BR112017027581B1

BR112017027581B1 - Material que compreende um substrato transparente revestido com uma pilha de camadas finas, processo para obter um material e vidraça

Info

Publication number: BR112017027581B1
Application number: BR112017027581-3A
Authority: BR
Inventors: Jean Carlos Lorenzzi; Benoit Georges
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2022-12-13
Also published as: BR112017027581A2; RU2018104698A; WO2017006030A1; EP3319917A1; RU2018104698A3; US10815147B2; JP2018519239A; FR3038598B1; RU2708304C2; KR20180028435A; FR3038598A1; CO2017013531A2; US20180194677A1; MX2017016712A; KR102592541B1; CN107810170A

Abstract

SUBSTRATO FORNECIDO COM UMA PILHA COM PROPRIEDADES TÉRMICAS. A invenção refere-se a um material que compreende um substrato transparente revestido com uma pilha de camadas finas que compreende sucessivamente, começando do substrato, uma alternância de três camadas metálicas funcionais à base de prata e de quatro revestimentos dielétricos, referidos, começando do substrato, como M1, M2, M3 e M4, caracterizado pelo fato de que: - a espessura da primeira camada funcional é menor que a espessura da segunda camada funcional e menor do que a espessura da terceira camada funcional, - os revestimentos dielétricos M1 e M2 possuem uma espessura óptica Eo1 e Eo2 que satisfaz a seguinte equação: Eo2 (maior) 1,1Eo1.

Description

[0001] A invenção refere-se a um material, tal como uma vidraça, que compreende um substrato transparente revestido com uma pilha de camadas finas compreendendo várias camadas funcionais que podem influenciar a radiação solar e/ou a radiação infravermelha. A invenção também se refere a vidraças que compreendem esses materiais e também ao uso de tais materiais para a fabricação de isolantes térmicos e/ou de vidraças com proteção solar.

[0002] Estas vidraças podem destinar-se a equipar edifícios e veículos, com o objetivo, em particular, de reduzir a carga de ar condicionado e/ou de evitar o superaquecimento excessivo, no qual as vidraças são referidas como vidraças de "controle solar" e/ou reduzir quantidade de energia dissipada para o exterior, no qual as vidraças são referidas como vidraças de "baixa emissividade", induzidos pela crescente prevalência de superfícies vidradas em edifícios e compartimentos para passageiros em veículos.

[0003] Dependendo dos climas dos países onde estas vidraças são instaladas, o desempenho desejado em termos de transmissão de luz e fator solar pode variar dentro de uma certa faixa. A transmissão da luz deve ser suficientemente baixa para eliminar o brilho e alta o suficiente para que a redução da quantidade de luz que penetra dentro do espaço delimitado pelas ditas vidraças não torne necessário a utilização de luz artificial. Por exemplo, em países com altos níveis de luz solar, há uma grande demanda de vidraças com uma transmissão de luz da ordem de 50% e valores de fator solar suficientemente baixos.

[0004] As vidraças que compreendem substratos transparentes revestidos com uma pilha de camadas finas compreendendo três camadas metálicas funcionais, cada uma posicionada entre dois revestimentos dielétricos, foram propostas para melhorar a proteção solar, mantendo uma transmissão de luz suficiente. Estas pilhas são geralmente obtidas por uma série de deposições realizadas por pulverização catódica, opcionalmente pulverização por magnétron. Estas vidraças são descritas como seletivas pois elas possibilitam: - reduzir a quantidade de energia solar que penetra nos edifícios com um baixo fator solar (SF ou g), - garantir uma transmissão de luz suficiente, - ter uma baixa emissividade para reduzir a perda de calor por radiação infravermelha de longo comprimento de onda.

[0005] De acordo com a invenção: - o fator solar "g" significa a razão, como porcentagem, da energia total que entra no espaço através da vidraça para a energia solar incidente, - a seletividade “s” significa a razão da transmissão de luz para o fator solar TL/g.

[0006] Os materiais da técnica anterior permitem obter valores de transmissão de luz, fator solar e emissividade dentro das faixas desejadas. No entanto, a aparência estética e as propriedades na reflexão de tais vidraças não são inteiramente satisfatórias e, em particular, apresentam as seguintes desvantagens: - cores não neutras na reflexão externa, e - níveis excessivamente baixos de reflexão externa.

[0007] Finalmente, atualmente há uma alta demanda de vidraças que apresentem uma aparência de prata brilhante na reflexão externa.

[0008] Os materiais atualmente no mercado que permitem obter essa aparência de prata brilhante na reflexão no lado externo compreendem: - substratos revestidos com pilhas depositadas por deposição química de vapor (CVD), - substratos revestidos com pilhas depositadas por pulverização catódica que compreendem camadas funcionais que não são à base de prata mas, por exemplo, são à base de nióbio.

[0009] Estes materiais não permitem obter os desempenhos ópticos e energéticos desejados. Na verdade, esses materiais não possuem simultaneamente um baixo fator solar (SF ou g), uma transmissão de luz suficiente e uma alta seletividade.

[0010] O objetivo da invenção é desenvolver um material com aparência de prata brilhante e propriedades de controle solar excepcionais. De acordo com a invenção, procura-se, portanto, minimizar o fator solar e aumentar a seletividade, mantendo uma transmissão de luz adequada para permitir um bom isolamento e boa visão.

[0011] A complexidade das pilhas que compreendem três camadas funcionais torna difícil melhorar essas propriedades de reflexão sem afetar negativamente o desempenho de controle solar.

