MX2015003532A

MX2015003532A - Sustrato que tiene una multicapa con propiedades termicas y una capa de absorcion.

Info

Publication number: MX2015003532A
Application number: MX2015003532A
Authority: MX
Inventors: Ramzi Jribi; Jean-Carlos Lorenzzi
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-07-14
Also published as: KR102094285B1; FR2995888B1; BR112015004925B1; KR20150058385A; EA201590612A1; CN104619668B; PL2897918T3; IN2015DN01730A; CA2883716C; JP6320389B2; ES2909415T3; CA2883716A1; FR2995888A1; JP2015529188A; WO2014044984A1; US9977162B2; BR112015004925A2; EP2897918B1; MY174104A; CN104619668A

Abstract

La invención se refiere a un sustrato (10) revestido sobre una cara (11) con una multicapa de películas delgadas (14) con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una sola capa (140) de metal funcional, en particular de plata o de una aleación de metal que contiene plata, y dos revestimientos (120, 160) dieléctricos, tales revestimientos comprenden cada uno al menos una capa (122, 164) dieléctrica, tal capa (140) funcional se dispone entre los dos revestimientos (120, 160) dieléctricos, tal multicapa además comprende una capa (19) de absorción sencilla, caracterizado porque tal capa (19) de absorción es una capa de metal que tiene un espesor físico en el margen entre 0.5 nm y 1.5 nm, o incluso entre 0.6 nm y 1.2 nm y se sitúa directamente sobre tal cara (11) y directamente bajo una capa dieléctrica de nitruro que no comprende ni una parte de oxígeno.

Description

SUSTRATO QUE TIENE UNA MULTICAPA CON PROPIEDADES TÉRMICAS Y UNA CAPA DE ABSORCIÓN CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere a una unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos, del tipo de sustrato de vidrio, los cuales se mantienen unidos por una estructura de soporte, tal unidad de acristalamiento forma una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en los cuales al menos una capa de gas de separación se dispone entre los dos sustratos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En una forma conocida, uno de los sustratos puede revertirse, en una cara interna en contacto con la capa de gas de separación, con una pila de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una sola capa de metal funcional, en particular, de plata o una aleación de metal que contiene plata, y dos revestimientos dieléctricos, tales revestimientos cada uno comprende al menos una capa dieléctrica, la capa funcional se dispone entre los dos revestimientos dieléctricos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere más particularmente al uso de tales sustratos para la fabricación de unidades de acristalamiento para aislamiento térmico y/o para protección contra el sol. Estas unidades de acristalamiento pueden diseñarse para equipar edificios, notablemente con una vista para reducir las demandas de aire acondicionado y/o para evitar el sobrecalentamiento excesivo (unidades de acristalamiento denominadas como paneles de control solar) y/o para reducir la cantidad de energía disipada hacia el exterior (unidades de acristalamiento denominadas como paneles de baja emisión) impulsada por las áreas de superficie de vidrio cada vez mayores en los edificios.

Estas unidades de acristalamiento además pueden integrarse en unidades de acristalamiento que tienen funcionalidades particulares, tal como, por ejemplo, unidades de acristalamiento calentadoras o unidades de acristalamiento electrocrómicas.

Un tipo de multicapa conocido por dotar a sustratos con tales propiedades se compone de una capa de metal funcional con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar, notablemente una capa de metal funcional de plata o una aleación de metal que contiene plata.

En este tipo de multicapa, la capa funcional de esta manera se dispone entre dos revestimientos dieléctricos que comprende cada uno, en general, varias capas que consisten cada una de un material dieléctrico del tipo nitruro, y notablemente un nitruro de silicio o de aluminio, o un óxido. A partir del punto de vista óptico, el objetivo de estos revestimientos que intercalan la capa de metal funcional es "anti-reflejar" esta capa de metal funcional.

Sin embargo, un revestimiento de barrera algunas veces se intercala entre uno o cada uno del revestimiento dieléctrico y la capa de metal funcional, el revestimiento de barrera se dispone bajo la capa funcional en la dirección del sustrato que la protege durante un tratamiento térmico potencial a alta temperatura, del tipo de conformación y/o tipo de revestimiento por inmersión, y el revestimiento de barrera dispuesto sobre la capa funcional en la dirección opuesta del sustrato protege esta capa contra una degradación potencial durante la deposición del revestimiento dieléctrico superior y durante un tratamiento térmico potencial a alta temperatura, del tipo de conformación y/o revestimiento por inmersión.

Se sabe que el factor solar de una unidad de acristalamiento es la relación de la energía solar total que entra en la habitación a través de esta unidad de acristalamiento sobre la energía solar total incidente y la selectividad corresponde a la relación de la transmisión de luz TLVÍS en la parte visible de la unidad de acristalamiento sobre el factor solar FS de la unidad de acristalamiento y es tal que: S = TLVÍS / FS.

