ES2329899T3 - Sistema estratificado de baja emitancia, que puede someterse a elevadas exigencias termicas, procedimiento para su fabricacion y uso de los sustratos revestidos con el sistema estratificado. - Google Patents

Abstract

Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor, para sustratos transparentes (1), preferiblemente vidrio, con al menos la siguiente estructura de capas que se compone de al menos una capa base (2) de un compuesto oxídico y/o un compuesto de tipo nitruro, al menos una capa funcional (3) de plata, al menos una capa barrera (4) y al menos una capa de cubrición (5) a base de por un compuesto oxídico y/o un compuesto de tipo nitruro, caracterizado porque la capa barrera (4) dispuesta por encima de la capa funcional (3) está constituida por un nitruro metálico, para cuyo coeficiente de extinción k (lambda) en el intervalo de longitudes de onda 380 nm <= 780 <=nm para cada lambda rige k (lambda) < 0,2, donde el sistema estratificado no contiene capas metálicas ni compuestos metálicos no estequiométricos ni por encima ni por debajo de la capa funcional (3), y la capa barrera (4) presenta un espesor de 1 nm a 10 nm.

Description

Sistema estratificado de baja emitancia, que puede someterse a elevadas exigencias térmicas, procedimiento para su fabricación y uso de los sustratos revestidos con el sistema estratificado.

La invención se refiere a un sistema estratificado Low-E (de baja emitancia) que puede someterse a elevadas exigencias térmicas, para sustratos transparentes, en especial para vidrio flotado que se utiliza para vidrios para ventanas planos y curvos, como acristalamiento aislante y como vidrio compuesto de seguridad, y a un procedimiento para su fabricación, preferiblemente un procedimiento de revestimiento al vacío.

Hojas de vidrio recubiertas de este tipo se utilizan principalmente para el aislamiento del calor y en función de la finalidad de uso, se pretensan y/o se curvan. Las hojas de vidrio planas se utilizan como acristalamiento para ventanas y las hojas de vidrio curvas pueden usarse, por ejemplo, como vidrios para automóviles.

Para vidrio flotado con un revestimiento de ese tipo se debe cumplir con la exigencia de que el sistema estratificado presente una baja capacidad de emisión o bien una elevada capacidad de reflexión en la zona infrarroja del espectro electromagnético. Esta función se logra por medio de una capa con conductividad eléctrica, por lo general una capa plateada (capa funcional).

A fin de poder aprovechar la energía solar para el equilibrio energético de un edificio, debe ingresar una proporción lo más elevada posible del espectro solar (300 nm - 2500 nm) en el interior del recinto. Ello también incluye la zona del espectro visible e implica la exigencia de una transmisión de la luz alta y de color neutro.

Para poder alcanzar con un acristalamiento aislante de doble vidrio, cuyo espacio entre vidrios (16 mm) contiene argón (grado de llenado 90%) según DIN EN 673 un valor U_{g} de 1,2 W/m^{2}K, al menos una superficie orientada hacia el espacio intermedio entre vidrios debe presentar una capacidad de emisión máxima de 4%. Esta exigencia determina en gran medida el espesor geométrico de la capa funcional. Dicho espesor varía, por ejemplo, entre 9 nm y 15 nm.

Dado que la capa funcional del espesor mencionado, que preferiblemente está constituida por un metal noble, especialmente por plata, presenta una reflexión metálica en la zona del espectro visible, se reduce la energía y la luz solar que ingresan en el edificio. Por esa razón, se dispusieron otras capas transparentes de materiales oxídicos que también se denominan capas antirreflectantes, por debajo y por encima de la capa plateada. Por esa razón, el sistema estratificado Low-E más sencillo se compone de al menos tres capas: la capa inferior antirreflectante (capa base), la capa funcional (metal noble) y la capa superior antirreflectante (capa de cubrición).

A efectos de lograr el mejor crecimiento posible del cristal al aplicar la capa plateada, es usual aplicar al menos una capa base adicional directamente por debajo de la capa plateada, una capa denominada de crecimiento o primaria que, por lo general, está constituida por óxido de zinc. La fabricación de sistemas estratificados Low-E se realiza, en general, en instalaciones en línea mediante revestimiento al vacío, preferiblemente por pulverización con magnetrones (pulverización catódica). En este caso, las capas plateadas se aplican por pulverización catódica mediante un blanco metálico en una atmósfera de gas inerte, dominante en argón, y las capas antirreflectantes se aplican, por lo general, mediante un blanco metálico en una atmósfera mixta de gas inerte y gas reactivo (p. ej. oxígeno).

