ES2909415T3 - Sustrato provisto de una pila que tiene propiedades térmicas y una capa absorbente - Google Patents

Abstract

Un sustrato (10) recubierto por una cara (11) con una pila de capas delgadas (14) con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una única capa metálica (140) funcional, en particular basada en plata o en una aleación metálica que contiene plata, y dos recubrimientos dieléctricos (120, 160), comprendiendo cada uno de dichos recubrimientos al menos una capa dieléctrica (122, 164), estando dispuesta dicha capa funcional (140) entre los dos recubrimientos dieléctricos (120, 160), comprendiendo además dicha pila una única capa absorbente (19), caracterizado por que dicha capa absorbente (19) es una capa metálica que tiene un espesor físico en el intervalo entre 0,5 nm y 1,5 nm o incluso entre 0,6 nm y 1,2 nm y está situada directamente sobre dicha cara (11) y directamente bajo una capa dieléctrica basada en nitruro y que no comprende nada de oxígeno.

Description

DESCRIPCIÓN

Sustrato provisto de una pila que tiene propiedades térmicas y una capa absorbente

La invención se refiere a un acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos, del tipo de sustrato de vidrio, que se mantienen unidos por una estructura de armazón, formando dicho acristalamiento una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en el que se dispone al menos una capa de gas de separación entre los dos sustratos.

De una manera conocida, uno de los sustratos puede recubrirse, por una cara interna en contacto con la capa de separación de gas, con una pila de capas delgadas con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una única capa metálica funcional, en particular basada en plata o en una aleación metálica que contiene plata, y dos recubrimientos dieléctricos, comprendiendo cada uno de dichos recubrimientos al menos una capa dieléctrica, estando dicha capa funcional dispuesta entre los dos recubrimientos dieléctricos.

La invención también se refiere más especialmente al uso de dichos sustratos para fabricar acristalamientos de aislamiento térmico y/o acristalamientos de protección solar. Estos acristalamientos pueden diseñarse para equipar edificios, con un objetivo específico de reducir la necesidad de aire acondicionado y/o para evitar el sobrecalentamiento excesivo (acristalamientos denominados como paneles de control solar) y/o reducir la cantidad de energía disipada hacia el exterior (acristalamientos denominados como paneles de baja emisión), debido a las áreas de superficie de vidrio cada vez más grandes en los edificios.

Estos acristalamientos pueden integrarse además en acristalamientos que tengan funcionalidades especiales tales como, por ejemplo, acristalamientos térmicos o acristalamientos electrocrómicos.

Un tipo de pila conocido por proporcionar sustratos con este tipo de propiedades está compuesto por una capa metálica funcional con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar, notablemente una capa metálica funcional basada en plata o en una aleación metálica que contiene plata.

En este tipo de pila, la capa funcional se dispone de este modo entre dos recubrimientos dieléctricos comprendiendo cada uno, en general, varias capas que consisten cada una de ellas en un material dieléctrico del tipo nitruro, y notablemente un nitruro de silicio o de aluminio o un óxido. Desde el punto de vista óptico, el objetivo de estos recubrimientos, que intercalan la capa metálica funcional es “convertir en antirreflectante” esta capa metálica funcional.

Sin embargo, un recubrimiento de barrera se intercala a veces entre uno o cada recubrimiento dieléctrico y la capa metálica funcional, el recubrimiento de barrera dispuesto bajo la capa funcional en la dirección del sustrato protegiéndola durante un potencial tratamiento térmico a alta temperatura, del tipo de recubrimiento por formación y/o inmersión, y el recubrimiento de barrera dispuesto sobre la capa funcional en la dirección opuesta desde el sustrato protege esta capa de una posible degradación durante la deposición del recubrimiento dieléctrico superior y durante un potencial tratamiento térmico a alta temperatura, del tipo de recubrimiento por formación y/o por inmersión.

Se recuerda que el factor solar de un acristalamiento es la relación de la energía solar total que entra en la habitación a través de este acristalamiento respecto de la energía solar incidente total y la selectividad corresponde a la relación de la transmisión de luz TLvis en el espectro visible del acristalamiento respecto del factor solar FS del acristalamiento y es de manera que: S = Tlvís/FS.

