ES2884111T3

ES2884111T3 - Sustrato provisto de una pila que tiene propiedades térmicas

Info

Publication number: ES2884111T3
Application number: ES16750913T
Authority: ES
Inventors: Jean Carlos Lorenzzi; Thierry Kauffmann
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: 2015-07-08
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: BR112017027153A2; CO2017012948A2; CN107709263A; US20180194676A1; RU2018103405A3; WO2017006027A1; FR3038596B1; RU2018103405A; KR20180028436A; PT3319919T; CN107709263B; US10843962B2; RU2720336C2; KR102568551B1; PL3319919T3; EP3319919B1; JP2018519238A; HUE055180T2; BR112017027153B1; JP6951317B2

Abstract

Un material que comprende un sustrato transparente recubierto con una pila de capas delgadas que comprende sucesivamente, partiendo desde el sustrato, una alternancia de tres capas metálicas funcionales a base de plata a las que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como primera, segunda y tercera capas funcionales y de cuatro recubrimientos dieléctricos, a los que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como M1, M2, M3 y M4, comprendiendo cada recubrimiento dieléctrico al menos una capa dieléctrica, de manera que cada capa metálica funcional se coloca entre dos recubrimientos dieléctricos, caracterizado por que: -el material presenta una transmisión de luz menor del 50 %, -el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la segunda capa funcional, -el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la tercera capa funcional, -el cociente entre el espesor de la tercera capa metálica funcional y el espesor de la segunda capa funcional está comprendido entre 0,90 y 1,10, incluidos estos valores, -cada uno de los recubrimientos dieléctricos M1, M2, M3 y M4 tiene un espesor óptico To1, To2, To3 y To4 que satisface la siguiente relación: To4 < To1 < To2 < To3, -el espesor óptico To1 del recubrimiento dieléctrico M1 está comprendido de 80 a 140 nm, -el espesor óptico To2 del recubrimiento dieléctrico M2 está comprendido de 100 a 170 nm, -el espesor óptico To3 del recubrimiento dieléctrico M3 está comprendido de 120 a 240 nm, -el espesor óptico To4 del recubrimiento dieléctrico M4 está comprendido de 70 a 120 nm.

Description

DESCRIPCIÓN

Sustrato provisto de una pila que tiene propiedades térmicas

La invención se refiere a un material, tal como un acristalamiento, que comprende un sustrato transparente recubierto con una pila de capas finas que comprende varias capas funcionales que pueden alterar la radiación solar y/o la radiación infrarroja. La invención también se refiere a los acristalamientos que comprenden estos materiales y también al uso de dichos materiales para fabricar acristalamientos de aislamiento térmico y/o de protección solar. Estos acristalamientos pueden estar previstos para equipar tanto edificios como vehículos, en particular para reducir la carga de acondicionamiento del aire y/o evitar excesivo sobrecalentamiento, conocidos como acristalamientos de “control solar” , y/o para reducir la cantidad de energía disipada hacia el exterior, conocidos como acristalamientos de “baja e” , animado por la prevalencia cada vez mayor de superficies vidriadas en edificios y compartimentos de pasajeros en vehículos.

Dependiendo de los climas de los países donde se instalan estos acristalamientos, el rendimiento deseado en términos de transmisión de luz y factor solar puede variar dentro de un intervalo determinado. La transmisión de luz debe ser lo suficientemente baja como para eliminar el resplandor y lo suficientemente alta como para que la reducción en la cantidad de luz que penetra dentro del espacio delimitado por dicho acristalamiento no haga necesario usar luz artificial. Por ejemplo, en países con altos niveles de luz solar, existe una gran demanda de acristalamientos que tengan una transmisión de luz de aproximadamente el 40 % y valores de factor solar suficientemente bajos.

Se han propuesto acristalamientos que comprenden sustratos transparentes recubiertos con una pila de capas finas que comprende tres capas metálicas funcionales, cada una colocada entre dos recubrimientos dieléctricos, para mejorar la protección solar reteniendo al mismo tiempo una transmisión de la luz suficiente. Estas pilas se obtienen generalmente mediante una secuencia de deposiciones realizadas mediante desintegración catódica, opcionalmente asistida por un campo magnético. Estos acristalamientos se describen como selectivos ya que posibilitan:

- reducir la cantidad de energía solar que penetra en los edificios a la vez que presenta un factor solar bajo (SF o g),

- garantizar una transmisión de la luz suficiente,

- tener una baja emisividad para reducir la pérdida de calor debida a radiación infrarroja de longitud de onda larga. Según la invención:

- se entiende que el factor solar “g” es la relación, en porcentaje, de la energía total que entra en las instalaciones a través del acristalamiento con respecto a la energía solar incidente,

- se entiende que selectividad “ s” es la relación de la transmisión de la luz con respecto al factor solar LT/g. Los materiales más selectivos de la técnica anterior basados en una pila que comprende tres capas funcionales permiten la obtención de valores de factor solar que pueden variar hasta un 22 %. Sin embargo, este valor sigue siendo demasiado alto para ciertos países, donde se desean valores de factor solar menores del 20 %.

Los documentos WO2014/177798 A1, WO2013/104438 A1 y US 2007/0116967 A1 describen acristalamientos que comprenden capas de control solar multicapa.

Los materiales actualmente en el mercado no permiten combinar un factor solar bajo, particularmente, menor del 20 %, para una transmisión de luz de aproximadamente el 40 %, una buena selectividad (> 2,0) y, además, un reflejo bajo en el lado externo.

