ITTO960479A1 - Pannello di vetratura avente proprieta' di schermatura solare. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’INVENZIONE INDUSTRIALE avente pertitolo:

“PANNELLO DI VETRATURA AVENTE PROPRIETÀ’DI SCHERMATURA SOLARE”

La presente invenzione riguarda un pannello divetratura avente proprietà di schermatura solare. Il pannello secondo l’invenzione assume la forma di un substrato che porta un rivestimento pirolitico formato per nebulizzazione contenente stagno e antimonio.

Nei finestrini di.veicoli sono diventati di uso comune vetri trasparenti e riflettenti di controllo della riflessione solare, con l’obiettivo di proteggere gli occupanti del veicolo dalla radiazione solare.Detti vetrisono stati usati in vagoni ferroviaricome finestrinilateralie in veicolistradali per finestrini laterali, posteriori e del tétto. Il loro uso è stato ulteriormente proposto per formare l’intera superficie deltetto diun autoveicolo.Essiservono a fornire protezione contro la radiazione solare mediante riflessione e/o assorbimento ed eliminando gli effetti di abbagliamento di luce solare intensa, dando in questo modo un effettivo schermo contro l’abbagliamento, migliorando il conforto visivo e riducendo la fatica dell’occhio.

Le proprietà del substrato rivestito qui discusse sono basate sulle definizioni standard della Commissione Internazionale dell'illuminazione Commission Internationale de l’Eclairage (“CIE”).

Gli illuminanti standard qui considerati sono l’Illuminante C e l’Ilìuminante A della CIE.L’Illuminante C (generalmente usato per la valutazione delle proprietà ottiche dipannelli divetratura per edifici) rappresenta luce diurna media avente'una temperatura di colore di 6700°K. L’Illuminante A (che equivale alla luce eméssa daifaridiun autoveicolo ed è peiciò generalmente usato per valutare le proprietà ottiche di pannelli di vetratura per autoveicoli) rappresenta la radiazione di un radiatore Planck ad una temperatura di circa 2,856°K.

La “trasmittanza luminosa” (TL) è il flusso luminoso trasmesso attraverso un substrato come percentuale del flusso luminoso incidente.

La “riflettanza luminosa” (RL) è il flusso luminoso riflesso da un substrato come percentuale del flusso luminoso incidente.

La “trasmissione di energia” (TE) èrl’energia radiante totale trasmessa direttamente attraverso un substrato come percentuale dell’energia radiante incidente.

La “riflessione di energia” (RE) è l’energia radiante riflessa da un substrato come percentuale dell’energia radianteincidente.

Il “fattore solare” (FS) è la somma dell’energia totale trasmessa direttamente attraverso un substrato (TE) e dell’energia che è assorbita e nuovamente irradiata sul lato opposto alla sorgente di energia (AE), come proporzione dell’energia radiante totale incidente sulsubstrato.

La “selettività” del substrato rivestito si riferisce alla differenza tra trasmissione luminosa è trasmissione di energia. Nel caso divetro per edifici essa è spesso definita come il rapporto tra la trasmittanza luminosa e il fattore solare (TL/FS), ma per il vetro per automezzi si riferisce generalmente al rapporto tra trasmittànza luminosa e trasmissione dienergia (TL/TE),

La “lunghezza d’onda dominante” (XD) e la lunghezza d’onda di picco nella gamma trasmessa o riflessa dal substrato rivestito.

La “purezza” (p) del colore del substrato si riferisce alla purezza dieccitazione misurata con l’Illuminante C. E’ espressa secondo una(scala lineare su cui una determinata sorgente diluce bianca ha una purezza paria zero e ilcolore puro ha una purezza del 100 %. La purezza del substrato rivestito è misurata dallato opposto allato rivestito.

La “emissività” ε)è ilrapporto tra l’energia emessa da una data superficie ad una data temperatura e quella di un emettitore perfetto (corpo nero con emissività pari a 1,0) alla stessa temperatura.

Da un punto .di vista tecnico, si desidera che in condizioni soleggiale la vetratura non 'lasci passare una proporzione troppo grande di radiazione solare incidente totale, affinché l’interno del veicolo o dell'edificio non diventi surriscaldato. La trasmissione di radiazione solare incidente totale può'essere espressa in termini di “fattore solare” (definito sopra). Nel caso di ve4icoli il principale fattore dienergia da considerare è l’energia totale trasmessa direttamente (TE), poiché l’energia che è assorbita internamente e nuovamente irradiata (AE) è dissipata dal movimento delveicolo.

