MXPA02004955A - Revestimientos de coeficiente de oscurecimiento bajo y de baja enmisividad y articulos revestidos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un revestimiento de multiples capas de baja reflectancia, bajo coeficiente de oscurecimiento, baja emisividad y a un articulo revestido que tiene una transmitancia de luz visible mayor de aproximadamente 50%, preferentemente mayor de aproximadamente 55%, un coeficiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia exterior menor de aproximadamente 30%. El articulo revestido, por ejemplo, una unidad IG, tiene un substrato con una primera capa anti-reflexiva depositada sobre el substrato. Una primera capa reflexiva infrarroja se deposita sobre la primera capa anti-reflexiva y una primera capa de imprimacion se deposita sobre la primera capa reflexiva infrarroja. Una segunda capa anti-reflexiva se deposita sobre la primera capa de imprimacion y una segunda capa reflexiva infrarroja se deposita sobre la segunda capa anti- reflexiva. Una segunda capa de imprimacion se deposita sobre la segunda capa reflexiva infrarroja y una tercera capa anti-reflexiva se deposita sobre la segunda capa de imprimacion, de forma que el articulo revestido tiene una transmitancia mayor de aproximadamente 55 %, un coeificiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia menor de aproximadamente 30%. Una sobrecapa protectora, por ejemplo, un oxido u oxinitruro de titanio o silicio, y/o una primera pelicula organica soluble en disolvente puede depositarse sobre la tercera capa anti-reflexiva.

Description

REVESTIMIENTOS DE COEFICIENTE DE OSCURECIMIENTO BAJO Y DE BAJA EMISIVIDAD Y ARTÍCULOS REVESTIDOS.

REFERENCIA CRUZADA CON LA SOLICITUD RELACIONADA Esta solicitud reivindica las ventajas de la Solicitud Provisional de los Estados Unidos N° 60/167.386, presentada el 24 de Noviembre de 1999, titulada "REVESTIMIENTOS DE COEFICIENTE DE OSCURECIMIENTO BAJO Y DE BAJA EMISIVIDAD Y ARTÍCULOS REVESTIDOS", que se incorpora aquí por referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere generalmente a materiales de acristalamiento reflexivos al calor y de control solar, tales como revestimientos de múltiples capas, y a artículos, por ejemplo, ventanas o unidades aislantes de cristal, que incorporan tales revestimientos y, más particularmente, a revestimientos que contienen óxido metálico de control solar que pueden formar artículos de control solar que tienen niveles intermedios de transmitancia luminosa (luz visible) , coeficiente de oscurecimiento y emisividad relativamente bajos y niveles aceptables de reflectancia luminosa (luz visible) .