El objetivo de la invención es, por lo tanto, desarrollar un material que tenga propiedades de control solar excepcionales y, en particular, valores de factor solar menores del 20 % para una transmisión de la luz de aproximadamente el 40 %. Según la invención, por lo tanto se desea minimizar el factor solar y aumentar la selectividad, manteniendo al mismo tiempo una transmisión de la luz adecuada para permitir un buen aislamiento y una buena visión.

La complejidad de las pilas que comprenden tres capas funcionales a base de plata dificulta mejorar el rendimiento térmico y las propiedades de reflexión sin afectar negativamente el resto de propiedades de la pila. El solicitante ha descubierto sorprendentemente que optimizando los espesores de las tres capas funcionales y los espesores de los recubrimientos dieléctricos se obtiene un material que puede presentar las propiedades deseadas.

La solución de la invención representa un compromiso excelente entre el rendimiento óptico y térmico, la transparencia y la estética.

Un objeto de la invención es un material que comprende un sustrato transparente recubierto con una pila de capas delgadas que comprende sucesivamente, partiendo desde el sustrato, una alternancia de tres capas metálicas funcionales a base de plata a las que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como primera, segunda y tercera capas funcionales y de cuatro recubrimientos dieléctricos, a los que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como M1, M2, M3 y M4, comprendiendo cada recubrimiento dieléctrico al menos una capa dieléctrica, de manera que cada capa metálica funcional se coloca entre dos recubrimientos dieléctricos, caracterizado porque:

- el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la segunda capa funcional,

- el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la tercera capa funcional,

- el cociente entre el espesor de la tercera capa metálica funcional y el espesor de la segunda capa funcional está entre 0,90 y 1,10, incluidos estos valores, preferiblemente entre 0,95 y 1,05,

- cada uno de los recubrimientos dieléctricos M1, M2, M3 y M4 tiene un espesor óptico To1, To2, To3 y To4 que satisface la siguiente relación: To4 < To1 < To2 < To3,

- el espesor óptico To1 del recubrimiento dieléctrico M1 está comprendido de 80 a 140 nm,

- el espesor óptico To2 del recubrimiento dieléctrico M2 está comprendido de 100 a 170 nm,

- el espesor óptico To3 del recubrimiento dieléctrico M3 está comprendido de 120 a 140 nm,

- el espesor óptico To4 del recubrimiento dieléctrico M4 está comprendido de 70 a 120 nm.

La invención también se refiere:

- al proceso de obtención de un material según la invención,

- al acristalamiento que comprende al menos un material según la invención,

- al uso de un acristalamiento según la invención como acristalamiento de control solar para edificios o vehículos, - a un edificio o vehículo que comprende un acristalamiento según la invención.

Al ajustar los espesores de las capas funcionales y de los recubrimientos dieléctricos, la transparencia del acristalamiento puede controlarse para obtener valores de transmisión de luz LT del orden de 40 %, intervalo que es especialmente muy adecuado para acristalamientos previstos para usarse en regiones de elevada insolación. Sin embargo, la ventaja principal de la invención es la de obtener un aspecto visual satisfactorio en particular con colores específicos en reflexión externa y también valores de reflexión externa que sean suficientemente bajos y que no se implementan en detrimento de los resultados de rendimiento de protección solar. Se mantiene el excelente rendimiento de energía sin requerir modificaciones sustanciales en el resto de parámetros de la pila, tales como el tipo, el espesor y la secuencia de las capas que forman la misma.

Las características preferidas que aparecen en la continuación de la descripción son aplicables tanto al proceso según la invención como, si procede, a los productos, es decir, a los materiales o a los acristalamientos que comprenden el material.

Todas las características de luz presentadas en la descripción se obtienen según los principios y métodos que se describen en la Norma Europea EN 410 relacionada con la determinación de las características de luz y solares de los acristalamientos utilizados en el vidrio para la industria de la construcción.

Convencionalmente, los índices de refracción se miden a una longitud de onda de 550 nm. Los factores de transmisión de la luz LT y de reflexión de la luz LR se miden bajo el iluminante D65 con un campo de visión de 2°. Salvo que se indique lo contrario, todos los valores e intervalos de valores de rasgos ópticos y térmicos se proporcionan para un acristalamiento doble que consiste en un sustrato de 6 mm de vidrio de sosa y cal estandarizado que tiene la pila de capas finas, un espacio entre capas de 16 mm relleno de argón en una proporción del 90 % y aire en una proporción del 10 %, y otro sustrato de vidrio de sosa y cal que no está recubierto y que tiene un espesor de 4 mm. El sustrato recubierto se coloca de manera que la pila de capas finas está en la cara 2 del acristalamiento. La reflexión externa Rext se observa desde el lado del sustrato que comprende la pila, mientras que la reflexión observada desde el lado del sustrato que no comprende la pila se denomina reflexión interna. La transmisión de la luz (LT) de los sustratos del tipo de vidrio de sosa y cal convencionales, sin la pila, es mayor del 89 %, preferiblemente, del 90 %

Salvo que se indique lo contrario, los espesores indicados en el presente documento, sin otra información, son espesores físicos reales o geométricos denotados como Tp y se expresan en nanómetros (y no espesores ópticos). El espesor óptico To se define como el espesor físico de la capa en cuestión multiplicado por su índice de refracción a la longitud de onda de 550 nm: To = n*Tp. Como el índice de refracción es un valor adimensional, puede considerarse que la unidad del espesor óptico es la seleccionada para el espesor físico.