[0012] Por conseguinte, existe a necessidade de desenvolver uma vidraça que permita: - minimizar o fator solar, - aumentar a reflexão do lado externo, em particular para preservar a privacidade (efeito de privacidade), - obter na reflexão uma aparência de prata brilhante para estética, - garantir uma transmissão de luz adequada para permitir um bom isolamento e boa visão.

[0013] O requerente descobriu surpreendentemente que, ao otimizar as espessuras das três camadas funcionais e selecionar um revestimento dielétrico, localizado entre o substrato e a primeira camada funcional, que é relativamente espessa, é obtido um material capaz de exibir as propriedades desejadas. A aparência de prata brilhante e uma alta reflexão no lado externo podem, em particular, ser obtidas.

[0014] A solução da invenção representa um excelente acordo entre o desempenho óptico, desempenho térmico, transparência e aparência estética.

[0015] Um objeto da invenção é um material que compreende um substrato transparente revestido com uma pilha de camadas finas que compreende sucessivamente, começando do substrato, uma alternância de três camadas metálicas funcionais à base de prata referidas, começando do substrato, como primeira, segunda e terceira camadas funcionais e de quatro revestimentos dielétricos, referidos, começando do substrato, como M1, M2, M3 e M4, cada revestimento dielétrico compreendendo pelo menos uma camada dielétrica, de modo que cada camada metálica funcional esteja posicionada entre dois revestimentos dielétricos, caracterizado pelo fato de que: - a espessura da primeira camada funcional é menor que a espessura da segunda camada funcional, - a espessura da primeira camada funcional é menor que a espessura da terceira camada funcional, - os revestimentos dielétricos M1 e M2 possuem uma espessura óptica Eo1 e Eo2 que satisfaz a seguinte equação: Eo2 < 1,1 Eo1, preferencialmente Eo2 < Eo1.

[0016] A invenção também se refere: - ao processo de obtenção de um material de acordo com a invenção, - à vidraça que compreende pelo menos um material de acordo com a invenção, - ao uso de uma vidraça de acordo com a invenção como vidraça de controle solar para edifícios ou veículos, - um edifício ou veículo que compreende uma vidraça de acordo com a invenção.

[0017] Ao ajustar as espessuras das camadas funcionais e dos revestimentos dielétricos, a transparência das vidraças pode ser controlada de modo a obter valores de TL da ordem de 50%, cuja faixa é particularmente adequada para vidraças destinadas a ser utilizadas em regiões com muita luz solar. Mas a principal vantagem da invenção é que a obtenção da aparência visual satisfatória com, em particular, cores específicas na reflexão externa e valores de reflexão externa suficientemente elevados não ocorre em detrimento do desempenho da proteção solar.

[0018] As características preferidas que aparecem no restante da descrição são aplicáveis tanto ao processo de acordo com a invenção como, quando apropriado, aos produtos, ou seja, aos materiais ou às vidraças que compõem o material.

[0019] Todas as características luminosas apresentadas na descrição são obtidas de acordo com os princípios e métodos descritos na Norma Europeia EN 410 relativa à determinação das características solares e luminosas das vidraças utilizadas nos vidros para edifícios.

[0020] Convencionalmente, os índices de refração são medidos em um comprimento de onda de 550 nm. Os fatores de transmissão de luz TL e reflexão de luz RL são medidos sob o iluminante D65 com um campo de visão de 2°.

[0021] Salvo indicação em contrário, todos os valores e intervalos de valores das características ópticas e térmicas são fornecidos para um vidraça dupla consistindo de um substrato de vidro sódico-cálcico padrão de 6 mm que suporta a pilha de camadas finas, um espaço entre as camadas de 16 mm preenchido com árgon em uma proporção de 90% e ar em uma proporção de 10% e outro substrato de vidro sódico-cálcico que não está revestido e que tem uma espessura de 4 mm. O substrato revestido é colocado de modo que a pilha de camadas finas esteja na face 2 da vidraça. A reflexão externa Rext. é observada do lado do substrato que compreende a pilha, enquanto a reflexão observada a partir do lado do substrato que não compreende a pilha é denominada como a reflexão interna. A transmissão de luz (TL) dos substratos de vidro sódico-cálcico padrão, sem pilha, é superior a 89%, preferencialmente de 90%.

[0022] Salvo indicação do contrário, as espessuras indicadas no presente documento sem outras especificações são espessuras físicas, reais ou geométricas, denominadas Ep e são expressas em nanômetros (e não espessuras ópticas). A espessura óptica Eo é definida como a espessura física da camada em questão multiplicada pelo seu índice de refração (n) no comprimento de onda de 550 nm: Eo = n*Ep. Uma vez que o índice de refração é um valor adimensional, a unidade da espessura óptica pode ser considerada a unidade selecionada para a espessura física.

[0023] Se um revestimento dielétrico é composto de várias camadas dielétricas, a espessura óptica do revestimento dielétrico corresponde à soma das espessuras ópticas das várias camadas dielétricas que formam o revestimento dielétrico.

[0024] Ao longo da descrição, o substrato, de acordo com a invenção, é considerado como sendo posicionado horizontalmente. A pilha de camadas finas é depositada em cima do substrato. O significado das expressões "em cima" e "embaixo" e "inferior" e "superior" deve ser considerado relativo a essa orientação. A menos que especificamente estipulado, as expressões “em cima" e "embaixo" não significam necessariamente que duas camadas e/ou revestimentos estejam posicionados em contato uns com os outros. Quando se especifica que uma camada é depositada "em contato" com outra camada ou com um revestimento, isso significa que não pode haver uma (ou mais) camada(s) inserida(s) entre essas duas camadas (ou camada e revestimento).