Actualmente, las pilas de baja emisión de capas delgadas existen con una única capa funcional (en lo sucesivo indicada por la expresión “pila de monocapa funcional” ), usando plata, que presenta una emisividad normal £n del orden del 2 al 3 %, una transmisión de luz en el visible Tl de alrededor del 65 %, una reflexión de luz externa en el visible de menos del 20 % y una selectividad de aproximadamente 1,3 a 1,35 para un factor solar de alrededor del 50 % cuando se instalan en un doble acristalamiento convencional, tal como, por ejemplo, la cara 3 de una configuración: 4-16(Ar-90 %)-4, compuesta de dos láminas de vidrio de 4 mm separadas por una capa de separación de gas con 90 % de argón y 10 % de aire y un espesor de 16 mm, una lámina de la cual está recubierta con la pila de monocapa funcional: la lámina más hacia el interior del edificio cuando se considera la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio; en su cara orientada hacia la capa de separación de gas.

Los expertos en la técnica saben que la colocación de la pila de capas delgadas en la cara 2 del doble acristalamiento (en la lámina más hacia el exterior del edificio cuando se considera la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio y en su cara orientada hacia la capa de gas) permitirá disminuir el factor solar y, por lo tanto, aumentar la selectividad.

En el marco del ejemplo anterior, entonces es posible obtener una selectividad del orden de 1,5 con la misma pila de monocapa funcional.

Sin embargo, esta solución no es satisfactoria para algunas aplicaciones porque la reflexión de la luz en el visible, y en particular la reflexión de la luz en el visible vista desde el exterior del edificio, tiene entonces un nivel relativamente alto, mayor del 23 %.

Para reducir esta reflexión de la luz, conservando al mismo tiempo la reflexión de energía o incluso aumentándola, los expertos en la técnica saben que pueden introducir en la pila, y más particularmente en el interior de uno (o varios) recubrimiento(s) dieléctrico(s), una (o varias) capas que absorben(n) en el visible.

Debe señalarse que el uso de dichas capas que absorben en el visible en pilas con varias capas funcionales ya se conoce de la técnica anterior, en particular de la solicitud de patente internacional n.° WO 02/48065, que se refiere al uso de dichas capas absorbentes en el visible en una pila resistente a un tratamiento térmico del tipo de recubrimiento por formación/inmersión.

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

Además, debido también a la complejidad de este apilamiento de bicapa funcional, la enseñanza de este documento no es fácilmente traducible al diseño de una pila de monocapa funcional.

Una pila de monocapa funcional de capas delgadas también se conoce de la técnica anterior, a partir de la solicitud de patente internacional n.° WO 2010/072974, en la que cada uno de los dos recubrimientos dieléctricos comprende al menos una capa absorbente que está dispuesta dentro del recubrimiento dieléctrico entre dos capas dieléctricas, disponiéndose el material absorbente de las capas absorbentes simétricamente a ambos lados de la capa metálica funcional.

Esta pila permite lograr una baja reflexión de luz externa en el visible, junto con una coloración aceptable, pero sería deseable poder conservar estas propiedades obteniendo al mismo tiempo una transmisión de luz más alta en el visible.

Además, se conoce en la técnica anterior de la patente US-6.592.996 un ejemplo 9 donde una única capa absorbente de metal se deposita directamente sobre una cara de un sustrato y bajo una capa de óxido. Esta capa es relativamente gruesa y se deposita como una capa de óxido directamente sobre esta capa metálica, en realidad, una parte poco importante (al menos 20 % del espesor total) de la parte de la capa metálica situada cerca de la capa de óxido se oxida. Una cantidad poco importante de material (Ti) pierde finalmente su función principal de ser absorbente y se vuelve antirreflectante.

El objetivo de la invención es poder superar los inconvenientes de la técnica anterior proporcionando un nuevo tipo de pila de monocapa funcional, pila que presenta una baja resistencia por cuadrado (y, por lo tanto, una baja emisividad), una transmisión de luz más alta y un color relativamente neutro, en particular en reflexión en el lado de la capa (pero también en el lado opuesto: “ lado del sustrato” ), y que estas propiedades se conservan preferiblemente en un intervalo limitado si la pila se somete o no a uno (o más) tratamiento(s) térmico(s) a alta temperatura del tipo de recubrimiento por formación y/o inmersión y/o recocido.

Otro objetivo importante es proporcionar una pila de monocapa funcional que presente una baja emisividad al mismo tiempo que tiene una reflexión de luz baja en el visible pero una transmisión de luz en el visible que sea mayor que la anterior, junto con una coloración aceptable, notablemente en la reflexión externa del acristalamiento múltiple, en particular que no esté en la banda roja.

Otro objetivo importante es incluir el uso de una capa metálica absorbente directamente en contacto con el sustrato y garantizar que esta capa permanezca metálica y absorbente una vez que se deposita la pila.