Actualmente, existen multicapas de baja emisión de películas delgadas con una sola capa funcional (en adelante, indicadas por la expresión "pila de monocapas funcionales"), que utilizan plata, que muestra una emisividad normal eN del orden de 2 a 3%, una transmisión de luz en TL visible de alrededor de 65%, una reflexión de luz externa en la parte visible de menos de 20% y una selectividad de aproximadamente 1.3 a 1.35 para un factor solar de alrededor de 50% cuando se instalan en una unidad de doble acristalamiento convencional, tal como, por ejemplo, como la cara 3 de una configuración: 4-16(Ar-90%)-4, compuesto por dos hojas de vidrio de 4 mm separadas por una capa de gas de separación con 90% de argón y 10% de aire y un espesor de 16 mm, de la cual una hoja se reviste con la pila de monocapas funcionales: la hoja más alejada del interior del edificio cuando se considera la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio; en su cara girada hacia la capa de gas de separación.

Aquellos con experiencia en la téenica saben que colocar la multicapa de películas delgadas en la cara 2 de la unidad de doble acristalamiento (en la hoja más alejada del exterior del edificio cuando se considera la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio y sobre su cara girada hacia la capa de gas) le permitirá disminuir el factor solar y de esta manera incrementar la selectividad.

En la estructura del ejemplo anterior, entonces es posible obtener una selectividad del orden de 1.5 con la misma pila de monocapas funcionales.

Sin embargo, esta solución no es satisfactoria para algunas aplicaciones debido a que la reflexión de luz en la parte visible, y en particular, la reflexión de luz en la parte visible vista desde el exterior del edificio, entonces se encuentra en un nivel relativamente alto, mayor al 23%.

Con el fin de reducir esta reflexión de luz, mientras que al mismo tiempo se conserve la reflexión de energía, o incluso la incremente, aquellos con experiencia en la téenica saben que pueden introducir en la multicapa, y más particularmente, en el interior de uno (o de varios) revestimientos dieléctricos, una (o varias) capas de absorción en la parte visible.

Cabe señalar que el uso de tales capas de absorción en la parte visible en multicapas con varias capas funcionales ya se conoce de la técnica anterior, en particular, de la solicitud de patente internacional No. WO 02/48065 que se relaciona con el uso de tales capas de absorción en la parte visible en una multicapa resistente a un tratamiento térmico del tipo conformación/revestimiento por inmersión.

Sin embargo, debido a la complejidad de la multicapa y de la cantidad de material depositado, estas multicapas con varias capas funcionales cuestan más para fabricar que las pilas de monocapas funcionales.

Además, debido también a la complejidad de esta pila de doble capa funcional, la enseñanza de este documento no se puede pasar directamente al diseño de una pila de monocapas funcionales.

Una pila de monocapas funcionales de películas delgadas además se conoce de la téenica anterior, de la solicitud de patente internacional No. WO 2010/072974, en la cual los dos revestimientos dieléctricos cada uno comprende al menos una capa de absorción que se dispone dentro del revestimiento dieléctrico entre dos capas dieléctricas, el material de absorción de las capas de absorción se disponen simétricamente en ambos lados de la capa de metal funcional.

Esta multicapa permite que una luz externa de baja reflexión en la parte visible se alcance, junto con un colorante aceptable, pero puede ser deseable ser capaz de conservar estas propiedades, mientras que al mismo tiempo se obtenga una mayor transmisión de luz en la parte visible.

Además se conoce en la téenica anterior de la patente de Estados Unidos No. US 6,592,996 un ejemplo 9, donde un sola capa de metal de absorción se deposita directamente sobre una cara de un sustrato y bajo una capa de óxido. Esta capa es relativamente gruesa y, ya que una capa de óxido se deposita directamente sobre esta capa de metal, en realidad, se oxida una parte no insignificante (al menos 20% del espesor total) de la parte de la capa de metal situada cerca de la capa de óxido. Una cantidad no insignificante de material (Ti) finalmente pierde su función primaria de ser absorbente y se convierte en anti reflectante.

El objetivo de la invención es ser capaz de superar los desventajas de la técnica anterior, al proporcionar un nuevo tipo de pila de monocapas funcionales, cuya pila muestra una baja resistencia por cuadrado (y por lo tanto, una baja emisividad), una mayor transmisión de luz y color relativamente neutro, en particular, en la reflexión sobre el lado de la capa (pero también en el lado opuesto: "lado del sustrato"), y que estas propiedades se conserven de preferencia en un intervalo limitado de si la multicapa se somete o no a uno (o más) tratamientos térmicos a alta temperatura del tipo de conformación y/o de revestimiento por inmersión y/o de templado.

Otro objetivo importante es proporcionar una pila de monocapas funcionales que muestre una baja emisividad, mientras que al mismo tiempo tenga una baja reflexión de luz en la parte visible, pero una transmisión de luz en la parte visible que sea mayor que antes, junto con un colorante aceptable, sobre todo n reflexión externa de la unidad de acristalamiento múltiple, en particular, la que no se encuentra en la banda roja.

Otro objetivo importante es incluir el uso de una capa de metal de absorción directamente en contacto con el sustrato y garantizar que esta capa siga siendo metálica y absorbente una vez que se deposita la multicapa.

El objeto de la invención, de esta manera, es, en su sentido más amplio, un sustrato revestido en una cara con una multicapa de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una sola capa de metal funcional, en particular, de plata o de una aleación metálica que contiene plata y dos revestimientos dieléctricos, tales revestimientos comprenden cada uno al menos una capa dieléctrica, tal capa funcional se dispone entre los dos revestimientos dieléctricos, tal multicapa además comprende, una sola capa de absorción.