Il nostro precedente brevetto GB 2200139 descrive e rivendica un metodo per formare un rivestimento pirolitico di ossido di stagno su di un substrato di vetro caldo, nebulizzando una soluzione contenente un composto di stagno ed additiviche producono nel rivesitimento sia fluoro che materiali come antimonio, arsenico, vanadio, cobalto, zinco,cadmio, tungsteno, tellurio e manganese, in modo da dare alrivestimento vna bassa emissività td un basso fattore di nebulosità specifica interna. Il rivestimento che ne risulta,anche se ha molte proprietà desiderabili,non riesce a fornire la combinazione di proprietà che viene ora cercata pervetriper finestrinidiveicoliche contrastano la luce del sole.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire un pannello di vetratura avente un alto livello di proprietà di schermatura solare in combinazione con altre proprietà desiderabi li di trasmissione luminosa e alta selettività.

Abbiamo scoperto che questo e altri obiettivi utili si possono ottenere con un substrato vetroso che porta uno spesso rivestimento nebulizzato piroliticamente comprendente ossidi,di stagno e antimonio in un rapporto relativo specifico.

Così, secondo l "aipresente invenzione viene fornito un pannello divetratura comprendente un substrato vetroso che porta uno strato di rivestimento piròlitico di ossido di stagno/antimonio formato per nebulizzazione, avente uno spessore dialmeno 400 nm e contenente stagno e antimonio in un rapporto molare Sb/Sn da 0,05 a 0,5, il substrato rivestito avendo una .trasmittanza luminosa (TL) inferiore al 35 % ed una selettività (TL/TE)dialmeno 1,3.

E’ noto un certo numero di tecniche per formare rivestimenti su un substrato vetroso, tra cui la pirolisi e la nebulizzazione catodica. La pirolisi ha generalmente il vantaggio diprodurre un rivestimento resistente,che esclude la necessità di uno strato protettivo. 1 rivestimenti formati per pirolisi hanno proprietà durature di resistenza all’abrasione e alla corrosione.Si crede c,he ciò sia dovuto in particolare al fatto che il procedimento comprende la deposizione di materiale di rivestimento -su di un substrato che è caldo.La pirolisi è anche generalmente più economica di procedimenti di rivestimento alternativi come la nebulizzazione catodica, in particolare in termini di investimento negli impianti.

Il substrato è preferibilmente sotto forma diun nastro o lastra di materiale vetroso, come vetro o un altro materiale rigido trasparente. Considerata la proporzione di radiazione solare incidente che è assorbita dal pannello di vetratura, specialmente in ambienti in cui il pannello è esposto a una radiazione solare forte o perlungo tempo,siha un effetto di riscaldamento sul pannello che può richiedere di sottoporre successivamente il substrato ad un procedimento di indurimento. Tuttavia, la durevolezza del rivestimento permette di montare,il pannello con il lato rivestito verso l’esterno,riducendo,cosi effetto diriscaldamento.

Preferibilmente ilsubstrato è formatola vetro colorato. Si è trovato che la combinazione di colorazione all’interno del materiale del vetro con un rivestimento secondo l’invenzione facilita l’ottenimento della bassa trasmissione luminosa e dell’alta selettività richieste. I colori generalmente preferiti per il vetro usato in tetti o finestrini laterali o posteriori ,i veicoli sono grigio e verde.

Il rivestimento ,di ossido di stagno/antimonio ha uno spessore da 400 a 800 nm,più preferibilmente da 450 a 700 nm. Detto spessore permette di ottenere un basso fattore di energia trasmessa totale (TE) mentre mantenendo un livello sufficiente di trasmissione luminosa. Strati spessi di ossido di stagno/antimonio, in particolare strati aventi un basso rapporto molare Sb/Sn, possono fornire un pannello di vetratura che ha la bassa trasmissione luminosa richiesta ed alta selettività ma anche la combinazione vantaggiosa di un basso fattore solare FS e diuna bassa emissività.

