ES2588598T3

ES2588598T3 - Acristalamiento anti-condensación

Info

Publication number: ES2588598T3
Application number: ES13712875.7T
Authority: ES
Inventors: Driss Lamine; Sébastien ROY
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: 2012-03-05
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2016-11-03
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: CN104159862A; EA201491639A1; CA2865696C; EA027458B1; CA2865696A1; CN104159862B; KR20140143359A; KR102067047B1; JP2015516354A; EP2822909A2; JP6603020B2; HUE030891T2; US20150239774A1; WO2013132176A3; DK2822909T3; PT2822909T; WO2013132176A2; FR2987618A1; PL2822909T3; EP2822909B1

Abstract

Un acristalamiento que comprende un sustrato de vidrio (1) provisto sobre una de sus caras, destinada a formar la cara 1 de dicho acristalamiento en la posición de uso, de un apilamiento de capas delgadas que comprenden, desde dicho sustrato (1), una capa (2) de un óxido transparente eléctricamente conductor a base de óxido de estaño y de indio de espesor físico e1 comprendido en un intervalo que va de 50 a 200 nm, una capa de barrera de nitruro de silicio (3) de espesor físico e2, y luego una capa a base de óxido de silicio (4), siendo dichos espesores e1 y e2 expresados en nanómetros tales que 0,11 <= e2/e1 <= 0,18.

Description

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DESCRIPCION

Acristalamiento anti-condensacion

La invencion tiene que ver con el campo de los acristalamientos que comprenden un sustrato de vidrio, provisto sobre al menos una de sus caras de un apilamiento de capas delgadas.

Por razones medioambientales y relacionadas con la preocupacion de economizar ene^a, las viviendas se proporcionan actualmente con acristalamientos multiples, dobles, incluso triples, dotadas con frecuencia de capas con propiedades de baja emisividad destinadas a limitar las transferencias de calor hacia el exterior de la vivienda. Estos acristalamientos con un coeficiente muy bajo de transmision termica estan sujetas sin embargo a la aparicion de condensacion de agua sobre su superficie exterior, en forma de vaho o de escarcha. En el caso de cielos despejados durante la noche, los intercambios de calor por radiacion con el cielo acarrean una disminucion de temperatura que no se compensa suficientemente con las aportaciones de calor que provienen del interior de la vivienda. Cuando la temperatura de la superficie exterior del acristalamiento disminuye por debajo del punto de rodo, el agua condensa sobre dicha superficie, entorpeciendo la visibilidad a traves del acristalamiento por la manana, a veces durante varias horas.

Con el fin de resolver este problema, se sabe como disponer sobre la cara 1 del acristalamiento (la cara exterior) una capa que tiene la propiedad de baja emisividad, por ejemplo una capa de un oxido transparente electricamente conductor (TCO, por sus siglas en ingles) con el fin de reducir los intercambios de radiacion con el cielo. El documento de la solicitud de patente WO 2007/115796 recomienda, por ejemplo, emplear un apilamiento que comprende una capa TCO (tfpicamente, un oxido de estano dopado con fluor), una capa bloqueadora y, por ultimo, una capa fotocatalttica.

El documento de la solicitud de patente FR 2 963 343 describe tambien un apilamiento que comprende una capa TCO, en particular de ITO (oxido de estano e indio, por sus siglas en ingles), una capa intermedia de mdice de refraccion bajo, tfpicamente de sflice y por ultimo una capa fotocatalftica, estando optimizado el espesor de la capa intermedia con el fin de disminuir lo menos posible el factor solar del acristalamiento.

La utilizacion de ITO impone tratamientos termicos, tfpicamente templado, con el fin de reducir al maximo a la vez la resistividad electrica y la absorcion luminosa del ITO. Se ha puesto de manifiesto para los inventores que, en este tipo de apilamientos, no podfan obtenerse los rendimientos optimos del ITO mas que mediante un control bien preciso del estado de oxidacion del ITO.

La invencion tiene por objeto optimizar los rendimientos opticos y de anti-condensacion de acristalamientos provistos de un revestimiento a base de ITO capaz de limitar, e incluso suprimir, la aparicion de condensacion (vaho o escarcha) sobre la cara externa.

A tal efecto, la invencion tiene por objeto un acristalamiento que comprende un sustrato de vidrio (1) provisto sobre una de sus caras, destinada a formar la cara 1 de dicho acristalamiento cuando esta en la posicion de uso, de un apilamiento de capas delgadas que comprende, desde dicho sustrato (1), una capa (2) de un oxido transparente electricamente conductor a base de oxido de estano y de indio de espesor ffsico e1 comprendido en un intervalo que va de 50 a 200 nm; una capa de barrera de nitruro de silicio (3) de espesor ffsico e2 y luego una capa a base de oxido de silicio (4), siendo dichos espesores e1 y e2 expresados en nanometros tales que 0,11 < e2/e1 < 0,18.