De acuerdo con la invención, tal capa de absorción es una capa de metal que tiene un espesor físico en el margen entre 0.5 nra y 1.5 nm, o incluso entre 0.6 nm y 1.2 nm y se sitúa directamente sobre la cara del sustrato y directamente bajo una capa dieléctrica de nitruro que no comprende ninguna parte de oxigeno.

De hecho, se ha descubierto que la deposición de una capa de nitruro directamente sobre una capa de metal de absorción sólo tiene un pequeño efecto en la naturaleza de la capa de metal en la interconexión entre estas dos capas: la capa de metal de absorción de esta manera sigue siendo metálica sobre todo su espesor; ya no es necesario proporcionar una capa muy gruesa y tampoco es necesario anticipar una modificación de la naturaleza de la capa de metal de absorción sobre una parte de su espesor. Después de la deposición de multicapa, puede observarse que es metálica sobre todo su espesor.

Tal capa de metal de absorción de preferencia es una capa de titanio. Se ha descubierto que este material muestra una baja propensión para modificación cuando la capa depositada justo por encima es una capa de nitruro y que no comprende ninguna parte de oxigeno y, en particular, cuando esta capa es una capa de nitruro de silicio sin oxigeno: de esta manera, este material puede depositarse como una capa muy delgada sin que se vea afectada su superficie en contacto con un nitruro significativamente (nitrurada).

Tal capa de absorción de preferencia tiene un espesor en el margen entre 0.5 y 1.5 nm, incluyendo estos valores, o entre 0.6 y 1.2 nm, o incluso entre 0.6 y 1.1 nm, incluyendo estos valores, a fin de no ser demasiado perjudicial para la transmisión de luz.

El término "revestimiento" en el sentido de la presente invención debe entenderse en el sentido de que puede ser de una sola capa o varias capas de materiales diferentes dentro del revestimiento.

Como es habitual, el término "capa dieléctrica" en el sentido de la presente invención debe entenderse en el sentido de que, a partir del punto de vista de su naturaleza, el material es "no metálico", en otras palabras, no es un metal. En el contexto de la invención, este término se refiere a un material que tiene una relación n/k sobre todo el margen de longitud de onda visible (de 380 nm a 780 nm) mayor que o igual a 5.

El término "capa de absorción" en el sentido de la presente invención debe entenderse en el sentido de que la capa es un material que tiene una relación n/k sobre todo el margen de longitud de onda visible (de 380 nm a 780 nm) entre 0 y 5 con exclusión de estos valores y que tiene una resistividad eléctrica en volumen (tal como se conoce en la literatura) mayor que 10-6 W cm.

Se indica que n denota el indice de refracción real del material a una longitud de onda dada y k representa la parte imaginaria del indice de refracción a una longitud de onda dada; la relación n/k se calcula a una longitud de onda dada que es idéntica para n y para k.

El término "capa de metal de absorción" en el sentido de la presente invención debe tomarse en el sentido de que la capa es absorbente como se indica anteriormente y que no comprende ningún átomo de oxigeno, ni ningún átomo de nitrógeno.

En una versión particular de la invención, en al menos una cara en contacto con una capa de gas de separación, al menos un sustrato comprende un revestimiento anti-reflectante que confronta tal capa de gas de separación con una multicapa de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar.

Esta versión permite que una selectividad aún mayor sea obtenida, gracias a un incremento significativo en la transmisión de luz y, a un menor incremento en el factor solar de la unidad de acristalamiento múltiple.

El espesor físico de tal capa de metal funcional de preferencia se encuentra en el margen entre 15 nm y 20 nm, incluyendo estos valores, a fin de lograr una emisividad de < 2.5%.

En otra versión particular de la invención, tal revestimiento dieléctrico dispuesto o situado entre la cara del sustrato y tal capa de metal funcional comprende una capa de alto indice de un material que tiene un indice de refracción en el margen entre 2.3 y 2.7, esta capa de preferencia siendo una capa de óxido. Los valores del indice de refracción indicados en el presente documento son los valores medidos, como es habitual, en la longitud de onda de 550 nm.

Esta capa de alto indice de preferencia tiene un espesor físico en el margen entre 5 y 15 nm.

Esta capa de alto índice permite que la alta transmisión de luz en la parte visible de la multicapa se maximice y una acción favorable para obtener los colores neutros, tanto en transmisión como también en reflexión.

El espesor físico de tal capa dieléctrica de nitruro, de preferencia, se encuentra en el margen entre 10 y 20 nm, esta capa de mayor preferencia es una capa de nitruro de silicio Si3N4. Con este espesor y de preferencia con esta naturaleza, la protección de la capa de metal de absorción es muy efectiva.

En otra versión particular de la invención, la capa funcional se deposita directamente sobre un revestimiento inferior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el revestimiento dieléctrico que subyace la capa funcional y/o la capa funcional se deposita directamente bajo un revestimiento superior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el revestimiento dieléctrico en la parte superior de la capa funcional y el revestimiento inferior de barrera y/o el revestimiento superior de barrera comprende una capa delgada de níquel o de titanio que tiene un espesor físico e' de modo que 0.2 nm < e ' < 2.5 nm.

