MXPA97002640A - Metodo de recubrimiento de vidrio y vidrio recubierto a partir de dicho metodo - Google Patents

Abstract

Un substrato de vidrio se cubre por medio del proceso DVQ, con un recubrimiento de múltiples capas que comprende una capa base, intermedia y superior, en donde las capas son sílice,óxido de metal, nitruro de metal, carbida de metal y complejo de sílice, etc. En el proceso DVQ del recubrimiento que contiene sílice, en el substrato de vidrio, se combinan silano, oxígeno, un gas depurador radical como el etileno, y un gas portador, como una mezcla precursora.

Description

•* Método de Recubrimiento de Vidrio y "f , Vi dr i o Re cub i e r to a Pa r t i r de D i ch o Mé to do .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un proceso para aplicar un recubrimiento a vidrio, y más en particular a un •1 '10 proceso de desecho de vapor químico continuo, comúnmente conocido como proceso DVQ, para la aplicación de un recubrimiento de sílice a un substrato de vidrio.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR 15 Los recubrimientos de sílice por lo regular se aplican a substratos de vidrio solos o en combinación con otros recubrimientos diversos para modificar las características del vidrio, para el uso en vehículos y propósitos arquitectónicos. Típicamente, dicho vidrio recubierto se produce recubriendo de manera continua un substrato de vidrio durante su fabricación por medio de un proceso conocido como el proceso de vidrio flotante. De acuerdo con este proceso, el vidrio fundido se deposita en un baño alargado, cerrado, de estaño fundido sobre el cual se mantiene una atmósfera no oxidante para prevenir la oxidación del estaño. Se permite que el vidrio fundido se esparza bajo condiciones controladas para establecer una cinta con un ancho y grosor predeterminado, y la cinta se enfría gradualmente mientras que se lleva a través del baño para su remoción, tal como una cinta continua que se levanta en rollos en el extremo de salida del baño. En seguida, la cinta continua se transporta a través de un horno de túnel, de recocido, adyacente, adjunto, en una serie de rollos alineados para el enfriamiento gradual, de acuerdo con un patrón predeterminado para propósitos de recocido. La cinta o lámina recocida además se enfría a temperatura ambiente mientras que se transporta en rollos a la atmósfera del ambiente, y luego se corta en láminas o preformas individuales de dimensiones deseadas. Para utilizar el calor residual del proceso que forma la cinta es, por supuesto, de gran ventaja depositar la capa o capas de recubrimiento deseadas en la superficie del substrato de vidrio durante su formación en el proceso de vidrio flotante. La patente estadounidense no. 4, 019, 887 de Kirkbride et al. muestra el recubrimiento de vidrio con una capa de silicio o un complejo de sílice por medio del tratamiento » químico continuo de un substrato de vidrio caliente con un gas no oxidante que contiene un monosilano. La inclusión de etileno en el gas no oxidante del proceso de Kirkbride et al., para mejorar la resistencia de la capa del complejo de sílice contra el ataque de compuestos álcali, se describe en la patente estadounidense no. 4, 188, 444 para el "Landau". Como se discute con anterioridad, es altamente deseable poder aplicar varios de los recubrimientos, incluyendo el recubrimiento de sílice, en el baño de vidrio flotante en conjunto con la producción de la cinta de vidrio. Se mantiene una atmósfera de reducción en el recinto del baño flotante por la introducción de nitrógeno e hidrógeno en proporciones controladas, para prevenir la oxidación del baño de metal fundido. Así, se debe tener cuidado si un componente oxidante se va a introducir en el recinto de vidrio flotante para minimizar la contaminación de la atmósfera de reducción. Un proceso de la técnica anterior para depositar recubrimientos de sílice en el baño flotante ha sugerido como gases precursores una mezcla que consiste en silano (SiH) , que constituye la fuente del silicio, y un compuesto donador de electrón, tal como un compuesto etilénico. Como la única fuente de oxígeno capaz de asociarse con los átomos de silicio que provengan de la descomposición del silano, este proceso depende de una cierta proporción de los átomos de oxígeno del substrato de vidrio que se difunde en la superficie. La difusión puede acrecentarse por adsorción del donador de electrón en la superficie del vidrio. Sin embargo, la capacidad para difundir es muy limitada y las películas resultantes no tienen un grosor adecuado para muchos propósitos .