Si un recubrimiento dieléctrico está compuesto de varias capas dieléctricas, el espesor óptico del recubrimiento dieléctrico corresponde a la suma de los espesores ópticos de las diferentes capas dieléctricas que constituyen el recubrimiento dieléctrico.

A lo largo de la descripción, el sustrato según la invención se considera que se dispone horizontalmente. La pila de capas delgadas se deposita por encima del sustrato. El significado de las expresiones “por encima” y “por debajo” e “ inferior” y “superior” ha de considerarse con respecto a esta orientación. A menos que se estipulen específicamente, las expresiones “por encima” y “por debajo” no significan necesariamente que dos capas y/o recubrimientos estén colocados en contacto entre sí. Cuando se especifica que una capa se deposita “en contacto” con otra capa o con un recubrimiento, esto significa que no puede haber una (o más) capa(s) insertada(s) entre estas dos capas (o capa y recubrimiento).

Dentro del significado de la presente invención, las etiquetas “ primera” , “segunda” , “tercera” y “cuarta” para las capas funcionales o los recubrimientos dieléctricos se definen partiendo del sustrato que tiene la pila y con referencia a las capas o recubrimientos que tienen la misma función. Por ejemplo, la capa funcional más cercana al sustrato es la primera capa funcional, la siguiente alejándose del sustrato es la segunda capa funcional, y así sucesivamente.

Preferiblemente, la pila se deposita mediante desintegración catódica asistida por campo magnético (proceso del magnetrón). Según esta realización ventajosa, todas las capas de la pila se depositan mediante pulverización catódica asistida por campo magnético.

La invención también se refiere al proceso de obtener un material según la invención, en el que las capas de la pila se depositan mediante desintegración catódica de tipo magnetrón.

La capa de metal funcional basada en plata comprende al menos un 95,0 %, preferiblemente al menos un 96,5 % y, mejor aún, al menos un 98,0 % en peso de plata, con respecto al peso de la capa funcional. Preferiblemente, la capa metálica funcional a base de plata comprende menos del 1,0 % en peso de metales distintos de la plata, con respecto al peso de la capa metálica funcional a base de plata.

Según realizaciones ventajosas de la invención, las capas metálicas funcionales satisfacen una o más de las siguientes condiciones:

- las tres capas metálicas funcionales corresponden a la primera, a la segunda y a la tercera capa metálica funcional definidas a partir del sustrato,

- el cociente entre el espesor de la tercera capa metálica funcional y el espesor de la segunda capa funcional está entre 0,90 y 1,10, incluidos estos valores, preferiblemente entre 0,95 y 1,05, y/o

- el espesor de la primera capa metálica funcional, en orden creciente de preferencia, está comprendido entre 6 y 12 nm, entre 7 y 11 nm, entre 8 y 10 nm, y/o

- el espesor de la segunda capa funcional es mayor de 15 nm, y/o

- el espesor de la segunda capa metálica funcional, en orden creciente de preferencia, está entre 15 y 20 nm, entre 16 y 18 nm, y/o

- el espesor de la tercera capa metálica funcional, en orden creciente de preferencia, está entre 15 y 20 nm, entre 16 y 18 nm.

Estos intervalos de espesor para las capas metálicas funcionales son los intervalos para los que se obtienen los mejores resultados para una transmisión de la luz en un doble acristalamiento de aproximadamente un 40 % y reflexión de luz baja y un factor solar bajo. Por lo tanto, se obtienen una alta selectividad y colores neutros en la reflexión desde el exterior.

La pila puede comprender de forma adicional al menos una capa de bloqueo ubicada en contacto con una capa funcional.

El papel de las capas de bloqueo es convencionalmente proteger las capas funcionales de la posible degradación durante la deposición del recubrimiento dieléctrico superior y durante un tratamiento térmico a alta temperatura opcional del tipo de recocido, flexión y/o templado.

Las capas de bloqueo se seleccionan entre capas metálicas basadas en un metal o una aleación metálica, capas de nitruro metálico, capas de óxido metálico y capas de oxinitruro metálico de uno o más elementos seleccionados entre titanio, níquel, cromo y niobio, tales como Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr o NiCrN. Cuando estas capas de bloqueo se depositan en forma de metal, nitruro u oxinitruro, estas capas pueden experimentar una oxidación parcial o completa según su espesor y el tipo de capas que la rodean, por ejemplo, durante la deposición de la siguiente capa o por oxidación en contacto con la capa subyacente.

Según realizaciones ventajosas de la invención, la capa o capas de bloqueo satisfacen una o más de las siguientes condiciones:

- cada capa metálica funcional está en contacto con al menos una capa de bloqueo seleccionada entre una subcapa de bloqueo y una cubierta de bloqueo, y/o

- cada capa metálica funcional está en contacto con una capa inferior de bloqueo y una cubierta de bloqueo, y/o - el espesor de cada capa de bloqueo es de al menos 0,1 nm, preferiblemente comprendido entre 0,5 y 2,0 nm, y/o - el espesor total de todas las capas de bloqueo en contacto con las capas funcionales está comprendido entre 3 y 8 nm, incluidos estos valores, preferiblemente entre 4 y 7 nm, claramente incluso 5 y 6 nm.

