ES2711920T3 - Acristalamiento con propiedades ópticas conmutables - Google Patents

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glazing
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English (en)
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Julien Orillard
Olivier Selles
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Abstract

Acristalamiento con propiedades ópticas conmutables, que incluye al menos: - un sustrato (1) transparente con una superficie exterior (I) y una superficie interior (II), - una capa reflectante (2) sobre la superficie exterior (I) y/o sobre la superficie interior (II), y - un elemento funcional (3) conmutable dispuesto en el lado del espacio interior con respecto a la capa reflectante (2), en el que la capa reflectante (2) contiene un material con un índice de refracción nR de 1,6 a 2,55 y el producto del índice de refracción nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 250 nm a 960 nm, y en el que la capa reflectante (2) consiste en una capa única y homogénea.

Description

DESCRIPCION
Acristalamiento con propiedades opticas conmutables
La invencion se refiere a un acristalamiento con propiedades opticas conmutables, a un procedimiento para su produccion y a la utilizacion del mismo.
Ya se conocen acristalamientos que incluyen una capa funcional por medio de la cual se pueden cambiar las propiedades opticas del acristalamiento. Un ejemplo de ello son los acristalamientos electrocromicos, que incluyen una capa electroqmmicamente activa entre dos electrodos de superficie transparentes. Las propiedades de transmision de la capa activa se pueden conmutar electricamente mediante la tension aplicada a los electrodos de superficie. Por ejemplo, los documentos US 20120026573 A1 y WO 2012007334 A1 dan a conocer acristalamientos electrocromicos.
Los acristalamientos con propiedades opticas conmutables se pueden utilizar, por ejemplo, como lunas de ventanas de edificios. Sin embargo, el estado de conmutacion de estos acristalamientos influye en el efecto de color de la luz reflejada al entorno exterior. Si varias lunas de ventana conmutables se encuentran en diferentes estados de conmutacion, esto conduce a una apariencia desigual y por lo tanto poco estetica del edificio.
Por el documento EP 0645352 B1 se conoce un revestimiento por medio del cual se asegura una apariencia uniforme de un acristalamiento. El revestimiento, cuya funcion principal es la reflexion de la radiacion termica, consiste en una estructura de diferentes capas individuales, por lo que se requieren procesos de produccion caros y costosos. Por el documento US 6746775 B1 se conoce un acristalamiento conmutable electricamente con un revestimiento antirreflectante mediante el cual se puede adaptar el efecto de color del acristalamiento. Sin embargo, un revestimiento antirreflectante de este tipo puede producir efectos de color diferentes en funcion del angulo de observacion, lo que frecuentemente no es deseable por razones esteticas.
El objetivo de la presente invencion consiste en proporcionar un acristalamiento mejorado con propiedades opticas conmutables. El acristalamiento se ha de poder producir de forma simple y economica, y ha de presentar un efecto de color de la luz reflejada al entorno exterior independiente del estado de conmutacion y del angulo de observacion.
El objetivo de la presente invencion se logra segun la invencion mediante un acristalamiento con propiedades opticas conmutables de acuerdo con la reivindicacion independiente 1. Las reivindicaciones subordinadas indican realizaciones preferentes.
El acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion incluye al menos las siguientes caractensticas:
- un sustrato transparente con una superficie exterior y una superficie interior,
- una capa reflectante sobre la superficie exterior y/o sobre la superficie interior del sustrato, y
- un elemento funcional conmutable dispuesto en el lado del espacio interior con respecto a la capa reflectante, conteniendo la capa reflectante un material con un mdice de refraccion nR de 1,6 a 2,55 y siendo el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante de 250 nm a 960 nm.
La capa reflectante consiste en una capa unica y homogenea en el sentido de la invencion. En particular, la capa reflectante no consiste en una estructura de capas formada por varias capas individuales.
El acristalamiento segun la invencion esta previsto para separar el espacio interior con respecto al entorno exterior en una abertura, por ejemplo de un vehmulo o de un edificio. En el sentido de la invencion, con la expresion "superficie exterior" se designa aquella superficie del sustrato que en la posicion de instalacion del acristalamiento esta orientada hacia el entorno exterior. En el sentido de la invencion, con la expresion "superficie interior" se designa aquella superficie del sustrato que en la posicion de instalacion del acristalamiento esta orientada hacia el espacio interior.
Los valores indicados para el mdice de refraccion nR estan medidos con una longitud de onda de 550 nm.
Si un elemento comprende al menos un material, en el sentido de la invencion esto incluye el caso en el que el elemento consiste en dicho material.
En el sentido de la invencion, con la expresion "acristalamiento con propiedades opticas conmutables" no solo designa un acristalamiento cuyas propiedades opticas, por ejemplo la transmision de luz visible, se pueden conmutar entre dos estados discretos, por ejemplo un estado opaco y un estado transparente. Por dicha expresion tambien se han de entender aquellos acristalamientos cuyas propiedades opticas se pueden regular sin escalonamiento.
El elemento funcional conmutable esta dispuesto segun la invencion en el lado del espacio interior de la capa reflectante. Esto significa que el elemento funcional esta mas cerca del espacio interior que la capa reflectante. Por lo tanto, la luz que pasa desde el entorno exterior a traves del acristalamiento incide primero sobre el revestimiento reflectante y a continuacion sobre el elemento funcional. Mediante la capa reflectante segun la invencion se puede influir en el efecto de color de la luz reflejada hacia el entorno exterior, que en el sentido de la invencion tambien se designa como color de reflexion exterior. El color de reflexion exterior se puede ajustar selectivamente mediante el mdice de refraccion nR y el espesor d. La capa reflectante hace que el estado de conmutacion del elemento funcional no pueda ser detectado desde el exterior. Por lo tanto, una fachada de edificio con multiples acristalamientos segun la invencion presenta siempre un aspecto uniforme, independientemente del estado de conmutacion de los acristalamientos individuales. Ademas, el color de reflexion exterior es independiente del angulo de observacion, por lo que la apariencia no cambia, por ejemplo para un observador que pasa junto al edificio. La capa reflectante incluye ademas una sola capa, por lo que el acristalamiento se puede producir de forma simple y economica. Estas son grandes ventajas de la invencion.