Al aplicar una capa de cubrición oxídica sobre la capa plateada en una atmósfera de gas reactivo que contiene oxígeno, existe la desventaja de que la capa plateada extraordinariamente fina es sometida a la atmósfera de gas reactivo que contiene oxígeno. La plata elemental se oxida y la capa ya no cumple con su verdadera función, la reflexión del calor.

Para evitar esta reacción desventajosa, por lo general se aplica una capa de óxido metálico muy delgada, puramente metálica, también denominada subestequiométrica, sobre la capa plateada, la que con frecuencia se denomina capa de protección, capa de sacrificio, capa barrera o capa bloqueante. Al aplicar la capa barrera al vacío se agrega la cantidad mínima de oxígeno para evitar que se oxide la plata. La capa barrera adquiere mayor carácter metálico por ese insuficiente suministro de oxígeno. Al revestir la capa barrera con la capa de cubrición, esta capa barrera es sometida a la agresiva atmósfera oxigenada y se oxida al menos parcialmente, es decir la capa se torna mayormente estequiométrica.

Como estado de la técnica se conocen en principio los siguientes sistemas Low-E con la siguiente estructura básica:

Capa(s) de óxido - capa primaria - capa funcional - capa barrera - capa(s) de óxido

Cada vez con mayor frecuencia los sistemas estratificados Low-E deben cumplir con una exigencia adicional. Los revestimientos deben ser resistentes a procesos térmicos de curvado y pretensado sin que se vea afectada su funcionalidad. En el caso de estos procesos el vidrio ya recubierto se calienta durante algunos minutos a aproximadamente 650ºC, es decir, hasta la temperatura de reblandecimiento del vidrio, y se templa mediante un enfriado repentino. El curvado se realiza durante el calentamiento y el enfriamiento. Debido a la elevada temperatura del proceso y según la conformación del sistema estratificado Low-E, pueden ser activados distintos mecanismos microscópicos defectuosos. Estos son aglomeración de la plata, oxidación de la plata, procesos de difusión, deslaminación y recristalización de las capas antirreflectoras. Estos mecanismos mayormente conducen a un aumento de la capacidad de emisión y a un aumento significativo de la luz dispersa reflejada de manera difusa. De acuerdo con la composición de los estratos pueden variar considerablemente la transmisión de la luz, la reflexión de la luz, así como los colores de transmisión y reflexión.

Por esa razón los sistemas estratificados deben cumplir exigencias en el sentido de que tanto antes como también después del proceso de aplicación de temperatura elevada, deben presentar las propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas deseadas, es decir, que estas propiedades no se modifican durante el proceso térmico o sólo se modifican de manera poco significativa. Ya se realizaron muchos intentos para evitar ampliamente los mecanismos defectuosos, pero hasta el momento no pudo solucionarse este problema de manera satisfactoria. Los sistemas estratificados usuales adquieren sus propiedades ventajosas sólo después del proceso térmico, es decir, presentan una estructura tal que las propiedades deseadas de las capas se concretan sólo al realizar el pretensado o curvado mediante una modificación significativa. Resulta desfavorable que por esa razón deben realizarse obligatoriamente los procesos de pretensado o curvado.

El estado de la técnica está documentado esencialmente a través de los siguientes derechos de protección
industrial:

En el documento EP 1 238 950 A2 se describe un sistema estratificado, en el que se produce la precipitación directa de capas de nitruro de silicio ricas en Si sobre el sustrato, así como capas de NiCrO_{x} de bajo contenido de oxígeno por debajo y por encima de la capa plateada. La capa superior de NiCrO_{x} principalmente cumple la función de proteger a la plata durante el proceso de fabricación de las atmósferas de oxígeno agresivas al producirse la precipitación de las posteriores capas dieléctricas transparentes. Además, junto con la capa inferior de NiCrO_{x},_{ }actúa como capa de protección para la plata en un posterior proceso con temperatura elevada. En esta estructura estratificada es desventajosa la presencia de capas subestequiométricas (Si_{x}N_{y} y NiCrO_{x}). Estas capas protectoras se oxidan y, con ello, se tornan más transparentes. Otra desventaja es que a causa de ello se modifica la impresión óptica del vidrio recubierto completo durante el proceso de pretensado. Se incrementa la transmisión y varían de manera correspondiente los colores de transmisión y reflexión.