[0025] Dentro do significado da presente invenção, os rótulos "primeiro", "segundo", "terceiro" e "quarto" para as camadas funcionais ou os revestimentos dielétricos são definidos começando do substrato que suporta a pilha e com referência às camadas ou revestimentos com a mesma função. Por exemplo, a camada funcional mais próxima ao substrato é a primeira camada funcional, a seguinte se afastando do substrato é a segunda camada funcional, etc.

[0026] A invenção também se refere a uma vidraça compreendendo um material de acordo com a invenção. Convencionalmente, as faces de uma vidraça são denominadas começando do exterior do edifício e numerando as faces dos substratos de fora para dentro do compartimento dos passageiros ou do ambiente que ela equipa. Isso significa que a luz solar incidente passa pelas faces na ordem crescente de seu número.

[0027] A pilha é de preferência posicionada na vidraça de modo que a luz incidente vinda do exterior passa pelo primeiro revestimento dielétrico antes de passar pela primeira camada metálica funcional. A pilha não é depositada na face do substrato que define a parede externa da vidraça, mas na face interna deste substrato. A pilha é, portanto, vantajosamente posicionada na face 2, sendo a face 1 da vidraça a face mais externa do vidro, como de costume.

[0028] Ao optar por montar as vidraças dessa maneira, o primeiro revestimento dielétrico (M1) relativamente espesso está localizado entre o exterior e todas as camadas funcionais à base de prata da pilha. Surpreendentemente, parece que tal revestimento, colocado nesta localização, permite obter a combinação das propriedades desejadas e, em particular, uma reflexão alta e uma aparência de prata brilhante no lado externo, mantendo o excelente desempenho energético e sem a necessidade de modificações substanciais dos outros parâmetros da pilha, tais como a natureza, espessura e sequência das camadas que a formam.

[0029] De preferência, a pilha é depositada por pulverização por magnétron. De acordo com esta modalidade vantajosa, todas as camadas da pilha são depositadas por pulverização por magnétron.

[0030] A invenção também se refere ao processo para a obtenção de um material de acordo com a invenção, em que as camadas da pilha são depositadas por pulverização por magnétron.

[0031] As camadas metálicas funcionais à base de prata compreendem pelo menos 95,0%, de preferência pelo menos 96,5% e melhor ainda pelo menos 98,0% em peso de prata, em relação ao peso da camada funcional. Preferencialmente, a camada metálica funcional à base de prata compreende menos de 1,0% em peso de metais diferentes de prata, em relação ao peso da camada de metal funcional à base de prata.

[0032] De acordo com as modalidades vantajosas da invenção, as camadas metálicas funcionais satisfazem uma ou mais das seguintes condições: - as três camadas de metal funcionais correspondem à primeira, à segunda e à terceira camada de metal funcional definidas começando do substrato, - a razão da espessura da terceira camada metálica funcional para a espessura da segunda camada metálica funcional é entre 0,90 e 1,10, incluindo estes valores, de preferência entre 0,95 e 1,05 e/ou - a razão da espessura da terceira camada metálica funcional para a espessura da segunda camada metálica funcional é inferior a 1,0, de preferência inferior a 0,99, e/ou - a espessura da primeira camada metálica funcional é, em ordem de preferência crescente, entre 6 e 12 nm, entre 7 e 11 nm, entre 8 e 10 nm, e/ou - a espessura da segunda camada funcional é superior a 15 nm, e/ou - a espessura da segunda camada metálica funcional é, em ordem de preferência crescente, entre 13 e 20 nm, entre 14 e 18 nm, entre 15 e 17 nm, e/ou - a espessura da terceira camada metálica funcional é, em ordem de preferência crescente, entre 13 e 20 nm, entre 14 e 18 nm, entre 15 e 17 nm.

[0033] Estas faixas de espessura para as camadas metálicas funcionais são as faixas para as quais os melhores resultados são obtidos para uma transmissão de luz em uma vidraça dupla de aproximadamente 50%, uma reflexão de luz alta e um fator solar baixo. Obtém-se assim uma alta seletividade.

[0034] A vidraça tem uma transmissão de luz inferior a 60,0% e/ou uma reflexão da luz no lado externo superior ou igual a 20,0%.

[0035] A pilha pode compreender também pelo menos uma camada de bloqueio localizada em contato com uma camada funcional.

[0036] O papel das camadas de bloqueio é, convencionalmente, proteger as camadas funcionais de uma possível degradação durante a deposição do revestimento antirrefletivo superior e durante um tratamento térmico de alta temperatura opcional do tipo recozimento, dobragem e/ou temperagem.

[0037] As camadas de bloqueio são selecionadas a partir de camadas metálicas à base de um metal ou uma liga metálica, camadas de nitreto metálico, camadas de óxido metálico e camadas de oxinitreto metálico de um ou mais elementos selecionados dentre titânio, níquel, cromo e nióbio, tais como Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr ou NiCrN. Quando estas camadas de bloqueio são depositadas na forma de metal, nitreto ou oxinitreto, estas camadas podem sofrer uma oxidação parcial ou completa dependendo da sua espessura e a natureza das camadas que as cercam, por exemplo, no momento da deposição da seguinte camada ou por oxidação em contato com a camada subjacente.