DESCRIPCIÓN DE LAS CONSIDERACIONES TÉCNICAS En el diseño de edificios, a veces se pide a los arquitectos que incorporen grandes cantidades de ventanas en el diseño del edificio para incrementar la sensación de amplitud y luz y/o para alcanzar una estética exterior particular. No obstante, las ventanas son una fuente principal de transmisión de energía o bien dentro o fuera del interior de un edificio. La transmisión de energía a través de un acristalamiento de ventana comprende: (1) un flujo térmico dentro o fuera de un edificio debido a una diferencia entre las temperaturas internas y externas, y (2) transmisión de energía dentro de un edificio debido a la energía solar transmitida y/o absorbida por el acristalamiento de la ventana. El tipo de acristalamiento, que es óptimo para cualquier clima, depende de los mecanismos de transmisión de energía que tienen el mayor impacto sobre los costes de calentamiento y/o refrigeración . del edificio y las respectivas longitudes de las estaciones de refrigeración y calentamiento en ese lugar geográfico. La transmisión de energía debida a la diferencia de temperatura interna-externa se subdivide adicionalmente en tres mecanismos de transporte diferentes: (a) conducción a través del acristalamiento y sus contenidos de gas, (b) convección asociada con el movimiento de los gases (por ejemplo, aire) en todas las superficies del acristalamiento, y (c) radiación térmica desde las superficies de los varios materiales de acristalamiento. Con el fin de reducir la transmisión de energía a través de los acristalamientos de ventanas, se han desarrollado las unidades aislantes de cristal de múltiples hojas (IG) . Tales unidades de múltiples hojas IG inhiben la transmisión de energía a través de trayectorias de conducción y convección creando una bolsa de gas aislante. No obstante, la presente invención está más relacionada con la transmisión de energía provocada por radiación térmica y la ganancia de calor solar directo. De aquí en adelante, por lo tanto, dirigimos nuestra descripción de transmisión de energía mayoritariamente a la radiación térmica y a la ganancia de calor solar directo en lugar de la transmisión que es debida a la conducción o convección. Por supuesto, las últimas dos trayectorias de transmisión de energía deberían considerarse siempre en el diseño del acristalamiento de edificios. Considerando la radiación térmica y la ganancia de calor solar directo, principalmente en climas calientes, la energía entra en el edificio a través del acristalamiento de la ventana por medio de varios mecanismos de energía. Estos incluyen: (1) energía infrarroja térmica de onda larga (IR) (es decir, calor) irradiada desde las superficies exteriores calientes, tales como pavimento y edificios, y (2) la radiación ultravioleta, visible y próxima a infrarroja de longitud de onda más corta (o "infrarroja solar") del sol. La primera se debe al hecho de que la temperatura exterior es más alta que la temperatura interior. La segunda o bien es transmitida directamente a través de la ventana o es absorbida en primer lugar por los materiales de acristalamiento de la ventana y después parcialmente irradiada de nuevo dentro del espacio interior del edificio. Es importante indicar que casi toda la energía solar incidente en la superficie de la tierra incide casi aproximadamente igual dentro de las porciones infrarrojas visibles y solares del espectro, con una porción mucho más pequeña incidiendo en la luz ultravioleta. La contribución de la carga térmica desde la luz solar es mucho menor que la cantidad de energía en la luz infrarroja visible y solar. En climas fríos, el calor interior se pierde a través de las ventanas, incrementando de esta manera los costes de energía requeridos para mantener una temperatura interior deseada. Esta pérdida se debe a que la temperatura interna es mayor que la temperatura externa. En el caso de climas fríos, la pérdida de calor debida a la diferencia de temperatura interna-externa es compensada parcialmente por el calentamiento solar pasivo deseado del_ espacio interior durante las horas de luz solar. La pérdida de energía de radiación procedente de una superficie está regida por la emisividad de la superficie. La emisividad se refiere a la propensión -de la superficie a irradiar energía. Para superficies próximas a la temperatura ambiente, esta energía irradiada entra dentro de la porción infrarroja térmica de longitud de onda larga del espectro electromagnético. Las superficies de alta emisividad son buenos radiadores térmicos; un cuerpo negro es un radiador perfecto y se define por tener una emisividad de unidad (e=l) . En comparación, el cristal flotante claro no revestido tiene una emisividad de aproximadamente 0,84, que es solamente alrededor del 16 por ciento menor que un cuerpo negro . La transmisión de energía de radiación a través de un acristalamiento de ventana puede inhibirse reduciendo la emisividad de una o más superficies del cristal. Esta reducción de la emisividad puede llevarse a cabo mediante el uso de los denominados revestimientos "de baja emisividad" o "E-baja" aplicados a la(s) superficie (s) de cristal. Los cristales revestidos de baja emisividad son atractivos para ventanas arquitectónicas, puesto que reducen significativamente los costes de calentamiento de un edificio en climas fríos. Estos revestimientos de E baja comprenden típicamente apilamientos ópticos de película fina de múltiples capas. Los apilamientos ópticos son diseñados por tener alta reflectancia en la infrarroja térmica de longitud de onda larga, inhibiendo, por lo tanto, la transmisión de energía debido a la radiación a través del acristalamiento, reteniendo al mismo tiempo un alto nivel de transmitancia luminosa y reflectancia luminosa baja en la porción visible de longitud de onda más corta del espectro. De esta manera, el cristal revestido no se separa drásticamente de la apariencia visual de una hoja de cristal no revestida. Tales revestimientos son referidos típicamente como revestimiento de "T alta, E baja". Durante los últimos veinte años, el uso de tales cristales revestidos de T alta y E baja espectralmente selectivos han alcanzado amplia aceptación en el mercado en climas fríos. En estos climas, las estaciones de calentamiento son largas y el calentamiento solar pasivo alcanzado a través del uso de tales revestimiento de alta transmitancia luminosa contribuye a contrarrestar la pérdida de calor debida a diferencias de temperatura interna. Un tipo principal de tales revestimientos de T alta y E baja comprende una o más capas reflexivas infrarrojas (típicamente metales nobles tales como plata) intercaladas entre capas dieléctricas (típicamente óxidos de metal o ciertos nitruros metálicos). Ejemplos de revestimientos de baja emisividad se encuentran, por ejemplo, en las Patentes de los Estados Unidos N° 5.821.001; 5.028.759; 5.059.295; 4.948.677; 4.898.789; 4.898.790; y 4.806.220, que se incorporan aquí por referencia . No obstante, puesto que las ventanas de T alta/E baja convencionales transmiten normalmente un porcentaje relativamente alto de luz visible, y radiación infrarroja solar ("próxima a infrarroja") hasta un grado ligeramente menor, el uso de tales revestimientos puede dar lugar a carga térmica incrementada para el interior de un edificio en la estación de verano, incrementando de esta manera los costes de refrigeración. Aunque este problema es importante para todos los tipos de edificios (tales como casas residenciales) en climas calientes, es particularmente agudo para la denominada arquitectura "comercial"; es decir, edificios que alojan espacio de oficinas u otras instalaciones destinadas principalmente a los fines de negocios o comercio como torres de oficinas, parques comerciales, hoteles de alto nivel, hospitales, estadios, y atracciones turísticas. Los cristales revestidos de T alta/E baja convencionales imparten cierto grado de reducción de carga térmica en climas calientes debido a que el revestimiento de E baja reduce la carga infrarroja térmica desde las superficies exteriores calientes en el interior del edificio. No obstante, no oscurecen el interior del edificio tan efectivamente a partir de la energía solar transmitida y absorbida y directamente. Como un punto de terminología, la capacidad de un acristalamiento de ventana para oscurecer el espacio interior partir de la energía solar transmitida y absorbida se caracteriza por un parámetro conocido como el "coeficiente de oscurecimiento" del acristalamiento (referido en adelante como "SC"). El término "coeficiente de oscurecimiento" es un término aceptado en el campo de la arquitectura. Relaciona la ganancia térmica obtenida cuando un medio ambiente es expuesto a radiación solar a través de un área dada de abertura o acristalamiento con la ganancia térmica obtenida a través del mismo área de cristal de silicato de sal sódica no revestido claro de una sola hoja de 1/8 pulgadas (3 mm) de espesor bajo las mismas condiciones de diseño (Método de Cálculo Estándar ASHRAE) . El acristalamiento de cristal claro de 1/8 pulgadas de espesor tiene asignado un coeficiente de oscurecimiento de SC = 1,00. Un valor del coeficiente de oscurecimiento por debajo de 1,00 indica mejor rechazo térmico que el cristal claro de una sola hoja. Un valor por encima de 1,00 sería peor que el acristalamiento caro de una sola hoja de base.