La patente estadounidense no. 5,304,394 revela un proceso que utiliza sólo un silano y un compuesto etileno para obtener un recubrimiento basado en silicio, oxígeno y carbono y que tiene un grosor satisfactorio, sin utilizar una fuente de oxígeno adicional. Más en particular, se sugiere que incrementando el tiempo de contacto entre los gases precursores y el vidrio es posible amplificar la difusión de oxígeno a través del grosor del vidrio y, proporcionando índices mínimos suficientes de silano y etileno, utilizar este oxígeno para formar un recubrimiento que tenga el grosor incrementado deseado. El tiempo necesario de contacto se alcanza por medio de la selección apropiada del largo de la zona de desecho y la velocidad del substrato de vidrio con la que se mueve a través de la zona. Debido al requerimiento para alcanzar el tiempo necesario de contacto, dicho procedimiento puede no ser fácilmente adaptable para el uso con equipo de recubrimiento convencional en velocidades en línea de vidrio flotante.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, se proporciona un método mejorado para formar por pirólisis un recubrimiento de sílice en un substrato de vidrio a una temperatura elevada. El método es particularmente bien adecuado para la formación de dicho recubrimiento en una cinta continua de vidrio flotante durante su formación en un recinto de baño de vidrio flotante, para tomar ventaja de factores tales como la temperatura residual y la condición original del substrato de vidrio. Sin embargo, el método puede emplearse o bien de alguna otra forma, como en un horno de túnel durante el recocido de una cinta de vidrio, o bien en láminas individuales de vidrio recalentadas a la temperatura apropiada. Los materiales precursores que comprenden monosilano, un depurador radical, oxígeno y un gas o gases portadores, se combinan en un dispositivo de rayo distribuidor y la mezcla se dirige hacia y a lo largo de la superficie del substrato de vidrio. Se ha encontrado que la presencia del depurador radical permite que el silano, el cual es pirofórico, se pre-mezcle con oxígeno sin tener que efectuar la ignición prematura. La oxidación del monosilano aparentemente procede a través de la formación de radicales de especies intermediarias, y la presencia de un compuesto que actúe como un depurador radical previene la reacción que ocurre cuando la mezcla de gas está por debajo de una cierta temperatura mínima. Las pruebas de laboratorio conducidas con líneas precursoras y superficies recubiertas, mantenidas a 250°F, y pruebas en línea con componentes, similarmente a 200°F, indican que el quemado prematuro no ocurre. La presencia del depurador radical presenta otra ventaja al contribuir con el control de, y permitir el mejoramiento de, las substancias cinéticas de la reacción de desecho de vapor químico (DVQ) en el vidrio. Aunque la combinación preferida de materiales precursores incluye monosilano (SiH), etileno (C2H) y oxígeno, con el etileno funcionando como el depurador radical, se contempla que otros y diferentes materiales pueden emplearse en la combinación como los depuradores radicales .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos, en donde los números análogos se refieren a las partes análogas: La Figura 1 es una vista esquemática, longitudinal, en sección vertical, de un aparato para practicar el proceso de vidrio flotante y que incluye rayos distribuidores de gas colocados para aplicar el material de recubrimiento de acuerdo con la invención; La Figura 2 es una vista en sección fragmentada de un artículo de vidrio recubierto, producido de acuerdo con la invención; y La Figura 3 es una vista de explotada esquemática, de un rayo distribuidor de gas adecuado para su uso en la práctica de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA En referencia ahora a los dibujos, se ilustra en general (10), en la Figura 1, un equipo que da cuerpo a una instalación de vidrio flotante, para practicar el proceso de la presente invención. Más en particular, la instalación comprende una sección (12) de canal a lo largo de la cual el vidrio fundido (14) se envía desde un horno de fundido (no mostrado) hacia