Tambien es posible disponer varios elementos funcionales conmutables en el lado del espacio interior del revestimiento reflectante. Por supuesto, el acristalamiento tambien puede presentar mas de una capa reflectante segun la invencion, debiendo estar dispuesto el elemento funcional en el lado del espacio interior de al menos una capa reflectante.
De acuerdo con la invencion, el mdice de refraccion nR del material de la capa reflectante es de 1,6 a 2,55. Preferiblemente, el mdice de refraccion es de 1,9 a 2,3. De este modo se obtienen resultados especialmente buenos.
La capa reflectante puede ser porosa. Mediante una porosidad adecuadamente seleccionada se puede influir ventajosamente en el mdice de refraccion del material de la capa reflectante.
La capa reflectante puede estar aplicada con toda su superficie sobre la superficie del sustrato. Esto es especialmente ventajoso en relacion con un color de reflexion exterior uniforme. No obstante, el sustrato tambien puede presentar por ejemplo una zona de borde libre de revestimiento, en particular si esta zona de borde libre de revestimiento esta oculta en la posicion de instalacion, por ejemplo por marcos o elementos de sujecion.
Preferiblemente, la capa reflectante contiene al menos nitruro de silicio, oxido de estano, oxinitruro de silicio, oxido de zinc, oxido de circonio, nitruro de aluminio, oxido de indio y estano, oxido de estano y zinc, oxido de titanio y zinc y/u oxido de titanio y silicio. De forma especialmente preferente, la capa reflectante contiene nitruro de silicio. Esto es particularmente ventajoso en relacion con la estabilidad y la aplicacion de la capa reflectante y la regulacion del color de reflexion exterior.
En una configuracion preferente de la invencion, la luz reflejada al entorno exterior presenta un efecto de color verde. Un efecto de color verde se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 365 nm a 400 nm, preferiblemente de 375 nm a 390 nm, en particular de aproximadamente 385 nm. Alternativamente, un efecto de color verde se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 730 nm a 800 nm, preferiblemente de 750 nm a 780 nm, en particular de aproximadamente 770 nm.
En una configuracion preferente alternativa de la invencion, la luz reflejada al entorno exterior presenta un efecto de color dorado. Un efecto de color dorado se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 435 nm a 480 nm, preferiblemente de 440 nm a 475 nm, en particular de aproximadamente 450 nm. Alternativamente, un efecto de color dorado se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 870 nm a 960 nm, preferiblemente de 880 nm a 950 nm, en particular de aproximadamente 900 nm.
En una configuracion preferente alternativa de la invencion, la luz reflejada al entorno exterior presenta un efecto de color azul. Un efecto de color azul se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 305 nm a 365 nm, preferiblemente de 320 nm a 345 nm, en particular de aproximadamente 330 nm. Alternativamente, un efecto de color azul se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 610 nm a 730 nm, preferiblemente de 640 nm a 690 nm, en particular de aproximadamente 660 nm.
En una configuracion preferente alternativa de la invencion, la luz reflejada al entorno exterior presenta un efecto de color violeta. Un efecto de color violeta se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 250 nm a 300 nm, preferiblemente de 270 nm a 285 nm, en particular de aproximadamente 280 nm. Alternativamente, un efecto de color violeta se obtiene cuando el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante es de 500 nm a 600 nm, preferiblemente de 540 nm a 570 nm, en particular de aproximadamente 560 nm.
Preferiblemente, la capa reflectante esta aplicada directamente sobre una superficie del sustrato. Aparte de la capa reflectante, preferiblemente no hay ninguna otra capa aplicada sobre el sustrato por encima o por debajo de la capa reflectante. Esto es particularmente ventajoso en relacion con una produccion simple y economica del acristalamiento. No obstante, alternativamente, entre el sustrato y la capa reflectante tambien puede estar dispuesta al menos una capa adicional, por ejemplo una capa de adhesion o una capa de barrera. Sobre la superficie de la capa reflectante orientada en sentido opuesto al sustrato tambien puede estar dispuesta al menos una capa adicional, por ejemplo una capa protectora contra danos de la capa reflectante.
El elemento funcional incluye al menos una capa funcional que presenta las propiedades opticas conmutables. Si la capa funcional es conmutable electricamente, la capa funcional esta dispuesta normalmente entre un primer y un segundo electrodos de superficie transparentes. Los electrodos de superficie y la capa funcional estan dispuestos normalmente paralelos a la superficie del sustrato. Los electrodos de superficie estan conectados electricamente con una fuente de tension externa.
En una configuracion de la invencion, la capa funcional del elemento funcional es una capa electroqmmicamente activa. Estos elementos funcionales se conocen como elementos funcionales electrocromicos. La transmision de la luz visible depende del grado de incorporacion de iones en la capa funcional, proporcionandose los iones, por ejemplo, mediante una capa de almacenamiento de iones entre la capa funcional y un electrodo de superficie. La tension aplicada a los electrodos de superficie, que provoca una migracion de los iones, puede influir en la transmision. Las capas funcionales adecuadas incluyen, por ejemplo, al menos oxido de tungsteno u oxido de vanadio. Por ejemplo, los documentos WO 2012007334 A1, US 20120026573 A1, WO 2010147494 A1 y EP 1862849 A1 dan a conocer elementos funcionales electrocromicos.