En otra versión particular de la invención, la capa final del revestimiento dieléctrico subyacente, la capa más alejada del sustrato, es una capa de óxido, depositada de preferencia en forma sub-estequiométrica, y notablemente es de óxido de titanio (TiOx) o de óxido mixto de zinc y estaño (SnZnOx).

La multicapa de esta manera puede comprender una capa final (o revestimiento superior), en otras palabras, una capa de protección, depositada de preferencia como sub-estequiométrica. Esta capa se oxida, en su mayor parte de manera estequiométrica, dentro de la multicapa después de la deposición.

La invención además se refiere al uso de una sola capa de absorción para una unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos que se mantienen unidos por una estructura de soporte, tal unidad de acristalamiento forma una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en los cuales al menos una capa de gas de separación se dispone entre los dos sustratos, un sustrato siendo de acuerdo con la invención, para que tal unidad de acristalamiento muestre una selectividad s > 1.45, mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz TL > 55%, o incluso para que tal unidad de acristalamiento muestre una selectividad s ³ 1.5, mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz TL > 57%.

De preferencia, la multicapa de acuerdo con la invención se coloca en la cara 2 de la unidad de acristalamiento.

La invención además se refiere a una unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos que se mantienen unidos por una estructura de soporte, tal unidad de acristalamiento forma una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en los cuales se dispone al menos una capa de gas de separación entre los dos sustratos, un sustrato siendo de acuerdo con la invención.

De preferencia, un solo sustrato de la unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos o de la unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos tres sustratos se reviste en una cara interna en contacto con la capa de gas de separación con una multicapa de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar.

La unidad de acristalamiento de acuerdo con la invención incorpora al menos el sustrato que lleva la multicapa de acuerdo con la invención, potencialmente asociado con al menos otro sustrato. Cada sustrato puede ser transparente o de color. Uno de los sustratos al menos puede fabricarse notablemente de vidrio con una coloración en volumen. La elección del tipo de colorante dependerá del nivel de transmisión de luz y/o del aspecto colorimétrico buscado para la unidad de acristalamiento una vez que se ha fabricado.

La unidad de acristalamiento de acuerdo con la invención puede tener una estructura laminar, asociando de manera notable al menos dos sustratos rígidos del tipo de vidrio con al menos una hoja de polímero termoplástico, con el fin de lograr una estructura de tipo vidrio / multicapa de películas delgadas / hojas / vidrio / capa de gas de separación / hoja de vidrio. El polímero de manera notable puede ser de polivinilbutiral PVB, etileno-acetato de vinilo EVA, tereftalato de polietileno PET o cloruro de polivinilo PVC.

Los sustratos de las unidades de acristalamiento de acuerdo con la invención son capaces de someterse a un tratamiento de calor sin dañar la multicapa de películas delgadas. Por lo tanto, podrían potencialmente formarse y/o enfriarse.

Ventajosamente, la presente invención de esta manera permite que una pila de monocapas funcionales de películas delgadas se forme mostrando, cuando se deposita sobre un sustrato transparente, una transmisión de luz en la parte visible TL > 60% y una reflexión externa en la parte visible Rg (en otras palabras en el lado de vidrio) de menos de 19% con los colores neutros en la reflexión externa.

Cuando se configura como una unidad de doble acristalamiento, la presente invención permite que se obtenga una alta selectividad S (S > 1.45) y una apariencia estética favorable (TLVÍS - 55%, RLVÍS externo < 22%, colores neutros en la reflexión externa).

La pila de monocapas funcionales de acuerdo con la invención cuesta menos de producir que una pila de doble capa funcional con características similares (TLVÍS/ RLVÍS y colores neutros en reflexión externa). También cuesta menos de producir que una pila de monocapas funcionales que comprende, directamente sobre el sustrato, una capa de metal de absorción de cuyo espesor una parte finalmente no es metálico (y por lo tanto, no absorbe) en la multicapa después de la deposición de todas las capas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Los detalles y características ventajosas de la invención se volverán aparentes a partir de los siguientes ejemplos no limitantes, ilustrados con la ayuda de las figuras anexas que ilustran: en la figura 1, una pila de mococapas funcionales de la téenica anterior, la capa funcional tiene un revestimiento inferior de barrera y un revestimiento superior de barrera; en la figura 2, una pila de mococapas funcionales de acuerdo con la invención, la capa funcional se deposita directamente sobre un revestimiento inferior de barrera y directamente bajo un revestimiento superior de barrera; y en la figura 3, una solución de doble acristalamiento que incorpora una pila de mococapas funcionales.

En estas figuras, las proporciones entre los espesores de las diversas capas o de los diversos elementos no se adhieren rigurosamente para facilitar su lectura.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 ilustra una estructura de una pila de monocapas funcionales de la técnica anterior depositada sobre un sustrato 10 de vidrio, que es transparente, en el cual la capa 140 funcional sencilla, en particular, de plata o de una aleación de metal que contiene plata, se dispone entre dos revestimientos dieléctricos, el revestimiento 120 dieléctrico subyacente se sitúa bajo la capa 140 funcional en la dirección del sustrato 10 y el revestimiento 160 dieléctrico que yace sobre que se dispone en la parte superior de la capa 140 funcional en la dirección opuesta al sustrato 10.