En el documento EP 1 174 397 A2 se describen sistemas estratificados Low-E resistentes a altas temperaturas. Se disponen capas plateadas que están rodeadas por ambas caras por capas de NiCrO_{x}. En ese caso al menos la capa de NiCrO_{x} dispuesta por encima de la capa plateada, se conforma como capa de gradientes, en donde el grado de oxidación aumenta a partir de la plata hacia la siguiente capa. En una capa de NiCrO_{x} correspondientemente gruesa el gradiente de oxidación se produce de todos modos en cuanto la muestra, después del revestimiento con NiCrO_{x},_{ }se somete al siguiente plasma de oxígeno. En este caso primero se produce la oxidación de la superficie perimetral externa de la capa de NiCrO_{x,} mientras es recubierta en forma simultánea con la siguiente capa dieléctrica. Es una desventaja que durante uno de los procesos térmicos posteriores al revestimiento, la capa inferior de NiCrO_{x} y la capa de gradiente superior se oxidan casi por completo, se tornan más transparentes y, en consecuencia, se modifica la impresión óptica completa del revestimiento.

En una pluralidad de soluciones se utiliza al menos una capa metálica o subestequiométrica para proteger la capa plateada, por lo que es una desventaja la variación de las propiedades del revestimiento que se producen durante el proceso térmico.

En el documento EP 1 182 175 A1, en contraposición a EP 1 174 397 A2, se sustituyeron las capas de NiCrO_{x} por capas amortiguadoras puramente metálicas de cromo. Esta realización presenta la desventaja de que las alteraciones de transmisión y de colores se intensifican aún más durante el proceso de pretensado o bien de curvado.

En el documento DE 198 48 751 C1 se describe el uso de capas de estannato de Zn de diferentes grados de aleación que pueden contener proporciones reducidas de los elementos más diversos, en especial Al o Sb. Esa composición de material cumple la función de barrera de difusión.

En el documento EP 1 047 644 B1 se describe una disposición con una capa barrera que se compone de una aleación metálica de aluminio, donde el metal de aleación es Mg, Mn, Cu, Zn, Ni o Si. La capa presenta características puramente metálicas.

En el documento EP 0 999 192 B1 se describe una solución que contiene una capa de NiCrO_{x} de 0,1 nm a 3,0 nm de espesor que está embutida en una capa de metal noble.

En las realizaciones que se describieron en los últimos tres documentos citados, se emplean capas subestequiométricas o metálicas como capa barrera, lo que genera las desventajas que se mencionaron anteriormente.

En el documento EP 1 060 140 B1 se realiza la aleación de un componente metálico (aprox. 5% a aprox. 20%) con la capa plateada, que presenta una elevada afinidad por el oxígeno. Durante el tratamiento térmico se procura así una oxidación en las superficies perimetrales entre la plata y las capas adyacentes y de esa manera se protege a la propia plata de la oxidación. Una desventaja de esta solución radica en que esta capa de protección sólo se forma durante el pretensado térmico y no es posible prescindir de la usual capa metálica de bloqueo ("capa amortiguadora"), p. ej. de Nb o de NiCr, para proteger a la plata durante la preparación de la capa. Además, es una desventaja que incluso después del tratamiento térmico una pequeña proporción de los átomos extraños aleados con la plata no difunde a las superficies perimetrales y permanece en la capa plateada. Estos reducen la conductividad de manera significativa y con ello la capacidad de reflectar calor.

En el documento DE 198 52 358 C1 se describe un sistema estratificado que es adecuado para el pretensado térmico. Los componentes esenciales del sistema estratificado son una capa metálica de zinc de 4 nm de espesor debajo de la capa plateada, una capa metálica de AlZnMn de 3 nm de espesor por encima de la capa plateada, así como una capa oxidada mixta que contiene Zn con estructura de espinela como capa de cubrición. Es una desventaja aquí, como ya se describió también, que para el pretensado térmico se debe aumentar el espesor de la capa de AlZnMn a 7 nm, por lo que a 550 nm se reduce la transmisión de 83,1% a 70%. Esa reducción de la transmisión es compensada nuevamente durante el pretensado mediante la oxidación de la capa de AlZnMn. También se describe aquí la desfavorable variación de los valores cromáticos reflectivos que conlleva este proceso.