En una configuracion de la invencion, la capa funcional del elemento funcional contiene cristales lfquidos que, por ejemplo, estan incorporados en una matriz polimerica. Estos elementos funcionales se conocen como elementos funcionales de PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal - Cristal Lfquido Dispersado en polfmero). Si no se aplica tension a los electrodos de superficie, los cristales lfquidos estan orientados de forma desordenada, lo que conduce a una fuerte dispersion de la luz que pasa a traves de la capa funcional. Si se aplica una tension a los electrodos de superficie, los cristales lfquidos se orientan en una direccion comun y la transmision de luz a traves de la capa funcional aumenta. Por ejemplo, el documento DE 102008026339 A1 da a conocer un elemento funcional de este tipo.
En una configuracion de la invencion, la capa funcional del elemento funcional contiene partfculas suspendidas, pudiendo modificarse la absorcion de luz por la capa funcional mediante la aplicacion de una tension a los electrodos de superficie. Estos elementos funcionales se conocen como elementos funcionales de SPD (Suspended Particle Device Dispositivo de Partfculas Suspendidas), por ejemplo por el documento WO 2011033313 A1.
Sin embargo, la invencion no se limita a elementos funcionales conmutables electricamente. En una configuracion de la invencion, el elemento funcional es conmutable termicamente. Estos elementos funcionales incluyen al menos una capa funcional que contiene un material termocromico, por ejemplo oxido de vanadio. Por ejemplo, el material termocromico puede estar aplicado sobre una placa, o por ejemplo tambien puede estar incorporado en una capa polimerica. Debido a los cambios de la estructura cristalina, los materiales termocromicos, cuando superan una temperatura de transicion, pasan del estado electricamente aislante a un estado electricamente conductor, con lo que cambian sus propiedades opticas, por ejemplo el grado de reflexion con respecto a la radiacion infrarroja y/o su color. Por ejemplo, los documentos US 2005147825 A1 y US6084702A dan a conocer elementos funcionales termocromicos.
El elemento funcional de acuerdo con la invencion tambien puede ser conmutable con respecto a las propiedades opticas sobre la base de otros principios conocidos en sf El elemento funcional tambien puede ser, por ejemplo, un elemento funcional gasocromico, fotocromico, fotoelectromocromico o termotropico.
Las configuraciones del elemento funcional tienen en comun que el estado de conmutacion puede ser reconocido por un observador en el entorno exterior por medio del color de la reflexion exterior. Este efecto generalmente no deseable se evita ventajosamente mediante la capa reflectante segun la invencion.
Naturalmente, ademas de la capa funcional (y los electrodos de superficie en el caso de una capa funcional conmutable electricamente), el elemento funcional conmutable puede presentar otras capas conocidas en sf, por ejemplo capas de barrera, capas de bloqueo, capas antirreflectantes, capas protectoras y/o capas de alisado.
De acuerdo con la invencion, la capa reflectante esta aplicada sobre una superficie del sustrato, mientras que el elemento funcional esta dispuesto dentro del acristalamiento segun la invencion en el lado del espacio interior de la capa reflectante. En una configuracion de la invencion, la capa reflectante esta dispuesta sobre la superficie exterior del sustrato y el elemento funcional esta dispuesto sobre la superficie interior del sustrato. El sustrato puede formar parte de una disposicion de placas. El sustrato puede estar unido, por ejemplo por la superficie interior o por la superficie exterior, con al menos una placa adicional a traves de una capa intermedia termoplastica, formando de este modo una placa compuesta. El sustrato tambien puede estar unido, por ejemplo por la superficie interior o por la superficie exterior, con al menos una placa adicional a traves de al menos un distanciador, formando de este modo un acristalamiento aislante. Naturalmente, el sustrato tambien puede formar parte de una disposicion de placas formada por mas de dos placas individuales.
En otra configuracion de la invencion, el sustrato esta unido por su superficie interior con una placa de cubierta transparente a traves de al menos una capa intermedia termoplastica. El sustrato esta orientado hacia el entorno exterior en la posicion de instalacion del acristalamiento, mientras que la placa de la cubierta esta orientada hacia el espacio interior. La placa de cubierta presenta una superficie exterior y una superficie interior, estando orientadas la superficie exterior hacia el sustrato y la superficie interior hacia el espacio interior. El revestimiento reflectante esta dispuesto sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior del sustrato. El elemento funcional esta dispuesto sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior de la placa de cubierta. Alternativamente, el elemento funcional esta dispuesto en la capa intermedia termoplastica, por ejemplo entre una primera y una segunda lamina termoplastica. La placa compuesta, que incluye el sustrato, la capa intermedia termoplastica y la placa de cubierta, tambien puede estar unida, por ejemplo por la superficie exterior del sustrato y/o por la superficie interior de la placa de cubierta, con al menos una placa adicional, por ejemplo a traves de al menos otra capa intermedia termoplastica y/u otro distanciador.
En otra configuracion de la invencion, el sustrato esta unido por su superficie interior, a traves de al menos un distanciador, con una placa de cubierta transparente, formando de este modo un acristalamiento aislante. El sustrato esta orientado hacia el entorno exterior en la posicion de instalacion del acristalamiento, mientras que la placa de cubierta esta orientada hacia el espacio interior. La placa de cubierta presenta una superficie exterior y una superficie interior, estando orientadas la superficie exterior hacia el sustrato y la superficie interior hacia el espacio interior. El revestimiento reflectante esta dispuesto sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior del sustrato. El elemento funcional esta dispuesto sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior de la placa de cubierta. El sustrato y/o la placa de cubierta dentro del acristalamiento aislante tambien pueden formar parte de una placa compuesta. Tambien puede haber al menos una placa adicional unida con la superficie exterior del sustrato y/o con la superficie interior de la placa de cubierta a traves de distanciadores.
