FILTRO DE INTERFERENCIA DE ME JAL NOBLE PJARA UNA HOJA DE VIDRIO TÉRMICA
.ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención La invención se relaciona en general a revestimientos cerámicos y de vidrio, y particularmente a un revestimiento para un panel el cual reduce la transmisión de la radiación térmica. —
Descripción de la Técnica ..interior Los revestimientos en los paneles transparentes utilizados en edificios, vehículos, y otras estructuras que se han utilizado por un número sustancial de años para controlar o reducir la transmisión de la radiación solar. Ei objetivo principal de los revestimientos ha sido reducir la transmisión de la porción infrarroja del espectro que aún permite la transmisión del espectro visible. Al mismo tiempo, se desea mantener el espectro infrarrojo desde que pasa a través del panel en la dirección opuesta. De esta manera, la temperatura oscila menos por lo que a su vez resulta en reducir los costos de calentamiento y enf iamiento. Se han empleado varios procesos para cambiar las propiedades ópticas de los paneles transparentes,
Ref: 123409
incluyendo la aplicación de los sustratos ai panel que utilizan varias técnicas como la electrólisis, deposición de vapor química, y deposición de vapor física. Se han depositado películas metálicas delgadas en vidrio o plástico para aumentar la reflexión de la radiación solar. También se han formado vidrios depositados con revestimientos dieléctricos de metal dieléctrico de capas múltiples que muestran una transmisión visiblemente alta, y alto poder de reflexión y baja emisividad de radiación en el intervalo infrarrojo. El índice de refracción de la capa dieléctrica tiene normalmente 2.0 o mayor para, minimizar la reflexión visible y reforzar la transmisión del panel transparente. Las propiedades ópticas de los paneles también se han modificado alterando la composición del material de sustrato. No obstante, la interferencia del filtro elaborado por uno o más de los métodos descritos anteriormente ha sido sólo parcialmente exitosa en reflejar la radiación solar al grado requerido para la conservación importante de energía-. Otro problema predominantemente asociado con los filtros de interferencia o revestimientos es la integridad estructural, particularmente su incapacidad para resistir el limpiado y exposición de compuestos y
disolventes de limpieza que resulta en la degradación química y mecánica de los revestimientos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En una forma de la invención, el montaje de panel de interferencia está específicamente adaptado para controlar la cantidad de radiación infrarroja transmitida a través del panel e incluye una hoja de material transparente como vidrio o material polimérico que tiene uno o más capas de un material de óxido depositado en un lado.- Una capa de aleación metálica se deposita en la superficie de la capa de óxido a un espesor de aproximadamente 200 Angstroms (Á) . En una modalidad preferida de la invención, la capa de aleación metálica incluye una mezcla de plata y oro en donde la concentración de oro está dentro de 2 por ciento y 0.5 por ciento. Se cree que la combinación de átomos de oro y plata proporciona un modelo único de montaje que produce un filtrado único del espectro visible y termal. La capa de aleación metálica es a su vez revestida por una capa protectora para prevenir la oxidación de la aleación metálica. La secuencia es repetida entonces con otra capa de óxido, la misma composición de aleación metálica, y con otra capa protectora. En la modalidad preferida, la secuencia final de deposición incluye una
capa de óxido, y una capa de durabilidad exterior que resiste la abrasión y los disolventes, y protege las varias capas en el panel. Las ventajas de esta secuencia de deposición única y composición de aleación es el particular filtrado proporcionado por la estructura atómica permitida por la combinación de los metales de plata y oro. Los óxidos, aunque principalmente mejoran la adherencia de la aleación metálica a la superficie del panel, también mejoran la transmisión de ciertos componentes del espectro debido a la diferencia en el índice de refracción con el del panel. La estructura atómica y las capas de protección y de óxido actúan en conjunto con las capas de aleación metálicas para reflejar la porción térmica del espectro, mientras transmite la porción térmica visible del espectro, para reducir la cantidad de radiación térmica que pasa por el interior de la edificación. La misma secuencia mantiene la radiación térmica dentro de la edificación ayudando a mantener la temperatura constante. Estas y otras características, ventajas y objetos de la presente invención serán además entendidas y apreciadas por los expertos en la técnica por referencia a la siguiente especificación, reivindicaciones y dibujos anexos.