Estos dos revestimientos 120, 160 dieléctricos comprenden cada uno al menos dos capas 122, 124, 126, 128; 162, 164, 166 dieléctricas.

Potencialmente, por un lado, la capa 140 funcional puede depositarse directamente sobre un revestimiento 130 inferior de barrera dispuesto entre el revestimiento 120 dieléctrico subyacente y la capa 140 funcional y, por otro lado, la capa 140 funcional puede depositarse directamente bajo un revestimiento 150 superior de barrera dispuesto entre la capa 140 funcional y el revestimiento 160 dieléctrico supra-yacente.

Los revestimientos superior y/o inferior, aunque depositados en forma de un metal y presentados como capas metálicas, en la práctica son capas oxidadas ya que su función principal es la de oxidarse durante la deposición de la multicapa con el fin de proteger la capa funcional.

Este revestimiento 160 dieléctrico puede rematarse por una capa 168 de protección opcional, en particular, una capa de óxido, de manera notable sub-estequiométrica en oxígeno.

Cuando se utiliza una pila de monocapas funcionales en una unidad 100 de acristalamiento múltiple con una estructura de unidad de doble acristalamiento, como se ilustra en la figura 3, esta unidad de acristalamiento comprende dos sustratos 10, 30 que se mantienen unidos por una estructura 90 de soporte y que se separan una de otra por una capa 15 de gas de separación.

De esta manera, la unidad de acristalamiento forma una separación entre un espacio externo ES y un espacio interno IS.

La multicapa puede posicionarse en la cara 2 (en la hoja más alejada hacia el exterior del edificio considerando la dirección incidente de la luz solar que entra al edificio y en su cara girada hacia la capa de gas).

La Figura 3 ilustra esta colocación (la dirección incidente de la luz solar que entra al edificio se ilustra por la doble flecha) en la cara 2 con una multicapa de películas delgadas 14 colocadas en una cara 11 interna del sustrato 10 en contacto con la capa 15 de gas de separación, la otra cara 9 del sustrato 10 que se encuentra en contacto con el espacio externo ES.

Sin embargo, también puede visualizarse, en esta estructura de doble acristalamiento, que uno de los sustratos tenga una estructura laminar; sin embargo, no existe una confusión posible debido a que, en una estructura de este tipo, no existe una capa de gas de separación.

Cuatro ejemplos se han implementado, numerados del 1 al 4.

El ejemplo 1 se ha implementado siguiendo la enseñanza de la solicitud de patente internacional No. WO 2010/072974: los dos revestimientos 120, 160 dieléctricos cada uno comprende una capa 123, 165 de absorción que se dispone dentro del revestimiento dieléctrico entre las dos capas 122, 124; 164, 166 dieléctricas, el material absorbente de las capas 123, 165 de absorción se disponen simétricamente en cualquier lado de la capa 140 de metal funcional.

Las dos capas 122, 124; 164, 166 dieléctricas que intercalan cada capa de absorción son capas de nitruro de silicio y una capa 126 de alto indice se dispone en la parte superior de la capa 124, tal capa 126 de alto indice se encuentra en contacto con una capa 128 de humectación subyacente.

La capa de alto indice es una capa de óxido; tiene un indice de refracción en el margen entre 2.3 y 2.7, y el cual aquí es igual a 2.46 con precisión.

En este multicapa, la capa 128 de humectación de óxido de zinc dopado con aluminio ZnO:Al (depositada a partir de un objetivo de metal compuesto de zinc dopado con 2% en peso de aluminio) permite que la plata se cristalice lo cual mejora su conductividad.

El revestimiento 160 dieléctrico supra-yacente comprende una capa 162 dieléctrica de óxido de zinc dopado con aluminio ZnO:Al (depositado a partir de un objetivo de metal compuesto de zinc dopado con 2% en peso de aluminio) y una capa 168 de protección de óxido.

Las capas de nitruro de silicio 122, 124; 164, 166 son nitruro de silicio Si3N4 y se depositan a partir de un objetivo de metal dopado con 8% en peso de aluminio.

Las capas 123, 165 de absorción son de metal que es titanio.

Para todos los ejemplos en adelante, las condiciones de deposición para las capas son: Las capas depositadas de esta manera pueden clasificarse en cuatro categorías: i. capas de material dieléctrico, que tienen una relación n/k sobre todo el margen de longitud de onda visible mayor que 5: SÍ3N4, Ti02, ZnO ii. capas de material absorbente, que tienen una relación 0 < n/k < 5 sobre todo el margen de longitud de onda visible y una resistividad eléctrica en volumen la cual es mayor que 10~6 Q.cm: Ti iii. capas de metal funcionales de un material con propiedades de radiación en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar: Ag. iv. revestimientos superior y/o inferior de barrera diseñados para proteger la capa funcional contra una modificación de su naturaleza durante la deposición de la multicapa; su influencia en las propiedades ópticas y de energía en general se ignoran.

Se ha observado que la plata también tiene una relación 0 < n/k < 5 en todo el margen de longitud de onda visible, pero su resistividad eléctrica en volumen es menor que 10-6 Q.cm.