Los cristales revestidos de T alta/E baja basados en plata convencionales, descritos brevemente con anterioridad, tienen típicamente un SC de aproximadamente 0,44 a aproximadamente 0,70 y una transmitancia de luz (visible) luminosa de aproximadamente 71 % a aproximadamente 75 %. Todos estos valores están referenciados a una instalación de unidad IG acristalada doble que tiene substratos de cristal claro. Con coeficientes SC de este tipo, los cristales revestidos de T alta/E baja convencionales son menos óptimos para climas calientes. Lo que es necesario y deseado al menos para climas calientes como un objeto de la presente invención son revestimientos para ofrecer artículos de transparencia similar a acristalamientos de ventana (1) de baja emisividad para inhibir la entrada de calor desde el exterior caliente a través de radiación térmica y, (2) de alta transmitancia y/o baja absorción de radiación solar directa a través del acristalamiento. Esto deberla alcanzarse al mismo tiempo que se mantiene una transmisión de luz visible aceptable a través del acristalamiento.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un revestimiento de múltiples capas de baja reflectancia, de coeficiente de oscurecimiento bajo, de baja emisividad, y a un artículo revestido. El revestimiento proporciona un artículo revestido de un substrato transparente o al menos translúcido con una superficie que comprende el revestimiento de: al menos una capa anti-reflexiva depositada sobre una superficie del substrato; y al menos una capa reflexiva infrarroja depositada sobre al menos una capa anti-reflexiva, de tal manera que el artículo revestido comprende una transmitancia de luz visible mayor de aproximadamente 50 %, un coeficiente de oscurecimiento inferior a aproximadamente 0,33 y una reflectancia exterior y/o interior luminosa inferior a aproximadamente 30 %. El artículo revestido, por ejemplo, una unidad IG, tiene también preferentemente un color substancialmente neutro en reflectancia y un color azul o gris-azul en transmisión. El último valor se basa o se mide para una unidad IG de doble acristalamiento que emplea los substratos de cristal claro. El revestimiento de múltiples capas de la presente invención es un revestimiento de T media/SC bajo/E-baja en oposición a un revestimiento del tipo de T alta/E baja para transparencias. La "T" se refiere a transmitancia de luz (visible) luminosa y la "E" se refiere a la emisividad. La T media está generalmente en el límite superior aproximadamente 50 % y está adecuadamente entre aproximadamente 50 % y aproximadamente 70 %. El revestimiento está comprendido por varias capas primarias que pueden estar compuestas de una o más películas. Estas capas primarias pueden ser una primera capa anti-reflexiva, una primera capa reflexiva infrarroja, una primera capa de imprimación, segunda capa anti-reflexi a, segunda capa reflexiva infrarroja, segunda capa de imprimación, y una tercera capa anti-reflexiva. Opcionalmente, pueden estar presentes una o más sobrecapas protectoras. Estas capas están dispuestas predominantemente en el orden establecido una sobre la otra sobre una porción substancial, si no toda, de una o más superficies del substrato. Cualquier porción de la superficie del substrato puede revestirse. De manera adecuada, cuando se reviste al menos una superficie del substrato que se expone a la luz, se llevan a cabo las ventanas de la invención. Las capas mencionadas anteriormente del revestimiento de la invención son capas primarias, donde otras películas o capas pueden estar entre las capas propiamente dichas o los apilamientos de las capas, siempre que estas capas o películas secundarias no interfieran con el funcionamiento de las capas primarias. El espesor de las capas de revestimiento es tal que las capas infrarrojas individuales no son incrementadas para que sean mayor que las de los revestimientos de T alta/E baja. Incrementando el espesor de la capa reflexiva infrarroja como capa(s) de plata mucho más allá que para revestimiento de T alta/E baja, tanto se incrementa la reflexividad infrarroja térmica de longitud de onda larga como se incrementa la reflexividad infrarroja solar de longitud de onda más corta. Aunque la última reduce el coeficiente de oscurecimiento, la primera reduce la emisividad. Además, con respecto a las características espectrales de las capas reflexivas infrarrojas, como películas finas de plata, el incremento simplemente del espesor de la capa o película de plata tenderá, simultáneamente a incrementar la reflectancia del revestimiento y a disminuir la transmisión del revestimiento en la región visible del espectro electromagnético. Esta es una cuestión estética importante que relaciona la variación de los colores reflectados y transmitidos del artículo revestido con el ángulo de observación. Tal (es) capa(s) de plata más gruesa (s) tenderá (n) a producir revestimientos que adquieren colores reflectados que tienen componentes rojo o rosa o naranja no aceptables observados o bien en incidencia normal o en un ángulo oblicuo (acristalamiento) . Además, en la presente invención, el espesor de las capas anti-reflexivas individuales adyacentes a las capas reflexivas infrarrojas no está desviado hasta cierta extensión para compensar cualquier reflectancia visible incrementada y cualquier transmitancia visible disminuida a partir de tal espesor incrementado de las capas reflexivas infrarrojas. Es posible tal modificación del espesor físico (y, por lo tanto, óptico) de las capas dieléctricas adyacentes (capa anti-reflexiva) para anti-reflejar la(s) capa(s) de plata en la luz visible y para ajustar el color transmitido y reflejado del artículo revestido. Aunque puede observarse una mejora en la incidencia normal, el color reflejado observado en incidencia oblicua puede permanecer cuestionable, o viceversa. No obstante, las características ópticas de materiales dieléctricos de película fina reales imponen límites sobre la eficacia de un método de anti-reflexión de este tipo. El artículo revestido de la presente invención es un substrato transparente o translúcido normalmente con dos superficies principales como en la forma de una lámina plana, contorneada o curvada con el revestimiento mencionado anteriormente sobre al menos una de las superficies. También una forma de realización de la presente invención es una unidad de cristal aislada (referida en adelante como "unidad IG") . En la unidad IG, al menos dos substratos transparentes son sellados juntos con un espacio o intersticio entre ellos generalmente para materiales aislantes transparentes normalmente de una naturaleza gaseosa. La unidad IG puede tener cualquier superficie del substrato con el revestimiento mencionado anteriormente, pero las superficies adecuadas son cualquiera o ambas superficies interiores de la unidad IG. Además, el revestimiento puede estar dispuesto sobre una o más películas u hojas poliméricas que se colocan en el intersticio en la unidad IG. Cuando el revestimiento está dispuesto sobre la superficie del substrato transparente en una unidad IG, el revestimiento puede estar sobre al menos una de las superficies, pero preferentemente está sobre una de las superficies dirigidas hacia el intersticio. Los substratos en la unidad IG pueden ser vidrio o plástico transparente o translúcido claro o tintado o coloreado. Por ejemplo, el revestimiento puede estar sobre una de las superficies interiores de un substrato en la unidad IG que es claro o coloreado o tintado y el otro substrato sin el revestimiento puede ser cristal o plástico tintado o coloreado en lugar de claro o no tintado o no coloreado. La presente invención tiene en cuenta la interdependencia de la actuación solar, la emisividad, y estética normal/oblicua, y en vista de las limitaciones de los materiales ópticos de película fina, cumple el desafío de producir un revestimiento de baja emisividad, de control solar que tiene estética aceptable. Un artículo de este tipo con un revestimiento de este tipo puede mantener una estética aceptable para transparencias para aplicaciones arquitectónicas, en automóviles, aeroespaciales, u otras aplicaciones de este tipo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en sección transversal, no a escala, de un revestimiento que incorpora características de la invención; y La figura 2 es una vista en sección transversal de una unidad IG que incorpora las características de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para fines de la descripción siguiente, la fase "depositado sobre" significa depositado por encima, pero son necesariamente adyacente. Adicionalmente, los términos direccionales tales como "izquierda", "derecha", "interno", "externo", "superior", "inferior", etc., y términos similares se referirán a la invención como se muestra en las figuras de los dibujos. No obstante, debe entenderse que la invención puede adoptar varias orientaciones alternativas. De ahí que tales términos no sean considerados como limitación. Además, los términos "revestimiento" o "apilamiento de revestimiento" incluyen una o más capas de revestimiento y/o películas de revestimiento. Los términos "capa de revestimiento" o "capa" incluyen una o más películas de revestimiento. También las patentes y los documentos de patente publicados indicados en esta descripción son incorporados aquí por referencia en su totalidad y específicamente con relación a lo que se indica que enseñan tales patentes. Adicionalmente, en la siguiente descripción, los intervalos o valores numéricos para el porcentaje de materiales y para el espesor de todas las capas y películas individuales y revestimientos son aproximados y pueden variar ligeramente por debajo del límite inferior y por encima del límite superior o alrededor del número indicado específicamente, cuando esté precedido por la palabra "aproximadamente" para cada uno. Un substrato 10 que tiene un revestimiento 12 de baja emisividad, de bajo coeficiente de oscurecimiento, que incorpora las características de la invención se muestra generalmente en la figura 1. El substrato 10 puede ser de cualquier tipo de material, pero en la práctica de la invención es preferentemente un substrato transparente, tal como cristal, plástico o cerámica. No obstante, también pueden utilizarse los substratos tintados o coloreados. En la siguiente descripción, el substrato 10 es preferentemente cristal. Ejemplos de cristal adecuado para la práctica de la invención se describen, por ejemplo, en las Patentes de los Estados Unidos N° 4.746.347,-4.792.536; 5.240.886; 5.385.872; y 5.393.593.