Può essere utile prevenire l’interazione tra il vetro del substrato e Io strato di rivestimento di ossido di stagno/antimonio. Come esempio, si è scoperto che nella formazione pirolitica di un rivestimento di ossido di stagno da cloruro di stagno su di un substrato di vetro calciosodico, il cloruro di.sodio tende ad essere incorporato nel rivestimento come risultato della reazione del vetro con il materiale precursore del rivestimento o i suoi prodotti di reazione, e ciò porta ad una nebulosità nel rivestimento. Così, se lo si desidera, tra il substrato e lo strato di rivestimento di ossido di stagno/antimonio si può disporre uno strato intermedie-che riduca la nebulosità.Un tale strato intermedio non è generalmente necessario per pannelli a bassa trasmissione luminosa, poiché la nebulosità non è evidente in misura significativa. Se utilizzato, esso può comprendere un ossido di silicio avente uno spessore geometrico dicirca 100 nm. La presenza di un rivestimento inferiore di ossido di silicio su vetro calcio-sodico ha il vantaggio diimpedire la migrazione di ioni sodio dalvetro, per diffusione o in altro modo,sullo strato,dirivestimento di ossido di stagno/antimonio, durante la formazione di tale strato superiore o durante un successivo trattamento a temperatura elevata.

I pannelli secondo l’invenzione sono particolarmente adatti ad un utilizzo come pannelli per tetti di veicoli, per esempio per tettucci trasparenti inclinabili o scorrevoli o anche per formare sostanzialmente l’intera area deltetto del veicolo. Essi possono anche esserev vantaggiosamente utilizzaticome finestriniposteriorio lateralidelveicolo.

Una vetratura con una trasmittanza luminosa inferiore al 35 % è vantaggiosa come pannello per iltetto diun veicolo, in particolare se ilpannello deve formare la maggior parte o tutta l’area del tetto. Mentre si richiede, secondo l’invenzione,un tale basso livello ditrasmissione luminosa è anche desiderabile che ilpannello divetratura trasmetta una certa quantità diluce visibile in modo da ilare un contributo alla illuminazione naurale dell’interno delveicolo.

Un alto livello di selettività del. rivestimento in combinazione con un basso livello di trasmissione luminosa consente una bassa trasmissione di energia solare. La selettività fornita dall’invenzione è essenzialmente almeno 1,3 e preferibilmente almeno 1,5. Un vantaggio particolare dell’invenzione è che in pratica essa permette di ottenere valori di selettività prossimi a 2.

La trasmissione dienergia (TE) è perciò preferibilmente inferiore al 15 %,piu preferibilmente inferiore al 10 %.Una bassa trasmissione di energia contribuisce a ridurre ilcarico in un sistema dicondizionamento d’aria deiveicolo.

Per un pannello per tettuccio intero può essere vantaggioso impiegare un pannello con una trasmittanza luminosa solo del 10 % ed una trasmissione di energia esattamente del 5 %,ciò che dà una selettività di 2. Per un pannello per un tettuccio apribile si preferisce generalmente una trasmissione un po' più elevata, ^per esempio una trasmittanza luminosa dicirca il20 % ed una trasmissione di energia di circa il 12 %, fornendo ancora una selettività prossima a 2.

Il rapporto molare Sb/Sn nel rivestimento è preferibilmente nella gamma da 0,07 a 0,20, più preferibilmente da 0,08 a 0,15.Le gamme(preferite risultano dalla necessità che l’antimonio sia sufficiente per essere efficace nel fornire le caratteristiche di bassa trasmissione richieste ma sia in quantità talida non danneggiare la qualità ottica.

Convenientemente il rivestimento comprende semplicemente un singolo strato di ossido di stagno/antimonio. 'attavia, è possibile fornire uno o più ulteriori strati di rivestimento, applicati per pirolisi o mediante altri metodi di rivestimento, p,er ottenere certe qualità ottiche desiderate. Si deve notare tuttavia che lo strato diossido distagno/antimonio,quando è applicato per pirolisi, ha durevolezza meccanica e resistenza chimica sufficientiperservire in modo adeguato come strato esposto. In alternativa detto strato può essere applicato alla superficie del substrato, che sarà rivolta verso l’interno di un veicolo.