Según realizaciones ventajosas de la invención, los recubrimientos dieléctricos satisfacen una o más de las siguientes condiciones en términos de espesores:

- el espesor óptico del primer recubrimiento dieléctrico M1, en orden creciente de preferencia, está comprendido de 80 a 140 nm, de 90 a 130 nm, de 95 a 125 nm, y/o

- el espesor físico del primer recubrimiento dieléctrico M1, en orden creciente de preferencia, es de 30 a 80 nm, de 40 a 70 nm, de 45 a 65 nm, y/o

- el espesor óptico del segundo recubrimiento dieléctrico M2, en orden creciente de preferencia, está comprendido de 100 a 170 nm, de 130 a 160 nm, de 140 a 150 nm, y/o

- el espesor físico del segundo recubrimiento dieléctrico M2, en orden creciente de preferencia, está comprendido de 40 a 100 nm, de 50 a 80 nm, de 65 a 75 nm, y/o

- el espesor óptico del tercer recubrimiento dieléctrico M3, en orden creciente de preferencia, es de 120 a 240 nm, de 140 a 220 nm, de 155 a 210 nm, de 180 a 200 nm, y/o

- el espesor físico del tercer recubrimiento dieléctrico M3, en orden creciente de preferencia, está comprendido de 60 a 120 nm, de 80 a 110 nm, de 90 a 100 nm, y/o

- el espesor óptico del cuarto recubrimiento dieléctrico M4, en orden creciente de preferencia, está comprendido de 70 a 120 nm, de 70 a 110 nm, de 80 a 100 nm, y/o

- el espesor físico del cuarto recubrimiento dieléctrico M4, en orden creciente de preferencia, es de 20 a 60 nm, de 30 a 55 nm, de 40 a 50 nm.

Según realizaciones ventajosas de la invención, los recubrimientos dieléctricos satisfacen una o más de las siguientes condiciones:

- los recubrimientos dieléctricos comprenden al menos una capa dieléctrica basada en un óxido o un nitruro de uno o más elementos seleccionados de silicio, titanio, circonio, aluminio, estaño, cinc, y/o

- al menos un recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de barrera, y/o

- cada recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de barrera, y/o - las capas dieléctricas que tienen una función de barrera basadas en compuestos de silicio y/o aluminio seleccionados entre óxidos, tales como SiO²y A^Os, nitruros de silicio Si³N⁴y AlN, y oxinitruros SiOxNy y AlOxNy, y/o - las capas dieléctricas que tienen una función de barrera están basadas en compuestos de silicio y/o aluminio comprenden opcionalmente al menos otro elemento, tal como aluminio, hafnio y circonio, y/o

- al menos un recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, y/o

- cada recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, y/o

- las capas dieléctricas que tienen una función de estabilización están basadas, preferiblemente, en un óxido seleccionado entre óxido de cinc, óxido de estaño, óxido de circonio o una mezcla de al menos dos de estos,

- las capas dieléctricas que tienen una función de estabilización están basadas, preferiblemente, en un óxido cristalino, en particular, basadas en óxido de cinc, opcionalmente dopado utilizando al menos otro elemento, tal como aluminio, y/o

- cada capa funcional está por encima de un recubrimiento dieléctrico, cuya capa superior es una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, preferiblemente basada en óxido de cinc, y/o bajo un recubrimiento dieléctrico, cuya capa inferior es una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, preferiblemente basada en óxido de cinc,

- al menos un recubrimiento dieléctrico ubicado bajo una capa metálica funcional comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de alisado, y/o

- cada recubrimiento dieléctrico ubicado bajo una capa metálica funcional comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de alisado, y/o -las capas dieléctricas que tienen una función de alisado están preferiblemente basadas en un óxido mixto de al menos dos metales seleccionados de Sn, Zn, In, Ga, y/o

- las capas dieléctricas que tienen una función de alisado son preferiblemente capas de un óxido mixto de cinc y estaño que están opcionalmente dopados.

Preferiblemente, cada recubrimiento dieléctrico consiste únicamente en una o más capas dieléctricas. Preferiblemente, no hay por lo tanto ninguna capa absorbente en los recubrimientos dieléctricos, para no reducir la transmisión de la luz.

Las pilas de la invención pueden comprender capas dieléctricas que tienen una función de barrera. Se entiende que las capas dieléctricas que tienen una función de barrera significan una capa fabricada de un material capaz de formar una barrera a la difusión de oxígeno y agua a altas temperaturas, que se origina a partir de la atmósfera ambiente o a partir del sustrato transparente, hacia la capa funcional. Los materiales constituyentes de la capa dieléctrica que tienen una función de barrera, por lo tanto, no deben experimentar modificación química o estructural a alta temperatura, lo que daría como resultado una modificación de sus propiedades ópticas. La capa o capas que tienen una función de barrera también se seleccionan preferiblemente de modo que se elaboren de un material que pueda formar una barrera frente al material constituyente de la capa funcional. Por lo tanto, las capas dieléctricas que tienen una función de barrera posibilitan que la pila experimente, sin cambio óptico excesivamente grande, tratamientos térmicos de tipo de recocido, templado o flexión.

Las pilas de la invención pueden comprender capas dieléctricas que tienen una función de estabilización. Dentro del significado de la invención, “estabilización” significa que el tipo de capa se selecciona para estabilizar la interconexión entre la capa funcional y esta capa. Esta estabilización da como resultado el fortalecimiento de la adhesión de la capa funcional a las capas que la rodean y, de hecho, se opondrá a la migración de su material constituyente.

La capa o capas dieléctricas que tienen una función de estabilización pueden estar directamente en contacto con una capa funcional o separadas por una capa de bloqueo.

Preferiblemente, la capa dieléctrica final de cada recubrimiento dieléctrico ubicado bajo una capa funcional es una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización. Esto se debe a que es ventajoso tener una capa que tenga una función de estabilización, por ejemplo, basada en óxido de cinc, bajo una capa funcional, ya que facilita la adhesión y la cristalización de la capa funcional basada en plata y aumenta su calidad y su estabilidad a alta temperatura.