El revestimiento 12 es un revestimiento de múltiples capas y está depositado sobre al menos una porción de la superficie del substrato de manera convencional. Por ejemplo, el revestimiento 12 puede aplicarse por deposición de vapor por pulverización magnética (MSVD) , deposición de vapor químico (CVD), pirólisis por pulverización, sol-gel, etc. En la práctica actualmente preferida de la invención, el revestimiento 12 se aplica por MSVD. Las técnicas de revestimiento por MSVD son bien conocidas por un técnico en la materia de la técnica del revestimiento de cristal y, por lo tanto, no se describirá en detalle. Ejemplos de los métodos de revestimiento por MSVD se encuentran, por ejemplo, pero sin que sea considerado como limitación, en las Patentes de los Estados Unidos N° 5.028.759; 4.898.789; 4.948.677; 4.834.857; 4.898.790; y 4.806.220. El revestimiento 12 incluye una capa base o primera capa anti-reflexiva 14 depositada sobre al menos una porción de una de las superficies del substrato. La primera capa anti-reflexiva 14 comprende preferentemente una o más películas de materiales dieléctricos o materiales anti-reflexivos, tales como óxidos metálicos u óxidos de aleaciones metálicas que son preferentemente transparentes o substancialmente transparentes. Ejemplos de óxidos metálicos adecuados incluyen óxidos de titanio, hafnio, circonio, niobio, cinc, bismuto, plomo, indio y estaño y mezclas de cualquiera de éstos o de todos. Estos óxidos metálicos pueden tener cantidades pequeñas de otros materiales, tales como manganeso en óxido de bismuto, indio en óxido de estaño, etc. Adicionalmente, pueden utilizarse los óxidos de aleaciones metálicas tales como estanato de cinc u óxidos de aleaciones de indio-estaño. Adicionalmente, pueden utilizarse los óxidos metálicos bonificados, tales como óxidos de estaño bonificados con antimonio, flúor o indio, o sus mezclas. En la práctica de la invención, la primera capa anti-reflexiva 14 comprende preferentemente uno o más óxidos de cinc y estaño. La primera capa anti-reflexiva 14 puede ser una película de fase substancialmente individual tal como estanato de cinc o puede ser una mezcla de fases compuestas de óxidos de cinc y estaño o puede estar compuesta de una pluralidad de películas de óxido metálico, tales como las descritas en la Patente de los Estados Unidos N° 5.821.001. Preferentemente, la primera capa anti-reflexiva 14 comprende uno o más óxidos de cinc y estaño, por ejemplo, estanato de cinc. La primera capa anti-reflexiva 14 tiene preferentemente un espesor en el intervalo de 272 a 332 Angstroms, más preferentemente alrededor de 293 Angstroms. En una forma de realización actualmente preferida de la invención, la primera capa anti-reflexiva 14 es una estructura de múltiples películas como se describe en la Patente de los Estados Unidos N° 5.821.001 que tiene una película de estanato de cinc depositada sobre la superficie del substrato y una película de óxido de cinc depositada sobre la película de estanato de cinc. La película de estanato de cinc es pulverizada utilizando un cátodo de estaño-cinc que tiene 52 % en peso de cinc y 48 % en peso de estaño. La película de óxido de cinc se deposita desde un cátodo de cinc que tiene 10 % en peso o menos de estaño. La película de óxido de cinc tiene uñ espesor preferido de 20 a 70 Angstroms en la capa, como se describe en la Patente de los Estados Unidos N° 5.821.001. Es posible también que la película de óxido de cinc pueda ser menor que este espesor o pueda omitirse completamente haciendo de esta manera que la primera capa anti-reflexiva 14 sea una sola película de estaño de cinc.

