ES2905857T3 - Método de fabricación de un elemento de fachada de vidrio para apantallar la luz y un elemento de fachada para apantallar la luz - Google Patents

Abstract

Método para la fabricación de un elemento de fachada de vidrio para apantallar la luz, que comprende los siguientes pasos: - Puesta a disposición de un sustrato (3) de vidrio, - depositar una capa de pintura (2) sobre el sustrato (3), - retirada local de la capa de pintura (2) a través de una entrada de energía mediante radiación láser (1), donde la entrada de energía se realiza con un ángulo de incidencia en el rango de 10° hasta 40°, preferiblemente de 15° hasta 35°, de manera especialmente preferida 30°, en relación a la superficie del sustrato (3), donde un ángulo de incidencia de 0° forma una perpendicular a la superficie del sustrato (3), y - entrada de energía sucesiva, donde la capa de pintura que permanece sobre el sustrato se une al sustrato.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de un elemento de fachada de vidrio para apantallar la luz y un elemento de fachada para apantallar la luz

[0001] La invención se refiere a un método para la fabricación de un elemento de fachada de vidrio para apantallar la luz y un elemento de fachada para apantallar la luz.

[0002] Dispositivos de protección solar para vidrios de fachadas consisten o bien en dispositivos externos no unidos de forma directa al vidrio, como p.ej. elementos de sombreado, o se unen directamente al vidrio como revestimiento para la reflexión de la radiación solar.

[0003] La ventaja de los dispositivos de protección solar externos se basa en esencia en que además de la reflexión de la radiación solar incidente también una parte definida de la radiación solar se dirige al interior del edificio. Así se menciona en el documento WO 2010/127702 A1 un dispositivo, que se instala en el espacio interior de un compuesto de vidrio aislante. Este consiste en una chapa de metal perforada, donde a través de la geometría de las aberturas, su orientación y la proporción anchura/profundidad de la apertura respecto al espesor de la brida se permite la entrada de la luz solar en el edificio dependiendo de la posición del sol. Cuanto más alta sea la posición del sol, mejor es el sombreado por esta chapa de metal perforada. Con una posición del sol baja (ángulo de incidencia) puede entrar la luz solar sin obstáculos en el edificio. De esta manera se reduce de modo más efectivo la necesidad energética para el enfriamiento, ventilación y calefacción del edificio que a través de p.ej. capas de protección solar directamente sobre el cristal de la fachada. Las desventajas de este dispositivo de protección solar externo están en la costosa instalación de la chapa de metal perforada en p.ej. un compuesto de vidrio aislante y los altos costes de material.

[0004] Los dispositivos de protección solar, que se unen directamente al vidrio de la fachada, como p.ej. capas de protección solar según el documento DE 69707396 T2, se caracterizan en comparación con los dispositivos externos por bajos costes de fabricación, porque se fabrican en sistemas de recubrimiento de gran dimensión con alto rendimiento de superficie.

[0005] Una desventaja esencial de las capas de protección solar en comparación con los dispositivos externos es sin embargo que no existe la posibilidad de realizar la desviación la luz dependiendo de la posición del sol al interior del edificio.

[0006] Además, el documento WO 2014/135296 A1 muestra un cristal revestido con ventanas en forma de campos parcialmente decapados para permitir el paso de radiación de radiofrecuencia. Así se consigue un efecto de apantallamiento por una rejilla metálica de malla fina frente a una radiación electromagnética en la gama de radiofrecuencias, como FM, a M, UHF, VHF, radar o radiación de microondas.

[0007] Analógicamente a esto el documento DE 19817712 C1 muestra una placa transparente, en particular hoja de vidrio, con un revestimiento reflectante de radiación, que presenta al menos una ventana que deja el paso de una radiación de alta frecuencia, en particular radiación de microondas, con un área sin revestimiento.

[0008] Del documento EP 1925462 A2 se conoce un método para la producción de informaciones de color, p.ej. motivos, en un soporte, en particular de vidrio. Se muestra que un color cerámico se aplica sobre un lado del soporte por toda la superficie. En este método se dirige después del secado del color al menos un haz de alta energía sobre el color y se elimina o fija así el color parcialmente según la información por generar.