Por “cara 1” del acristalamiento se entiende, como es habitual en la tecnica, la cara externa del acristalamiento que esta destinada a ser colocada de forma que se encuentre en contacto con el exterior de la vivienda. Las caras de un acristalamiento se numeran partiendo del exterior, si bien la cara 2 es la opuesta a la cara 1, dicho de otra forma es la otra cara de la misma hoja de vidrio. En un acristalamiento multiple, que comprende dos hojas de vidrio o mas, la cara 3 es la cara de la segunda hoja de vidrio del acristalamiento que esta enfrente de la cara 2, la cara 4 es la cara opuesta a la cara 3, etc.

Preferiblemente, el acristalamiento segun la invencion es un acristalamiento multiple, en particular doble o triple, incluso mas, por ejemplo, cuadruple. Estos acristalamientos tienen en efecto un bajo coeficiente de transmision termica y son las mas afectadas por el fenomeno de condensacion. Un acristalamiento doble esta constituida generalmente por dos hojas de vidrio enfrentadas entre sf y que tienen entre ellas una lamina de gas, por ejemplo aire, argon, xenon o incluso, kripton. Generalmente se dispone en la periferia del acristalamiento, entre las laminas de vidrio, un marco espaciador, en forma de perfil metalico, por ejemplo de aluminio, solidarizado con las laminas de vidrio mediante una cola, estando sellada la periferia del acristalamiento con ayuda de una masilla, por ejemplo de silicona, polisulfuros o poliuretano, para evitar cualquier posible entrada de humedad al interior de la lamina de gas. Frecuentemente, para limitar la humedad, se dispone un tamiz molecular en el marco espaciador. Un acristalamiento triple esta formada de la misma manera, salvo por el hecho de que el numero de hojas de vidrio es de tres.

Cuando el acristalamiento segun la invencion es un acristalamiento triple, al menos otra cara, escogida entre las caras 2 a 5, esta revestida preferiblemente de un apilamiento con propiedades de baja emisividad. En particular, puede tratarse de apilamientos de capas delgadas que comprenden al menos una capa de plata, estando dispuesta la capa de plata, o cada una dellas, entre dos capas dielectricas. Se entiende por baja emisividad una emisividad

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generalmente de 0,1 como maximo, en particular 0,05. Preferiblemente, otras dos caras, en particular las caras 2 y 5 o las caras 3 y 5 se revisten de un apilamiento tal. Son posibles asimismo otras configuraciones, pero son menos preferidas: caras 2 y 3, 2 y 4, 3 y 4, 4 y 5, caras 2, 3 y 4, caras 2, 3 y 5, caras 2, 4 y 5, caras 2, 3, 4 y 5. Se pueden disponer otros tipos de apilamiento sobre las caras del acristalamiento, por ejemplo, apilamientos antirreflejo, en la cara 2, 3, 4, 5 o 6.

Cuando el acristalamiento segun la invencion es un acristalamiento doble, la cara 2 se reviste, ventajosamente, de un apilamiento de propiedades de baja emisividad, en particular del tipo del que se acaba de describir. De manera alternativa, la cara 2 se puede revestir de un apilamiento de control solar (en particular a base de niobio o de nitruro de niobio), lo que sin embargo no se prefiere, ya que tal apilamiento conduce a disminuir el factor solar.

El acristalamiento segun la invencion se puede emplear como cualquier tipo de acristalamiento. se puede integrar en una fachada, un tejado, una galena o porche. Puede disponerse en vertical o inclinada.

Preferiblemente, el sustrato de vidrio es transparente e incoloro (se trata entonces de un vidrio claro o extra-claro). Tfpicamente, un vidrio claro tiene un contenido ponderal de oxido de hierro del orden de 0,05 a 0,2 %, mientras que un vidrio extra-claro contiene generalmente aproximadamente de 0,005 a 0,03 % de oxido de hierro. El vidrio puede ser coloreado, por ejemplo de azul, verde, gris o color bronce, pero no se prefiere este modo de realizacion, que penaliza el factor solar. Normalmente el vidrio es mineral, preferiblemente de tipo silico-sodico calcico, pero asimismo puede ser de vidrio de tipo borosilicato o aluminio-borosilicato. Generalmente, el espesor del sustrato esta comprendido en un intervalo que va de 0,5 mm a 19 mm, preferiblemente de 0,7 a 9 mm, en particular de 2 a 8 mm, incluso de 4 a 6 mm. Llegado el caso, es similar para las otras hojas de vidrio de un acristalamiento multiple.

Preferiblemente, el sustrato de vidrio es del tipo denominado flotado, es decir, susceptible de haberse obtenido mediante un procedimiento que consiste en verter el vidrio fundido sobre un bano de estano fundido (“bano de flotacion”). En ese caso, el apilamiento se puede depositar mejor en la cara “estano” que sobre la cara “atmosfera” del sustrato. Se entiende por caras “atmosfera” y “estano” las caras del sustrato que han estado en contacto, respectivamente con la atmosfera que reina en el bano de flotacion y en contacto con el estano fundido. La cara “estano” contiene una pequena cantidad superficial de estano que se difunde en la estructura del vidrio.

Al menos una lamina u hoja de vidrio del acristalamiento segun la invencion se puede templar termicamente o endurecer, para proporcionarle propiedades de resistencia mecanica mejoradas. Preferiblemente, el sustrato provisto del apilamiento segun la invencion se somete a un templado termico. Como se describe mas adelante, el templado termico es util con el fin de mejorar las propiedades de emisividad de la capa de ITO. Preferiblemente, la resistividad electrica del apilamiento tras el templado es de 2,2.10-4 Q.cm como maximo, en especial de 2,1.10-4 Q.cm como maximo e incluso 2,0.10-4 Q.cm. Las propiedades de emisividad y de resistividad electrica estan estrechamente relacionadas.