Una primera capa reflexiva IR 16 es depositada sobre la primera capa anti-reflexiva 14. La primera capa reflexiva IR 16 es preferentemente un metal reflexivo IR, tal como oro, platino, cobre, plata, o aleaciones o mezclas de cualquiera o de todos estos materiales que son reflexivos IR. En la forma de realización preferida de la invención, la primera capa reflexiva IR 16 comprende plata y preferentemente tiene un espesor en el intervalo de 80 a 269 Angstroms, más preferentemente 86 Angstroms. Una primera capa de imprimación 18, que es preferentemente al menos una película, se deposita sobre la primera capa reflexiva IR 16. La primera capa de imprimación 18 es un material y se deposita en un espesor tal que reduce al mínimo la exposición de la capa de plata a la reacción desde un plasma reactivo aplicado posteriormente para la deposición de la película o capa. Preferentemente, la capa de imprimación es al menos una película de captura de oxígeno, tal como titanio, que es sacrificial durante el proceso de deposición para prevenir la degradación de la primera capa reflexiva IR 16 durante el proceso de pulverización. La primera capa de imprimación 18 tiene preferentemente un espesor de 8 a 30 Angstroms, más preferentemente 8 a 20 Angstroms como se describe en la Patente de los Estados Unidos n° 5.821.001. Para la atemperación del cristal, el espesor de la capa de imprimación puede incrementarse y el espesor de las otras capas puede alterarse hasta coincidir o exceder la estética y/o la actuación del cristal no atemperado . Una segunda capa anti-reflexiva 20 se deposita sobre la primera película de imprimación 15. La segunda capa anti-reflexiva 20.comprende preferentemente una o más películas de óxido metálico u de óxido de aleaciones de metálicas, tal como se describe anteriormente y con respecto a la primera capa anti-reflexiva 14. En la práctica de la invención actualmente preferida, la segunda capa anti-reflexiva 20 tiene una primera película de óxido de cinc depositada sobre la primera película de imprimación 18. Una película de estanato de cinc se deposita sobre la primera película de óxido de cinc y una segunda película de óxido de cinc se deposita sobre la película de estanato de cinc para formar una capa anti-reflexiva de múltiples películas. Cada película de óxido de cinc de la segunda capa anti-reflexiva 20 tiene preferentemente un espesor de 20 a 70 Angstroms, aunque la película de óxido de cinc puede ser menor de este espesor. La segunda capa anti-reflexiva 20 tiene preferentemente un espesor total de 698 a 863 Angstroms, más preferentemente 719 Angstroms . Una segunda capa reflexiva IR 22 se deposita sobre la segunda capa anti-reflexiva 20. La segunda capa reflexiva IR 22 es preferentemente plata y más preferentemente una película de plata aunque puede ser cualquiera de los materiales indicados para la primera capa reflexiva IR 16 y tiene un espesor de 159-257 Angstroms, más preferentemente, de 170 a 180 Angstroms. Una segunda capa de imprimación 24 se deposita sobre la segunda capa reflexiva IR 22. La segunda capa de imprimación 24 es preferentemente titanio que tiene un espesor de 8-20 Angstroms . Una tercera capa anti-reflexiva 26 se deposita sobre la segunda capa de imprimación 24. La tercera capa antireflexiva 26 es también preferentemente una o más películas que contienen óxido metálico u óxido de aleación metálica tal como se describen anteriormente con respecto a la primera capa anti-reflexiva 14. En la práctica, la tercera capa anti-reflexiva 26 incluye una película de óxido de cinc de 20 a 70 Angstroms depositada sobre la segunda capa de imprimación 24, como se describe en la Patente de los Estados Unidos N° 5.821.001. No obstante, la película de óxido de cinc puede ser menor que este espesor o puede omitirse completamente y una película de estanato de cinc puede depositarse sobre esta película de óxido de cinc. La tercera capa anti-reflexiva 26 tiene un espesor total de 60-273 Angstroms, preferentemente 115 Angstroms. Una sobrecapa protectora 28 se deposita sobre la tercera capa anti-reflexiva 26 para proporcionar protección contra ataque mecánico y químico. La sobrecapa protectora 28 es preferentemente un óxido de titanio similar a dióxido de titanio que tiene un espesor de 30-45 Angstroms. Alternativa o adicionalmente a esto, un revestimiento protector, tal como uno o más óxidos u oxinitruros de silicio o uno o más óxidos de aluminio o mezclas o combinaciones de cualquiera de éstos, puede depositarse sobre el revestimiento de óxido de titanio o en lugar del mismo. Ejemplos de revestimientos protectores adecuados se describen, por ejemplo, en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos 09/058.440 y en las Patentes de los Estados Unidos N° 4.716.086; 4.786.563; 4.861.669; 4.938.857; y 4.920.006 y en la Solicitud Canadiense N° CA 2.156.571. En lugar de o además de la sobrecapa protectora 28, pueden utilizarse películas, capas, o revestimientos protectores temporales o separables, tales como revestimientos orgánicos solubles en disolvente, como los que se describen en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos Número de Serie 09/567934, presentada el 10 de Mayo del 2000, y similar al número de solicitud PCT WO US00/17326 presentada el 23 de Junio del 2000. Algunos de estos revestimientos protectores temporales comprenden: un material, por ejemplo polimérico, que forma película dispersable en agua o soluble en agua, que comprende uno o más homopolímeros o copolímeros de almidón, caseína, y polímeros relacionados derivados de las proteínas, polímeros acrílicos, poliacrilamida, polímeros de óxido polialquileno tales como óxido de etileno, acetato de polivinilo, alcohol de polivinilo, pirrolidina de polivinilo, copolímeros de estireno/ácido acrílico, copolímeros de etileno/ácido acrílico, celulósicos y derivados de celulosa tales como, pero sin limitarse a metil celulosa, hidroxi propil metil celulosa, carboximetilcelulosa, etilcelulosa, alquil hidroxi-alquilcelulosa, y derivados, modificaciones químicas, combinaciones, mezclas, aleaciones y/o mezclas de los mismos. El alcohol de polivinilo tiene preferentemente un grado de hidrolización mayor de aproximadamente 80 %, preferentemente mayor de aproximadamente 85 %. Los polímeros de alcohol de polivinilo adecuados para la práctica de la invención están disponibles comercialmente de Air Products and Chemicals, Inc. de Allentown, PA como AIRVOL® 203, 203S, polvo de alcohol de polivinilo o solución de alcohol de polivinilo acuoso AIRVOL® 24-203 (24 % en peso) o sus diluciones. La figura 2 describe una unidad IG 40 que incorpora las características de la invención. La estructura básica de una unidad IG se describe, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos N° 4.902.081. La unidad IG 40 incluye una pareja de primero y segundo soportes o substratos transparentes o semitransparentes espaciados, tales como, primera y segunda piezas de cristal 42 y 44, separadas por uno o más espaciadores 46. Las piezas de cristal 42 y 44 y los espaciadores 46 son sellados para formar un intersticio o cámara interior 48 que puede llenarse con una atmósfera seleccionada, tal como argón o aire. Para los fines de la siguiente descripción, la pieza de cristal de la izquierda 42 será considerada como el lado dirigido al exterior o hacia fuera de la unidad IG 40 y la pieza de cristal de la derecha 44 será considerada como el lado dirigido al interior o hacia dentro' de la unidad IG 40. La pieza de cristal de la izquierda 42 tiene una superficie exterior 50 y una superficie interior 52. De forma similar, la pieza de cristal interior 44 tiene una superficie exterior o dirigida hacia fuera 54 y una superficie interior o dirigida hacia dentro 56. El revestimiento de múltiples capas 12 de la invención se deposita principalmente o bien sobre la superficie interna 52 de la pieza de cristal exterior 42, como se muestra en la figura 2, o sobre la superficie exterior 54 de la pieza de cristal interior 44. Como se describe en adelante, la unidad IG 40, que tiene el revestimiento 12 de la invención proporciona una transmitancia de luz visible mayor de aproximadamente 50 %, preferentemente 55 %,- un coeficiente de oscurecimiento de menos de aproximadamente 0,33; y una reflectancia exterior de menos de aproximadamente 30 % cuando se colocan normalmente, por ejemplo, las superficies exteriores dirigidas al exterior de la estructura y las superficies interiores dirigidas hacia el interior de la estructura.