[0009] El documento US 2003/044582 A1 divulga un proceso de serigrafía y ablación por láser de varios tipos de sustratos. El proceso puede utilizarse para producir lunas para automóviles decoradas con caracteres adicionales, como números de serie, códigos de barras y similares. El sustrato con el recubrimiento aplicado se puede moldear y/o curar al calor para producir un producto final. La invención también proporciona una pantalla y un patrón de serigrafía que comprende una parte que posteriormente es ablacionada por láser para proporcionar información específica como la serialización. En una forma de realización, el sustrato de vidrio serigrafiado y ablacionado por láser se cuece. En otra forma de realización, los patrones serigrafiados pueden ser ablacionados por láser sin necesidad de un tratamiento térmico posterior.

[0010] En consecuencia, el objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de fabricación de elementos de fachada hechos de vidrio para apantallar la luz, que preferiblemente también conduce a la desviación de la luz según la posición del sol hacia el edificio.

[0011] Esta tarea se resuelve mediante un método y un elemento de fachada para apantallar la luz según las reivindicaciones independientes. Las realizaciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes.

[0012] Un primer aspecto de la invención se refiere a un método para fabricar un elemento de fachada de protección contra la luz hecho de vidrio.

[0013] El método según la invención comprende las siguientes etapas:

- Proporcionar un sustrato de vidrio,

- depositar una capa de pintura sobre el sustrato,

- Eliminación local de la capa de pintura mediante una entrada de energía por medio de radiación láser, donde la entrada de energía tiene lugar con un ángulo de incidencia en el rango de 10° a 40°, preferentemente de 15° a 35°, de forma particularmente preferida 30°, con respecto al sustrato, donde un ángulo de incidencia de 0° forma una perpendicular a la superficie del sustrato,

- posterior aporte de energía, por lo que la capa de tinta que queda en el sustrato se adhiere al mismo.

[0014] El ángulo de incidencia está relacionado con la superficie del sustrato, de modo que un ángulo de incidencia de 0° forma una perpendicular a la superficie del sustrato.

[0015] Preferiblemente, se forman estructuras periódicas en la capa de tinta mediante la entrada de energía por medio de la radiación láser, que se forman, por ejemplo, como elementos geométricos de la superficie, como círculos y/o elipses y/o rectángulos y/o líneas y/o puntos.

[0016] En particular, la eliminación periódica y local de capas por medio de la radiación láser conduce a la formación de zonas transparentes en el revestimiento que permiten el paso de la luz solar al interior del edificio. Los restos de la capa de protección solar no tratados con láser forman estructuras que absorben y/o reflejan la luz solar en la superficie del vidrio.

[0017] Con la ayuda de la radiación láser y de una tecnología de escaneo láser óptico adecuada, es posible crear estructuras, como líneas, puntos o rejillas, en casi cualquier tamaño de estructura (por ejemplo, ancho de línea = 10 |_im hasta varios mm), así como en las áreas deseadas en el vidrio arquitectónico (por ejemplo, área estructurada = 10 m2).

[0018] En una forma de realización de la invención, las estructuras periódicas creadas por la entrada de energía por medio de la radiación láser se forman de tal manera que la relación del área de las zonas de la capa de tinta no transparente que permanecen después de la eliminación de la capa de tinta y las zonas transparentes estructuradas por láser está en el rango de 0,1 a 1. Por ejemplo, los diámetros de los agujeros de 50 |_im se realizan con un grosor de la capa de tinta de 30 |_im.

[0019] Sorprendentemente, se ha descubierto que, exponiendo los revestimientos de protección solar sobre el vidrio a la radiación láser, se pueden producir estructuras que también pueden regular la incidencia de la luz en el edificio dependiendo de la posición del sol. La investigación del efecto de las estructuras con láser en las capas de protección solar con la ayuda de mediciones de transmisión dependientes del ángulo mostró resultados que no eran de esperar. Dependiendo del tipo de estructura láser y del grosor de la capa de protección solar, el efecto de protección solar variaba desde un efecto de sombreado independiente de la posición del sol hasta un sombreado y desviación de la luz hacia el edificio dependiente de la posición del sol.