[0038] De acordo com as modalidades vantajosas da invenção, a(s) camada(s) de bloqueio satisfaz uma ou mais das seguintes condições: - cada camada metálica funcional está em contato com pelo menos uma camada de bloqueio selecionada de uma camada inferior de bloqueio e uma camada superior de bloqueio, e/ou - a espessura de cada camada de bloqueio é de pelo menos 0,1 nm, de preferência entre 0,1 e 1,0 nm, e/ou - a espessura total de todas as camadas de bloqueio em contato com as camadas funcionais está entre 0,1 e 2 nm, incluindo esses valores, de preferência entre 0,3 e 1,5 nm, ou até 0,5 e 1,0 nm.

[0039] De acordo com as modalidades vantajosas da invenção, os revestimentos dielétricos satisfazem uma ou mais das seguintes condições em termos de espessuras: - a espessura óptica do primeiro revestimento dielétrico M1 é, em ordem crescente de preferência, de 85 a 150 nm, de 100 a 145 nm, de 110 a 140 nm, e/ou - a espessura física do primeiro revestimento dielétrico M1 é, em ordem crescente de preferência, de 40 a 80 nm, de 50 a 75 nm, de 55 a 70 nm, e/ou - a espessura óptica do segundo revestimento dielétrico M2 é, em ordem crescente de preferência, de 80 a 150 nm, de 90 a 145 nm, de 100 a 135 nm, e/ou - a espessura física do segundo revestimento dielétrico M2 é, em ordem crescente de preferência, de 40 a 80 nm, de 50 a 75 nm, de 55 a 70 nm, e/ou - a espessura óptica do terceiro revestimento dielétrico M3 é, em ordem crescente de preferência, de 135 a 220 nm, de 150 a 210 nm, de 160 a 200 nm, e/ou - a espessura física do terceiro revestimento dielétrico M3 é, em ordem crescente de preferência, de 60 a 110 nm, de 70 a 105 nm, de 80 a 100 nm, e/ou - a espessura óptica do quarto revestimento dielétrico M4 é, em ordem crescente de preferência, de 65 a 120 nm, de 75 a 110 nm, de 85 a 105 nm, e/ou - a espessura física do quarto revestimento dielétrico M4 é, em ordem crescente de preferência, de 30 a 60 nm, de 35 a 55 nm, de 40 a 50 nm.

[0040] De acordo com as modalidades vantajosas da invenção, os revestimentos dielétricos satisfazem uma ou mais das seguintes condições: - os revestimentos dielétricos compreendem pelo menos uma camada dielétrica à base de um óxido ou um nitreto de um ou mais elementos selecionados dentre silício, titânio, zircônio, alumínio, estanho, zinco e/ou - pelo menos um revestimento dielétrico compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de barreira, e/ou - cada revestimento dielétrico compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de barreira, e/ou - as camadas dielétricas com uma função de barreira são à base de compostos de silício e/ou alumínio selecionados dentre os óxidos, tais como SiO2 e Al2O3, nitretos de silício Si3N4 e AlN e oxinitretos SiOxNy e AlOxNy e/ou - as camadas dielétricas com uma função de barreira são à base de compostos de silício e/ou alumínio compreendendo opcionalmente pelo menos um outro elemento, tal como alumínio, háfnio e zircônio, e/ou - pelo menos um revestimento dielétrico compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização, e/ou - cada revestimento dielétrico compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização, e/ou - as camadas dielétricas com uma função de estabilização são preferencialmente à base de um óxido selecionado dentre óxido de zinco, óxido de estanho, óxido de zircônio ou uma mistura de pelo menos dois deles, - as camadas dielétricas com uma função de estabilização são, de preferência, à base de um óxido cristalino, em particular à base de óxido de zinco, opcionalmente dopado com o auxílio de pelo menos um outro elemento, tal como alumínio e/ou - cada camada funcional está em cima de um revestimento dielétrico, cuja camada superior é uma camada dielétrica com uma função de estabilização, de preferência à base de óxido de zinco e/ou em baixo de um revestimento dielétrico, cuja camada inferior é uma camada dielétrica com uma função de estabilização, de preferência à base de óxido de zinco.

[0041] De preferência, cada revestimento dielétrico consiste unicamente em uma ou mais camadas dielétricas. De preferência, não há, portanto, camada absorvente nos revestimentos dielétricos, para não reduzir a transmissão de luz.

[0042] As pilhas da invenção podem compreender camadas dielétricas com uma função de barreira. O termo “camadas dielétricas com uma função de barreira” compreendem uma camada feita de um material capaz de formar uma barreira para a difusão de oxigênio e água em alta temperatura, originada a partir da atmosfera ambiente ou do substrato transparente, em direção à camada funcional. Os materiais constituintes da camada dielétrica com uma função de barreira não devem, portanto, sofrer modificações químicas ou estruturais em alta temperatura, o que resultaria em uma modificação das suas propriedades ópticas. A camada ou as camadas com uma função de barreira são de preferência selecionadas de um material capaz de formar uma barreira ao material constituinte da camada funcional. As camadas dielétricas com uma função de barreira permitem assim que a pilha seja submetida, sem trocas ópticas excessivamente significantes, a tratamentos térmicos do tipo recozimento, temperagem ou dobragem.