EJEMPLOS Se prepararon revestimientos de acuerdo con la invención y se analizaron para determinar las cualidades ópticas. Las capas de revestimiento se depositaron en el espesor especificado como se muestra en la Tabla I sobre piezas del cristal flotante claro del espesor mostrado en la Tabla I por MSVD para una unidad IG. En la unidad IG, el cristal revestido tenía el número de referencia 44 y el revestimiento tenía el número de referencia 54 en la figura 2. La estructura de las muestras revestidas se da en la Tabla I, con el espesor de la capa dado en Angstroms. En cada ejemplo, la primera, segunda y tercera capas anti-reflexivas (capas AR) eran estructuras de óxido de cinc y estanato de cinc, como se describe anteriormente. Los números en la Tabla I son para el espesor total de las capas específicas, teniendo cada película de óxido de cinc individual en una capa de ASR aproximadamente de 50 a 60 Angstroms de espesor. La primera y segunda capas reflexivas IR (capas IR) eran de plata y las capas de imprimación eran de titanio. La sobrecapa era de dióxido de titanio. La anotación ND significa que no se tomaron los datos .

Las características ópticas y de actuación de las muestras de la Tabla I se muestran en la Tabla II. Las características ópticas mostradas en la Tabla II son valores calculados ("centro "del cristal") para cualquier pieza monolítica de cristal o una unidad IG que incorpora los revestimientos de muestra respectivos. Estos cálculos utilizaron los datos espectrofotométricos y el programa de software de simulación "WINDOW 4.1" disponible de Lawrence Berkeley National Laboratory. Todas las características ópticas mostradas en la Tabla II, con la excepción de LCS, son términos estándar y bien conocidos en la industria del cristal. El término "LCS" se refiere a una luz para refrigerar índice de selectividad y se define como el porcentaje de la transmitancia de luz visible (expresado como un decimal) dividido por el coeficiente de oscurecimiento.

La Tabla III muestra varios parámetros físicos indicados para muestras de cristal monolítico revestidas con revestimiento de la Tabla I y los datos de actuación indicados para estos cristales. 10 15 20 ->s- Los resultados de los ensayos de durabilidad mecánica y química llevados a cabo sobre las muestras se presentan en la Tabla IV.

Las relaciones de neblina mostradas en la Tabla IV están basadas en un sistema de doce unidades, donde doce indica substancialmente libre de neblina y los números inferiores indican niveles crecientes de neblina. En la siguiente descripción, a menos que se indique lo contrario, la observación para la neblina se realizó de la siguiente manera. Una pieza de cristal revestida ("probeta") se trató de acuerdo con el ensayo particular que se llevó a cabo. Las probetas fueron observadas individualmente con la vista sin ayuda en una sala oscura con luz potente de aproximadamente 150 vatios. La probeta se colocó delante de la luz, y su posición se ajustó con respecto a la luz para llevar al máximo la neblina. La neblina observada se especificó después . El ensayo de agua de sal consistió en colocar las piezas o probetas de cristal revestidas en una solución de cloruro de sodio al 2,5 por ciento en peso (% en peso) en agua desionizada durante 2,5 horas. Las probetas se retiraron y se aclararon en agua desionizada y se secaron con nitrógeno presurízado y después se clasificaron en relación con la neblina. En el ensayo de hidróxido de amonio se colocó una probeta de ensayo en una solución Normal 1 de hidróxido de sodio en agua desionizada a temperatura ambiente durante 10 minutos. La probeta se retiró de la solución, se aclaró en agua desionizada y se secó como se describió anteriormente. La probeta de ensayo se examinó para determinar la neblina. En el ensayo de ácido acético, se sumergió una probeta de ensayo en una solución normal 1 de ácido acético en agua desionizada a temperatura ambiente durante 10 minutos. La probeta de_ ensayo se retiró de la solución y se aclaró con agua desionizada y se secó mediante soplado utilizando nitrógeno a alta presión. El cupón de ensayo se examinó para determinar la neblina. El ensayo de Cámara de Condensación Cleveland (CCC) es un ensayo bien conocido y no se describe detalladamente aquí . Las probetas de ensayo se expusieron al ensayo CCC durante un periodo de tiempo con vapor de agua caliente y se examinaron para determinar la neblina. La abreviatura "ND" significa "sin datos" .