También es ventajoso tener una capa que tenga una función de estabilización, por ejemplo basada en óxido de cinc, por encima de una capa funcional para aumentar la adhesión de la misma y para oponerse de forma óptima a la difusión por el lado de la pila opuesta al sustrato.

La capa o capas dieléctricas que tienen una función de estabilización pueden, por lo tanto, estar encima y/o debajo de al menos una capa funcional o de cada capa funcional, ya sea directamente en contacto con ella o separada por una capa de bloqueo.

Ventajosamente, cada capa dieléctrica que tiene una función de barrera está separada de una capa funcional por al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización.

Esta capa dieléctrica que tiene una función de estabilización puede tener un espesor de al menos 4 nm, en particular un espesor de entre 4 y 10 nm y aún mejor de 8 a 10 nm.

La pila de capas finas puede comprender opcionalmente una capa de alisado. Se entiende que la capa de alisado es una capa cuya función es promover el crecimiento de la capa de estabilización a lo largo de una orientación cristalográfica preferida que promueve la cristalización de la capa de plata por fenómenos de epitaxia. La capa de alisado se ubica bajo y preferentemente en contacto con una capa de estabilización.

La capa de alisado basada en un óxido mixto se puede describir como “ no cristalina” en el sentido de que puede ser completamente amorfa o parcialmente amorfa y, por lo tanto, parcialmente cristalina, pero que no puede ser completamente cristalina, en la totalidad de su espesor. No puede ser de tipo metálico ya que está basada en un óxido mixto (un óxido mixto es un óxido de al menos dos elementos).

La pila de capas finas puede comprender opcionalmente una capa protectora. La capa protectora es, preferiblemente, la capa final de la pila, es decir, la capa más alejada del sustrato recubierto con la pila. Estas capas protectoras superiores se consideran incluidas en el cuarto recubrimiento dieléctrico. Estas capas tienen generalmente un espesor comprendido entre 2 y 10 nm, preferiblemente 2 y 5 nm. Esta capa protectora puede seleccionarse entre una capa de titanio, circonio, hafnio, cinc y/o estaño, estando este o estos metales en forma de metal, óxido o nitruro.

La capa protectora puede seleccionarse, por ejemplo, entre una capa de óxido de titanio, una capa de óxido de cinc o una capa de óxido de titanio y circonio.

Una realización especialmente ventajosa se refiere a un sustrato recubierto con una pila, definida partiendo del sustrato transparente, que comprende:

- un primer recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- una primera capa funcional,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- un segundo recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica inferior que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica superior que tiene una función de estabilización,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- una segunda capa funcional,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- un tercer recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica inferior que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica superior que tiene una función de estabilización,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- una tercera capa funcional,

- opcionalmente, una capa de bloqueo,

- un cuarto recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y, opcionalmente, una capa protectora.

Los sustratos transparentes según la invención están preferiblemente fabricados de un material inorgánico rígido, tales como fabricados de vidrio, o bien son orgánicos, basados en polímeros (o hechos de polímero).

Los sustratos transparentes orgánicos según la invención también pueden estar hechos de polímero y son rígidos o flexibles. Ejemplos de polímeros adecuados según la invención comprenden, en particular:

- polietileno,

- poliésteres, tales como tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT) o naftalato de polietileno (PEN);

- poliacrilatos, tales como polimetilmetacrilato (PMMA);

- policarbonatos;

- poliuretanos;

- poliamidas;

- poliimidas;

- polímeros fluorados, tales como fluoroésteres, por ejemplo, etilen-tetrafluoroetileno (ETFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), etilen-clorotrifluoroetileno (ECTFE), copolímeros fluorados de etileno-propileno (FEP);

- resinas fotorreticulables y/o fotopolimerizables, tales como resinas de tioleno, poliuretano, uretano-acrilato, poliéster-acrilato, y

- politiouretanos.

El sustrato es preferiblemente una lámina de vidrio o cerámica de vidrio.

El sustrato es preferiblemente transparente, incoloro (entonces es un vidrio transparente o extratransparente) o coloreado, por ejemplo azul, gris o bronce. El vidrio es, preferiblemente, de tipo sílice-cal-sosa, pero también puede ser un vidrio de borosilicato o de tipo aluminoborosilicato.

El sustrato tiene, de forma ventajosa, al menos una dimensión mayor que o igual a 1 m, claramente incluso 2 m e incluso 3 m. El espesor del sustrato generalmente varía entre 0,5 mm y 19 mm, preferiblemente entre 0,7 y 9 mm, en particular entre 2 y 8 mm, claramente incluso entre 4 y 6 mm. El sustrato puede ser plano o estar doblado, claramente incluso ser flexible.

El material, es decir, el sustrato recubierto con la pila, puede someterse a un tratamiento térmico a alta temperatura, tal como un recocido, por ejemplo, por un recocido ultrarrápido, tal como un recocido por láser o llama, un templado y/o una flexión. La temperatura del tratamiento térmico es mayor de 400 0C, preferiblemente mayor de 450 0C y mejor aún mayor de 500 °C. Por lo tanto, el sustrato recubierto con la pila puede flexarse y/o templarse.

La invención también se refiere a un acristalamiento que comprende un material según la invención. Convencionalmente, las caras de un acristalamiento se designan partiendo del exterior del edificio y numerando las caras de los sustratos desde el exterior hacia el interior del compartimento de pasajeros o de las instalaciones donde se montan. Esto significa que la luz solar incidente pasa a través de las caras en un orden numérico creciente.