I pannellisecondo l’invenzione hanno proprietà dibassa riflettività della luce visibile, che sono particolarmente vantaggiose perla vetratura diun veicolo.Preferibilmente la riflettività della luce'.visibile (RL)è inferiore al 12 %,e può tipicamente essere compresa tra il5 e il12 %.

I pannelliseconqo l’invenzione possono essere installati in insiemi di vetratura singoli o multipli. Gli strati di rivestimento sono applicati al substrato caldo nebulizzando reagenti allo stato liquido, per esempio mediante un ugello di nebulizzazione.Arche se la nebu1izzazione di liquido non ha la precisione del metodo pirolitico alternativo di deposizione chimica^3⁄4n fase di vapore (CYD), è un metodo conveniente ed economico per depositare un strato di rivestimento spesso,come nel caso presente.Invece il CVD non è generalmente un metodo convenienteperla formazione di rivestimenti spessi.

Specialmente nel caso preferito di applicazione del rivestimento ad un substrato colorato, l’è variazioni nello spessore o uniformità delrivestimento derivantidall’utilizzo di un metodo a nebulizzazione sono appena percepibili. Preferibilmente la sorgente distagno è SnCl2 e la sorgente di antimonio è SbCl3, entrambii materiali essendo aggiunti ad acqua per l’operazione di nebulizzazione. Si possono anche utilizzare materialimetallorganiciin soluzione.

Quando si desidera fabbricare piroliticamente vetro rivestito piano, è meglio farlo quando il vetro è appena formato.Agire in questo modo ha vantaggi economici per il fatto che non è necessario riscaldare nuovamente il vetro affinché avvengano le reazioni pirolitiche, ed ha anche vantaggi per quanto·riguarda la qualità del rivestimento, poiché si garantisce che la superficie del vetro sia nella condizione originaiia. Preferibilmente, perciò detto materiale precursore del rivestimento è portato a contatto con una faccia superiore di un substrato di vetro caldo costituito da vetro piano appena formato.

Così, i pannelli di vetratura secondo l’invenzione possono essere fabbricati nel modo seguente. La fase di rivestimento pirolitico può avvenire ad una temperatura di almeno 400°C,idealmente da 550°C a 750°C.

Per formare ogni rivestimento il substrato è portato a contatto, in una camera di rivestimenio, con un getto nebulizzato di goccioline contenenti i reagenti contenenti l’antimonio e lo stagno. II getto nebulizzato è applicato da uno o più ugelli di nebulizzazione disposti in modo da seguire un percorso che fornisce il rivestimento su tutta la larghezza delnastro da rivestire.

In un metodo di pirolisi per nebulizzazione il rapporto molare Sb/Sn nel rivestimento finito non è direttamente proporzionale al rapporto nella miscela di reagenti, e in effetti è generalmente sostanzialmente differente da esso. Il livello di incorporazione di antimonio nel rivestimento è influenzato significativamente da parametri qualila velocità di nebulizzazione, il tipo divetro e la temperatura delvetro. Tentativi di calcolare le proporzioni nel rivestimento dalle proporzioni di partenza sono perciò inattendibili ed è generalmente necessario effettuare prove preliminari per determinare le proporzionidipartenza necessarie pertrovare le proporzioni nel rivestimento richieste in un caso specifico.

Dopo la deposizione i rivestimenti sono preferibilmente lucidati,usando un -qualsiasi mezzo lucidante convenzionale desiderato.Se lo si desidera il prodotto rivestito può anche essere sottoposto a tempra.

L’invenzione verrà ora descritta più dettagliatamente con riferimento ai seguenti Esempi non linitativi.

Negli Esempi il rapporto molare Sb/Sn negli strati di rivestimento fu determinato con una tecnica di analisi a raggi X in cui veniva confrontato il numero di conteggi di raggi X deirispettivi elementi.Anche se questa tecnica non è precisa quanto una calibrazione mediante dosaggio chimico, la somiglianza tra antimonio e stagno significa che essi rispondono in modo analogo ai raggi X.Il rapporto dei numeri misurati dei conteggi effettuati per i rispettivi elementi fornisce così un’approssimazione vicina al loro rapporto molare.