Para mejorar las propiedades acusticas o de resistencia a la fractura del acristalamiento segun la invencion, al menos una hoja de vidrio del acristalamiento puede estar laminada sobre otra hoja por medio de una lamina intercalar de un polfmero tal como el polivinilbutiral (PVB) o el poliuretano (PU).

La capa a base de ITO esta constituida preferentemente por ITO. El porcentaje atomico de Sn esta comprendido preferiblemente en un intervalo que va de 5 a 70 %, en particular de 6 a 60 % y, de manera ventajosa, de 8 a 12 %.

Estas capas presentan una buena durabilidad climatica, necesaria cuando el apilamiento se dispone en la cara 1 del acristalamiento, lo que no es el caso de otras capas de baja emisividad, tales como las capas de plata. Estas ultimas deben situarse obligatoriamente sobre una cara interna del acristalamiento multiple.

Asimismo, el ITO se aprecia en particular por su conductividad electrica elevada, lo que permite el empleo de pequenos espesores para obtener un mismo nivel de emisividad, lo que a su vez permite minimizar la perdida de factor solar. Facilmente depositadas mediante un procedimiento de pulverizacion catodica, en particular asistida por campo magnetico, denominado “procedimiento magnetron”, estas capas se distinguen por una rugosidad menor y, en consecuencia, por un menor engrasamiento. Cuando se fabrican, se manipulan o se mantienen los acristalamientos, las capas mas rugosas tienen tendencia, en efecto, a capturar diversos residuos, que son especialmente diffciles deliminar.

El espesor ffsico e1 de la capa de TCO se ajusta de tal forma que se obtenga la emisividad que se desee y, en consecuencia, los rendimientos anti-condensacion buscados. La emisividad de la capa de TCO es preferiblemente inferior o igual a 0,4, en especial 0,3. El espesor ffsico e1 de la capa a base de ITO sera generalmente de al menos 60 nm, espedficamente de 70 nm y a menudo de 180 nm como maximo.

Para un rendimiento anti-condensacion dado, la emisividad buscada depende de diferentes factores, entre los cuales estan la inclinacion del acristalamiento y su coeficiente de transmision termica Ug. Tfpicamente, un acristalamiento inclinada y/o con un coeficiente de transmision termico bajo necesitara una emisividad mas baja y, en consecuencia, un espesor e1 mayor.

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Cuando el acristalamiento se destina a colocarse en posicion vertical, la emisividad es preferentemente de como maximo 0,4, incluso 0,3. Entonces, el espesor ffsico e1 sera generalmente de al menos 60 nm, a menudo de 120 nm como maximo.

Cuando el acristalamiento se destina a colocarse en posicion inclinada, por ejemplo en las aplicaciones en tejados, o cuando el coeficiente de trasmision termica Ug es inferior o igual a 1 W/(m2K), incluso 0,6 W/(m2K), la emisividad es preferiblemente de 0,3 como maximo, incluso 0,2 como mucho o incluso 0,18. Preferiblemente, el espesor ffsico e1 sera preferiblemente de al menos 60 nm, incluso 70 0 100 nm y 200 nm como maximo.

Por “emisividad” se entiende la emisividad normal a 283 K en el sentido definido en la norma EN 12898. Como se demuestra en lo que sigue en este texto, la eleccion del espesor de la capa de barrera permite, para un espesor dado de ITO, optimizar su resistividad y, en consecuencia, su emisividad.

Con el fin de minimizar el factor solar del acristalamiento, el mdice de refraccion de la capa de oxido transparente electricamente conductor esta comprendido, preferiblemente, en un intervalo que va de 1,7 a 2,5 y/o el mdice de refraccion de la capa a base de oxido de silicio esta comprendido preferiblemente en un intervalo que va de 1,40 a 1,55, espedficamente de 1,40 a 1,50. En todo el texto, los indices de refraccion se miden, por ejemplo por elipsometna, para una longitud de onda de 550 nm.

La capa a base de oxido de silicio es, ventajosamente, una capa de sffice. Se entiende que la sffice puede estar dopada, o no ser estequiometrica. Como ejemplos, la sffice puede estar dopada con atomos de aluminio o de boro, con el objetivo de facilitar su deposito mediante procedimientos de pulverizacion catodica. En el caso de deposicion qmmica en fase de vapor (CVD por sus siglas en ingles), la sffice puede estar dopada con atomos de boro o de fosforo, que aceleran el deposito. La sffice incluso puede estar dopada con atomos de carbono o de nitrogeno, en cantidades suficientemente bajas como para que el mdice de refraccion de la capa permanezca en los intervalos mencionados con anterioridad. La capa a base de oxido de silicio presenta la ventaja de proteger la capa de TCO, asegurandole una mejor durabilidad climatica asf como una mejor resistencia al templado.