una sección (16) de baño flotante, en donde se forma una cinta (18) continua de vidrid, de acuerdo con el proceso flotante bien conocido. La cinta de vidrio avanza desde la sección flotante hacia un horno de túnel (20) de recocido, adyacente, y una sección refrigerante (22) . La sección flotante (16) incluye una sección inferior (24) en donde está contenido un baño (26) de estaño fundido, una bóveda (techo) (28), paredes laterales opuestas (30) y paredes (32) de extremo. El techo, paredes laterales y paredes de extremo definen un recinto (34) sobre el baño (26) de estaño, dentro del cual se mantiene una atmósfera para prevenir la oxidación del estaño fundido. En la operación, el vidrio fundido (14) fluye a lo largo de un canal (36) debajo de un dispositivo regulador (38) y hacia abajo dentro de la superficie del baño (26) de estaño, en cantidades controladas. En el baño de estaño el vidrio fundido se esparce lateralmente bajo las influencias de la tensión de la superficie y la gravedad, así como bajo ciertas influencias mecánicas, y se avanza a través del baño para formar la cinta (18) . La cinta se remueve por levantamiento de los rodillos (40) y después se transporta a través del horno de túnel (20) de recocido y la sección (22) de enfriamiento en los rodillos alineados (42) . Se mantiene en el recinto (34) del baño una atmósfera no oxidante adecuada, por lo regular nitrógeno o una mezcla de nitrógeno e hidrógeno, en la cual predomine el nitrógeno, para prevenir la oxidación del baño de estaño. El gas de la atmósfera se admite a través de conductos (44) que se acoplan de manera operable a un colector (46) de distribución. El gas no oxidante se introduce en una proporción suficiente para compensar las pérdidas normales y mantener una presión positiva ligera, en el orden de aproximadamente 0.001 a aproximadamente 0.01 de atmósfera sobre presión de ambiente atmosférico, de manera que se prevenga la infiltración de la atmósfera exterior. El calor que se utiliza para mantener el régimen deseado de temperatura en el baño (26) de estaño y el recinto (34) se proporciona por medio de calentadores radiantes (48) que están dentro del recinto. La atmósfera dentro del horno de túnel (20) típicamente es aire atmosférico, mientras la sección (22) de enfriamiento no está cerrada y la cinta de vidrio está expuesta a la atmósfera ambiente. El aire del ambiente puede dirigirse en contra de la cinta de vidrio, por ejemplo por medio de ventiladores (50) en la sección de enfriamiento. Los calentadores (no mostrados) también pueden proveerse dentro del horno de túnel de recocido para provocar que la temperatura de la cinta de vidrio se reduzca gradualmente de acuerdo con un régimen predeterminado a través del cual se ha llevado. Como se indica con anterioridad, un artículo de vidrio de acuerdo con la invención, puede incluir un recubrimiento que comprenda una única capa de un complejo de sílice o puede estar provisto un recubrimiento de múltiples capas en donde el complejo de sílice comprenda cualquiera o más de las capas. En la Figura 2 se ilustra un artículo de vidrio que da cuerpo a la presente invención, generalmente indicado por el número (52) y que comprende un substrato (54) de vidrio que tiene un recubrimiento (56) de múltiples capas depositado en una superficie del mismo. A manera de ejemplo, el recubrimiento de múltiples capas puede comprender capas base, intermedias y superiores (58), (60) y (63), respectivamente, en donde el recubrimiento de complejo de sílice formado de acuerdo con la invención puede comprende cualquiera de las capas. Está contemplado que el recubrimiento de múltiples capas pueda comprender hasta siete, o más capas, en donde el recubrimiento se designa para alcanzar un efecto óptico particular. Como se revela en la técnica anterior, las diversas capas inclµyen, en varias combinaciones, y en adición a otras, recubrimientos de silicio, óxido metálico, nitruro metálico, carbidas metálicas, el complejo de sílice, etc. Ya que la formación del recubrimiento de sílice no utiliza oxígeno del vidrio, el recubrimiento puede formarse en cualquier posición deseada en la pila de múltiples capas.