En el documento EP 0 718 250 B1 se describen tanto capas de cubrición especiales que constituyen barreras de difusión contra el oxígeno, como capas base especiales que deben impedir la difusión de iones Na^{+} desde el vidrio flotado al sistema estratificado. Las dos capas que cumplen la función de capas barrera se basan en compuestos de Si. También aquí existe la desventaja de que se aplica una capa metálica de protección, en especial de Nb, Ta, Ti, Cr, Ni y aleaciones de estos metales, directamente sobre la plata.

De los documentos WO 02/062713 A y US 2003/0194570 A1 se conocen sistemas estratificados que incluyen capas no estequiométricas como capas barrera.

Las soluciones que se describieron previamente conforme el estado de la técnica, emplean capas metálicas o subestequiométricas como capas barrera, que presentan la desventaja de que las propiedades de los estratos, como por ejemplo transmisión de la luz, reflexión, valores cromáticos así como la resistencia de la capa, varían de manera significativa durante un tratamiento térmico realizado para pretensar y/o curvar.

En el documento WO 99/45415 se describe el uso de una capa barrera de AlN de 82 nm de espesor, con la cual se desea reducir tensiones en el sistema estratificado. Además, en el documento EP 1010677 A1 se dan a conocer sistemas estratificados con capas barrera de AlN que presentan un espesor de 20 nm o más.

La invención, por lo tanto, se basa en el objetivo de crear un sistema estratificado resistente a elevadas exigencias térmicas que sólo se modifica respecto de sus propiedades ópticas y eléctricas en rangos tan estrechos que el vidrio recubierto puede utilizarse en la estructura de acristalamiento aislante tanto sin tratamiento como también después de un pretensado y/o curvado térmico, y la diferencia es apenas perceptible por el ojo humano. El sistema estratificado debe ser adecuado tanto para acristalamientos planos y curvos sencillos, como para cristal de seguridad laminado y/o curvado y para acristalamientos aislantes. El procedimiento para la fabricación del sistema estratificado ha de ser un proceso de recubrimiento al vacío conocido de por sí, que sea rentable y de alta productividad y ha de garantizar las elevadas exigencias predeterminadas respecto de los parámetros ópticos del sistema estratificado para los distintos usos.

Estos objetivos se cumplen mediante un sistema estratificado de acuerdo con la reivindicación 1 o bien un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10. Ejecuciones ventajosas del sistema estratificado o bien del procedimiento son objeto de las reivindicaciones 2 a 9 y 11 a 15. Los usos preferenciales de sustratos revestidos con sistemas estratificados son objeto de las reivindicaciones 16 a 21.

Un sistema estratificado Low-E para sustratos transparentes, preferiblemente vidrio, que se compone al menos de una capa base, al menos una capa funcional de plata, al menos una capa barrera y al menos una capa de cubrición, donde esta secuencia de capas se puede repetir dentro del sistema estratificado completo, se realiza de manera tal según la invención que directamente por encima de la capa funcional se dispone una capa barrera constituida por un nitruro metálico, para cuyo coeficiente de extinción k (\lambda) en el intervalo de longitudes de onda 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm es (\lambda) < 0,2, como por ejemplo AlN o BN, con un espesor de 1 nm a 10 nm. La(s) capa(s) base y la(s) capa(s) de cubrición están constituidas por compuestos de tipo óxido y/o nitruro. Tanto por encima como también por debajo de la capa funcional no se disponen capas metálicas, ni tampoco compuestos metálicos que son preponderantemente subestequiométricos.

De manera sorprendente se comprobó que una capa barrera de un nitruro metálico, como por ejemplo nitruro de aluminio o nitruro de boro, con un espesor de capa que varía entre 1 nm y 10 nm, constituye una protección suficiente para la capa funcional. Al aplicar la capa barrera sobre la capa funcional en una atmósfera gaseosa nitrurante, de manera ventajosa no es afectada la capa funcional propiamente dicha. La capa barrera protege a la capa funcional de la oxidación al aplicar la capa de cubrición en la atmósfera oxigenada reactiva requerida a tal efecto. Es esencial en este caso que no son necesarias capas barrera subestequiométricas ni metálicas. Preferiblemente se utiliza una capa barrera que presenta una composición ampliamente estequiométrica. En especial, y de acuerdo con la invención, no se utilizan capas constituidas por un metal, una aleación metálica o un óxido metálico (las denominadas capas metálicas de sacrificio) como capas barrera.