En todos los ejemplos de aquí en adelante, la multicapa de películas delgadas se deposita en un sustrato hecho de vidrio de sosa-cal transparente de la marca Planilux, distribuido por la empresa SAINT-GOBAIN, con un espesor de 4 mm.

Para estos sustratos, R indica: la resistencia por cuadrado de la multicapa, en ohmios por cuadrado; - TL indica: la transmisión de luz en la parte visible en %, medida de acuerdo con el D65 iluminante a 2o; - aT* y bT* indican: los colores en la transmisión a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con D65 iluminante a 2o; - Rc indica: la reflexión de luz en la parte visible en %, medida de acuerdo con el D65 iluminante a 2°, en el lado del sustrato revestido con multicapa de películas delgadas; - ac* y bc* indican: los colores en reflexión a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con el D65 iluminante a 2°, en el lado del sustrato revestido; Rg indica: la reflexión de luz en la parte visible en %, medida de acuerdo con el D65 iluminante a 2°, en el lado del sustrato no revestido; - ag* y bg* indican: los colores en reflexión a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con el D65 iluminante a 2°, en el lado del sustrato no revestido.

Además, para estos ejemplos, cuando el sustrato que lleva la multicapa se integra en una unidad de doble acristalamiento, ésta tiene la estructura: 4-16-4 (Ar-90%), en otras palabras, dos sustratos de vidrio, cada uno teniendo un espesor de 4 mm, se separan por una capa de gas compuesta de 90% de argón y 10% de aire con un espesor de 16 mm.

Todos estos ejemplos, en esta configuración de unidad de doble acristalamiento, han permitido que se obtenga un coeficiente U, o un coeficiente K, calculado de acuerdo con el estándar EN 673, del orden de 1.0 W.nf2. K_1 ha de obtenerse (este es el coeficiente de transferencia de calor a través de la unidad de acristalamiento; indica la cantidad de calor que pasa a través del sustrato, en el régimen estacionario, por área de superficie unitaria y por una diferencia de unidad en temperatura entre la cara de la unidad de acristalamiento en contacto con el espacio externo y la cara de la unidad de acristalamiento en contacto con el espacio interno).

Para estas unidades de doble acristalamiento, - FS indica: el factor solar, en otras palabras, la relación, en porcentaje, de la energía solar total que entra a la habitación a través de la unidad de acristalamiento sobre la energía solar incidente total; - s indica: la selectividad que corresponde a la relación de la transmisión de luz TL en la parte visible sobre el factor solar FS de manera que: S = TLvis / FS; - TL indica: la transmisión de luz en la parte visible en -s t medida de acuerdo con el D65 iluminante a 2o; - aT* y bT* indican: los colores en la transmisión a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con D65 iluminante a 2o; - Re indica: la reflexión de luz externa en la parte visible en %, medida de acuerdo con el D65 iluminante a 2o, en el lado de espacio externo ES; ae* y be* indican: los colores en reflexión externa a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con el D65 iluminante a 2o, en el lado de espacio externo ES; - Ri indica: la reflexión de luz en la parte visible en %, medida de acuerdo con D65 iluminante a 2o, en el lado de espacio interno IS; ai* y i* indican: los colores en reflexión interna a* y b* en el sistema LAB medido de acuerdo con el D65 iluminante a 2o, en el lado de espacio interno IS.

Un ejemplo No. 1 se ha implementado de acuerdo con la estructura de multicapa ilustrada en la figura 1, con dos capas 123 y 165 de absorción y una capa 168 de protección opcional, pero sin una barrera 130 de revestimiento inferior.

La tabla 1 ilustra en adelante, los espesores geométricos o físicos (y no los espesores ópticos) en nanómetros de cada una de las capas en el ejemplo 1: Tabla 1 La tabla 2 en lo sucesivo, resumen las ¨ características ópticas y de energía principales de este ejemplo 1, respectivamente, cuando sólo el sustrato 10 se considera y cuando se configura como unidad de doble acriso lamiento, en la cara 2, F2, como en la Figura 3.

Tabla 2 De esta manera, como puede observarse en esta tabla 2, la reflexión de luz externa Re de la unidad de acristalamiento es del orden de 20% puesto que la reflexión en el lado de vidrio del sustrato es menor a 19% y el color en la reflexión externa es relativamente neutro.

El factor solar relativamente bajo podría permitir que se obtenga una alta selectividad, pero como la transmisión de la luz en la parte visible TL es demasiado baja, al final, la selectividad es relativamente baja.

Entonces, es deseable obtener una mayor transmisión de luz, con un factor solar relativamente bajo, para incrementar la selectividad, al mismo tiempo que se conserva una reflexión externa Re a un bajo valor de alrededor de 20%, o incluso menos como unidad de doble acristalamiento, que es equivalente a una reflexión externa del sustrato solo, en el lado vidrio, a un valor menor que o igual a 19%.

Un ejemplo 2 se ha incrementado de manera subsiguiente en función de la multicapa ilustrada en la Figura 2, al seguir la enseñanza de la invención y disponer de esta manera en la multicapa una capa de metal de absorción sencilla, aquí de titanio Ti, la capa 19, directamente en contacto con el sustrato, después directamente bajo una capa 122 dieléctrica de nitruro que no comprende ninguna parte de oxígeno.