El espesor ffsico de la capa a base de oxido de silicio esta comprendido preferiblemente en un intervalo que va de 20 a 100 nm, espedficamente de 30 nm a 90 nm, incluso de 40 a 80 nm.

La capa de barrera de nitruro de silicio, dispuesta entre la capa a base de ITO y la capa a base de oxido de silicio, permite controlar muy precisamente el estado de oxidacion del ITO y, en consecuencia, sus propiedades electricas y opticas tras los tratamientos termicos, espedficamente de templado. El nitruro de silicio puede ser estequiometrico en nitrogeno, sub-estequiometrico en nitrogeno o incluso sobre-estequiometrico en nitrogeno. Una eleccion juiciosa del espesor de la capa de barrera, dependiente del espesor de la capa de ITO, permite optimizar las propiedades de esta ultima. Preferiblemente, la relacion e2/e1 es de al menos 0,12 e incluso 0,13 y/o de 0,17 como maximo, espedficamente 0,16, incluso 0,15 o 0,14. De manera ventajosa, esta comprendida en el intervalo que va de 0,12 a 0,15.

Preferiblemente, la capa de barrera de nitruro de silicio se deposita sobre y en contacto con la capa a base de ITO. La capa a base de oxido de silicio, en cuanto a ella, se deposita preferiblemente sobre la capa de barrera de nitruro de silicio y en contacto con ella.

La capa a base de oxido de silicio puede ser la ultima capa del apilamiento y, en consecuencia, la que esta en contacto con la atmosfera. De forma alternativa, al menos otra capa delgada se puede depositar encima de la capa a base de oxido de silicio.

De este modo, se puede disponer encima de, preferiblemente sobre la capa a base de oxido de silicio y en contacto con ella, una capa fotocatafftica a base de oxido de titanio, cuyo espesor ffsico es, de manera ventajosa, de como mucho 30 nm, espedficamente 20 nm, incluso 10 nm o incluso 8 nm.

Las capas muy finas fotocataffticas, si bien son menos activas desdel punto de vista fotocatafftico, presentan sin embargo buenas propiedades de autolimpieza, antimanchas y antivaho. Incluso para capas de muy poco espesor, el oxido de titanio fotocatafftico presenta, en efecto, la particularidad, cuando se irradia con luz solar, de hacerse extremadamente hidrofilo, con angulos de contacto al agua inferiores a 5° e incluso 1°, lo que permite que el agua gotee y se deslice mas facilmente, eliminando las manchas depositadas en la superficie de la capa. Ademas, las capas mas gruesas presentan una reflexion luminosa mas alta, lo que tiene por efecto disminuir el factor solar.

La capa fotocatafftica es preferentemente una capa de oxido de titanio, en particular cuyo mdice de refraccion esta comprendido en un intervalo que va de 2,0 a 2,5. Preferiblemente, el oxido de titanio esta cristalizado al menos parcialmente en la variedad anatasa, que es la fase mas activa desdel punto de vista de la fotocatalisis. Tambien se han revelado como muy activas mezclas de fase rutilo y anatasa. Eventualmente, el dioxido de titanio puede estar dopado con un ion metalico, por ejemplo, con un ion de un metal de transicion, o con atomos de nitrogeno, de carbono, de fluor_Asimismo, el dioxido de titanio puede ser sub-estequiometrico o sobre-estequiometrico.

En este modo de realizacion, toda la superficie de la capa fotocatafftica, espedficamente a base de oxido de titanio, esta en contacto, preferiblemente, con el exterior, de forma que se pueda aplicar plenamente su funcion

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autolimpiante. Sin embargo, puede ser interesante revestir la capa fotocatalftica, espedficamente de dioxido de titanio, con una fina capa hidrofila, en particular a base de sflice, con el fin de mejorar en el tiempo la persistencia de la hidrofilia.

Con el fin de optimizar el factor solar del acristalamiento segun la invencion, los espesores opticos a 550 nm de la capa fotocatalftica (e3) y de la capa a base de oxido de silicio (e4), expresados en nanometros, son preferiblemente tales que se cumple 100.e-0,025e3 s e4 s 135.e-0,018e3, siendo el espesor optico e3 como maximo de 50 nm y estando comprendido el mdice de refraccion (siempre a 550 nm) de la capa a base de oxido de silicio en el intervalo que va de 1,40 a 1,55.

Asimismo, se puede disponer, entre el sustrato y la capa de un oxido transparente electricamente conductor, una capa o un apilamiento de capas, de neutralizacion. En el caso de una unica capa, su mdice de refraccion esta comprendido preferiblemente entre el mdice de refraccion del sustrato y el mdice de refraccion de dicha capa de un oxido transparente electricamente conductor. Tales capas o apilamientos de capas permiten influir sobre el aspecto del acristalamiento en reflexion, en particular sobre su color bajo reflexion. Se prefieren colores azulados, caracterizados por coordenadas colorimetricas b* negativas. Como ejemplos no limitadores, es posible utilizar una capa de oxido mixto de silicio y de estano (SiSnOx), de oxicarburo u oxinitruro de silicio, de oxido de aluminio, de oxido mixto de titanio y de silicio. Tambien se puede utilizar un apilamiento de capas que comprende dos capas de mdice alto y bajo, por ejemplo un apilamiento TiOx/SiOx, SiNx/SiOx o ITO/SiOx. El espesor ffsico de esta capa o de estas capas esta comprendido preferiblemente en un intervalo que va de 5 a 70 nm, en particular de 15 a 30 nm. Las capas o apilamientos de neutralizacion preferidos son una capa de neutralizacion de oxinitruro de silicio o un apilamiento SiNx/SiOx.