La capa barrera preferiblemente está constituida por un nitruro de aluminio de composición ampliamente estequiométrica (AlN). Pudo demostrarse que en el nitruro de aluminio el nitrógeno es desplazado durante el tratamiento térmico, para ser reemplazado por oxígeno, de modo que se forma una capa de Al_{2}O_{3} con una excelente adhesión respecto de la capa funcional de plata. Se comprobó que durante el proceso a temperatura elevada el nitruro de aluminio es muy apropiado para minimizar o bien evitar la migración de elementos y/o compuestos de los materiales de las capas a través de la secuencia de capas y/o del sustrato al interior de la secuencia de capas y/o de la atmósfera al interior de la secuencia de capas, preferiblemente en este caso, hacia el interior de la capa funcional y/o a través de la capa funcional, con lo que se evitan los mecanismos defectuosos que se describieron al principio.

Con especial preferencia, el sistema estratificado completo no contiene capas que presenten un compuesto con una composición no estequiométrica. De esa manera se evita especialmente que varíen las propiedades ópticas del sistema estratificado mediante un proceso térmico.

Además, resulta ventajoso disponer al menos una capa barrera adicional como una capa parcial dentro de la capa base, para especialmente evitar una difusión de átomos o de iones desde el sustrato al interior del sistema estratificado. Para ello, la capa parcial que actúa como capa barrera, preferiblemente se pone en contacto directamente con el sustrato. Además, también se puede haber integrado en la capa de cubrición al menos una capa barrera adicional en forma de capa parcial, para proteger de manera ventajosa el sistema estratificado, en especial la capa funcional, de influencias ambientales (por ejemplo, oxidación al aire, penetración de sustancias extrañas).

Otra ejecución ventajosa del sistema estratificado consiste en que la capa base y/o la capa de cubrición están formadas por capas parciales, y estas están constituidas por compuestos metálicos o aleaciones metálicas oxídicas y/o de tipo nitruro.

Una ventaja esencial del sistema estratificado de acuerdo con la invención radica en que tanto por encima como también por debajo de la capa funcional sólo se dispusieron capas, en las que ampliamente no se produce absorción, es decir que no son capas metálicas ni compuestos metálicos que son preponderantemente subestequiométricos. Para la(s) capa(s) base, la(s) capa(s) de cubrición y en especial para la capa barrera según la invención, rige en el intervalo espectral 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm para el coeficiente de extinción un valor de k (\lambda) < 0,2.

Los demás parámetros del sistema estratificado, en especial los espesores de capa requeridos, se calculan de manera conocida, para poder alcanzar los valores ópticos y energéticos deseados.

El sistema estratificado se aplica sobre el sustrato en una instalación conocida de por sí para realizar el revestimiento al vacío, preferiblemente mediante pulverización catódica reactiva con ayuda de campos magnéticos. Las distintas capas preferiblemente se aplican en una secuencia al vacío pasando por distintas estaciones de revestimiento. Los parámetros del proceso y de la instalación se determinan de manera de por sí conocida de modo tal que se logran los espesores y las propiedades requeridos para cada capa.

Al preparar la capa barrera es esencial que se produzca una capa de nitruro ampliamente estequiométrica, para cuyo coeficiente de extinción k (\lambda) en el intervalo espectral 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm rige un valor de k (\lambda) < 0,2. Esta propiedad de la capa es determinada durante la preparación de la capa barrera por la presión parcial del nitrógeno ajustada. Con una presión parcial de nitrógeno reducida se pueden preparar capas de nitruro subestequiométricas de características ampliamente metálicas y elevado poder de absorción, a altos índices de revestimiento. Con una presión parcial de nitrógeno elevada se pueden producir las capas de nitruro requeridas que son ampliamente
estequiométricas.