El elemento funcional tambien puede estar dispuesto sobre una superficie de una placa de cubierta, estando dispuesta al menos una placa adicional entre el sustrato y la placa de cubierta. La placa adicional puede estar unida con el sustrato a traves de una capa intermedia termoplastica o al menos un distanciador y puede estar unida con la placa de cubierta a traves de una capa intermedia o al menos un distanciador.
En otra configuracion de la invencion, el sustrato esta unido por su superficie interior con una placa de cubierta transparente. El sustrato esta orientado hacia el entorno exterior en la posicion de instalacion del acristalamiento, mientras que la placa de cubierta esta orientada hacia el espacio interior. La placa de cubierta presenta una superficie exterior y una superficie interior, estando orientadas la superficie exterior hacia el sustrato y la superficie interior hacia el espacio interior. El revestimiento reflectante esta dispuesto sobre la superficie interior o sobre la superficie exterior del sustrato. El elemento funcional esta dispuesto sobre la superficie interior (en caso dado sobre el revestimiento reflectante) y sobre la superficie exterior de la placa de cubierta, de modo que el sustrato y la placa de cubierta estan unidos entre sf a traves del elemento funcional.
Preferiblemente, el sustrato contiene vidrio no templado, vidrio parcialmente templado o vidrio templado, de forma especialmente preferente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de sflice, vidrio de borosilicato, vidrio sodico-calcico, o plasticos transparentes, preferiblemente plasticos transparentes ngidos, en particular polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetilmetacrilato, poliestireno, poliamida, poliester, cloruro de polivinilo y/o mezclas de los mismos. En una configuracion ventajosa, el sustrato presenta un mdice de refraccion de 1,45 a 1,55. De forma especialmente preferente, el sustrato contiene vidrio sodico-calcico. El mdice de refraccion del vidrio sodico-calcico es de aproximadamente 1,52.
Si el acristalamiento incluye una placa de cubierta segun la invencion y/o al menos una placa adicional, la placa de cubierta y/o la placa adicional preferiblemente contienen vidrio no templado, vidrio parcialmente templado o vidrio templado, de forma especialmente preferente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de sflice, vidrio de borosilicato, vidrio sodico-calcico, o plasticos transparentes, preferiblemente plasticos transparentes ngidos, en particular polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetilmetacrilato, poliestireno, poliamida, poliester, cloruro de polivinilo y/o mezclas de los mismos.
El espesor del sustrato y en caso dado de la placa de cubierta puede variar ampliamente y, por lo tanto, adaptarse a los requisitos de cada caso individual. El sustrato y en caso dado la placa de cubierta presentan preferiblemente espesores de 20 pm a 10 mm, por ejemplo de 0,5 mm a 10 mm. No obstante, el sustrato y/o la placa de cubierta tambien pueden tener espesores muy pequenos, por ejemplo de 20 pm a 100 pm. El area del acristalamiento segun la invencion puede variar ampliamente, por ejemplo de 100 cm2 a 20 m2. Preferiblemente, el acristalamiento presenta un area de 400 cm2 a 6 m2, tal como se utilizan comunmente para acristalamientos de vehmulos y acristalamientos de construccion y arquitectonicos.
El sustrato y en caso dado la placa de cubierta y/o placas adicionales pueden presentar cualquier forma tridimensional. El sustrato y en caso dado la placa de cubierta y/o placas adicionales son preferiblemente planos o curvados ligera o fuertemente en una direccion o en varias direcciones del espacio.
Si el acristalamiento segun la invencion incluye una capa intermedia termoplastica a traves de la cual, por ejemplo, el sustrato esta unido con una placa de cubierta, la capa intermedia termoplastica contiene preferiblemente materiales termoplasticos, como polivinilbutiral (PVB) y/o etilenvinilacetato (EVA). La capa intermedia tambien puede contener poliuretano (PU), polipropileno (PP), poliacrilato, polietileno (PE), policarbonato (PC), polimetilmetacrilato, cloruro de polivinilo, resina de poliacetato, resinas de colada, acrilatos, etileno-propileno fluorado, fluoruro de polivinilo, etileno-tetrafluoroetileno, copoKmeros y/o mezclas de los mismos. La capa intermedia termoplastica puede estar formada por una o mas laminas termoplasticas, siendo el espesor de una lamina preferiblemente de 0,3 mm a 3 mm.
El sustrato, en caso dado la placa de cubierta y en caso dado las otras placas del acristalamiento pueden presentar revestimientos adecuados conocidos en sf, por ejemplo revestimientos antirreflectantes, revestimientos antiadherentes, revestimientos antiaranazos, revestimientos fotocataltticos o revestimientos reflectantes de radiacion termica (revestimientos Low-E).
El objetivo de la invencion se logra ademas mediante un procedimiento para producir un acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion, en el que al menos
- sobre la superficie exterior o sobre la superficie interior de un sustrato transparente se aplica una capa reflectante,
- sobre la superficie exterior o sobre la superficie interior de una placa de cubierta transparente se aplica un elemento funcional, o este se incorpora en una capa intermedia termoplastica, y
- el sustrato se une con la placa de cubierta a traves de la capa intermedia termoplastica bajo la accion de calor, vado y/o presion.