Es preferible disponer entre el sustrato y la capa o apilamiento de neutralizacion una capa de adhesion. Esta capa que, de forma ventajosa, presenta un mdice de refraccion cercano al del sustrato de vidrio, permite mejorar la resistencia al templado favoreciendo la colocacion de la capa de neutralizacion. La capa de adhesion es de sflice, preferiblemente. Su espesor ffsico esta comprendido preferiblemente en un intervalo que va de 20 a 200 nm, espedficamente de 30 a 150 nm.

Los diferentes modos de realizacion preferidos descritos previamente pueden, por supuesto, combinarse entre ellos. Todas las combinaciones posibles no se describen de forma expftcita en el presente texto para no sobrecargarlo inutilmente. Algunos ejemplos de apilamientos especialmente preferidos se dan a continuacion:

1. Vidrio / (SiOx) / SiOxNy / ITO / SiNx / SiOx / (TiOx)

2. Vidrio / SiOx / SiNx / SiOx / ITO / SiNx / SiOx / (TiOx)

3. Vidrio / SiNx / SiOx / ITO / SiNx / SiOx / (TiOx)

En estos apilamientos, el espesor ffsico de la capa (opcional) de TiOx es, de manera ventajosa, de 15 nm como maximo, incluso 10 nm. El espesor ffsico e1 de la capa de TCO se escoge de manera independiente, en funcion de la emisividad deseada, como se explica mas adelante en la presente descripcion. El espesor ffsico e2 de la capa de barrera de nitruro de silicio depende tambien del espesor e1 con el fin de optimizar las propiedades opticas, de resistividad y de emisividad del ITO.

Los apilamientos 1 a 3 se obtienen preferiblemente mediante pulverizacion catodica por magnetron. Los ejemplos 1 y 2 contienen sobre el vidrio una capa de adhesion de sflice (opcional para el ejemplo 1), luego una capa de neutralizacion de oxinitruro de silicio o un apilamiento de neutralizacion constituido por una capa de nitruro de silicio coronada con una capa de oxido de silicio, la capa de TCO (de ITO, o a base de ITO), una capa de barrera de nitruro de silicio, una capa de oxido de silicio y, finalmente, la capa fotocatalftica de oxido de titanio (opcional). El ejemplo 3 corresponde al ejemplo 2, pero sin la capa de adhesion de sftice. Las formulas dadas no anticipan ni afirman nada acerca de la estequiometffa real de las capas, ni de un eventual dopado. En particular, el nitruro de silicio y/o el oxido de silicio pueden estar dopados, por ejemplo con aluminio. Los oxidos y los nitruros pueden no ser estequiometricos (no obstante, pueden serlo), de aim la utilizacion en las formulas del mdice “x”, que, por supuesto, no es necesariamente el mismo para todas las capas.

El acristalamiento segun la invencion se obtiene preferiblemente mediante un procedimiento de varias etapas. Las capas del apilamiento se depositan sobre el sustrato de vidrio, que se presenta entonces generalmente en forma de una gran lamina de vidrio de 3,2 x 6 m2, o directamente sobre la cinta de vidrio durante o justo despues del proceso de flotado; luego el sustrato se corta en las dimensiones finales del acristalamiento. Tras el tallado de los bordes, se fabrica a continuacion el acristalamiento multiple asociando el sustrato a otras hojas de vidrio, provistas ellas mismas eventualmente previamente de revestimientos funcionales, por ejemplo del tipo de emisividad baja.

Las diferentes capas del apilamiento pueden depositarse sobre el sustrato de vidrio mediante cualquier tipo de procedimiento de deposito de capa delgada. Puede tratarse, por ejemplo, de procedimientos de tipo sol-gel, pirolisis (liquida o solida), deposicion qmmica en fase de vapor (CVD por sus siglas en ingles), en particular asistida mediante plasma (APCVD, por sus siglas en ingles), eventualmente bajo presion atmosferica (ApPECVD, por sus siglas en ingles) y evaporacion.

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Preferiblemente, las capas del apilamiento se obtienen mediante pulverizacion catodica, en especial asistida por un campo magnetico (procedimiento denominado “por magnetron”). En este procedimiento, se crea un plasma bajo un alto vado en las cercamas de un blanco que comprende los elementos a depositar. Las especies acticas del plasma, bombardeando el blanco, arrancan dichos elementos que se depositan sobre el sustrato formando la capa delgada deseada. Se dice que este procedimiento es “reactivo” cuando la capa esta constituida por un material que resulta de una reaccion qrnmica entre los elementos arrancados del blanco y el gas contenido en el plasma. La mayor ventaja de este procedimiento reside en la posibilidad de depositar sobre una misma lmea un apilamiento muy complejo de capas haciendo pasar el sustrato sucesivamente sobre diferentes blancos y esto generalmente en un unico y mismo dispositivo.

