocido, siendo la o dichas capas de espesor geometrico, en total, comprendido entre 5 y 150 nm.
8. Acristalamiento de propiedad de control solar segun la reivindicacion anterior, en el que la o las capas de proteccion inferiores y superiores se escogen entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano, el oxido de silicio, el oxido de titanio, los oxinitruros de silicio.
9. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el apilamiento comprende la sucesion de las capas siguientes, a partir de la superficie del sustrato vidriero:

- una capa inferior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, Bo de nitruro de aluminio AlN,

- dicha capa de aleacion,

- una capa superior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia comprendido entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o de nitruro de aluminio AlN.
10. Acristalamiento de propiedad de control solar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el apilamiento comprende al menos dos capas funcionales constituidas por dicha aleacion, estando cada una de dichas capas separada en el apilamiento de la siguiente por al menos una capa intermedia de un material dielectrico.
11. Acristalamiento antisolar segun la reivindicacion anterior, en el que dicha capa intermedia comprende al menos una capa de un material escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano, el oxido de silicio, el oxido de titanio, un oxinitruro de silicio.
12. Acristalamiento antisolar segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el apilamiento comprende la sucesion de las capas siguientes, a partir de la superficie del sustrato vidriero:

- una capa inferior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o el nitruro de aluminio AlN,

- una primera capa funcional constituida por dicha aleacion,

- una capa intermedia de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, que comprende al menos una capa de un material escogido entre el nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B, el nitruro de aluminio AlN, el oxido de estano, un oxido mixto de cinc o de estano SnyZnzOx, el oxido de silicio SiO2, el oxido de titanio TO2, los oxinitruros de silicio SiOxNy, de preferencia de nitruro de silicio eventualmente dopado,

5 - una segunda capa funcional constituida por dicha aleacion,

- una capa superior de espesor comprendido entre 5 y 150 nm, de preferencia entre 30 y 70 nm, de nitruro de silicio eventualmente dopado con Al, Zr, B o el nitruro de aluminio AlN.
13. Acristalamiento antisolar segun una de las reivindicaciones anteriores en el que el apilamiento comprende ademas al menos una capa protectora suplementaria de la o de las capas de aleacion, estando constituida dicha 10 capa suplementaria por un material escogido de entre el grupo constituido por Ti, Mo, Al, Nb, Sn, Zn y sus aleaciones, NiCr, TiN, NbN, estando dispuestas la o dichas capas protectoras suplementarias en contacto y respectivamente por encima y/o por debajo de la o de las capas funcionales y que tienen un espesor geometrico comprendido entre aproximadamente 1 nm y aproximadamente 5 nm.