[0043] As pilhas da invenção podem compreender camadas dielétricas com uma função de estabilização. Dentro do significado da invenção, "estabilização" significa que a natureza da camada é selecionada de modo a estabilizar a interface entre a camada funcional e esta camada. Esta estabilização resulta no reforço da adesão da camada funcional às camadas que a cercam e, assim, irá se opor à migração do seu material constituinte.

[0044] A(s) camada(s) dielétrica(s) com uma função de estabilização pode estar diretamente em contato com uma camada funcional ou separada por uma camada de bloqueio.

[0045] De preferência, a camada dielétrica final de cada revestimento dielétrico localizada em baixo de uma camada funcional é uma camada dielétrica com uma função de estabilização. Porque é vantajoso ter uma camada com uma função de estabilização, por exemplo à base de óxido de zinco, em baixo de uma camada funcional, pois facilita a adesão e a cristalização da camada funcional à base de prata e aumenta sua qualidade e sua estabilidade em alta temperatura.

[0046] Também é vantajoso ter uma camada com uma função de estabilização, por exemplo à base de óxido de zinco, em cima de uma camada funcional de modo a aumentar a sua adesão e a se opor otimamente à difusão a partir do lado da pilha oposta ao substrato.

[0047] A(s) camada(s) dielétrica(s) com uma função de estabilização podem, portanto, estar em cima e/ou em baixo de pelo menos uma camada funcional ou cada camada funcional, diretamente em contato com elas ou separadas por uma camada de bloqueio.

[0048] Vantajosamente, cada camada dielétrica com uma função de barreira é separada de uma camada funcional por pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização.

[0049] Esta camada dielétrica com uma função de estabilização pode ter uma espessura de pelo menos 4 nm, em particular uma espessura entre 4 e 10 nm e melhor ainda de 8 a 10 nm.

[0050] A pilha de camadas finas pode opcionalmente incluir uma camada protetora. A camada protetora é de preferência a camada final da pilha, isto é, a camada mais afastada do substrato revestido com a pilha. Estas camadas protetoras superiores são consideradas como incluídas no quarto revestimento dielétrico. Estas camadas geralmente têm uma espessura entre 2 e 10 nm, de preferência 2 e 5 nm. Esta camada protetora pode ser selecionada a partir de uma camada de titânio, zircônio, háfnio, zinco e/ou estanho, este ou estes metais estando na forma metálica, de óxido ou de nitreto.

[0051] A camada protetora pode, por exemplo, ser selecionada a partir de uma camada de óxido de titânio, uma camada de óxido de zinco e uma camada de óxido de zircônio e titânio.

[0052] Uma modalidade particularmente vantajosa refere-se a um substrato revestido com uma pilha, definido começando do substrato transparente, compreendendo: - um primeiro revestimento dielétrico que compreende uma camada dielétrica com uma função de barreira e uma camada dielétrica com uma função de estabilização, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - uma primeira camada funcional, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - um segundo revestimento dielétrico que compreende pelo menos uma camada dielétrica inferior com uma função de estabilização, uma camada dielétrica com uma função de barreira e uma camada dielétrica superior com uma função de estabilização, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - uma segunda camada funcional, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - um terceiro revestimento dielétrico que compreende pelo menos uma camada dielétrica inferior com uma função de estabilização, uma camada dielétrica com uma função de barreira e uma camada dielétrica superior com uma função de estabilização, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - uma terceira camada funcional, - opcionalmente uma camada de bloqueio, - um quarto revestimento dielétrico que compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização e uma camada dielétrica com uma função de barreira e opcionalmente uma camada protetora.

[0053] Os substratos transparentes, de acordo com a invenção, são de preferência feitos de um material inorgânico rígido, tal como vidro, ou um material orgânico à base de polímeros (ou feito de polímero).

[0054] Os substratos orgânicos transparentes de acordo com a invenção também podem ser feitos de polímeros rígidos ou flexíveis. Exemplos de polímeros que são adequados de acordo com a invenção incluem, em particular: - polietileno, - poliésteres, tais como poli(tereftalato de etileno) (PET), poli(tereftalato de butileno) (PBT), poli(naftalato de etileno) (PEN); - poliacrilatos tais como poli(metacrilato de metila) (PMMA); - policarbonatos; - poliuretanos; - poliamidas; - poliimidas; - fluoropolímeros, por exemplo, fluoroésteres, tais como etileno tetrafluoroetileno (ETFE), fluoreto de polivinilideno (PVDF), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), etileno clorotrifluoroetileno (ECTFE), copolímeros de etileno propileno fluorados (FEP); - resinas fotorreticuláveis e/ou fotopolimerizáveis, tais como resinas de tioleno, poliuretano, uretano-acrilato e poliéster-acrilato; e - politiouretanos

[0055] O substrato é de preferência uma chapa de vidro ou de vidro cerâmico.

[0056] O substrato é de preferência transparente, incolor (é então um vidro límpido ou extra límpido) ou colorido, por exemplo, de cor azul, cinza ou bronze. O vidro é de preferência do tipo sódico-cálcico-sílica, mas também pode ser feito de vidro do tipo borossilicato ou alumínio-borossilicato.

[0057] O substrato possui, vantajosamente, pelo menos uma dimensão maior ou igual a 1 m, ou mesmo 2 m e até 3 m. A espessura do substrato geralmente varia entre 0,5 mm e 19 mm, de preferência entre 0,7 e 9 mm, em particular entre 2 e 8 mm, ou mesmo entre 4 e 6 mm. O substrato pode ser plano ou curvado, ou mesmo flexível.