[0020] De este modo, la propiedad ventajosa de direccionamiento de la luz o de sombreado de la luz del elemento de fachada de sombreado de la luz puede ajustarse individualmente mediante el ajuste del ángulo de incidencia. Esto es especialmente ventajoso para adaptar los elementos de fachada correspondientes a los diferentes ángulos de radiación solar en la media anual. Así, en función de la latitud, los elementos de la fachada pueden adaptarse de forma óptima a la respectiva radiación solar.

[0021] En otra forma de realización de la invención, las zonas transparentes se generan mediante un movimiento relativo entre el rayo láser y la superficie de recubrimiento.

[0022] En una realización de la invención, el sustrato se pasa por delante de una fuente de radiación láser de tal manera que la radiación láser golpea la capa de tinta en un ángulo de incidencia deseado y la elimina localmente por una entrada de energía. La capa de tinta se vaporiza en la zona de radiación por el aporte de energía sin dejar ningún residuo. Para realizar el ángulo de incidencia de la radiación láser, se puede mover el sustrato según el ángulo con respecto a la fuente de radiación láser o se puede disponer la fuente de radiación láser de manera que la irradiación tenga lugar en el ángulo de incidencia deseado. Preferentemente, la fuente de radiación láser está dispuesta de forma móvil y puede disponerse según el ángulo de radiación deseado en el rango de 10° a 40°, preferentemente de 15° a 35°, de forma particularmente preferida 30°, con respecto al sustrato, donde un ángulo de 0° forma una perpendicular a la superficie del sustrato.

[0023] En otra forma de realización de la invención, el tamaño de las áreas transparentes se ve influenciado por la selección de los parámetros de radiación, en particular la duración del pulso, la energía del pulso, el enfoque del rayo y la velocidad relativa entre la superficie del revestimiento y el rayo láser.

[0024] En otra forma de realización de la invención, el rayo láser se dirige a través del sustrato sobre la capa de tinta y/o directamente sobre la capa de tinta.

[0025] En una forma de realización de la invención, la capa de tinta se selecciona entre una capa de tinta cerámica, una capa de tinta de curado UV o un revestimiento metálico. Preferiblemente, la capa de tinta es una capa de tinta cerámica.

[0026] Si el vidrio de la fachada está provisto de capas (por ejemplo, serigrafiadas en toda la superficie con pintura cerámica) con mayor capacidad de absorción y/o reflexión en la superficie en comparación con el vidrio, estas capas pueden hacerse vaporizar mediante un calentamiento local asistido por láser. Esto permite eliminar periódicamente las capas de la superficie del vidrio, formando una estructura ópticamente transparente. Si la relación entre la superficie decapada y la no decapada se elige de forma que domine la superficie decapada, la estructura deja de ser visible para un observador desde una distancia mayor. Así, el vidrio de la fachada con el revestimiento parcialmente transparente es transparente. Es decir, la estructura de sombreado de las crestas restantes entre las aberturas con láser no interfiere con la vista a través del vidrio de la fachada.

[0027] En otra forma de realización de la invención, la capa cerámica de color se deposita mediante un proceso de serigrafía. El espesor de la capa resultante está entre 10 y 100 pm, preferentemente entre 20 y 40 pm.

[0028] En otra forma de realización de la invención, la capa de tinta de curado UV se deposita mediante impresión digital.

[0029] En otra forma de realización de la invención, el revestimiento metálico se deposita mediante un proceso seleccionado entre sputtering, PVD o CVD.

[0030] En otra forma de realización de la invención, tras la eliminación local de la capa de tinta cerámica mediante la aportación de energía por radiación láser se lleva a cabo un tratamiento térmico, por el que la capa de tinta se adhiere al sustrato. En este caso, el vidrio con el recubrimiento al menos parcialmente transparente se somete a un tratamiento térmico después de la radiación láser, en particular para consolidar el revestimiento y adherirlo permanentemente a la superficie del vidrio.