Para sentar sucesivamente los diversos recubrimientos, puede proporcionarse convencionalmente una pluralidad de rayos distribuidores de gas dentro de la sección (16) de baño flotante y/o dentro del horno de túnel (20) de recocido. En la Figura 1 se ilustra un sistema típico para sentar un recubrimiento de tres capas, como se ilustra en la Figura 2. Más en particular, los rayos distribuidores de gas, que se muestran por lo regular con los números (64) y (66), se extienden transversal ente a través de la sección (16) del baño flotante, y un rayo (68) distribuidor de gas se extiende transversalmente al horno de túnel (20) de recocido, sobre la cinta (18) de vidrio ahí transportada. Pueden proporcionarse rayos distribuidores adicionales dentro tanto del baño flotante como del horno de túnel de recocido para la aplicación de capas adicionales que se deseen. Se ha encontrado que combinando un compuesto depurador radical adecuado y oxígeno, en cantidades selectivamente controladas, con el gas que contiene silano, no solo se puede prevenir la ignición de los materiales precursores, sino también pueden mejorarse las substancias cinéticas de la reacción de desecho de sílice. Los ejemplos de compuestos depuradores radicales adecuados son hidrocarbonos seleccionados y, particularmente, propileno y etileno. Usando el depurador radical en combinación con el silano y oxígeno molecular, puede prevenirse la ignición de la mezcla potencial ente explosiva en las temperaturas requeridas para la reacción, y la proporción de reacción se puede controlar para esparcir la reacción sobre toda el área de recubrimiento por debajo del rayo distribuidor de gas. Como resultado, tanto el índice de deposición como la uniformidad de recubrimiento pueden llevarse al máximo. La eficiencia de la conversión del silano también se incrementa enormemente, de manera que el consumo químico y la generación de poder se minimizan, dando como resultado tiempos de funcionamiento más largos entre las cesaciones de trabajo para la limpieza del equipo . Hasta ahora, en la formación de recubrimientos de sílice para la supresión del color en estructuras de recubrimiento sobre vidrio, ha sido acostumbrado emplear, entre otros, un sistema de diclorosilano/oxígeno o un sistema de silano/etileno/acetona. Para alcanzar la baja neblina y baja emisión, lo cual es un pre-requisito para la estructura de supresión del color en vidrios recubiertos ahora bajo desarrollo, es altamente deseado usar precursores sin clorina. El precursor de silano/depurador radical/oxígeno de la presente invención no solo representa un precursor sin clorina, sino también proporciona una eficiencia de conversión del silano substancialmente mayor que el precursor de diclorosilano/oxígeno. Los precursores de la presente invención también proporcionan un recubrimiento que tiene una mejor uniformidad y un índice de refracción menor, son menos sensitivos a la temperatura a vidrio y tienen una eficiencia mayor de conversión de silano que el sistema de silano/etileno/acetona. Los ejemplos de vidrio recubierto con un recubrimiento de sílice de acuerdo con la presente invención se describirán más adelante. Se entenderá que las modalidades específicas descritas se proporcionan sólo para propósitos de ilustración y que la invención puede practicarse de otras formas diferentes a las ilustradas y descritas específicamente, sin tener que partir de su espíritu y alcance. Un substrato de vidrio que se recubrirá con un recubrimiento de sílice, el substrato siendo de un tipo convencional de soda-cal-sílice, comercialmente disponible, se produce en forma de cinta en un baño de metal fundido, como en el aparato de la Figura 1. La composición actual y grosor de la base o vidrio de substrato no afectan estructural o químicamente la composición de los recubrimientos depositados o el procedimiento para depositarlos. La composición del vidrio, por supuesto, afectará el desarrollo del producto final debido a características diferentes de absorción. Está contemplado que la invención pueda practicarse con vidrios diferentes de composiciones diferentes, incluyendo vidrios claros, azules, verdes, grises y de color de bronce. Los experimentos incluyeron una configuración de pilas de tres capas, como se ilustra en la Figura 2, siendo las capas base y superior, (58) y (62), capas oxidas de estaño convencionalmente producidas. La configuración de pilas de tres capas se empleó para facilitar la medición del grosor del recubrimiento (60) de sílice, ya que la medición del sílice solo en vidrio representa consumo de tiempo y carencia de exactitud cuando el grosor del recubrimiento es menor de 500 Angstroms. La temperatura a vidrio frente al rayo (64) distribuidor de gas, por medio del cual se deposita la capa base (58), fue de aproximadamente 1290°F (699°C) . El etileno (C2H4) se empleó como el gas depurador radical, con monosilano (SiH4) como el gas contenedor de silicio. Está contemplado que otros hidrocarbonos, particularmente olefinas, puedan servir como el compuesto depurador radical en tanto inhiban la ignición prematura de los materiales precursores, sirvan para controlar las substancias cinéticas de la reacción DVQ en el vidrio y no produzcan subproductos, los cuales son perjudiciales al ambiente o estructura de vidrio flotante. Se ha encontrado particularmente que el etileno es adecuado para este aspecto. Aunque otros gases que contienen silano pueden emplearse adecuadamente, en tanto éstos reaccionen para formar el recubrimiento deseado de sílice y no se produzcan efectos laterales no deseados, el monosilano es el material precursor presentemente preferido ya que se dispone fácilmente del mismo a un costo razonable. Se puede utilizar el oxígeno puro como el componente precursor. Sin embargo, los componentes del aire atmosférico por lo regular son compatibles con el ambiente del rayo distribuidor y la temperatura del baño flotante en las cantidades requeridas y por ende, para propósitos económicos, puede usarse el aire como la fuente de oxígeno. El gas portador inerte para los precursores de preferencia es el nitrógeno o una mezcla de nitrógeno y helio para alcanzar una densidad deseada de gas precursor. En los experimentos, los gases precursores comprendían nitrógeno y una proporción de helio como un gas portador, y hasta aproximadamente un 3.0% de silano y un 9.0% de oxígeno, por volumen, con un gas depurador radical en una proporción al silano de hasta 17 a 1. El índice de flujo de los gases precursores al rayo distribuidor es hasta aproximadamente 215 litros estándar por minuto por metro del largo del rayo distribuidor. Está contemplado que el índice de flujo pueda adecuadamente ser aproximadamente de 70 a 215 litros estándar por minuto por metro del largo del rayo, con una concentración de silano, por volumen, de aproximadamente un 0.05% a un 3.0%. La concentración de oxígeno, por volumen, puede adecuadamente ser entre aproximadamente un 0.15% y un 9% con un depurador radical, de preferencia etileno, al índice de silano entre aproximadamente de 3 a 1 y 17 a 1. De preferencia, el oxígeno al índice de silano es paroximadamente de 3 a 1 y el etileno al índice de silano es aproximadamente de 9 a 1.