A fin de determinar la presión parcial de nitrógeno óptima, con la cual se logran las propiedades deseadas de las capas, en una serie de ensayos se preparan capas de nitruro de diferente espesor y diferentes propiedades ópticas, mientras se varía la presión parcial de nitrógeno. Por medio de un procedimiento adecuado (p. ej. reflectometría de rayos X) se miden los espesores de capa de las distintas muestras y se determinan los parámetros de la capa, en especial k (\lambda), por medio de cálculos. La presión parcial de nitrógeno óptima es la presión mínima con la que es posible preparar capas, para las que en todas las longitudes de onda en el intervalo 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm rige aún el valor k (\lambda) < 0,2. En la pulverización catódica reactiva reforzada con campos magnéticos, el punto operativo del cátodo determinado de esta manera se mantiene constante mediante un mecanismo de regulación conocido.

A fin de lograr una mejor estabilidad a largo plazo del índice de revestimiento y una mejor homogeneidad de las capas de nitruro respecto de la pulverización con DC-magnetrones no pulsados, es ventajoso aplicar las capas mediante DC-magnetrones pulsados, preferiblemente mediante una pulverización reactiva de frecuencia media. En esta variante del procedimiento existe, además, la ventaja de que se reprime mayormente el "arcing" restante.

De acuerdo con el sector de empleo al que se destinen las hojas de vidrio revestidas puede ser necesario realizar el pretensado o curvado de las mismas. Como es de conocimiento general, esto se logra calentando las hojas de vidrio recubiertas a altas temperaturas, luego se las curva y se las enfría nuevamente. Para este tratamiento térmico de las hojas de vidrio revestidas acabadas, a continuación de la instalación para el revestimiento, están dispuestos un dispositivo de calentamiento, un dispositivo para el curvado y un dispositivo para el enfriamiento. En caso que sea necesario un tratamiento térmico, especialmente para el pretensado o el curvado, el régimen de temperatura debe determinarse mediante la selección de la temperatura y la duración de la acción térmica de modo tal que permite el curvado y/o pretensado del vidrio en los distintos espesores.

La ventaja del sistema estratificado de acuerdo con la invención radica en que las capas barrera son de un nitruro metálico, en especial de nitruro de aluminio o de nitruro de boro, que en comparación con capas de óxido metálico o de óxido metálico subestequiométricas prácticamente carecen de absorción y por lo tanto son capas dieléctricas de alta transparencia. De esa manera no se reduce la transmisión de la luz del producto no pretensado. Durante la preparación de la capa barrera no se afecta la capa funcional en la atmósfera nitrogenada y la capa barrera protege a la capa funcional de la oxidación al aplicar la capa de cubrición en la atmósfera oxigenada reactiva requerida a tal efecto. Además, la capa barrera presenta una elevada resistencia mecánica y química y una reducida aspereza superficial.

Una ventaja de una capa barrera especialmente preferida compuesta de nitruro de aluminio radica en que durante el pretensado térmico, el nitrógeno es desplazado del nitruro de aluminio, siendo sustituido por oxígeno, de modo que se forma una capa barrera de Al_{2}O_{3}. La extinción k(\lambda) de ambos materiales dieléctricos de las capas, AlN y Al_{2}O_{3}, sólo presenta diferencias insignificantes en la zona del espectro visible entre 380 nm y 780 nm (como máximo aproximadamente \Deltak = 0,01) y la diferencia media de la dispersión de ambos materiales en la zona del espectro visible de aproximadamente \Deltan = 0,35, debido a los reducidos espesores de las capas barrera, apenas produce una variación de los parámetros ópticos del revestimiento durante el proceso de pretensado. Por esa razón, los parámetros ópticos del revestimiento, como la transmisión de la luz, la reflexión de la luz así como los valores cromáticos, pueden mantenerse constantes dentro de límites extremadamente estrechos. La plata de la capa funcional está protegida por la capa barrera durante el proceso de pretensado, de modo que no se producen los mecanismos defectuosos que se describieron anteriormente. La resistencia de la capa y, con ello, la capacidad de emisión ampliamente no sufren cambios después del proceso de pretensado y la distribución de luz difusa se mantiene por debajo de 0,5%. Debido a la estructura de la capa y, en especial, a causa de la capa barrera se logra mantener todos los parámetros esenciales de las capas durante el proceso de pretensado, de modo que ya no es necesario realizar este proceso obligatoriamente para preservar las propiedades deseadas de las capas.