Sin embargo, el procedimiento mediante magnetron presenta un inconveniente cuando el sustrato no se calienta durante la deposicion: las capas de ITO (y, eventualmente, de oxido de titanio) asf obtenidas estan cristalizadas debilmente de manera que sus propiedades respectivas de emisividad y de actividad fotocatalttica no estan optimizadas. Resulta entonces necesario un tratamiento termico.

Este tratamiento termico, destinado a mejorar la cristalizacion de la capa de un oxido transparente electricamente conductor a base de oxido de estano y de indio (y, opcionalmente, de la capa fotocatalttica) se escoge, preferiblemente, entre los tratamientos de templado, recocido y recocido rapido. La mejora de la cristalizacion se puede cuantificar mediante un aumento de la tasa de cristalizacion (proporcion masica o volumica de materia cristalizada) y/o del tamano de los granos cristalinos (o el tamano de los dominios coherentes de difraccion medidos por metodos de difraccion de rayos X o de espectroscopfa Raman). Esta mejora de la cristalizacion se puede verificar tambien de forma indirecta, por la mejora de las propiedades de la capa. En el caso de una capa de tipo TCO, la emisividad disminuye, preferiblemente al menos un 5 % en valor relativo, incluso al menos 10 % o 15 %, asf como su absorcion luminosa y energetica. En el caso de capas de dioxido de titanio, la mejora de la cristalizacion se traduce en un aumento de la actividad fotocatalttica. Generalmente, la actividad se evalua siguiendo la degradacion de contaminantes modelo, tales como el acido estearico o el azul de metileno.

Generalmente, el tratamiento de templado o de recocido se lleva a cabo en un horno, respectivamente de templado o de recocido. Todo el sustrato completo se lleva a una temperatura elevada, de al menos 300 °C en el caso del recocido y de al menos 500 °C e incluso 600 ° C en el caso de un templado.

El recocido rapido se lleva a cabo preferiblemente con ayuda de una llama, de una antorcha de plasma o de radiacion laser. En este tipo de procedimiento, se crea un movimiento relativo entre el sustrato y el dispositivo (llama, laser, antorcha de plasma). Generalmente, el dispositivo esta fijo y el sustrato revestido pasa por delante del dispositivo, de forma que se trate su superficie. Estos procedimientos permiten aportar una gran densidad de energfa al revestimiento que se va a tratar en un penodo de tiempo muy corto, limitando de esta manera la difusion del calor hacia el sustrato y, por tanto, el calentamiento de dicho sustrato. La temperatura del sustrato es generalmente como maximo de 100 °C, incluso 50 °C e incluso 30 °C durante el tratamiento. Cada punto de la capa delgada se somete al tratamiento de recocido rapido durante un tiempo generalmente inferior o igual a 1 segundo, incluso 0,5 segundos.

Preferiblemente, el tratamiento termico de recocido rapido se lleva a cabo con ayuda de radiacion laser que emite en el infrarrojo o en el visible. Preferiblemente, la longitud de onda de la radiacion esta comprendida en un intervalo que va de 530 a 1200 nm, o de 600 a 1000 nm, espedficamente de 700 a 1000 nm, incluso de 800 a 1000 nm. Se utilizan preferiblemente diodos laser, que emiten por ejemplo a una longitud de onda del orden de 808 nm, 880 nm, 915 o incluso 940 nm o 980 nm. Se pueden obtener potencias muy fuertes, en forma de sistemas de diodos, que permiten alcanzar potencias superficiales en el revestimiento a tratar superiores a 20 kW/cm2, incluso a 30 kW/cm2.

Preferiblemente, la radiacion laser sale de al menos un haz laser que forma una lmea (denominada “lmea laser” en lo que sigue de este texto) que irradia simultaneamente toda la anchura del sustrato o parte della. Se prefiere este modo ya que evita la utilizacion de sistemas de desplazamiento costosos, que generalmente ocupan mucho sitio y tienen un mantenimiento delicado. Espedficamente, el haz laser en lmea se puede obtener con ayuda de sistemas de diodos laser de fuerte potencia asociados a una optica de focalizacion. Preferiblemente, el espesor de la lmea esta comprendido entre 0,01 y 1 mm. Tfpicamente, la longitud de la lmea esta comprendida entre 5 mm y 1 m. Espedficamente, el perfil de la lmea puede ser una curva de Gauss o una almena. La lmea laser que irradia simultaneamente toda la anchura del sustrato o parte della puede estar compuesta de una sola lmea (que irradia entonces toda la anchura del sustrato), o de varias lmeas, eventualmente disjuntas. Cuando se utilizan varias lmeas, es preferible que esten dispuestas de forma que se trate toda la superficie del apilamiento. La lmea, o cada una dellas, esta dispuesta preferiblemente de forma perpendicular a la direccion de avance del sustrato o dispuesta de manera oblicua. Las diferentes lmeas pueden tratar el sustrato de forma simultanea, o de forma desplazada en el tiempo. Lo importante es que toda la superficie a tratar lo sea. Asf, el sustrato se puede desplazar, en especial trasladandose respecto de la lmea laser fija, generalmente por debajo, pero eventualmente por encima de la lmea laser. Este modo de realizacion es particularmente apreciable para un tratamiento en continuo. De forma alternativa, el sustrato puede estar fijo y el laser puede ser movil. Preferiblemente, la diferencia entre las velocidades relativas del sustrato y del laser es superior o igual a 1 metro por minuto, incluso 4, e incluso 6, 8, 10 o 15 metros por minuto y ello con el fin de asegurar una velocidad alta de tratamiento. Cuando el sustrato se desplaza, en especial por traslacion, se puede poner en movimiento con ayuda de cualquier medio mecanico de transporte, por ejemplo con