La pila está preferiblemente colocada en el acristalamiento de manera que la luz incidente originada en el exterior atraviesa el primer recubrimiento dieléctrico antes de atravesar la primera capa metálica funcional. La pila no se deposita sobre la cara del sustrato que define la pared exterior del acristalamiento, sino en la cara interior de este sustrato. Así, la pila está ventajosamente colocada sobre la cara 2, siendo la cara 1 del acristalamiento la cara más externa del acristalamiento, como es habitual.

El material puede estar previsto para aplicaciones que requieren que el sustrato recubierto con la pila se someta a un tratamiento térmico a alta temperatura tal como templado, recocido o flexión.

El acristalamiento de la invención puede estar en forma de un acristalamiento monolítico, estratificado o múltiple, en particular, un acristalamiento doble o un acristalamiento triple.

En el caso de un acristalamiento monolítico o múltiple, la pila preferiblemente se deposita sobre la cara 2, es decir que se encuentra sobre el sustrato que define la pared exterior del acristalamiento y, más específicamente, en la cara interior de este sustrato.

Un acristalamiento monolítico comprende 2 caras; la cara 1 está en el exterior del edificio y por lo tanto constituye la pared exterior del acristalamiento y la cara 2 está en el interior del edificio y por lo tanto constituye la pared interior del acristalamiento.

Un acristalamiento múltiple comprende al menos dos sustratos que se mantienen a una distancia que permite delimitar una cavidad rellena con un gas aislante. Los materiales según la invención son muy especialmente adecuados cuando se utilizan en acristalamientos dobles que ofrecen un aislamiento térmico mejorado (ETI). Un acristalamiento doble comprende 4 caras; la cara 1 está en el exterior del edificio y por lo tanto constituye la pared exterior del acristalamiento y la cara 4 está en el interior del edificio y por lo tanto constituye la pared interior del acristalamiento, estando las caras 2 y 3 dentro del doble acristalamiento.

Análogamente, un acristalamiento triple comprende 6 caras; la cara 1 está en el exterior del edificio (pared exterior del acristalamiento), la cara 6 está en el interior del edificio (pared interior del acristalamiento) y las caras 2 y 5 están dentro del triple acristalamiento.

Un acristalamiento estratificado comprende al menos una estructura del tipo primer sustrato/lámina(s)/segundo sustrato. La pila de capas finas se coloca sobre una de al menos las caras de uno de los sustratos. La pila puede estar en la cara del segundo sustrato que no está en contacto con la lámina, preferiblemente una lámina de polímero. Esta realización es ventajosa cuando el acristalamiento estratificado se encaja en un acristalamiento doble con un tercer sustrato.

El acristalamiento según la invención, utilizado bien como acristalamiento monolítico o en un acristalamiento múltiple de tipo de acristalamiento doble, presenta colores en reflexión externa que son neutros, agradables y suaves, dentro de la gama de azules o verdes-azules (valores para la longitud de onda dominante del orden de 470 a 500 nanómetros). Además, este aspecto visual permanece prácticamente inalterado independientemente del ángulo de incidencia con el que se observa el acristalamiento (incidencia normal y en un ángulo). Esto significa que un observador no tiene la impresión de una falta significativa de uniformidad en el color o de aspecto.

“ Color en la gama verde-azul” debería entenderse con un significado, dentro del significado de la presente invención, de que, en el sistema de medición de color L*a*b*, a* está comprendida entre -10,0 y 0,0, preferiblemente entre -5,0 y 0,0, y b* está comprendida entre -10,0 y 0,0, preferiblemente entre -5,0 y 0,0.

El acristalamiento de la invención tiene colores en transmisión en el sistema de medición de color L*a*b*:

- a* está entre -6,0 y 0,0, preferentemente, entre -5,0 y -1,0,

- b* está entre -6,0 y 3,0, preferentemente, entre -5,0 y 0,0.

El acristalamiento de la invención tiene colores en reflexión sobre el lado externo en el sistema de medición de color L*a*b*:

- a* entre -5,0 y 0,0, preferentemente, entre -4,0 y -1,0 y/o

- b* está entre -10,0 y 0,0, preferentemente, entre -9,0 y -5,0.

Según realizaciones ventajosas, el acristalamiento de la invención, en forma de un doble acristalamiento que comprende la pila colocada en la cara 2, posibilita conseguir, en particular, el siguiente comportamiento:

- un factor solar menor que o igual al 20 %, o incluso menor que o igual al 19 %, y/o

- una transmisión de luz menor del 50 %, preferentemente, entre el 30 % y el 50 %, o incluso entre el 35 % y el 45 %, y/o

- una selectividad elevada, en orden creciente de preferencia, de al menos 1,8, de al menos 1,9, de al menos 2,0, de al menos 2,1 y/o

- una baja emisividad, en particular menor del 1 %, y/o

- una reflexión de la luz en el lado externo menor que o igual al 25 %, preferentemente menor que o igual al 22,5 %, o incluso menor que o igual al 20 %, y/o

- colores neutros en la reflexión externa.

Los detalles y características ventajosas de la invención emergen de los siguientes ejemplos no limitativos, ilustrados mediante la figura adjunta.