Los gases precursores se mezclaron y admitieron a través del conducto (80) de suministro y las líneas (82) de goteo hacia la cámara (84) de envío del rayo (66) distribuidor de gas. Desde la cámara de envío se descargaron los gases a través del pasaje (88) para el flujo a lo largo de la superficie de vidrio. Se aplicó una capa de óxido de estaño sobre el sílice, en la manera convencional, en el tercer rayo (68) distribuidor de gas dentro del horno (20) de túnel de recocido. En una primera serie de experimentos, se llevaron a cabo dieciocho experimentos diseñados por computadora. Las variables del proceso y niveles correspondientes se derivaron de la experimentación previa de laboratorio y se eligieron para cubrir la proporción de índices de deposición requeridos en una velocidad en línea de 550 pulgadas (13.97 metros) por minuto para producir una capa de sílice de 250 Angstroms (la cual es adecuada para la supresión del color) . Las variables del proceso se llevaron a cabo en los siguientes niveles: índice de flujo 116 - 138 - 159 (Litros estándar por minuto por metro del largo del rayo) Concentración del Silano 0.8% - 0.9% - 1.0% índice de etileno/silano 3 - 6 - 9 Concentración de oxígeno 3% - 5% - 7% Para cada juego de los parámetros de prueba, se cortaron dos tiras transversales de la cinta de vidrio en intervalos de 5 minutos, y en cada tira se midieron las propiedades en tres locaciones, costado izquierdo, central y derecho. Se midieron el grosor del sílice, el grosor superior del óxido de estaño, la emisión y la neblina. Las propiedades se determinaron en las tres locaciones para cada tira, y las propiedades reportadas son los promedios de seis mediciones. Además, las tiras se inspeccionaron visualmente para la uniformidad y apariencia evaluadas de acuerdo con la siguiente lista: Malo: 0 Regular +: 3 Regular -:1 Bueno -: 4 Regular: 2 Bueno: 5 Las variables del proceso y resultados de los dieciocho experimentos se listan en la Tabla I: TABLA I Experimento Concentración índice índice ConcenGrosor No. de silano (%) de flujo de tración Si02 (SLPM/por Silano/ de oxigeno (A) metro de Etileno (%) largo) 1 0.90 138 6.0 5 281 2 1.00 138 6.0 5 324 3 0.80 159 6.0 3 315 4 1.00 159 9.0 7 453 1.00 159 9.0 3 384 6 1.00 116 9.0 3 321 7 1.00 116 9.0 7 296 8 0.90 116 6.0 7 227 9 0.80 116 9.0 5 212 0.90 138 9.0 3 309 11 0.80 138 3.0 7 192 12 0.80 159 9.0 7 297 13 1.00 159 3.0 7 294 14 1.00 159 3.0 3 294 0.90 159 3.0 5 252 16 1.00 116 3.0 3 249 17 1.00 116 3.0 7 212 18 0.90 138 6.0 5 287 TABLA I (CONTINUACIÓN) Experimento Emisión Neblina Grosor (A) de la Apariencia No. capa superior del visual óxido de estaño 1 0.20 0.40 2294 0 2 0.19 0.40 2352 1 3 0.18 0.40 2416 5 4 0.19 0.40 2386 2 5 0.19 0.43 2387 5 6 0.19 0.43 2360 5 7 0.21 0.38 2235 3 8 0.24 0.35 2237 0 9 0.25 0.40 2205 0 10 0.19 0.47 2362 5 11 0.27 0.40 2211 0 12 0.20 0.43 2315 4 13 0.21 0.42 2269 3 14 0.20 0.43 2322 5 15 0.24 0.43 2237 0 16 0.21 0.42 2296 1 17 0.28 0.42 2236 0 18 0.22 0.40 2268 3 En una segunda serie de pruebas, se llevaron a cabo 22 experimentos adicionales con variables de proceso en los siguientes niveles: índice de flujo 116 - 0.7% - 0.8$ (Litros estándar por minuto por metro del largo del rayo) Concentración de silano 0.6% - 0.7% - 0.Í índice de Etileno/Silano 6 - 9 - 12 Concentración de oxígeno 2% - 4% - 6% Las variables del proceso y resultados de los 22 experimentos se listan en la Tabla II: TABLA II.