El ensayo Taber es también un ensayo bien conocido y no se describirá detalladamente. Generalmente, el ensayo Taber modificado comprende asegurar la muestra que se está sometiendo a ensayo sobre un mesa giratoria circular, plana. Dos ruedas abrasivas giratorias, circulares Calibrase® CS-10F (disponibles comercialmente de Taber Industries de N. Tonawanda, NY) se bajaron sobre la superficie superior de la muestra que debe ensayarse; existe una carga de 500 gramos aplicada a cada rueda abrasiva. Las ruedas Calibrase® CS-10F son de un material de tipo elastómerico que está impregnado con un abrasivo. Para llevar a cabo el ensayo, la mesa giratoria se conecta y las ruedas abrasivas giran y erosionan la superficie de la muestra a medida que la muestra y la mesa giratoria giran alrededor de un eje vertical hasta que se completa el número deseado de rotaciones o "ciclos", aquí 10. Después del ensayo, la muestra es retirada de la mesa giratoria y examinada para determinar los daños de la superficie superior. Los números en la Tabla IV designan la densidad de arañazos por milímetro cuadrado para una microfotografía en blanco y negro con una ampliación de 50X.

Por tanto, la presente invención proporciona un artículo de control solar de baja emisividad, por ejemplo, una unidad IG que tiene transmisión de luz visible mayor de aproximadamente 50 %, un coeficiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia exterior menor de aproximadamente 30 %. Un artículo de este tipo está particularmente bien adaptado para uso en climas más calientes para ayudar a reducir los costes de refrigeración para el interior de una estructura . En una forma de realización preferida, un artículo revestido de control solar de la invención comprende un substrato con una primera capa anti-reflexiva depositada sobre al menos una porción del substrato. Se deposita una primera película reflexiva infrarroja sobre la primera capa anti-reflexiva y se deposita una primera película de imprimación sobre la primera película reflexiva infrarroja. Se deposita una segunda capa anti-reflexiva sobre la primera película de imprimación y se deposita una segunda película reflexiva infrarroja sobre la segunda capa anti-reflexiva. Se deposita una segunda película de imprimación sobre la segunda película reflexiva infrarroja y se deposita una tercera capa anti-reflexiva sobre la segunda película de imprimación, de forma que el artículo revestido tiene una transmitancia mayor de aproximadamente 55 %, un coeficiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia menor de aproximadamente 30 %. Puede depositarse una sobrecapa protectora, por ejemplo un óxido u oxinitruro de titanio o silicio sobre la tercera película anti-reflexi a. Se apreciará fácilmente por los técnicos en la materia que pueden realizarse modificaciones a la invención sin separarse de los conceptos descritos en la descripción precedente. Tales modificaciones deben considerarse incluidas dentro del alcance de la invención. Por consiguiente, las formas de realización particulares descritas en detalle anteriormente son únicamente ilustrativas y no son limitaciones del alcance de la invención, a la que debe dar la amplitud completa de la descripción anterior y cualquiera o todos sus equivalentes.

Claims (38)

REIVINDICACIONES

1. Un artículo de control solar, que comprende: un substrato que tiene una superficie; al menos una capa anti-reflexiva depositada sobre la superficie del substrato; y al menos una película reflexiva infrarroja depositada sobre al menos una capa anti-reflexiva; de tal manera que el artículo revestido tiene una transmitancia mayor de aproximadamente 55 %, un coeficiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia menor de aproximadamente 30 %.

2. El artículo como se indica en la reivindicación 1, donde el artículo incluye una primera capa anti-reflexiva, una segunda capa anti-reflexiva, una tercera capa antireflexiva, una primera capa reflexiva infrarroja y una segunda capa reflexiva infrarroja, con la primera capa reflexiva infrarroja depositada sobre la primera capa anti-reflexiva y la segunda capa reflexiva infrarroja depositada sobre la segunda capa anti-reflexiva y con la tercera capa anti-reflexiva depositada sobre la segunda capa reflexiva infrarroj a .

3. El artículo como se indica en la reivindicación 2, que incluye la primera capa de imprimación depositada sobre la primera capa reflexiva infrarroja y una segunda capa de imprimación depositada sobre la segunda capa reflexiva infrarroj a .

4. El artículo como se indica en la reivindicación 2 , donde las capas anti-reflexivas incluyen películas de óxido metálico seleccionadas de uno o más óxidos metálicos, óxidos de aleaciones metálicas, óxidos de metal bonificado y sus mezclas .

5. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde uno o más óxidos metálicos se seleccionan de óxido de cinc, óxido de titanio, óxido de hafnio, óxido de circonio, óxido de niobio, óxido de bismuto, óxido de indio, óxido de estaño y sus mezclas .

6. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde las aleaciones metálicas se seleccionan del grupo que consta de estanato de cinc, aleaciones de estaño, estaño bonificado con flúor, estaño bonificado- con antimonio y aleaciones de indio-estaño.

7. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde al menos una de las capas anti-reflexivas comprende una pluralidad de películas anti-reflexi as .

8. Los artículos como se indican en la reivindicación 2, donde las películas reflexivas infrarrojas incluyen al menos un metal seleccionado del grupo que consta de oro, cobre, platino y plata y sus mezclas.

9. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde la primera capa anti-reflexiva tiene un espesor desde aproximadamente 272 hasta aproximadamente 332 Angstroms, la segunda capa anti-reflexiva tiene un espesor desde aproximadamente 198 hasta aproximadamente 836 angstroms y la tercera capa anti-reflexiva tiene un espesor desde aproximadamente 60 hasta aproximadamente 273 Angstroms.

10. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde la primera capa reflexiva infrarroja tiene un espesor desde aproximadamente 86 hasta aproximadamente 269 Angstroms y la segunda capa reflexiva infrarroja tiene un espesor desde aproximadamente 159 hasta aproximadamente 257 Angstroms.