Aquí, la capa 122 dieléctrica comprende nitruro de silicio, pero no puede ser oxinitruro de silicio debido a que tal material comprende oxigeno.

La tabla 3 en adelante ilustra los espesores geométricos en nanómetros de cada una de las capas en el ejemplo 2: Tabla 3 Este ejemplo 2 de esta manera es sustancialmente idéntico al ejemplo 1 con una diferencia principal: las dos capas 123 y 165 de absorción de 2.1 nanómetros cada una en el ejemplo 1 se ha sustituido por la capa 19 de absorción sencilla con un espesor de 0.8 nm.

La tabla 4 en adelante resume las características ópticas y de energía principales de este ejemplo 2, respectivamente, cuando sólo el sustrato 10 se considera solo y cuando éste se configura como unidad de doble acristalamiento F2, en la cara 2, como en la figura 3. Esta tabla presenta la misma estructura que la tabla 2.

Tabla 4 Como puede verse en esta tabla 4, la reflexión de luz externa Re es muy satisfactoria cuando la multicapa se coloca en la cara 2: es alrededor de 21%.

De manera similar, el color visto desde el exterior tiene muy poca diferencia de aquel del ejemplo 1 y sigue siendo neutro.

La tabla 5 ilustra en lo sucesivo, los márgenes de espesores físicos preferidos en nanómetros, en función del ejemplo 2: Tabla 5 La tabla 6 resume en lo sucesivo las características ópticas y de energía principales que pueden dirigirse respectivamente con estos intervalos preferidos y márgenes más preferidos, respectivamente, cuando sólo el sustrato 10 se considera y cuando éste se configura como unidad de doble acristalamiento F2, en la cara 2, como en la Figura 3.

Tabla 6 Como puede verse en esta tabla 6, la reflexión de luz del sustrato solo, revestido con la multicapa, en el lado de vidrio, Rg, es muy satisfactorio: es menos de 19%.

La transmisión de luz del sustrato revestido con la multicapa es alta; por lo que la unidad de doble acristala iento por consiguiente también es alta.

Aunque el factor solar no es muy bajo, la selectividad es alta.

Además, el color visto desde el exterior tiene muy poca diferencia de aquel del ejemplo 1 y sigue siendo neutro.

Otros dos ejemplos, los ejemplos 3 y 4, se han implementado en función del ejemplo 2 para ilustrar lo que sucede cuando la capa 19 de absorción se encuentra en contacto con una capa de óxido, respectivamente, por ejemplo, 3, cuando la capa 122 dieléctrica se sustituye por una capa de ZnOrAl, con un índice idéntico (y con un espesor óptico idéntico) y, por ejemplo 4, cuando la capa 122 dieléctrica se elimina y cuando se engrosa la capa 126 de alto índice (para que el revestimiento 120 dieléctrico que yace bajo la capa funcional mantenga el mismo espesor óptico).

Los ejemplos 3 y 4 de esta manera son idénticos al ejemplo 2 excepto porque: - para el ejemplo 3, la capa 122 dieléctrica del ejemplo 2 se sustituye por una capa dieléctrica del mismo material que las capas 128 y 162, en este caso de ZnO:Al, esta capa tiene un espesor físico de 18.6 nm; - para el ejemplo 4, la capa 122 dieléctrica en el ejemplo 2 se elimina y se engrosa la capa 126 de alto índice de Ti02 para alcanzar un espesor físico total de 27.1 nm.

Las tablas 7 y 8 resumen en lo sucesivo las características ópticas y de energía principales de estos ejemplos 3 y 4, respectivamente, cuando sólo se considera el sustrato 10 solo y cuando éste se configura como unidad de doble acristalamiento F2, en la cara 2, como en la figura 3. Estas tablas presentan cada una la misma estructura que la tabla 4.

Tabla 7 - ejemplo 3 Como puede verse en esta tabla 7, la transmisión de luz del sustrato revestido se degrada por el contacto Ti/ZnO puesto que disminuye por más de un 1% con respecto a la del ejemplo 2.

Además, la reflexión de luz en el lado de vidrio Rg del sustrato revestido también se degrada puesto que se incrementa por casi 4%.

De esta manera, si este ejemplo 3 se utiliza en una unidad de doble acristalamiento, con la multicapa colocada en la cara 2, la selectividad de hecho se conserva, pero la transmisión de luz TL es menor que para el ejemplo 2 (disminución de 1.5%) y la reflexión de luz externa se incrementa (por 3.7%).

Aunque el color de la unidad de doble acristalamiento visto desde el exterior es un poco diferente de aquel del ejemplo 2 y sigue siendo aceptable, la transmisión de luz más baja y la reflexión externa más alta no son aceptables con respecto al objetivo buscado.

Tabla 8 - ejemplo 4 Como puede verse en esta tabla 8, la transmisión de luz del sustrato revestido se mejora por el contacto TÍ/TÍO2 ya que incrementa por 2% con respecto al del ejemplo 2.

Además, la reflexión de luz en el lado de vidrio Rg del sustrato revestido también se mejora puesto que disminuye por casi 4%.