ESEMPI 1-21

In tutti gli esempi fu applicata una miscela Sb/Sn in soluzione acquosa ad un nastro in movimento di substrato di vetro caldo avente uno spessore di 4 mm. Furono impiegati diversi tipi di vetro, come illustrato nella Tabella A sotto riportata. Gli acronimi nelle intestazioni di questa e delle altre Tabelle che seguono (TL,TE,ecc.,) hanno isignificati sopra descritti.Le colonne FS pi e FS p2 nella Tabella C si riferiscono al fattore solare rispettivamente sul lato del vetro di fronte alla sorgente luminosa (posizione 1) e sul lato opposto alla sorgente luminosa (posizione 2).A meno di indicazionidiverse,le caratteristiche illustrate nelle Tabelle furono misurate usando l’Illuminante C.;Nelle condizioni descritte la differenza diTL tra l’utilizzo diilluminante C e di illuminante A (utilizzato più in generale nelsettore degli autoveicoli) era minima, essendo dello stesso ordine di grandezza deglierrorinormalidimisurazione.

In ogni caso la miscela era una soluzione di precursori del rivestimento contenente approssimativamente 1000 g (in totale) di SnCI2 e SbCl3 per litro della miscela e nelle proporzioni illustrate nella Tabella B che segue. La soluzione fu applicata al substrato mediante un ugello di nebulizzazione a movimento alternato ‘ che seguiva un percorso nelsenso della larghezza delnastro.

I componenti di stagno e antimonio nebulizzati reagirono per formare un rivestimento pirolitico diossido di stagno sul vetro. 1 parametri impiegati ed,,i risultati ottenuti sono illustratinelle Tabelle B e C. ;

Sinoterà che gli Esempi 4 e 5 non soddisfano i requisiti delle rivendicazioni allegate per quanto riguarda lo spessore del rivestimento e la selettività richiesti e nel caso dell'Esempio 5 anche nei confronti della trasmissione luminosa richiesta.Questi Esempi sono inclusi come termine di paragone per mostrare come, operando al di fuori del campo di protezione delle rivendicazioni, si ottengano risultati inferiori.

Come varianti agli Esempi 14 e 20, furono ottenuti rivestimenti aventi uno spessore di 730 nm ed un rapporto Sb/Sn di 0,10. In entrambi i casi le proprietà risultanti furono sostanzialmente le stesse degli Esempi originali 14 e 20.

Il substrato rivestito prodotto aveva in tuttigli Esempi un colore blu in trasmissione, con una lunghezza d’onda dominante (λD) tra 470 e 490 nm ed un valore dinebulosità compreso tra 0,7 e 1,1.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Pannello di vetratura comprendente un substrato vetroso che porta uno strato di rivestimento pirolitico di ossido di stagno/antimonio formato per nebulizzazione, avente uno spessore di almeno 400 nm e contenente stagno e antimonio in un rapporto molare Sb/Sn da 0,05 a 0,5, il substrato rivestito avendo una trasmittanza luminosa (TL) inferiore al 35 % ed una selettività (TL/TE) di almeno 1,3. 2.- Pannello di vetratura secondo la rivendicazione 1, in cui il substrato vetroso è realizzato con vetro colorato. 3.- Pannello di vetratura secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2„. in cui il rivestimento di ossido di stagno/antimonio ha uno spessore da 400 nm a 800 nm. 4.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rivestimento di ossido di stagno/antimonio ha uno spessore da 450 nm a 700 nm. 5.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il substrato rivestito ha una selettività di almeno 1,5. 6.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il substrato rivestito ha una trasmissione di energia (TE) inferiore al 15 %. 7.- Pannello di vetratura secondo la rivendicazione 6, in cui il substrato rivestito ha una trasmissione di energia (TE) inferiore al 10 %. 8.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rapporto molare Sb/Sn è nel la gamma da 0,07 a 0,20. 9.- Pannello i vetratura secondo la riyendicazione 8, in cui i l rapporto molare Sb/Sn è nella gamma da 0,08 a 0, 15. 10.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rivestimento di ossido di stagno/antimonio è uno strato singolo. <!> 1 1 . - Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti , in cui il rivestimento di ossido di stagno/antimonio è uno strato di rivestimento esposto. 12.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la riflettività della luce visibile (RL) è inferiore al 12 %. 13.- Pannello di vetratura secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, per l ’utilizzo come pannello per il tetto di un veicolo.