Experimento Concentración índice índice ConcenGrosor No. de silano (%) de flujo de tración Si02 (SLPM/por Silano/ de oxigeno (A) metro de Etileno (%) largo) 19 0.70 138 9.0 4 187 0.80 138 9.0 4 240 21 0.60 159 9.0 2 204 22 0.80 159 12.0 6 291 23 0.80 159 12.0 2 274 24 0.80 116 12.0 2 239 0.80 116 12.0 6 222 26 0.70 116 9.0 6 163 27 0.60 116 12.0 4 158 28 0.70 138 12.0 2 226 29 0.60 138 6.0 6 165 0.60 159 12.0 6 167 31 0.80 159 6.0 6 257 32 0.80 159 6.0 2 291 33 0.70 159 6.0 4 218 34 0.80 116 6.0 2 249 0.80 116 6.0 6 212 36 0.70 138 9.0 4 202 37 0.90 138 9.0 3 282 38 0.65 159 5.8 2 220 39 0.69 159 5.5 2 243 40 0.80 116 16.6 2 229 TABLA II (CONTINUACIÓN) Experimento Emisión Neblina Grosor (A) de la Apariencia No. capa superior del visual óxido de estaño 19 0.27 0.50 2252 0 20 0.19 0.55 2412 o 21 0.18 0.58 2519 4 22 0.19 0.55 2460 2 23 0.18 0.53 2522 5 24 0.18 0.58 2516 4 25 0.23 0.58 2367 0 26 0.29 0.53 2263 2 27 0.30 0.53 2274 3 28 0.18 0.53 2503 4 29 0.29 0.55 2298 2 30 0.25 0.57 2340 0 31 0.21 0.57 2408 1 32 0.17 0.60 2538 5 33 0.23 0.50 2355 5 34 0.18 0.57 2518 5 35 0.25 0.57 2327 0 36 0.25 0.53 2326 1 37 0.17 0.63 2549 5 38 0.17 0.80 2535 4 39 0.17 0.63 2546 5 40 0.18 0.53 2497 3 Se ha determinado que se alcanza un grosor óptimo cuando el índice de etileno/silano es igual aproximadamente de 9 a 1. En niveles inferiores de etileno la reacción es rápida, de manera que ocurre directamente por debajo del pasaje (88) a través del cual se descargan los gases precursores. Aunque la reacción ocurre rápidamente, una pequeña parte del área de recubrimiento se utiliza y no se alcanza el grosor máximo de la capa de sílice. En niveles altos de etileno la reacción es menor y, por ende, se extiende hacia las cámaras (92) de escape de manera que algunos de los materiales precursores pueden expulsarse antes de reaccionar. Así, el área de recubrimiento se utiliza insuficientemente y baja el índice de deposición de sílice. En niveles intermedios de etileno, la reacción ocurre sobre toda el área de recubrimiento por debajo del rayo de distribución de gas, de manera que se se lleva al máximo el índice de deposición y, por ende, el grosor de la capa de sílice. Por ejemplo, se ha encontrado que utilizar un precursor que contenga 1.8% de silano, 16.2% de etileno y 5.4% de oxígeno produce un recubrimiento que contiene sílice de aproximadamente 600 Á en una velocidad en línea de 466 pulgadas (11.8 metros) por minuto. Los resultados de la serie experimental también muestran que el etileno es necesario para alcanzar una uniformidad aceptable de recubrimiento. En niveles bajos de etileno, la mezcla de silano/oxígeno es excesivamente reactiva en el substrato caliente, dando como resultado disturbios del flujo y defectos en el recubrimiento tales como rayas, manchas, etc. El etileno no solo previene la ignición de la mezcla precursora, sino también juega un papel importante en el control de las substancias cinéticas de la reacción de deposición en la zona de recubrimiento. Ésto, en su momento, contribuye a mejorar tanto el índice de deposición como la uniformidad de recubrimiento. El grosor del recubrimiento de sílice es directamente proporcional a las concentraciones de silano, provisto que las concentraciones de etileno y oxígeno se ajustan adecuadamente, de manera que se pueden obtener recubrimientos más gruesos de sílice en comparación a los hasta ahora viables. La eficiencia de conversión del silano se acerca al 30%, lo que es aproximadamente un 20% mayor a las eficiencias alcanzadas con la combinación de diclorosilano/oxígeno empleada hasta ahora. Consecuentemente, los depósitos en el equipo se reducen y se puede alcanzar un tiempo mayor de funcionamiento entre la cesación de trabajo para el limpiado, particularmente en velocidades lineares altas .