[0031] En otra forma de realización de la invención el tratamiento térmico se realiza a temperaturas entre 500 °C hasta 750 °C. Sorprendentemente se ha demostrado, que las estructuras producidas por la entrada de energía por la radiación láser permanecen en la capa de pintura después del tratamiento térmico y no presentan variaciones. De este modo es posible realizar la estructuración deseada antes del tratamiento térmico y evitar una eliminación sucesiva más costosa de la capa de pintura.

[0032] En otra forma de realización de la invención en la capa de pintura curada por UV se realiza después de la eliminación local de la capa de pintura mediante entrada de energía a través de radiación láser una entrada de energía mediante radiación ultravioleta, donde la capa de pintura se une al sustrato.

[0033] En otra forma de realización de la invención la estructuración periódica se realiza a través del calentamiento local de la capa de pintura mediante entrada de energía a través de radiación láser, con lo que se forma un patrón de puntos. Por ejemplo, el diámetro de los puntos es de respectivamente 50 pM y la distancia de los centros de los puntos es de 60 pM.

[0034] En otra forma de realización de la invención el rayo láser se mueve sobre la capa de pintura con una velocidad de 1 m/min, y en lugares de radiación seleccionados el tiempo de permanencia de la radiación láser se realiza sobre la capa de tal manera que tiene lugar una vaporización de la capa de pintura.

[0035] En otra forma de realización de la invención los tiempos de irradiación típicos en la entrada de energía por cada punto son de 0,5 s hasta 2 s. Los tiempos de irradiación dependen en particular del grosor de la capa de pintura depositada y la densidad de energía de la fuente de rayos láser empleada.

[0036] Como contraposición al estado de la técnica citado arriba el procedimiento de producción según la invención combina las ventajas del método de fabricación bajo en costes de las capas de protección solar sobre vidrio con las características de sombreado y desviación de la luz de por ejemplo chapas de metal perforadas a través del uso de la técnica de láser.

[0037] Así el método según la invención pone a disposición una tecnología de fabricación que permite combinar ventajosamente las características de desviación de luz con el efecto de sombreado de tal manera que se logra un alto efecto de protección solar del vidrio de la fachada.

[0038] Otra ventaja del método es el hecho de que la estructura de sombrado se realiza en una fase de fabricación. El método ofrece la posibilidad de usar como material de salida productos semielaborados del tratamiento de vidrio de arquitectura, como p.ej. vidrio revestido de color en toda la superficie. Estos productos semiacabados están a disposición en grandes cantidades y por ello tienen bajos costes de material. Esto conduce a gastos de fabricación muy reducidos para el dispositivo de protección solar en comparación con el estado de la técnica.

[0039] Otro aspecto de la invención se refiere al uso del método según la invención para la fabricación de un elemento de sombreado de fachadas.

[0040] Otro aspecto de la invención se refiere a un elemento de soombreado de fachadas.

[0041] El elemento de fachadas según la invención comprende

un substrato de vidrio

así como una capa de pintura, que se deposita sobre el sustrato, donde la capa de pintura presenta una estructuración periódica en forma de zonas transparentes y no transparentes, donde la proporción de la superficie de las zonas de capa de pintura no transparentes y las zonas transparentes está en el rango de 0,1 hasta 1 y las zonas transparentes presentan una superficie de límite respecto a las zonas no transparentes, que forma un ángulo de 10° hasta 40°, preferiblemente de 15° hasta 35°, de manera especialmente preferida 30°, respecto al sustrato, donde un ángulo de 0° forma una vertical respecto a la superficie del sustrato.

[0042] Sorprendentemente se ha descubierto, que a través de una estructuración mediante radiación láser con un ángulo de incidencia en el rango de 10° hasta 40°, preferiblemente de 15° hasta 35°, de manera especialmente preferida 30°, se forman sobre el sustrato zonas transparentes y no transparentes con una superficie límite en dependencia del ángulo de incidencia. Esta superficie límite tiene por lo tanto un ángulo entre zona transparente y no transparente de forma análoga al ángulo de incidencia de la radiación láser. El ángulo de la superficie límite es a su vez decisivo para las características de sombreado del elemento de fachada. A través del ajuste dirigido del ángulo de la superficie de límite se pueden ajustar individualmente las características de sombreado del elemento de fachadas según el ángulo de incidencia de la radiación solar que depende de la latitud.