[0058] O material, isto é, o substrato revestido com a pilha, pode sofrer um tratamento térmico de alta temperatura, tal como um recozimento, por exemplo, um recozimento instantâneo, como um recozimento a laser ou por chama, uma temperagem e/ou dobragem. A temperatura do tratamento térmico é superior a 400°C, de preferência superior a 450°C e melhor ainda superior a 500°C. O substrato revestido com a pilha pode, portanto, ser curvado e/ou temperado.

[0059] A vidraça da invenção pode estar na forma de uma vidraça monolítica, laminada ou múltipla, em particular, vidraças duplas ou vidraças triplas.

[0060] No caso de uma vidraça monolítica ou múltipla, a pilha é de preferência depositada na face 2, isto é, que se encontra no substrato que define a parede externa da vidraça e, mais especificamente, na face interna deste substrato.

[0061] Uma vidraça monolítica compreende 2 faces; a face 1 está no exterior do edifício e, portanto, constitui a parede externa da vidraça, a face 2 está no interior do edifício e, portanto, constitui a parede interna da vidraça.

[0062] Uma vidraça múltipla compreende pelo menos dois substratos mantidos a uma distância de modo a delimitar uma cavidade preenchida por um gás isolante. Os materiais de acordo com a invenção são particularmente adequados quando são utilizados em vidraças duplas com isolamento térmico melhorado (ETI).

[0063] Uma vidraça dupla compreende 4 faces; a face 1 está fora do edifício e, portanto, constitui a parede externa da vidraça e a face 4 está dentro do edifício e, portanto, constitui a parede interna da vidraça, as faces 2 e 3 estão dentro da vidraça dupla.

[0064] Do mesmo modo, uma vidraça tripla compreende 6 faces; a face 1 está fora do prédio (parede externa da vidraça), a face 6 está dentro do prédio (parede interna da vidraça) e as faces 2 a 5 estão dentro da vidraça tripla.

[0065] Uma vidraça laminada compreende pelo menos uma estrutura do tipo primeiro substrato/chapa(s)/segundo substrato. A pilha de camadas finas está posicionada em, pelo menos, uma das faces de um dos substratos. A pilha pode estar na face do segundo substrato não em contato com a chapa, de preferência, de polímero. Esta modalidade é vantajosa quando a vidraça laminada é montada como vidraça dupla com um terceiro substrato.

[0066] A vidraça, de acordo com a invenção, usada como vidraça monolítica ou em uma vidraça múltipla do tipo de vidraça dupla, tem cores neutras, agradáveis e moderadas na reflexão externa, dentro da faixa de azuis ou azuis esverdeados (valores para o comprimento de onda dominante da ordem de 470 a 500 nanômetros). Além disso, essa aparência visual permanece praticamente inalterada independentemente do ângulo de incidência com o qual a vidraça é observada (incidência normal e sob um ângulo). Isto significa que um observador não tem a impressão de uma falta significativa de uniformidade na cor ou na aparência.

[0067] O termo "cor nos azuis esverdeados" deve ser entendida como significando, dentro do significado da presente invenção, que, no sistema de medição de cor L*a*b*, a* está entre 10,0 e 0,0, de preferência entre 5,0 e 0,0, e b* está entre 10,0 e 0,0, de preferência entre 5,0 e 0,0.

[0068] A vidraça da invenção tem cores na reflexão no lado externo no sistema de medição de cor L*a*b*: - a* entre -5,0 e 0,0, de preferência entre -4,0 e 0,0 e/ou - b* está entre -6,0 e 0,0, de preferência entre -5,0 e -1,0.

[0069] A vidraça da invenção tem cores na transmissão no sistema de medição de cor L*a*b * com a* entre -6,0 e 0,0, de preferência entre -5,0 e 0,0.

[0070] De acordo com modalidades vantajosas, a vidraça da invenção, na forma de uma vidraça dupla que compreende a pilha posicionada na face 2, torna possível alcançar, em particular, os seguintes desempenhos: - um fator solar g inferior ou igual a 27,5%, de preferência inferior ou igual a 25,0%, e/ou - uma transmissão de luz inferior a 60,0%, de preferência entre 40,0% e 60,0%, ou mesmo entre 45,0% e 55,0%, e/ou - uma alta seletividade, de preferência, de pelo menos 1,8, de pelo menos 1,9 e melhor ainda de pelo menos 2,0, e/ou - uma baixa emissividade, em particular inferior a 1%, e/ou - uma reflexão de luz do lado externo, em ordem crescente de preferência, superior ou igual a 20,0%, superior ou igual a 25,0%, superior ou igual a 27,5%, ou mesmo superior ou igual a 30,0%, e/ou - cores neutras na reflexão externa.

[0071] Os detalhes e características vantajosas da invenção emergirão dos seguintes exemplos não limitativos, ilustrados com o auxílio da figura anexada.

[0072] As proporções entre os vários componentes não são respeitadas para facilitar a leitura das figuras.

[0073] A Figura 1 ilustra uma estrutura de uma pilha com três camadas metálicas funcionais 40, 80, 120, sendo esta estrutura depositada em um substrato de vidro transparente 10. Cada camada funcional 40, 80, 120 está posicionada entre dois revestimentos dielétricos 20, 60, 100, 140 de modo que: - a primeira camada funcional 40 começando do substrato está posicionada entre os revestimentos dielétricos 20, 60, - a segunda camada funcional 80 está posicionada entre os revestimentos dielétricos 60, 100 e - a terceira camada funcional 120 está posicionada entre os revestimentos dielétricos 100, 140.