como limitantes, a menos que las reivindicaciones expresamente declaren lo contrario. Refiriéndose al dibujo de la Figura 1 que ilustra esquemáticamente un montaje de panel de ventana 10 que tiene un panel transparente 12 montado en un marco 14. Una emisión o haz de radiación 16 como la luz solar que choca con el panel transparente 12 en un ángulo sustancialmente dependiente de la inclinación del sol y la orientación del montaje 10. Una porción 18 del haz 16 es reflejada por la superficie 20 mientras una segunda porción 22 pasa y se transmite a través del panel 12. Preferiblemente, una porción sustancial de la porción infrarroja del haz 16 se refleja como se muestra por ei número 18, y la porción sustancial del espectro visible del haz 16 se transmite como se representa por el número 22. Las cantidades relativas de las longitudes de onda reflejadas y transmitidas del espectro que pueden controlarse por el ángulo de inclinación o el ángulo de incidencia del haz 16 en la superficie 20 con relación al normal mostrado por el número de referencia 93. Por ejemplo, puede ser conveniente transmitir cantidades mayores del espectro infrarrojo cuando el ángulo de incidencia con respecto al normal 23 es menor como, cuando el sol está relativamente abajo del horizonte (meses de invierno)
que cuando el sol está relativamente aito ai horizonte (meses de verano) . Se cree , que la invención inmediatamente logra estos objetivos. La Figura 2 ilustra una sección transversal fragmentada del montaje de panel transparente 10 incluyendo la invención y que incluye el sustrato transparente del panel 12 que tiene una superficie externa o exterior 20 y una superficie interna o interior 24. El sustrato 12 puede elaborarse de muchos tipos de materiales capaces de transmitir una porción sustancial del espectro que va dei ultravioleta al infrarrojo. El vidrio convencional se ha utilizado para formar el panel 12 y es el material de preferencia para esta invención aunque un intervalo amplio de materiales poliméricos también es utilizado incluyendo plásticos y resinas. Las dimensiones del panel 12 pueden también ir ya sea con más de media pulgada de espesor como tan pequeñas como un decimosexto de pulgada, dependiendo de la aplicación deseada. Las dimensiones en ia altura y amplitud dependen grandemente en la habilidad de elaboración del productor de vidrio. En una forma de~ la invención, un montaje de filtro de interferencia (IFA) 26 se deposita en una superficie 24 del panel 12. El montaje de filtro de interferencia 26 incluye por lo menos, y preferiblemente
las secuencias múltiples 26 de las laminaciones micro delgadas. En general, cada secuencia incluye una capa base óxido 30 subyacente a la capa de aleación metálica 32 que, a su vez, es cubierta por una capa protectora 34. Se contempla que una capa de durabilidad fina 36 se depositará encima para proteger la capa oxidada subyacente 30, ia capa de aleación 32 y la capa de protección 34. En una modalidad preferida como se muestra en la Figura 2, dos secuencias de laminación icrofinas 28 y 28A se proporcionan donde la primera o secuencia base 28 incluye la capa de óxido 30 adyacente a la superficie 24 del panel 12. La capa de oxido base 30 es recubierta por la capa de aleación metálica 32 que, a su vez, es cubierta por una capa de prorección 34. Depositada sobre la capa de protección 34 está una segunda capa de óxido base 30A, seguida por una segunda capa de aleación metálica 32A que, a su vez, está cubierta por la segunda capa de protección 34A. Para terminar la secuencia y proporcionar una superficie de unión para la capa de durabilidad 36 está una capa de óxido 38. En general, las capas de óxido 30, 30A y 38 proporcionan una base de unión para los componentes adyacentes. En otras palabras, las capas de óxido proporcionan sitios de unión moleculares para el
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5,563,734, la sustancia la cual se incorpora en la presente por referencia. Generalmente, el espesor de la primer capa de óxido base 30 va de aproximadamente AO a 300 Angstroms (Á) , preferiblemente de aproximadamente 75 a 200 (Áj , y preferiblemente de aproximadamente 100 a 150 (Á) . Con respecto a la segunda y tercera capa Ae óxido 30A y 30B, respectivamente, el espesor puede ser dei mismo orden. En el evento, una película del compuesto utiliza uno o más de ios nitruros anteriormente mencionados, la capa que corresponde al número 30 puede tener un espesor que va preferiblemente de aproximadamente 100 a 200 (Á) , y más preferiblemente de aproximadamente 125 a 200 (Á) . Las capas de nitruro subsecuentes como las que corresponden a las capas 30A y 30B pueden estar dentro del mismo intervalo de espesor. Depositada sobre la superficie de, y unida a la capa de óxido base 30 está la capa metálica 32. La capa metálica 32 puede depositarse o aplicarse a la capa base 30 de varias maneras incluyendo la deposición por rociado a un espesor que va de aproximadamente 200 a 300 (Á) , suficiente para proporcionar una tinta o color para el panel 12 como se ve desde el lado 20, pero insuficiente para bloquear más del 20% del espectro visible. En una modalidad, la capa metálica 32