La invención se explica a continuación en mayor detalle por medio de tres ejemplos de realización en relación con las Figuras 1 a 3.

Estas muestran:

Figura 1: una representación esquemática de un corte en sección transversal a través de un sistema estratificado de acuerdo con un primer ejemplo de realización de la invención,

Figura 2: una representación esquemática de un corte en sección transversal a través de un sistema estratificado de acuerdo con un segundo ejemplo de realización de la invención y

Figura 3: una representación esquemática de un corte en sección transversal a través de un sistema estratificado de acuerdo con un tercer ejemplo de realización de la invención.

En el ejemplo de realización de la invención representado en la Figura 1, está aplicado sobre un sustrato 1, por ejemplo un vidrio flotado, un sistema estratificado que contiene una capa base 2 que se compone, por ejemplo, de ZnO. Sobre la capa base 2 está aplicada una capa funcional 3 de Ag. Después de la capa funcional 3 continúa una capa barrera 4 constituida por un nitruro metálico que preferiblemente se compone de nitruro de aluminio o nitruro de boro. Finalmente, está aplicada una capa de cubrición 5, compuesta, por ejemplo, por SnO_{2}.

En el ejemplo de realización de la invención representado en la Figura 2, el sistema estratificado está ampliado respecto de la Figura 1 de tal manera que la capa base 2 está formada por una primera capa parcial 2.1 de SnO_{2} y por una segunda capa parcial 2.2 de ZnO. La capa de cubrición 5 se compone de una capa parcial 5.1 de ZnO y una capa parcial 5.2 de SnO_{2} dispuesta por encima.

En el ejemplo de realización de la invención representado en la Figura 3, la capa base 2 que se encuentra sobre el sustrato 1, se compone de una capa parcial 2.1 constituida, al igual que la capa barrera 4, por un nitruro metálico, en especial AlN o BN, una segunda capa parcial 2.2, constituida, por ejemplo, por un material de elevada fragilidad, tal como óxido de titanio, óxido de niobio, óxido de tántalo u óxido de zirconio, y una tercera capa parcial 2.3, constituida, por ejemplo, por ZnO. Sobre la capa base 2 están aplicadas una capa funcional 3 de plata y una capa barrera 4 compuesta por un nitruro metálico, en especial AlN o BN. La capa de cubrición 5 está constituida, por lo tanto, considerada a partir de la capa barrera 4, por una capa parcial 5.1, por ejemplo de ZnO, por una capa parcial 5.2, por ejemplo de SnO_{2}, y por una capa parcial 5.3 que, al igual que la capa barrera 4, está constituida por un nitruro metálico, preferiblemente por AlN o BN.

Las capas parciales 2.1, 5.3, integradas en la capa base 2 o bien en la capa de cubrición 5, constituidas por un nitruro metálico, cumplen la función de capas barrera adicionales. Preferiblemente, se componen del mismo material que la capa barrera 4. La capa barrera 2.1 integrada en la capa base 2, actúa ventajosamente como barrera de difusión para átomos o iones, en especial iones Na^{+} que durante un proceso térmico pueden penetrar desde el sustrato en el sistema estratificado. Con especial preferencia, la capa barrera 2.1 integrada en la capa base 2, delimita directamente con el sustrato. Además, es ventajoso cuando la capa barrera 5.3 integrada en la capa de cubrición 5 delimita directamente con el medio del entorno, por ejemplo aire, a fin de proteger al sistema estratificado de la oxidación y/o de las influencias ambientales.

Los sistemas estratificados de acuerdo con la invención pueden usarse para el revestimiento de hojas de vidrio de cualquier tipo, tales como, por ejemplo, vidrio flotado, en especial para vidrios de ventanas. Se puede continuar el procesamiento de las hojas de vidrio revestidas para obtener acristalamientos de seguridad planos y/o curvados, vidrio laminado de seguridad o también acristalamientos aislantes.