La aplicacion de la capa reflectante sobre el sustrato puede tener lugar antes, despues o al mismo tiempo que la aplicacion del elemento funcional sobre la placa de cubierta o que la incorporacion del elemento funcional en la capa intermedia. El sustrato y la placa de cubierta se disponen durante la union de tal modo que la superficie interior del sustrato y la superficie exterior de la placa de cubierta estan orientadas una hacia la otra. La union del sustrato con la placa de cubierta tiene lugar preferiblemente despues de la aplicacion o de la incorporacion de la capa reflectante y del elemento funcional, respectivamente. Si la capa reflectante y/o el elemento funcional se han de aplicar sobre superficies que siguen siendo accesibles despues de la union del sustrato y la placa de cubierta, como por ejemplo la superficie exterior del sustrato o la superficie interior de la placa de cubierta, la aplicacion de la capa reflectante y/o del elemento funcional naturalmente tambien puede tener lugar despues de la union del sustrato y la placa de cubierta.
Si el elemento funcional consiste en un elemento funcional conmutable electricamente, el contacto electrico de los electrodos de superficie tiene lugar preferiblemente antes de la union del sustrato y la placa de cubierta.
La incorporacion del elemento funcional en la capa intermedia termoplastica incluye preferiblemente la incorporacion del elemento funcional entre al menos una primera y al menos una segunda lamina termoplastica.
La union del sustrato y la placa de cubierta tiene lugar mediante procedimientos conocidos en sf, por ejemplo mediante procedimientos de autoclave, procedimientos de bolsa de vado, procedimientos de anillo de vado, procedimientos de calandrado, laminadores de vado o mediante combinaciones de los mismos.
El objetivo de la invencion se logra ademas mediante un procedimiento para producir un acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion, en el que al menos
- sobre la superficie exterior o sobre la superficie interior de un sustrato transparente se aplica una capa reflectante,
- sobre la superficie exterior o sobre la superficie interior de una placa de cubierta transparente se aplica un elemento funcional, y
- el sustrato se une con la placa de cubierta a traves de al menos un distanciador.
La aplicacion de la capa reflectante sobre el sustrato puede tener lugar antes, despues o al mismo tiempo que la aplicacion del elemento funcional sobre la placa de cubierta. El sustrato y la placa de cubierta se disponen durante la union de tal modo que la superficie interior del sustrato y la superficie exterior de la placa de cubierta estan orientadas una hacia la otra. La union del sustrato con la placa de cubierta tiene lugar preferiblemente despues de la aplicacion o de la incorporacion de la capa reflectante y del elemento funcional, respectivamente. Si la capa reflectante y/o el elemento funcional se han de aplicar sobre superficies que siguen siendo accesibles despues de la union del sustrato y la placa de cubierta, como por ejemplo la superficie exterior del sustrato o la superficie interior de la placa de cubierta, la aplicacion de la capa reflectante y/o del elemento funcional naturalmente tambien puede tener lugar despues de la union del sustrato y la placa de cubierta.
Si el elemento funcional consiste en un elemento funcional conmutable electricamente, el contacto electrico de los electrodos de superficie tiene lugar preferiblemente antes de la union del sustrato y la placa de cubierta.
El objetivo de la invencion se logra ademas mediante un procedimiento para producir un acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion, en el que al menos
- sobre la superficie exterior de un sustrato transparente se aplica una capa reflectante, y
- sobre la superficie interior del sustrato se aplica un elemento funcional.
La aplicacion de la capa reflectante sobre el sustrato puede tener lugar antes, despues o al mismo tiempo que la aplicacion del elemento funcional sobre el sustrato.
Despues de la aplicacion de la capa reflectante y del elemento funcional, el sustrato se une preferiblemente con al menos una placa adicional, formando de este modo un acristalamiento aislante y/o una placa compuesta.
En el procedimiento segun la invencion, la capa reflectante se deposita mediante procedimientos conocidos en sf, preferiblemente mediante pulverizacion catodica apoyada por campo magnetico. Esto resulta especialmente ventajoso en relacion con un revestimiento facil, rapido, economico y uniforme del sustrato. La pulverizacion catodica tiene lugar en una atmosfera de gas protector, por ejemplo de argon, o en una atmosfera de gas reactivo, por ejemplo mediante la adicion de oxfgeno o nitrogeno.
No obstante, la capa reflectante tambien se puede aplicar mediante otros procedimientos conocidos por los expertos, por ejemplo mediante deposito en fase de vapor o deposito qmmico en fase de vapor (Chemical Vapour Deposition, CVD), mediante deposito en fase de vapor apoyado por plasma (PECVD) o mediante procedimientos qmmicos por via humeda.
El acristalamiento segun la invencion se utiliza preferiblemente en edificios, de forma especialmente preferente como acristalamiento de fachadas, o en medios de transporte para el trafico por tierra, aire o agua.
La invencion incluye ademas el uso de una capa reflectante segun la invencion en un acristalamiento segun la invencion para regular el color de reflexion exterior.
La invencion se explica con mas detalle por medio de un dibujo y de ejemplos de realizacion. El dibujo es una representacion esquematica y no esta a escala. El dibujo no limita la invencion en modo alguno. Se muestran: la Figura 1 una seccion transversal a traves de una primera configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion,
la Figura 2 una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento segun la invencion, la Figura 3 una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento segun la invencion, la Figura 4 una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento segun la invencion, la Figura 5 una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento segun la invencion, la Figura 6 una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento segun la invencion, la Figura 7 un ejemplo de realizacion del procedimiento segun la invencion por medio de un diagrama de flujo, y
la Figura 8 otro ejemplo de realizacion del procedimiento segun la invencion por medio de un diagrama de flujo.