Claims (27)

Reivindicaciones

1. Un proceso para depositar un recubrimiento que contenga sílice en un substrato de vidrio, que comprende las siguientes etapas: a) proporcionar un substrato de vidrio a una temperatura elevada, que tenga una superficie en la cual el recubrimiento se depositará; b) dirigir una mezcla precursora que incluya un silano, un gas depurador radical, oxígeno y un gas portador inerte, hacia y a lo largo de la superficie que se va cubrir, y extender la mezcla en o cerca de la superficie para formar el recubrimiento que contiene silicio, el depurador radical está presente en una cantidad adecuada para prevenir la ignición de los gases precursores y para regular el índice de reacción de la mezcla; y c) refrigerar el substrato de vidrio recubierto a temperatura ambiente.

2. Un proceso para depositar un recubrimiento que contenga sílice en un substrato de vidrio, de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye: d) antes de la etapa b) , depositar en la superficie un recubrimiento de silicio, óxido metálico o nitruro metálico.

3. Un proceso para deposistar un recubrimiento que contenga sílice en un substrato de vidrio, de acuerdo con a reivindicación 1, que incluye: d) después de la etapa b) , depositar en la superficie un recubrimiento de silicio, óxido metálico o nitruro metálico.

4. Un proceso para depositar un recubrimiento que contenga sílice en un substrato de vidrio, de acuerdo con la reivindicación 2, que incluye: e) después de la etapa d) , depositar en la superficie un recubrimiento de silicio, óxido metálico o nitruro metálico.

5. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 3, que incluye: e) después de la etapa d) , en donde se deposita una capa de silicio, óxido metálico o nitruro metálico, la etapa de repetición de la etapa b) para depositar un segundo recubrimiento que contiene silicio en la capa de silicio, el óxido metálico o el nitruro metálico.

6. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el silano en la mezcla precursora es monosilano (SiH4) .

7. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el gas depurador radical en la mezcla precursora se selecciona del grupo que consiste en etileno y propileno.

8. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el gas depurador radical es etileno.

9. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el silano es monosilano (SiH4) y el depurador radical es etileno (C2H4) .

10. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la concentración de silano en la mezcla precursora es entre aproximadamente un 0.05% y un 3.0% por volumen.

11. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el índice de etileno/silano es entre aproximadamente de 3 a 1 y 17 a 1.