11. El artículo como se indica en la reivindicación 3, donde la primera y segunda capas de imprimación tienen cada una de ellas un espesor de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 Angstroms.

12. El artículo como se indica en la reivindicación 2, donde el espesor de la segunda capa reflexiva infrarroja es de aproximadamente 50 a aproximadamente 100% mayor que el espesor de la primera capa reflexiva infrarroja.

13. El artículo como se indica en la reivindicación 2, que incluye una sobrecapa protectora depositada sobre la tercera capa anti-reflexiva.

14. El artículo como se indica en la reivindicación 1, donde el substrato se selecciona del grupo que consta de cristal, plástico y cerámica.

15. El artículo como se indica en la reivindicación 1, donde el artículo es una unidad de cristal aislante.

16. Un artículo revestido de control solar, que comprende : un substrato que tiene una superficie; una primera capa anti-reflexiva depositada sobre una superficie del substrato; una primera capa reflexiva infrarroja depositada sobre la primera capa anti-reflexiva; una primera capa de imprimación depositada sobre la primera capa reflexiva infrarroja; una segunda capa anti-reflexiva depositada sobre la primera capa de imprimación; una segunda capa reflexiva infrarroja depositada sobre la segunda capa anti-reflexiva; una segunda película de imprimación depositada sobre la segunda capa reflexiva infrarroja; y una tercera capa anti-reflexiva depositada sobre la segunda capa de imprimación, tal que el artículo revestido tiene una transmisión de más de aproximadamente 55 %, un coeficiente de oscurecimiento de menos de aproximadamente 0,33 y una reflectancia interna de menos de aproximadamente 30 %.

17. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde el artículo tiene un color substancialmente neutro.

18. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde el artículo tiene una transmitancia mayor de aproximadamente 55 %, un coeficiente de oscurecimiento de menos de aproximadamente 0,32 y una reflectancia externa menor de aproximadamente 20 %.

19. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde el substrato se selecciona del grupo «que consta de cristal, plástico y cerámica.

20. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde las películas anti-reflexivas incluyen una película de óxido metálico seleccionado del grupo que consta de óxidos metálicos, aleaciones metálicas, óxidos metálicos bonificados y sus mezclas.

21. El artículo como se indica en la reivindicación 20, donde los óxidos metálicos se seleccionan del grupo que consta de óxido de cinc, óxido de titanio, óxido de hafnio, óxido de circonio, óxido de niobio, óxido de bismuto, óxido de indio, óxido de estaño y sus mezclas.

22. El artículo como se indica en la reivindicación 20, donde las aleaciones metálicas se seleccionan del grupo que consta de estanato de cinc, estaño bonificado con flúor, estaño bonificado con antimonio, y aleaciones de indio-estaño.

23. El artículo como se indica en la reivindicación 20, donde los óxidos metálicos bonificados se seleccionan del grupo que consta de oxido de estaño bonificado con antimonio y óxido de estaño bonificado con indio.

24. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde la primera capa reflexiva infrarroja incluye un metal procedente del grupo que consta de oro, cobre, platino, y plata y sus mezclas.

25. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde al menos una de la primera, segunda o tercera capas anti-reflexivas incluye una pluralidad de películas antireflexivas .

26. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde la capa de imprimación incluye titanio.

27. El artículo como se indica en la reivindicación 16, que incluye una sobrecapa protectora que contiene metal depositada sobre la tercera capa anti-reflexiva.

28. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde el artículo es una unidad de cristal aislante.

29. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde la primera capa anti-reflexiva tiene un espesor de aproximadamente 272 a aproximadamente 332 Angstroms, la segunda capa anti-reflexiva tiene un espesor de aproximadamente 198 a aproximadamente 836 angstroms y la tercera capa anti-reflexiva tiene un espesor de aproximadamente 60 a aproximadamente 273 Angstroms.

30. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde la primera capa reflexiva infrarroja tiene un espesor de aproximadamente 86 a aproximadamente 269 Angstroms y la segunda capa reflexiva infrarroja tiene un espesor de aproximadamente 159 a aproximadamente 257 Angstroms.

31. El artículo como se indica en la reivindicación 16, donde la primera y segunda capas de imprimación tienen cada una de ellas un espesor de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 Angstroms.

32. Un método de fabricación de un artículo de control solar, que comprende las etapas de: proporcionar un substrato que tiene una superficie; depositar al menos una capa anti-reflexiva sobre la superficie del substrato; y depositar al menos una capa reflexiva infrarroja sobre al menos una capa anti-reflexiva, de tal manera que el artículo revestido tiene una transmitancia mayor de aproximadamente 65 %, un coeficiente de oscurecimiento menor de aproximadamente 0,33 y una reflectancia menor de aproximadamente 30 %.

33. El método como se indica en la reivindicación 32, que incluye depositar una primera película reflexiva infrarroja sobre una primera capa antireflexiva, depositar una segunda película reflexiva infrarroja sobre una segunda capa anti-reflexiva y depositar una tercera capa anti-reflexiva sobre la segunda película reflexiva infrarroja.

34. El método como se indica en la reivindicación 32, que incluye depositar una primera película de imprimación sobre la primera película reflexiva infrarroja y depositar una segunda película de imprimación sobre la segunda película reflexiva infrarroja.

35. El método como se indica en la reivindicación 32, donde el artículo tiene un color substancialmente neutro.

36. El artículo como se indica en la reivindicación 32, donde la etapa de deposición de la capa anti-reflexiva se pone en práctica depositando una pluralidad de películas anti-reflexivas para formar al menos una capa anti-reflexiva.

37. El método como se indica en la reivindicación 33, donde la primera película reflexiva, infrarroja tiene un espesor de aproximadamente 86 a aproximadamente 269 Angstroms y la segunda película reflexiva infrarroja tiene un espesor de aproximadamente 159 a aproximadamente 257 Angstroms.

38. El método como se indica en la reivindicación 34, donde la primera y segunda películas de imprimación tienen cada una de ellas un espesor de aproximadamente 15 a aproximadamente 20 Angstroms.