La Figura 1 muestra una seccion transversal a traves de una configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. El acristalamiento incluye un sustrato 1, que esta conectado por su superficie interior (II) con la superficie exterior (III) de una placa de cubierta 4 por medio de una capa intermedia termoplastica 5, formando de este modo una placa compuesta. El acristalamiento incluye ademas una placa adicional 6, que esta unida con la superficie interior (IV) de la placa de cubierta 4 a traves de un distanciador 7, formando de este modo un acristalamiento aislante. El acristalamiento esta previsto como acristalamiento de fachada de un edificio y en la posicion de instalacion esta dispuesto de tal modo que la superficie exterior (I) del sustrato 1 esta orientada hacia el entorno exterior y la placa adicional 6 esta orientada hacia el espacio interior. El sustrato 1, la placa de cubierta 4 y la placa adicional 6 consisten en vidrio sodico-calcico y presentan espesores de 6 mm. La capa intermedia termoplastica 5 de polivinilbutiral (PVB) presenta un espesor de 0,76 mm. La distancia establecida por el distanciador 7 periferico entre la placa de cubierta 4 y la placa adicional 6 es de 12 mm.
En la superficie interior (II) del sustrato 1 esta dispuesta una capa reflectante 2 de nitruro de silicio con un espesor d de 190 nm. El mdice de refraccion nR del nitruro de silicio es de 2,02. El producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante 2 es de aproximadamente 384 nm. En esta configuracion, mediante la capa reflectante 2 se obtiene un color verde de la luz reflejada al entorno exterior.
Sobre la superficie exterior (III) de la placa de cubierta 4 esta dispuesto un elemento funcional 3. En la posicion de instalacion del acristalamiento, el elemento funcional 3 esta mas cerca del espacio interior que la capa reflectante 2. Por lo tanto, el elemento funcional 3 esta dispuesto en el lado del espacio interior de la capa reflectante 2 en el sentido de la invencion. El elemento funcional 3 consiste en un elemento funcional electrocromico conmutable electricamente. El area marcada con el drculo alrededor del elemento funcional 3 esta representada ampliada a la derecha. En la configuracion ejemplar, el elemento funcional 3 incluye, en orden de cercama a la placa de cubierta 4, un primer electrodo de superficie 9 de oxido de estano dopado con fluor, una capa funcional l1 electrocromica de oxido de tungsteno dopado con litio, una capa electrolftica 14 de Ta2O5 , una capa 13 de almacenamiento de iones de CeO2 dopado con litio dopado y un segundo electrodo de superficie 10 de oxido de indio y estano (ITO). El primer electrodo de superficie 9 y el segundo electrodo de superficie 10 estan conectados a traves de conductores, no representados, con una alimentacion de corriente externa. La transmision de luz visible a traves de la capa funcional 11 depende del grado de incorporacion de iones de litio y se puede cambiar mediante la tension aplicada a los electrodos de superficie 9, 10, ya que, dependiendo de la tension aplicada, los iones de litio se pueden desplazar entre la capa funcional 11 y la capa 13 de almacenamiento de iones 13 a traves de la capa electrolftica 14.
Sin la capa reflectante 2, un observador en el entorno exterior podna reconocer el estado de conmutacion del elemento funcional 3 por el color de la luz reflejada. En caso de varios acristalamientos, cada uno con un elemento funcional 3, en la fachada de un edificio, esto puede conducir a un efecto de color desigual y por lo tanto poco estetico de la fachada si los elementos funcionales 3 individuales presentan diferentes estados de conmutacion. Mediante el revestimiento reflectante 2 se logra un color de reflexion exterior uniforme, independiente del estado de conmutacion del elemento funcional. El color, que se puede ajustar mediante el mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante 2, es ademas independiente del angulo de observacion. Por lo tanto, para un observador en movimiento, el color no muestra ningun cambio en funcion de la posicion de observacion. Ademas, la capa reflectante 2 incluye una sola capa, de modo que el acristalamiento se puede producir de forma simple y economica. Estas son grandes ventajas de la invencion.
La Figura 2 muestra una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. El sustrato 1 esta unido por su superficie interior (II) con la superficie exterior (III) de una placa de cubierta 4 por medio de una capa intermedia termoplastica 5. La superficie interior (IV) de la placa de cubierta 4 esta unida con una placa adicional 6 a traves de una segunda capa intermedia termoplastica 12. El sustrato 1, la placa de cubierta 4 y la capa intermedia termoplastica 5 estan configurados como en la Figura 1. La segunda capa intermedia termoplastica 12 esta hecha de PVB y tiene un espesor de 0,76 mm. Sobre la superficie interior (IV) de la placa de cubierta 4 esta dispuesto un elemento funcional 3. El elemento funcional 3 consiste en una capa termocromica de VO2 dopado. El elemento funcional 3 es conmutable termicamente: cuando se supera una temperatura de aproximadamente 68 °C, el VO2 pasa de un estado semiconductor con una alta transmision de la luz visible a un estado conductor con una transmision reducida de la luz visible. La temperatura de la transicion entre los estados de conmutacion se puede reducir mediante dopaje, por ejemplo tungsteno, por ejemplo a aproximadamente 29 °C.
Sobre la superficie exterior (I) del sustrato 1, esta dispuesta una capa reflectante 2 de oxido de circonio (ZrO2) con un espesor d de 200 nm. El mdice de refraccion nR del oxido de circonio es de aproximadamente 2,22. El producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante 2 es de 444 nm. En esta configuracion, mediante la capa reflectante 2 se obtiene un color dorado de la luz reflejada al entorno exterior.
Alternativamente, el material termocromico tambien puede estar incorporado por ejemplo en una de las capas intermedias termoplasticas 5, 12, que en este caso constituina el elemento funcional 3 conmutable.
La Figura 3 muestra una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. El sustrato 1 esta unido por su superficie interior (II) con la superficie exterior (III) de una placa de cubierta 4 por medio de una capa intermedia termoplastica 5. El sustrato 1 y la placa de cubierta 4 estan configurados como en la Figura 1. La capa intermedia termoplastica 5 incluye una primera lamina termoplastica 5.1 y una segunda lamina termoplastica 5.2. Las laminas termoplasticas 5.1 y 5.2 estan hechas de PVB y presentan en cada caso un espesor de 0,76 mm.