12. El proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la concentración de oxígeno en la mezcla precursora es entre aproximadamente un 0.15% y un 9% por volumen.

13. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 10, en donde el índice de etileno/silano es entre aproximadamente de 3 a 1 y 17 a 1, y la concentración de oxígeno es de aproximadamente un 0.15% y un 9% por volumen.

14. Un proceso para depositar un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual el índice de etileno/silano es aproximadamente de 9 a 1.

15. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, que comprende las siguientes etapas: a) mantener el substrato de lámina de vidrio a una temperatura de al menos aproximadamente 1050°F (566°C) en una atmósfera no oxidante; b) dirigir una mezcla precursora gaseosa, que incluya un silano, un gas depurador radical, oxígeno y un gas portador inerte, hacia y a lo largo de dicha superficie y reaccionar la mezcla en o cerca de dicha superficie para formar el recubrimiento que contiene sílice, el depurador radical está presente en una cantidad adecuada para prevenir la ignición de la mezcla precursora y para regular selectivamente el índice de reacción de la mezcla precursora; y c) quitar el substrato de vidrio recubierto de la atmósfera no oxidante y refrigerar el substrato recubierto a temperatura ambiente.

16. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, de acuerdo con la reivindicación 15, que incluye la etapa, después de a) y antes de b) , de depositar en dicha superficie un recubrimiento seleccionado del grupo que consiste en silicio, óxidos metálicos y nitruros metálicos.

17. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, de acuerdo con la reivindicación 15, que incluye la etapa después de b) de depositar en dicha superficie un recubrimiento seleccionado del grupo que consiste en silicio, óxidos metálicos y nitruros metálicos.

18. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicha atmósfera no oxidante comprende una mezcla de nitrógeno e hidrógeno en la cual predomina el nitrógeno, dicho silano comprende monosilano, dicho gas depurador radical comprende etileno y dicho gas portador inerte comprende nitrógeno.

19. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, de acuerdo con la reivindicación 18, en donde la concentración de monosilano es entre aproximadamente un 0.05% y un 3.0% del gas precursor, por volumen, la concentración de oxígeno es entre aproximadamente un 0.15% y un 9%, por volumen del gas precursor, y el índice de etileno/silano es entre aproximadamente de 3 a 1 y 17 a 1.

20. Un método para producir un substrato de lámina de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, de acuerdo con la reivindicación 19, en donde la concentración de monosilano es entre aproximadamente un 0.6% y un 1.0%, la concentración de oxígeno es entre aproximadamente un 1.0% y un 7%, y el índice de etileno/silano es entre aproximadamente de 3 a 1 y 12 a 1.

21. Un substrato de vidrio que tiene un recubrimiento que contiene sílice en una superficie del mismo, formado por: a) mantener el substrato de vidrio a una temperatura elevada; b) dirigir una mezcla precursora, que comprenda un silano, un gas depurador radical, oxígeno y un gas portador inerte, hacia y a lo largo de la superficie del substrato, y reaccionar la mezcla en o cerca de la superficie para formar el recubrimiento que contiene sílice en la superficie; y c) reducir la temperatura del substrato y el recubrimiento que contiene sílice a temperatura ambiente.

22. Un substrato de vidrio, que tiene un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 21, en donde dicho recubrimiento que contiene sílice es uno de una pluralidad de capas de recubrimiento dispuestas una sobre otra en dicha superficie.

23. Un substrato de vidrio que tiene un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 22, en donde dicha pluralidad de capas de recubrimiento incluye al menos una capa seleccionada del grupo que consiste en silicio, óxidos metálicos y nitruros metálicos.

24. Un substrato de vidrio que incluye un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 22, en donde dicho recubrimiento que contiene sílice comprende cualquiera de dicha pluralidad de capas de recubrimiento.

25. Un substrato de vidrio que tiene un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 23, que incluye al menos dos de dichos recubrimientos que contienen sílice, separados por al menos un recubrimiento de silicio, óxido metálico o nitruro metálico.

26. Un substrato de vidrio que tiene un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 21, en donde dicha temperatura elevada es al menos de aproximadamente 600°F (316°C).

27. Un substrato de vidrio que tiene un recubrimiento que contiene sílice, de acuerdo con la reivindicación 22, en donde dicha temperatura elevada es al menos de 1050°F (566°C) .