[0074] Estes revestimentos dielétricos 20, 60, 100, 140 compreendem, cada um, pelo menos uma camada dielétrica 24, 28; 62, 64, 68; 102, 104, 108; 142, 144.

[0075] A pilha também pode compreender: - camadas inferiores de bloqueio 30, 70 e 110 (não representadas), localizadas em contato com uma camada funcional, - camadas superiores de bloqueio 50, 90 e 130 localizadas em contato com uma camada funcional, - uma camada protetora 160 (não representada).

Exemplos I. Preparação dos substratos: pilhas, condições de deposição e tratamentos térmicos

[0076] As pilhas, definidas abaixo, de camadas finas são depositadas em substratos feitos de vidro sódico-cálcico límpido com uma espessura de 6 mm.

[0077] Nos exemplos da invenção: - as camadas funcionais são camadas de prata (Ag); - as camadas de bloqueio são camadas metálicas feitas de liga de níquel- cromo (NiCr), - as camadas de barreira são à base de nitreto de silício, dopados com alumínio (Si3N4:Al), - as camadas de estabilização são feitas de óxido de zinco (ZnO) dopado com alumínio.

[0078] As condições para a deposição das camadas, que foram depositadas por pulverização (pulverização por magnétron), estão resumidas na tabela 1.

at. = atômica A Tabela 2 lista os materiais e as espessuras físicas em nanômetros (a menos que indicado de outra forma) para cada camada ou revestimento que forma as pilhas em função de sua posição em relação ao substrato que suporta a pilha (linha final na parte inferior da tabela). Os números de "Ref" correspondem às referências da figura 1.

[0079] Cada revestimento dielétrico 20, 60, 100 em baixo de uma camada funcional 40, 80, 120 compreende uma camada final de estabilização 28, 68, 108 com base em óxido de zinco cristalino, e que está em contato com a camada funcional 40, 80, 120 depositada imediatamente em cima.

[0080] Cada revestimento dielétrico 60, 100, 140 em cima de uma camada funcional 40, 80, 120 compreende uma primeira camada de estabilização 62, 102, 142 com base em óxido de zinco cristalino, e que está em contato com a camada funcional 40, 80, 120 depositada imediatamente em cima.

[0081] Cada revestimento dielétrico 20, 60, 100, 140 compreende uma camada dielétrica com uma função de barreira 24, 64, 104, 144, à base de nitreto de silício dopado com alumínio, referido aqui como Si3N4.

[0082] Cada camada metálica funcional 40, 80, 120 está em baixo e em contato com uma camada de bloqueio 50, 90 e 130.

[0083] Cada camada metálica funcional 40, 80, 120 pode estar em cima de uma camada de bloqueio 30, 70 e 110 (não representada na figura 1).

[0084] A pilha também compreende uma camada protetora feita de óxido de titânio e zircônio 160 (não representada na figura 1).

[0085] A tabela 3 resume as características ligadas às espessuras das camadas funcionais e dos revestimentos dielétricos.

Ep: espessura física (nm); Eo: espessura óptica (nm).

II. Desempenhos de "controle solar" e colorimetria

[0086] A Tabela 4 lista as principais características ópticas medidas quando as vidraças fazem parte de vidraça dupla com uma estrutura 6/16/4: vidro de 6 mm/espaço entre as camadas de 16 mm 90% preenchido com árgon/vidro de 4 mm, a pilha sendo posicionada na face 2 (a face 1 da vidraça é a face mais externa das vidraças, como de costume),

[0087] Para essas vidraças duplas, - TL indica: a transmissão da luz na região visível em %, medida de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2°; - a*T e b*T indicam as cores a* e b* na transmissão no sistema L* a*b* medidas de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2° e medidas perpendicularmente às vidraças; - RLex indica: a reflexão da luz na região visível em %, medida de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2° no lado da face mais externa, a face 1; - a*Rext e b*Rext indicam as cores a* e b* na reflexão no sistema L*a*b* medidas de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2° no lado da face mais externa e assim medidas perpendicularmente às vidraças, - RLint indica: a reflexão da luz na região visível em %, medida de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2° no lado da face interna, a face 4; - a*Rint e b*Rint indicam as cores a* e b* na reflexão no sistema L*a*b* medidas de acordo com o iluminante D65 a um observador a 2° no lado da face interna e assim medidas perpendicularmente às vidraças.

[0088] Os valores colorimétricos em um ângulo a*g60° e b*g60° são medidos em uma vidraça única com uma incidência de 60°. Isso leva em conta a neutralidade das cores em um ângulo.

[0089] De acordo com a invenção, é possível produzir uma vidraça compreendendo uma pilha com três camadas metálicas funcionais que tem uma aparência de prata brilhante na reflexão no lado externo, uma transmissão de luz de cerca de 50%, uma alta seletividade, uma reflexão de luz alta e uma baixo fator solar.

[0090] Os exemplos, de acordo com a invenção, todos têm uma coloração agradável e moderada na transmissão, de preferência na faixa dos azuis ou azuis esverdeados.

[0091] As vidraças, de acordo com a invenção, têm um fator solar inferior ou igual a 25% e uma seletividade superior a 1,80. Estas vidraças adicionalmente têm um reflexo externo pelo menos superior a 25%, ou mesmo inferior a 27,5%. Estas vidraças também possuem cores neutras na transmissão.