[0043] En una forma de realización de la invención la capa de pintura se selecciona de una capa de pintura cerámica, una capa de pintura curada por UV o un revestimiento metálico. Preferiblemente la capa de pintura es una capa de pintura cerámica. La capa de pintura se trata térmicamente de forma preferible después de la estructuración mediante radiación láser y se une al substrato.

[0044] En otra forma de realización de la invención las estructuras periódicas se forman en la capa de pintura como elementos superficiales geométricos como círculos y/o elipses y/o rectángulos y/o líneas y/o puntos. Por ejemplo, el elemento superficial periódico puede ser un rectángulo con una longitud de 100 |_im y una anchura de 50 |_iM, donde el grosor de la capa de pintura es de más o menos 30 |_im.

[0045] En otra forma de realización de la invención la proporción de superficie de las zonas no transparentes de capa de pintura que quedan después de la eliminación de la capa de pintura, y el tamaño de abertura de las zonas transparentes estructuradas por láser está en el rango de 0,5.

[0046] En una forma de realización de la invención el elemento de fachada contiene una capa de pintura al menos parcialmente transparente, que posee zonas transparentes y también no transparentes, donde

-la disposición de las zonas transparentes se eligió de tal manera que las zonas no transparentes que se encuentran entre las zonas transparentes no son visibles para el ojo humano cuando se contemplan a una cierta distancia;

-la transmisión de la luz se puede ajustar por el elemento de fachada, donde por medio del grosor de la capa de las zonas no transparentes se regula la transmisión de la luz por el elemento de fachada dependiendo del ángulo de incidencia de la luz,

-las zonas transparentes se realizan a través de la radiación láser del revestimiento, sin dañar la superficie del vidrio,

-la forma y tamaño de las zonas transparentes se pueden ajustar a través de la parametrización de la radiación láser y

-las zonas transparentes se disponen periódicamente.

[0047] El elemento de fachada según la invención se fabrica preferiblemente por el método según la invención.

[0048] Otro aspecto de la invención se refiere a la utilización de un elemento de fachada de sombreado según la invención para el sombreado de edificios. El elemento de fachada se puede usar así por ejemplo en un producto de vidrio de arquitectura como cristal de seguridad de una sola hoja (ESG), cristal de seguridad de disco compuesto (VSG) o vidrio aislante (ISO).

[0049] Perfeccionamientos preferidos de la invención resultan de las combinaciones de las reivindicaciones o de características individuales de las mismas.

[0050] La invención se debe explicar a continuación en más detalle por medio de algunos ejemplos de realización y figuras respectivas. Los ejemplos de realización deben describir la invención sin limitarla.

[0051] Se muestran en

Fig. 1

una representación esquemática de la entrada de energía mediante radiación láser en la capa de pintura, en Fig. 2

una representación esquemática de una capa de pintura con estructuración, en

Fig. 3

una representación esquemática de la preparación de una disposición de un elemento de fachada según la invención para formar un material compuesto de vidrio aislante

Fig. 4

una representación esquemática de un compuesto de vidrio aislante que comprende un elemento de fachada según la invención y en

Fig. 5

una representación esquemática de la función de un elemento de fachada de sombreado según la invención dependiendo del ángulo de incidencia del sol.

[0052] En un primer ejemplo de realización un sustrato 3 de vidrio se reviste con una capa de pintura 2, donde el depósito de la capa de pintura 2 se realiza mediante un procedimiento de impresión serigráfica. El grosor resultante de la capa de pintura 2 es de 30 |_im.

[0053] A continuación la hoja de vidrio 3 provista de una capa de pintura 2 se estructura periódicamente con un patrón de puntos con una entrada de energía mediante radiación láser 1, por ejemplo, un rayo láser NdYAG de una longitud de onda 1,064 |_im, mediante calentamiento local de la capa de pintura y con vaporización local relacionada de la capa de pintura. El diámetro de los puntos es de respectivamente 50 |_im y la distancia de los centros de los puntos es 60 |_im. Para ello el rayo láser 1 se mueve sobre la capa a una velocidad de 1m/min y en puntos de radiación seleccionados se realiza el tiempo de permanencia de la radiación láser 1 sobre la capa de forma que tiene lugar una vaporización de la capa de pintura 2 (véase la Fig. 1). Los tiempos de irradiación típicos por cada vez punto son 0,5 s hasta 2 s.