Claims (21)

1. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor, para sustratos transparentes (1), preferiblemente vidrio, con al menos la siguiente estructura de capas que se compone de al menos una capa base (2) de un compuesto oxídico y/o un compuesto de tipo nitruro, al menos una capa funcional (3) de plata, al menos una capa barrera (4) y al menos una capa de cubrición (5) a base de por un compuesto oxídico y/o un compuesto de tipo nitruro, caracterizado porque la capa barrera (4) dispuesta por encima de la capa funcional (3) está constituida por un nitruro metálico, para cuyo coeficiente de extinción k (\lambda) en el intervalo de longitudes de onda 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm para cada \lambda rige k (\lambda) < 0,2, donde el sistema estratificado no contiene capas metálicas ni compuestos metálicos no estequiométricos ni por encima ni por debajo de la capa funcional (3), y la capa barrera (4) presenta un espesor de 1 nm a 10 nm.

2. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la capa barrera (4) presenta una composición ampliamente estequiométrica.

3. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque está dispuesta una capa barrera adicional debajo de la capa funcional (3).

4. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está dispuesta una capa barrera adicional como capa parcial (2.1) integrada a la capa base (2) y/o como una capa parcial (5.3) integrada a la capa de cubrición (5).

5. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa barrera (4) está constituida por un compuesto de nitruro de aluminio o de boro.

6. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa base (2) y/o la capa de cubrición (5) están constituidas por al menos dos capas parciales dieléctricas (2.1 a 2.n; 5.1 a 5.m) preparadas a partir de compuestos metálicos o aleaciones oxídicas y/o compuestos metálicos o aleaciones de tipo nitruro.

7. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la capa base (2) está dispuesta al menos una capa que se compone de un compuesto oxídico o un compuesto de tipo nitruro de al menos uno de los elementos Al, Nb, Sn, Si, Ta, Ti, Zn, Zr.

8. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en la capa de cubrición (5) está dispuesta al menos una capa que se compone de un compuesto oxídico o un compuesto de tipo nitruro de al menos uno de los elementos Al, Nb, Sn, Si, Ta, Ti, Zn, Zr.

9. Sistema estratificado Low-E que puede someterse a elevadas exigencias térmicas y reflecta calor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el sistema estratificado se repite varias veces en su estructura.

10. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que los sustratos (1) se revisten en una instalación para revestimiento al vacío con el sistema estratificado, caracterizado porque todas las capas (2 a 5) del sistema estratificado se aplican en forma superpuesta sobre los sustratos (1), en varias estaciones de revestimiento de la instalación de revestimiento al vacío, por las que pasan los sustratos (1) en forma sucesiva al vacío.

11. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el revestimiento se realiza mediante pulverización catódica reactiva mediada por campos magnéticos.

12. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con las reivindicaciones 10 y 11, caracterizado porque durante la preparación de la capa barrera se utiliza tal presión parcial de nitrógeno que se forma una capa de nitruro, para cuyo coeficiente de extinción k (\lambda) en el intervalo de longitudes de onda 380 nm \leq \lambda \leq 780 nm rige, para todas las longitudes de onda \lambda, k (\lambda) < 0,2.

13. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el revestimiento se efectúa mediante DC-magnetrones pulsados por tensión o magnetrones de frecuencia media.

14. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque después de la instalación de revestimiento al vacío está dispuesto un dispositivo de calentamiento, en el cual se realiza el pretensado de los sustratos (1) ya revestidos para su uso como vidrio de seguridad, calentando estos a las temperaturas requeridas, que preferiblemente varían entre 630ºC y 670ºC, y a continuación se los enfría mediante aire a presión.

15. Procedimiento para la fabricación de un sistema estratificado Low-E de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque los sustratos (1) después del calentamiento son curvados y luego son enfriados.

16. Uso del sustrato revestido con el sistema estratificado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se continúa el procesamiento de los sustratos (1) revestidos para obtener acristalamientos aislantes de por sí conocidos.

17. Uso del sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque al menos un sustrato (1) revestido es una hoja de vidrio de un acristalamiento aislante.

18. Uso del sustrato revestido de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17, caracterizado porque el sistema estratificado se encuentra en la cara interna del acristalamiento aislante.

19. Uso del sustrato revestido con el sistema estratificado de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sustrato es procesado posteriormente para obtener un cristal de seguridad curvado y/o laminado de por sí conocido.

20. Uso del sustrato recubierto de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque al menos una hoja del cristal de seguridad está revestida.

21. Uso del sustrato recubierto de acuerdo con la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque el sistema estratificado se encuentra en la cara interna del vidrio de seguridad.