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ayuda de bandas, de rodillos o de bandejas de traslacion. El sistema de transporte permite controlar y regular la velocidad del desplazamiento. Asimismo, el laser se puede mover de forma que se ajuste su distancia al sustrato, lo que puede ser util en particular cuando el sustrato es abombado, pero no solamente en ese caso. En efecto, es preferible que el haz laser se focalice sobre el revestimiento a tratar de tal forma que este ultimo se situe a una distancia inferior o igual a 1 mm del plano focal. Si el sistema de desplazamiento del sustrato o del laser no es suficientemente preciso en cuanto a la distancia entre el sustrato y el plano focal, conviene preferiblemente poder ajustar la distancia entre el laser y el sustrato. Este ajuste puede ser automatico, regulado espedficamente gracias a la medida de la distancia antes del tratamiento.

El dispositivo de radiacion laser se puede integrar en una lmea de deposito de capas, por ejemplo una lmea de deposito por pulverizacion catodica asistida por campo magnetico (procedimiento magnetron) o una lmea de deposicion qmmica en fase de vapor (CVD), espedficamente asistida mediante plasma (PECVD), bajo vado o bajo presion atmosferica (APPECVD).

La invencion tiene tambien por objeto el uso del acristalamiento segun la invencion para disminuir la aparicion de condensacion de agua (en especial, vaho o escarcha) sobre la superficie de dicho acristalamiento.

La figura 1 ilustra de manera esquematica un corte de una parte del acristalamiento segun la invencion. Solo se representan el apilamiento dispuesto sobre la cara 1 del acristalamiento y una parte del sustrato de vidrio.

Se representan, depositadas sobre el sustrato 1 (tfpicamente de vidrio), la capa 2 de un oxido transparente electricamente conductor (tfpicamente de ITO), la capa de barrera 3 a base de nitruro de silicio y la capa a base de oxido de silicio 4 (tfpicamente de SiOx). Las capas opcionales son la capa fotocatalttica 5 (tfpicamente de TiOx), la capa o apilamiento de neutralizacion 6 (tfpicamente un apilamiento SiNx / SiOx) y la capa de adhesion 7 (por ejemplo de SiOx).

Los ejemplos que siguen ilustran la invencion sin, no obstante, limitarla.

EJEMPLO 1

Se depositan mediante pulverizacion catodica por el procedimiento magnetron sobre un sustrato de vidrio transparente de 4 mm de espesor apilamientos constituidos, partiendo del sustrato, por una apilamiento de neutralizacion constituido por una capa de nitruro de silicio de aproximadamente 20 nm de espesor, luego una capa de sflice de aproximadamente 20 a 30 nm de espesor, luego una capa de ITO, una capa de barrera de nitruro de silicio, una capa de oxido de silicio de aproximadamente 50 a 60 nm de espesor y por ultimo una capa fotocatalftica de dioxido de titanio de aproximadamente 7 a 10 nm de espesor. Todos los espesores indicados son espesores ffsicos.

Las capas de oxido de silicio y de nitruro de silicio se depositan con ayuda de blancos de silicio dopado con aluminio (2 a 8 % en atomos).

El espesor e1 de la capa de ITO es de 120 nm.

El espesor e2 de la capa de barrera de nitruro de silicio vana segun los ensayos de 12 a 24 nm.

Las hojas de vidrio asf obtenidas se templan a continuacion termicamente de la forma conocida, calentando el vidrio a aproximadamente 700 °C durante algunos minutos antes de enfriarlo rapidamente con la ayuda de boquillas de inyeccion de aire.

La tabla 1 que va a continuacion recapitula, para los diferentes ensayos:

- la relacion e2/e-i;

- la resistencia de lamina del apilamiento (o resistencia por cuadrado), denotada por Rc y expresada en ohmios, antes y despues del templado, medida de la forma conocida con ayuda de un dispositivo de medida sin contacto comercializado por la empresa Nagy Messysteme GmbH;

- la resistividad electrica del apilamiento, denotada por p y expresada en ohmios.cm, antes y despues del templado, calculada a partir de la medida de la resistencia de lamina y del espesor e1 (determinado por microscopfa electronica de barrido);

- la absorcion luminosa del sustrato revestido con su apilamiento, medida a partir de los espectros opticos en transmision y en reflexion, denotada por A.

Tabla 1


: C1 1 2 C2

e2 (mm): 12 15 16 24

e2/e1: 0,10 0,125 0,133 0,20

Rc(Q): Antes 110 120 110 110

Despues: 29,4 15,0 15,2 19,1

p (10-4 Q.cm): Antes 13,0 14,4 13,0 13,0

Despues: 3,5 1,8 1,8 2,3

A (%): Antes 20 22 20 20

Despues: 1,9 4,0 4,2 6,3

EJEMPLO 2

En esta segunda serie de ejemplo, el espesor ffsico ei de la capa de ITO es de 75 nm. El espesor e2 vana de 9 a 24 5 nm, segun los ensayos.