[0054] A continuación la hoja de vidrio 3 (Fig. 2) tratada de esta manera se combinó con un segundo vidrio 4 para formar un compuesto de vidrio aislante (Fig. 3, Fig. 4).

[0055] El vidrio de protección solar se incorpora ahora así en un edificio de tal manera que la hoja de vidrio 3 provista de la capa de pintura estructurada 2 forma el lado externo del edificio (Fig. 5). La luz solar se refleja o se absorbe ahora en la capa de pintura 2 y se transmite sin obstáculos al edificio en el rango espectral visible en las zonas láser.

Listado de referencias

[0056]

1- Radiación láser

2- Capa de pintura

3- Sustrato, hoja de vidrio

4- Hoja de vidrio

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Método para la fabricación de un elemento de fachada de vidrio para apantallar la luz, que comprende los siguientes pasos:

- Puesta a disposición de un sustrato (3) de vidrio,

- depositar una capa de pintura (2) sobre el sustrato (3),

- retirada local de la capa de pintura (2) a través de una entrada de energía mediante radiación láser (1), donde la entrada de energía se realiza con un ángulo de incidencia en el rango de 10° hasta 40°, preferiblemente de 15° hasta 35°, de manera especialmente preferida 30°, en relación a la superficie del sustrato (3), donde un ángulo de incidencia de 0° forma una perpendicular a la superficie del sustrato (3), y

- entrada de energía sucesiva, donde la capa de pintura que permanece sobre el sustrato se une al sustrato.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las estructuras periódicas producidas por radiación láser (1) a través de la entrada de energía están configuradas de tal manera que la proporción de superficie de las zonas de capa de pintura no transparente que permanecen después de la retirada de la capa de pintura (2), y las zonas de capa de pintura transparente está en el rango de 0,1 hasta 1.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la capa de pintura (2) se selecciona de una capa de pintura cerámica (2), una capa de pintura (2) curada por UV o un revestimiento metálico.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que la capa de pintura cerámica (2) de deposita mediante un procedimiento de impresión serigráfica.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que en la capa de pintura cerámica (2), después de la retirada local de la capa de pintura (2), se realiza un tratamiento térmico mediante la entrada de energía a través de radiación láser (1), donde la capa de pintura (2) se une al sustrato (3).

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el tratamiento térmico se realiza a temperaturas entre 500 °C hasta 750 °C.

7. Método según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el rayo láser (1) se orienta a través del sustrato (3) sobre la capa de pintura (2) y/o directamente a la capa de pintura (2).

8. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las zonas transparentes se producen a través de un movimiento relativo entre rayo láser y superficie de revestimiento.

9. Elemento de fachada de sombreado que comprende:

- un sustrato (3) de vidrio

- así como una capa de pintura (2), que se deposita sobre el sustrato (3), donde la capa de pintura (2) presenta una estructuración periódica en forma de zonas transparentes y no transparentes, donde la proporción de la superficie de las zonas de capa de pintura no transparente y las zonas transparentes está en el rango de 0,1 hasta 1 y las zonas transparentes presentan una superficie límite respecto a las zonas no transparentes que presenta un ángulo en el rango de 10° hasta 40°, preferiblemente de 15° hasta 35°, de manera especialmente preferida 30°, respecto al sustrato (3), donde un ángulo de 0° forma una vertical a la superficie del sustrato (3).

10. Elemento de fachada según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la capa de color (2) se selecciona está hecho de una capa de color cerámica (2), una capa de curado UV de color (2) o un revestimiento metálico.

11. Uso de un método según una de las reivindicaciones 1 hasta 8 para la fabricación de un elemento de fachada de sombreado según una de las reivindicaciones 9 o 10 para el sombreado de edificios.