Entre la primera lamina termoplastica 5.1 y la segunda lamina termoplastica 5.2 esta dispuesto un elemento funcional 3. El elemento funcional 3 esta dispuesto en la capa intermedia termoplastica 5 en el sentido de la invencion. El area marcada por el cfrculo alrededor del elemento funcional 3 esta representada ampliada a la derecha. El elemento funcional 3 consiste en un elemento funcional de PDLC e incluye una capa funcional 11 entre un primer electrodo de superficie 9 y un segundo electrodo de superficie 10. Los electrodos de superficie 9, 10 estan conectados a traves de conductores, no representados, con una alimentacion de corriente externa. La capa funcional 11 contiene cristales lfquidos incorporados en una red de polfmeros. Si se aplica una tension a los electrodos de superficie 9, 10, los cristales lfquidos se orientan en una direccion comun y la transmision de luz visible a traves de la capa funcional 11 aumenta.
En la superficie interior (II) del sustrato 1 esta dispuesta una capa reflectante 2 de oxido de estano (SnO2 ) con un espesor d de aproximadamente 165 nm. El mdice de refraccion nR del oxido de estano es de aproximadamente 2,00. El producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante 2 es de aproximadamente 330 nm. En esta configuracion, mediante la capa reflectante 2 se obtiene un color azul de la luz reflejada al entorno exterior.
La Figura 4 muestra una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. Sobre la superficie exterior (I) del sustrato 1 esta dispuesta una capa reflectante 2. Sobre la superficie interior (II) del sustrato 1 esta dispuesto un elemento funcional 3. El area marcada por el cfrculo alrededor del elemento funcional 3 esta representada ampliada a la derecha.
La capa reflectante 2 de oxido de indio y estano (ITO) tiene un espesor d de 145 nm. El mdice de refraccion nR del oxido de indio y estano es de 1,92. El producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante 2 es de aproximadamente 278 nm. En esta configuracion, mediante la capa reflectante 2 se obtiene un color violeta de la luz reflejada al entorno exterior.
El sustrato 1 esta unido por su superficie interior (II) con una placa adicional 6 por medio de un distanciador 7 periferico, formando de este modo un acristalamiento aislante. Sobre la superficie de la placa adicional 6 orientada hacia el sustrato 1 esta dispuesto un revestimiento 8 de proteccion termica. Los revestimientos de proteccion termica (tambien llamados revestimientos Low-E) son conocidos en sf y mejoran el confort termico en el espacio interior. Los revestimientos de proteccion termica de este tipo incluyen, por ejemplo, capas funcionales a base de plata, que en verano reflejan partes de la radiacion solar, en particular en la region iR, y en invierno reducen la emision de radiacion termica a traves del acristalamiento.
La Figura 5 muestra una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. El sustrato 1 esta unido por su superficie interior (II) con la superficie exterior (III) de una placa de cubierta 4 por medio de un distanciador 7 periferico. El sustrato 1 y la placa de cubierta 4 estan configurados como en la Figura 1.
Sobre la superficie exterior (III) de la placa de cubierta 4 esta dispuesto un elemento funcional 3 termocromico. Sobre la superficie exterior (I) del sustrato 1 esta dispuesta una capa reflectante 2. El elemento funcional 3 y la capa reflectante 2 estan configurados como en la Figura 2.
La Figura 6 muestra una seccion transversal a traves de otra configuracion del acristalamiento con propiedades opticas conmutables segun la invencion. El sustrato 1 esta unido por su superficie interior (II) con la superficie exterior (III) de una placa de cubierta 4. Entre el sustrato 1 y la placa de cubierta 4 esta dispuesto un elemento funcional 3. El elemento funcional 3 esta dispuesto sobre la superficie interior (II) del sustrato 1 y la superficie exterior (III) de la placa de cubierta 4, de modo que el sustrato 1 y la placa de cubierta 4 estan unidos a traves del elemento funcional 3. El area marcada por el cfrculo alrededor del elemento funcional 3 esta representada ampliada a la derecha. El elemento funcional 3 consiste en un elemento funcional electricamente conmutable e incluye una capa funcional 11 entre un primer electrodo de superficie 9 y un segundo electrodo de superficie 10, estando aplicados el primer electrodo de superficie 9 sobre la superficie exterior (III) y el segundo electrodo de superficie sobre la superficie interior (II). Los electrodos de superficie 9, 10 estan conectados a traves de conductores, no representados, con una alimentacion de corriente externa. Sobre la superficie exterior (I) del sustrato 1 esta dispuesta una capa reflectante 2.
La Figura 7 muestra un ejemplo de realizacion del procedimiento segun la invencion para producir un acristalamiento con propiedades opticas conmutables.
En una realizacion alternativa, la union de la placa de cubierta y el sustrato tambien puede tener lugar a traves de al menos un distanciador.
La Figura 8 muestra otro ejemplo de realizacion del procedimiento segun la invencion para producir un acristalamiento con propiedades opticas conmutables.
Para los expertos fue inesperado y sorprendente que mediante la capa reflectante segun la invencion, que se puede aplicar de forma simple y economica, se puede lograr una regulacion eficaz del color de reflexion exterior de un acristalamiento con propiedades opticas conmutables. El color de reflexion exterior es independiente del estado de conmutacion del acristalamiento y del angulo de observacion, y se puede elegir libremente mediante la seleccion del material y el espesor de la capa reflectante.