Las proporciones entre los diferentes componentes no se observan para hacer que las figuras sean más fáciles de leer. La figura 1 ilustra una estructura de pila que comprende tres capas metálicas funcionales 40, 80, 120, estando esta estructura depositada sobre un sustrato 10 de vidrio transparente. Cada capa funcional 40, 80, 120 se coloca entre dos recubrimientos dieléctricos 20, 60, 100, 140 de manera que:

- la primera capa funcional 40 partiendo desde el sustrato se coloca entre los recubrimientos dieléctricos 20, 60, - la segunda capa funcional 80 se coloca entre los recubrimientos dieléctricos 60, 100 y

- la tercera capa funcional 120 se coloca entre los recubrimientos dieléctricos 100, 140.

Cada uno de estos recubrimientos dieléctricos 20, 60, 100, 140 comprenden al menos una capa dieléctrica 24, 28; 62, 64, 68; 102, 104, 106, 108; 142, 144.

La pila también puede comprender:

- capas inferiores de bloqueo 30, 70 y 110 (no representadas) ubicadas en contacto con una capa funcional, - cubiertas de bloqueo 50, 90 y 130 ubicadas en contacto con una capa funcional,

- una capa protectora 160 (no representada).

Ejemplos

I. Preparación de los sustratos: pilas, condiciones de deposición y tratamientos térmicos

Se depositan pilas de capas delgadas definidas a continuación sobre sustratos fabricados de vidrio de sosa-cal transparente con un espesor de 6 mm.

En los ejemplos de la invención:

- las capas funcionales son capas de plata (Ag),

- las capas de bloqueo son capas metálicas hechas de aleación de níquel y cromo (NiCr),

- las capas barrera están basadas en nitruro de silicio, dopado con aluminio (Si³N⁴: Al),

- las capas de estabilización están compuestas por óxido de cinc (ZnO),

- las capas de alisado están basadas en un óxido mixto de cinc y estaño (SnZnOx),

- las capas protectoras están hechas de óxido de titanio y circonio (TiZrOx).

Las condiciones para la deposición de las capas, que se depositaron por desintegración (desintegración “catódica de tipo magnetrón” ) se resumen en la tabla 1.

At. = atómico

La tabla 2 enumera los materiales y los espesores físicos en nanómetros (salvo que se indique lo contrario) de cada capa o recubrimiento que forma las pilas en función de su posición con respecto al sustrato que lleva la pila (línea final en el fondo de la tabla). Los números de “ Ref” corresponden a las referencias de la figura 1.

Cada recubrimiento dieléctrico 20, 60, 100 bajo una capa funcional 40, 80, 120 comprende una capa de estabilización 28, 68, 108 final basada en óxido de cinc cristalino, que está en contacto con la capa funcional 40, 80, 120 depositada inmediatamente encima.

Cada recubrimiento dieléctrico 60, 100, 140 sobre una capa funcional 40, 80, 120 comprende una primera capa de estabilización 62, 102, 142 basada en óxido de cinc cristalino, que está en contacto con la capa funcional 40, 80, 120 depositada inmediatamente encima.

Cada recubrimiento dieléctrico 20, 60, 100, 140 comprende una capa dieléctrica que tiene una función de barrera 24, 64, 104, 144 basada en nitruro de silicio dopado con aluminio, denominado en la presente memoria como Si3N4.

El recubrimiento dieléctrico 100 comprende, además, una capa de alisado 106 basada en óxido mixto de cinc y estaño.

Cada capa metálica funcional 40, 80, 120 está encima de una capa de bloqueo 30, 70 y 110 (no se representa en la figura 1) y por debajo y en contacto con una capa de bloqueo 50, 90 y 130.

La pila también comprende una capa protectora 160 hecha de óxido de titanio y circonio (no se representa en la figura 1). La Tabla 3 siguiente resume las características vinculadas a los espesores de las capas funcionales y de los recubrimientos dieléctricos.

Z Tp BL

5,20

4,90

5,10

5,40

5,00

2,90

DC: recubrimiento dieléctrico; BL: capa de bloqueo; Tp: espesor físico; To: espesor óptico.

II. Rendimiento y colorimetría de “ Control Solar”

La Tabla 4 enumera las principales características ópticas medidas cuando los acristalamientos son parte de un doble acristalamiento de estructura 6/16/4: vidrio de 6 mm/espacio entre capas de 16 mm relleno con un 90 % de argón y 10 % de aire/vidrio de 4 mm, estando colocada la pila sobre la cara 2 (siendo la cara 1 del acristalamiento la cara más externa del acristalamiento, como es habitual),

Para estos dobles acristalamientos:

- LT indica: la transmisión de la luz en la región visible en %, medida según el iluminante D65 a 2° del observador; - a*T y b*T indican los colores en transmisión a* y b* en el sistema L*a*b*, medido según el iluminante D65 a 2° del observador y medido perpendicularmente al acristalamiento;

- RLext indica: la reflexión de la luz en la región visible en %, medido según el iluminante D65 a 2° del observador sobre el lado de la cara más exterior, la cara 1;

- a*Rext y b*Rext indican los colores en reflexión a* y b* en el sistema L*a*b*, medido según el iluminante D65 a 2° del observador sobre el lado de la cara más exterior y medido por lo tanto perpendicularmente al acristalamiento,

- RLint indica: la reflexión de la luz en la región visible en %, medido según el iluminante D65 a 2° del observador sobre el lado de la cara interior, la cara 4;

- a*Rint y b*Rint indican los colores en reflexión a* y b* en el sistema L*a*b*, medido según el iluminante D65 a 2° del observador sobre el lado de la cara interior y por lo tanto medido perpendicularmente al acristalamiento.

Los valores colorimétricos en un ángulo a*g60° y b*g60° se miden en un acristalamiento simple con una incidencia de 60°. Esto da cuenta de la neutralidad de los colores en un ángulo.