Claims

1. Material que compreende um substrato transparente (10) revestido com uma pilha de camadas finas que compreende sucessivamente, começando do substrato, uma alternância de três camadas metálicas funcionais à base de prata (40, 80, 120) referidas, começando do substrato, como primeira, segunda e terceira camadas funcionais e de quatro revestimentos dielétricos (20, 60, 100, 140), referidos, começando do substrato, como M1, M2, M3 e M4, cada revestimento dielétrico compreendendo pelo menos uma camada dielétrica, de modo que cada camada metálica funcional esteja posicionada entre dois revestimentos dielétricos, caracterizado pelo fato de que: - a espessura da primeira camada funcional (40) é menor que a espessura da segunda camada funcional (80), - a espessura da primeira camada funcional (40) é menor que a espessura da terceira camada funcional (120), - a espessura da segunda camada metálica funcional (80) é entre 13 e 20 nm, - os revestimentos dielétricos M1 e M2 possuem uma espessura óptica Eo1 e Eo2 que satisfaz a seguinte equação: Eo2 < 1,1Eo1, em que o material tem uma transmissão de luz inferior a 60,0% e/ou uma reflexão da luz no lado externo superior ou igual a 20,0%.

2. Material, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão da espessura da terceira camada metálica funcional (120) para a espessura da segunda camada funcional (80) é entre 0,90 e 1,10, incluindo estes valores.

3. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as três camadas metálicas funcionais satisfazem as seguintes características: - a espessura da primeira camada metálica funcional (40) é entre 6 e 12 nm, - a espessura da terceira camada metálica funcional (120) está entre 13 e 20 nm.

4. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a pilha compreende também pelo menos uma camada de bloqueio localizada em contato com uma camada funcional (30, 50, 70, 90, 110, 130) selecionada dentre camadas metálicas à base de um metal ou uma liga de metal, camadas de nitreto metálico, camadas de óxido metálico e camadas de oxinitreto metálico de um ou mais elementos selecionados dentre titânio, níquel, cromo e nióbio, tais como uma camada de Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr ou NiCrN.

5. Material, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a espessura total de todas as camadas de bloqueio em contato com as camadas funcionais é entre 0,1 e 2 nm, incluindo estes valores.

6. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os revestimentos dielétricos satisfazem as seguintes características: - a espessura óptica do primeiro revestimento dielétrico M1 é de 85 a 150 nm, - a espessura óptica do segundo revestimento dielétrico M2 é de 80 a 150 nm, - a espessura óptica do terceiro revestimento dielétrico M3 é de 135 a 220 nm, - a espessura óptica do quarto revestimento dielétrico M4 é de 65 a 120 nm.

7. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada um dos revestimentos dielétricos compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de barreira (24, 64, 104, 144) à base de compostos de silício e/ou alumínio selecionados dentre os óxidos, tais como SiO2 e Al2O3, nitretos de silício Si3N4 e AlN e oxinitretos SiOxNy e AlOxNy.

8. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada revestimento dielétrico compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização à base de um óxido cristalino (28, 62, 68, 102, 108, 142), em particular à base de óxido de zinco, opcionalmente dopado com o auxílio de pelo menos um outro elemento, como o alumínio.

9. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada camada funcional está em cima de um revestimento dielétrico, cuja camada superior é uma camada dielétrica com uma função de estabilização (28, 68, 108), de preferência à base de óxido de zinco e/ou em baixo de um revestimento dielétrico, cuja camada inferior é uma camada dielétrica com uma função de estabilização (62, 102, 142), de preferência à base de óxido de zinco.

10. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender uma pilha, definida começando do substrato transparente, compreendendo: - um primeiro revestimento dielétrico (20) que compreende uma camada dielétrica com uma função de barreira (24) e uma camada dielétrica com uma função de estabilização (28), - opcionalmente uma camada de bloqueio (30), - uma primeira camada funcional (40), - opcionalmente uma camada de bloqueio (50), - um segundo revestimento dielétrico (60) que compreende pelo menos uma camada dielétrica inferior com uma função de estabilização (62), uma camada dielétrica com uma função de barreira (64) e uma camada dielétrica superior com uma função de estabilização (68), - opcionalmente uma camada de bloqueio (70), - uma segunda camada funcional (80), - opcionalmente uma camada de bloqueio (90), - um terceiro revestimento dielétrico (100) que compreende pelo menos uma camada dielétrica inferior com uma função de estabilização (102), uma camada dielétrica com uma função de barreira (104) e uma camada dielétrica superior com uma função de estabilização (108), - opcionalmente uma camada de bloqueio (110), - uma terceira camada funcional (120), - opcionalmente uma camada de bloqueio (130), - um quarto revestimento dielétrico (140) que compreende pelo menos uma camada dielétrica com uma função de estabilização (142), uma camada dielétrica com uma função de barreira (144) e opcionalmente uma camada protetora (160).

11. Material, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material tem uma reflexão de luz no lado externo, superior ou igual a 25,0%

12. Processo para obter um material, tal como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as camadas da pilha são depositadas por pulverização por magnétron.

13. Vidraça caracterizada por compreender pelo menos um material, tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

14. Vidraça, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada pelo fato de que a pilha é posicionada na vidraça de modo que a luz incidente vinda do exterior passe pelo primeiro revestimento dielétrico antes de passar pela primeira camada metálica funcional.

15. Vidraça, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizada por estar na forma de vidraças monolíticas, laminadas ou múltiplas, em particular vidraças duplas ou vidraças triplas.