Listado de referencias numericas
(1) Sustrato transparente
(2) Capa reflectante
(3) Elemento funcional conmutable
(4) Placa de cubierta transparente
(5) Capa intermedia termoplastica
(5.2) Primera lamina termoplastica
(5.2) Segunda lamina termoplastica
(6) Placa adicional
(7) Distanciador
(8) Revestimiento de proteccion termica
(9) Primer electrodo de superficie del elemento funcional 3 (10) Segundo electrodo de superficie del elemento funcional 3 (11) Capa funcional del elemento funcional 3
(12) Segunda capa intermedia termoplastica
(13) Capa de almacenamiento de iones del elemento funcional 3 (14) Capa electrolttica del elemento funcional 3
I Superficie exterior del sustrato 1 transparente
II Superficie interior del sustrato 1 transparente
III Superficie exterior de la placa de cubierta 4
IV Superficie interior de la placa de cubierta 4

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Acristalamiento con propiedades opticas conmutables, que incluye al menos:
- un sustrato (1) transparente con una superficie exterior (I) y una superficie interior (II),
- una capa reflectante (2) sobre la superficie exterior (I) y/o sobre la superficie interior (II), y - un elemento funcional (3) conmutable dispuesto en el lado del espacio interior con respecto a la capa reflectante (2),
en el que la capa reflectante (2) contiene un material con un mdice de refraccion nR de 1,6 a 2,55 y el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 250 nm a 960 nm, y en el que la capa reflectante (2) consiste en una capa unica y homogenea.
2. Acristalamiento segun la reivindicacion 1, en el que el sustrato (1) esta unido por la superficie interior (I) con una placa de cubierta (4) transparente con una superficie exterior (III) y una superficie interior (IV) por medio de al menos una capa intermedia termoplastica (5), y en el que el elemento funcional (3) esta dispuesto sobre la superficie exterior (III), sobre la superficie interior (IV) o en la capa intermedia termoplastica (5).
3. Acristalamiento segun la reivindicacion 1, en el que el sustrato (1) esta unido por la superficie interior (I) con una placa de cubierta (4) transparente con una superficie exterior (III) y una superficie interior (IV) por medio de al menos un distanciador (7), y en el que el elemento funcional (3) esta dispuesto sobre la superficie exterior (III) o sobre la superficie interior (IV).
4. Acristalamiento segun la reivindicacion 1, en el que la capa reflectante (2) esta dispuesta sobre la superficie exterior (I) y el elemento funcional (3) esta dispuesto sobre la superficie interior (II).
5. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la capa reflectante (2) contiene al menos nitruro de silicio, oxido de estano, oxinitruro de silicio, oxido de zinc, oxido de circonio, nitruro de aluminio, oxido de indio y estano, oxido de estano y zinc, oxido de titanio y zinc y/u oxido de titanio y silicio.
6. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 365 nm a 400 nm, preferiblemente de 375 nm a 390 nm, o de 730 nm a 800 nm, preferiblemente de 750 nm a 780 nm.
7. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 435 nm a 480 nm, preferiblemente de 440 nm a 475 nm, o de 870 nm a 960 nm, preferiblemente de 880 nm a 950 nm.
8. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 305 nm a 365 nm, preferiblemente de 320 nm a 345 nm, o de 610 nm a 730 nm, preferiblemente de 640 nm a 690 nm.
9. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el producto del mdice de refraccion nR y el espesor d de la capa reflectante (2) es de 250 nm a 300 nm, preferiblemente de 270 nm a 285 nm, o de 500 nm a 600 nm, preferiblemente de 540 nm a 570 nm.
10. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el elemento funcional (3) consiste en un elemento funcional electrocromico, de PDLC, de SPD, termocromico, gasocromico, fotocromico, fotoelectromocromico o termotropico.
11. Acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el sustrato (1) contiene vidrio no templado, vidrio parcialmente templado o vidrio templado, preferiblemente vidrio plano, vidrio flotado, vidrio de sflice, vidrio de borosilicato, vidrio sodico-calcico, o plasticos transparentes, preferiblemente plasticos transparentes ngidos, en particular polietileno, polipropileno, policarbonato, polimetilmetacrilato, poliestireno, poliamida, poliester, cloruro de polivinilo y/o mezclas de los mismos, de forma especialmente preferente vidrio sodico-calcico, y preferiblemente presenta un espesor de 20 pm a 10 mm.
12. Procedimiento para producir un acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1, 2 o 5 a 11, en el que al menos
- sobre la superficie exterior (I) o sobre la superficie interior (II) de un sustrato (1) transparente se aplica una capa reflectante (2),
- sobre la superficie exterior (III) o sobre la superficie interior (IV) de una placa de cubierta (4) transparente se aplica un elemento funcional (3) conmutable, o este se incorpora en una capa intermedia termoplastica (5), y
- el sustrato (1) se une con la placa de cubierta (4) a traves de la capa intermedia termoplastica (5) bajo la accion de calor, vado y/o presion.
13. Procedimiento para producir un acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1, 3 o 5 a 11, en el que al menos
- sobre la superficie exterior (I) o sobre la superficie interior (II) de un sustrato transparente (1) se aplica una capa reflectante (2),
- sobre la superficie exterior (III) o sobre la superficie interior (IV) de una placa de cubierta (4) transparente se aplica un elemento funcional (3) conmutable, y
- el sustrato (1) se une con la placa de cubierta (4) a traves de al menos un distanciador (7).
14. Procedimiento para producir un acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 o 4 a 11, en el que al menos
- sobre la superficie exterior (I) de un sustrato (1) transparente se aplica una capa reflectante (2), y - sobre la superficie interior (II) del sustrato (1) se aplica un elemento funcional (3) conmutable.
15. Utilizacion de una capa reflectante (2) en un acristalamiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11 para regular el color de reflexion exterior.
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