Sin embargo, el color en la transmisión del sustrato revestido se degrada, en particular, debido al alto valor de b*t.

Además el color en reflexión del sustrato revestido en el lado no revestido se degrada debido a los altos valores (en valores absolutos) de a*g y b*g.

El color en reflexión del sustrato revestido en el lado revestido también se degrada debido a los altos valores (en valores absolutos) de a*c y b*c.

Aunque la mayor transmisión de luz y la menor reflexión externa del ejemplo 4 con respecto al ejemplo 2 pueden ser aceptables con respecto al objetivo buscado, el color de la unidad de doble acristalamiento visto desde el exterior es inaceptable.

Con la invención, es posible combinar una alta selectividad, una baja emisividad y una baja reflexión de luz externa con una multicapa que comprende una capa de metal funcional sencilla de plata o que contiene plata, al mismo tiempo que se conserva una apariencia estética adecuada (la TL es mayor que 60% y los colores son neutros en reflexión).

El uso de sólo una capa de absorción simplifica la fabricación y reduce el costo con respecto al uso de dos capas de absorción; tanto más para que el espesor de esta capa de absorción sencilla sea menor que la suma de los espesores de las dos capas de absorción necesarias en la téenica anterior.

Además, la resistencia mecánica de la multicapa de acuerdo con la invención es muy alta. Además, la resistencia general al ataque químico de esta multicapa en general es muy buena.

Además, aunque esto no se ilustra, puede visualizarse que un sustrato 30 comprenda, en al menos una cara 29 en contacto con la capa 15 de gas de separación y que no comprende una multicapa de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar, un recubrimiento anti-reflectante el cual se orienta la capa 15 de gas de separación con la multicapa de películas 14 delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar.

El objetivo de esta inserción de un revestimiento anti-reflectante en una estructura de unidad de doble acristalamiento es permitir gue se obtenga una alta transmisión de luz y un alto factor solar.

La presente invención se describe en lo anterior a manera de ejemplo. Se entiende gue aguellos con experiencia en la téenica son capaces de construir muchas variantes de la invención sin gue sin embargo se aparten de la estructura de la patente tal como se define por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sustrato revestido sobre una cara con una multicapa de películas delgadas con propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una sola capa funcional de metal, en particular de plata o de una aleación de metal que contiene plata, y dos revestimientos dieléctricos, tales revestimientos comprenden cada uno al menos una capa dieléctrica, tal capa funcional se dispone entre los dos revestimientos dieléctricos, tal multicapa además comprende una capa de absorción sencilla, caracterizado porque tal capa de absorción es una capa de metal que tiene un espesor físico en el margen entre 0.5 nm y 1.5 nm, o incluso entre 0.6 nm y 1.2 nm y se sitúa directamente sobre tal cara y directamente bajo una capa dieléctrica de nitruro que no comprende ni una parte de oxígeno.

2. El sustrato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque tal capa de metal de absorción es una capa de titanio.

3. El sustrato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque tal revestimiento dieléctrico dispuesto entre la cara y tal capa de metal funcional comprende una capa de alto índice de un material que tiene un índice de refracción en el margen entre 2.3 y 2.7, esta capa de preferencia siendo de óxido.

4. El sustrato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque tal capa de alto indice tiene un espesor físico en el margen entre 5 y 15 nm.

5. El sustrato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el espesor físico de tal capa dieléctrica de nitruro se encuentra en el margen entre 10 y 20 nm, esta capa de preferencia siendo una capa de nitruro de silicio Si3N4.

6. El sustrato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque tal capa funcional se deposita directamente sobre un revestimiento inferior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el revestimiento dieléctrico que subyace la capa funcional y/o tal capa funcional se deposita directamente bajo un revestimiento superior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el revestimiento dieléctrico en la parte superior de la capa funcional y porque el revestimiento inferior de barrera y/o el revestimiento superior de barrera comprende una capa delgada de níquel o de titanio que tiene un espesor físico e' de modo que 0.2 nm < e' < 2.5 nm.

7. El sustrato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa final de la capa supra-yacente dieléctrica, la capa más alejada del sustrato, es un óxido, de preferencia depositada bajo estequiometria, y en particular, es una capa de óxido de titanio (TiOx) o de óxido mixto de zinc y estaño (SnZnOx).

8. Una unidad de acristalamiento múltiple comprende al menos dos sustratos, que se mantienen unidos por una estructura de soporte, tal unidad de acristalamiento forma una separación entre un espacio externo (ES) y un espacio interno (IS), en los cuales al menos una capa de gas de separación se dispone entre los dos sustratos, un sustrato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Un uso de una sola capa de absorción para una unidad de acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos, que se mantienen unidos por una estructura de soporte, tal unidad de acristalamiento forma una separación entre una espacio externo (ES) y un espacio interno (IS), en los cuales al menos una capa de gas de separación se dispone entre los dos sustratos, un sustrato es de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, con el fin de que tal unidad de acristalamiento muestre una selectividad s > 1.45, al mismo tiempo que tenga una transmisión de luz TL > 55%, o incluso para que tal unidad de acristalamiento muestre una selectividad s > 1.5 al mismo tiempo que tenga una transmisión de luz TL > 57%.