La tabla 2 agrupa a continuacion los resultados obtenidos.

Tabla 2


: 3 C3 C4

e2 (mm): 9 16 24

e2/e1: 0,12 0,21 0,31

Rc(Q): Antes 250 250 250

Despues: 26,0 30,6 39,3

p (10-4 Q.cm): Antes 19 19 19

Despues: 1,95 2,33 2,93

A (%): Antes 15 15 15

Despues: 3,2 4,4 5,2

Los ejemplos C1 a C4 son ejemplos de comparacion, que no respetan la condicion sobre la relacion e2/ei. Los 10 ejemplos 1 a 3 ilustran las ventajas de la invencion y, particularmente, la importancia de la eleccion de la relacion e2/ei. Esta relacion no influye sobre las propiedades opticas y de resistividad (y, por tanto, de emisividad) del apilamiento tras su deposicion. Por el contrario, estas propiedades medidas tras el tratamiento termico (en este caso de templado) se ven ampliamente influenciadas por la eleccion de esta relacion. Cuando esta ultima esta comprendida en el intervalo segun la invencion, la resistividad (y, en consecuencia) la emisividad del apilamiento es 15 optima tras el templado, alcanzando un valor de 1,9.10-4 Q.cm o menos. Por el contrario, la eleccion de espesores de capa de barrera demasiado altos o demasiado bajos ha demostrado degradar las propiedades de resistividad y de emisividad del acristalamiento y, por lo tanto, sus propiedades de anti-condensacion. Espesores e2 demasiado bajos implican un fuerte aumento de la resistividad, mientras que espesores demasiado elevados se acompanan a la vez de una resistividad elevada y de una alta absorcion luminosa.

20 Los acristalamientos segun la invencion permiten reducir mucho la aparicion de condensacion de agua, tal como vaho o escarcha.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un acristalamiento que comprende un sustrato de vidrio (1) provisto sobre una de sus caras, destinada a formar la cara 1 de dicho acristalamiento en la posicion de uso, de un apilamiento de capas delgadas que comprenden, desde dicho sustrato (1), una capa (2) de un oxido transparente electricamente conductor a base de oxido de estano y de indio de espesor ffsico e1 comprendido en un intervalo que va de 50 a 200 nm, una capa de barrera de nitruro de silicio (3) de espesor ffsico e2, y luego una capa a base de oxido de silicio (4), siendo dichos espesores e1 y e2 expresados en nanometros tales que 0,11 < e2/e1 < 0,18.
2. Acristalamiento segun la reivindicacion 1, que es un acristalamiento multiple, en particular doble o triple.
3. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que el sustrato de vidrio (1) se templa

termicamente.
4. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que la emisividad de la capa (2) de un oxido transparente electricamente conductor es inferior o igual a 0,4, espedficamente 0,3.
5. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que la relacion e2/e1 esta comprendida en un intervalo que va de 0,12 a 0,15.
6. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que el espesor ffsico de la capa a base de oxido de silicio (4) esta comprendida en un intervalo que va de 20 a 100 nm, espedficamente de 30 nm a 90 nm.
7. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que se dispone encima de la capa a

base de oxido de silicio (4) una capa fotocatafftica 5 a base de oxido de titanio, cuyo espesor ffsico es de 30 nm

como maximo, espedficamente 20 nm.
8. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en el cual se dispone, entre el sustrato (1) y la capa (2) de un oxido transparente electricamente conductor, una capa o un apilamiento de capas de neutralizacion (6).
9. Acristalamiento segun la reivindicacion precedente, en la cual se dispone entre el sustrato (1) y la capa o apilamiento de neutralizacion (6) una capa de adhesion (7).
10. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, tal que el apilamiento colocado en la cara 1 se escoge entre los apilamientos siguientes:

• Vidrio / SiOx / SiOxNy / ITO / SiNx / SiOx / TiOx

• Vidrio / SiOx / SiNx / SiOx / ITO / SiNx / SiOx / TiOx

• Vidrio / SiNx / SiOx / ITO / SiNx / SiOx / TiOx
11. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, que es un acristalamiento triple en la cual al menos otra cara, escogida entre las caras 2 a 5 esta revestida de un apilamiento de propiedades de baja emisividad, espedficamente las caras 2 y 5.
12. Procedimiento de obtencion de un acristalamiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en la cual las capas se depositan mediante pulverizacion catodica y luego sufren un tratamiento termico destinado a mejorar la cristalizacion de la capa (2) del oxido transparente electricamente conductor, siendo escogido dicho tratamiento termico entre los tratamientos de templado, de recocido o de recocido rapido.
13. Procedimiento segun la reivindicacion precedente, tal que el recocido rapido se realiza con ayuda de una llama, de una antorcha de plasma o de radiacion laser.
14. Uso del acristalamiento segun una de las reivindicaciones de acristalamientos precedentes para reducir la aparicion de condensacion de agua sobre la superficie de dicho acristalamiento.