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comprende una aleación de metales nobles oro y plata donde la plata forma el componente dominante. En una modalidad preferida, el oro forma más del 0.2 por ciento, pero menos de 0.5 por ciento de la aleación, y en la modalidad más preferida, aproximadamente dos a tres por ciento. Por ejemplo, en un prototipo de la invención, la capa de aleación metálica 32 incluye oro y plata donde el oro comprende aproximadamente dos por ciento de la aleación. Una capa de protección 34 está depositada en la superficie de la capa de aleación metálica 32, y previniendo la oxidación de la misma. La capa de protección 34 también puede ser cualquiera de los materiales transparentes que además tiene una permeabilidad baja como un polímero. El propósito principal de la capa de protección es prevenir la oxidación de las capas de aleación metálicas. Aunque en una forma preferida de la invención, la capa de protección se deposita sobre las capas de aleación metálicas, también pueden utilizarse materiales poliméricos, incluyendo una hoja adherida a la capa de aleación metálica 32 por un adhesivo (no mostrado) o unida por la aplicación de calor suficiente para proporcionar al polímero 34 sujeción y adherencia a la capa de aleación metálica 32. Ei espesor para las capas
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de la película 34 puede ir de aproximadamente 50 A a 100 Á, o si se hace de un polímero, de aproximadamente un cuarto a aproximadamente medio milímetro, y más preferiblemente no mayor de 1 a aproximadamente 2 milímetros. En la forma preferida de la invención, la secuencia de laminación 28 únicamente descrita se repite por lo menos una vez para formar la secuencia 28A. Sin embargo, se contempla que puede haber situaciones donde una secuencia 28 sea deseable. Sin embargo, en el caso de las secuencias múltiples como las 28 y 28A muestran, cada capa de óxido subsecuente, como 30A, depositada sobre la superficie de y unida a la capa de protección subyacente como se representa por la capa 34 utilizando la misma técnica de deposición descrita anteriormente. Los métodos y secuencias de deposición para la capa de aleación metálica 32A y la capa de protección 34A. En la modalidad preferida, el espesor de las capas en las secuencias de la capa subsecuente no cambia sustancialmente de la secuencia de la capa inicial. En la modalidad preferida de la invención, la superficie superior de la secuencia de la capa apilada (28, 28A) está protegida por ia capa de durabilidad 36 depositada sobre la capa de óxido final 38. La capa de durabilidad 36 también puede formarse utilizando una
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técnica de deposición como una de las mencionadas anteriormente, o puede ser una hoja de polímero sobre la capa de óxido 38. La capa de polímero 36 es preferiblemente mucho más flexible a los disolventes y abrasiones que cualquiera de las capas 34 ó 34A como la capa 36 que forma la primer barrera contra los limpiadores y aplicadores. Los espesores para la capa de durabilidad 36 pueden variar y también depender del tipo de material que se utilice. En una forma alternativa de la invención, las capas de protección de aleación metálicas 34 y 34A pueden formarse de materiales dieléctricos que tienen índices de mayor refracción de aproximadamente 1.5, y preferiblemente entre aproximadamente 2.1 y 2.9. Las capas dieléctricas apropiadas pueden incluir nitruros o películas de los compuestos anteriormente mencionados. Cada capa dieléctrica puede tener un espesor que va de aproximadamente 200 A a aproximadamente 600 Á, preferiblemente entre aproximadamente 250 Á y aproximadamente 550 Á, y más preferiblemente entre aproximadamente 250 Á y 500 Á. Los espesores también varían como ciertas composiciones de película que transmite menor luz visible que otros. Para estos materiales, pueden reducirse los espesores para mejorar la transmisión o emisividad.
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La descripción anterior es considerada solo de la modalidad preferida. Las modificaciones de la invención ocurren para estos expertos en la técnica y para estos que elaboran o utilizan la invención. Por lo tanto, se entiende que las modalidades mostradas en los dibujos y descritas anteriormente son solamente para propósitos ilustrativos y no se desean par limitar el alcance de la invención, la cual está definida por las siguientes reivindicaciones conforme se interpreten de acuerdo a los principios de la ley de la patente, incluyendo ia doctrina de los equivalentes . Las modalidades de la invención en donde una propiedad exclusiva o privilegio es reivindicado se define como sigue:
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.