Todos los ejemplos según la invención presentan una coloración agradable y suave en transmisión, preferiblemente, dentro de la gama de los azules o verdes-azules.

Los acristalamientos según la invención presentan simultáneamente un factor solar menor que o igual al 20 % y una selectividad de más de 2,0. Estos acristalamientos presentan de forma adicional una reflexión externa al menos menor del 20 %.

Por lo tanto, la solución propuesta permite tener un factor solar menor del 20 % mientras mantiene una selectividad mayor que 2,0 y una estética favorable.

Los Ejemplos 3 y 4 según la invención son especialmente ventajosos porque, además de un factor solar bajo y una selectividad alta, presentan además valores de reflexión de luz extremadamente bajos en el lado externo, particularmente, menores del 15 %.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un material que comprende un sustrato transparente recubierto con una pila de capas delgadas que comprende sucesivamente, partiendo desde el sustrato, una alternancia de tres capas metálicas funcionales a base de plata a las que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como primera, segunda y tercera capas funcionales y de cuatro recubrimientos dieléctricos, a los que se hace referencia, partiendo desde el sustrato, como M1, M2, M3 y M4, comprendiendo cada recubrimiento dieléctrico al menos una capa dieléctrica, de manera que cada capa metálica funcional se coloca entre dos recubrimientos dieléctricos, caracterizado por que :

-el material presenta una transmisión de luz menor del 50 %,

-el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la segunda capa funcional, -el espesor de la primera capa funcional es menor que el espesor de la tercera capa funcional, -el cociente entre el espesor de la tercera capa metálica funcional y el espesor de la segunda capa funcional está comprendido entre 0,90 y 1,10, incluidos estos valores,

-cada uno de los recubrimientos dieléctricos M1, M2, M3 y M4 tiene un espesor óptico To1, To2, To3 y To4 que satisface la siguiente relación: To4 < To1 < To2 < To3,

-el espesor óptico To1 del recubrimiento dieléctrico M1 está comprendido de 80 a 140 nm, -el espesor óptico To2 del recubrimiento dieléctrico M2 está comprendido de 100 a 170 nm, -el espesor óptico To3 del recubrimiento dieléctrico M3 está comprendido de 120 a 240 nm, -el espesor óptico To4 del recubrimiento dieléctrico M4 está comprendido de 70 a 120 nm.
2. El material según la reivindicación 1, caracterizado por que el espesor de la segunda capa funcional es mayor de 15 nm.
3. El material según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las tres capas metálicas funcionales satisfacen las siguientes características:

-el espesor de la primera capa metálica funcional está entre 6 y 12 nm,

-el espesor de la segunda capa metálica funcional está entre 15 y 20 nm,

-el espesor de la tercera capa metálica funcional está entre 15 y 20 nm.
4. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la pila comprende además al menos una capa de bloqueo ubicada en contacto con una capa metálica funcional, cuyas capas se seleccionan entre capas metálicas basadas en metal o en una aleación metálica, capas de nitruro metálico, capas de óxido metálico y capas de oxinitruro metálico de uno o más elementos seleccionados entre titanio, níquel, cromo y niobio, tales como una capa de Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr o NiCrN.
5. El material según la reivindicación anterior, caracterizado por que el espesor total de todas las capas de bloqueo en contacto con las capas funcionales está entre 4 y 7 nm, incluidos estos valores.
6. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de barrera basada en compuestos de silicio y/o aluminio seleccionados entre óxidos, tales como SiO²y Al²O³, nitruros de silicio Si³N⁴y AlN, y oxinitruros SiOxNy y AlOxNy.
7. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada recubrimiento dieléctrico comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización basada en óxido cristalino, en particular, basada en óxido de cinc, opcionalmente dopada utilizando al menos otro elemento, tal como aluminio.
8. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada capa funcional está por encima de un recubrimiento dieléctrico, cuya capa superior es una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, preferiblemente basada en óxido de cinc, y/o bajo un recubrimiento dieléctrico, cuya capa inferior es una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, preferiblemente basada en óxido de cinc,
9. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una pila definida partiendo del sustrato transparente, que comprende:

-un primer recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, -opcionalmente, una capa de bloqueo,

-una primera capa funcional,

-opcionalmente, una capa de bloqueo,

-un segundo recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica inferior que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica superior que tiene una función de estabilización,

-opcionalmente, una capa de bloqueo,

-una segunda capa funcional,

-opcionalmente, una capa de bloqueo,

-un tercer recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica inferior que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y una capa dieléctrica superior que tiene una función de estabilización,

-opcionalmente, una capa de bloqueo,

-una tercera capa funcional,

-opcionalmente, una capa de bloqueo,

-un cuarto recubrimiento dieléctrico que comprende al menos una capa dieléctrica que tiene una función de estabilización, una capa dieléctrica que tiene una función de barrera y, opcionalmente, una capa protectora.
10. El material según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que presenta un reflejo de luz menor del 20 % en el lado exterior.
11. Un método para obtener un material según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las capas de la pila se depositan por desintegración catódica de tipo magnetrón.
12. Un acristalamiento que comprende al menos un material según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. El acristalamiento según la reivindicación anterior, caracterizado por que la pila está colocada en el acristalamiento de manera que la luz incidente originada en el exterior atraviesa el primer recubrimiento dieléctrico antes de atravesar la primera capa metálica funcional.
14. El acristalamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por que está en forma de un acristalamiento monolítico, estratificado o múltiple, en particular acristalamiento doble o acristalamiento triple.