Por lo tanto, el objeto de la invención es, en su sentido más amplio, un sustrato recubierto por una cara con una pila de capas delgadas con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una única capa metálica funcional, en particular de plata o de una aleación metálica que contiene plata y dos recubrimientos dieléctricos, comprendiendo cada uno de dichos recubrimientos al menos una capa dieléctrica, estando dicha capa funcional dispuesta entre los dos recubrimientos dieléctricos, comprendiendo además dicha pila una capa absorbente única.

Según la invención, dicha capa absorbente es una capa metálica que tiene un espesor físico en el intervalo entre 0,5 nm y 1,5 nm o incluso entre 0,6 nm y 1,2 nm, y está situada directamente sobre dicha cara del sustrato y directamente bajo una capa dieléctrica basada en nitruro que no comprende nada de oxígeno.

De hecho, se ha descubierto que depositar una capa basada en nitruro directamente sobre una capa de metal absorbente tiene solo un pequeño efecto sobre la naturaleza de la capa metálica en la interfaz entre estas dos capas: la capa metálica absorbente sigue siendo por lo tanto metálica en todo su espesor; ya no es necesario proporcionar una capa muy gruesa y ya no es necesario anticipar una modificación de la naturaleza de la capa metálica absorbente en una parte de su espesor. Después de la deposición de la pila, se puede observar que es metálica en todo su espesor.

Dicha capa metálica absorbente es preferiblemente una capa de titanio. Se ha descubierto que este material presenta una baja propensión a la modificación cuando la capa depositada justo encima es una capa basada en nitruro y que no comprende nada de oxígeno y, en particular, cuando esta capa es una capa basada en nitruro de silicio sin oxígeno: este material puede depositarse, por lo tanto, como una capa muy delgada sin que su superficie en contacto con nitruro se vea significativamente afectada (nitrurada).

Dicha capa absorbente tiene preferiblemente un espesor en el intervalo entre 0,5 y 1,5 nm, incluidos estos valores, o entre 0,6 y 1,2 nm, o incluso entre 0,6 y 1,1 nm, incluidos estos valores, para que no sean demasiado perjudiciales para la transmisión de la luz.

“ Recubrimiento” dentro del significado de la presente invención, debe entenderse como que significa que puede haber solo una capa o varias capas de diferentes materiales dentro del recubrimiento.

Como es habitual, “capa dieléctrica” dentro del significado de la presente invención debe entenderse como que significa que, desde el punto de vista de su naturaleza, el material es “ no metálico” , es decir, no es un metal. En el contexto de la invención, este término denota un material que presenta una relación n/k en todo el intervalo de longitudes de onda de la región visible (de 380 nm a 780 nm) que es igual o superior a 5.

El término “capa absorbente” en el sentido de la presente invención debe entenderse que significa que la capa es un material que tiene una relación n/k sobre todo el intervalo de longitud de onda visible (de 380 nm a 780 nm) de entre 0 y 5 excluyendo estos valores y que tiene una resistividad eléctrica volumétrica (tal como se conoce en la bibliografía) superior a 10-5 D.cm.

Se recuerda que n denota el índice de refracción real del material a una longitud de onda dada y k representa la parte imaginaria del índice de refracción en una longitud de onda dada; calculándose la relación n/k a una longitud de onda dada que es idéntica para n y para k.

Debe tenerse en cuenta que el término “capa metálica absorbente” en el sentido de la presente invención significa que la capa es absorbente como se ha indicado anteriormente y que no comprende ningún átomo de oxígeno ni ningún átomo de nitrógeno.

En una versión particular de la invención, en al menos una cara en contacto con una capa de separación de gas, al menos un sustrato comprende un recubrimiento antirreflectante que está orientado hacia dicha capa de separación de gas con una pila de capas delgadas con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar.

Esta versión permite alcanzar una selectividad aún más alta, gracias a un aumento significativo en la transmisión de la luz y a un menor aumento en el factor solar del acristalamiento múltiple.

El espesor físico de dicha capa metálica funcional es preferiblemente entre 15 nm y 20 nm, incluyendo estos valores, para conseguir una emisividad < 2,5 %.

En otra versión particular de la invención, dicho recubrimiento dieléctrico dispuesto o ubicado entre la cara del sustrato y dicha capa metálica funcional comprende una capa de índice alto de un material que tiene un índice de refracción en el intervalo entre 2,3 y 2,7; estando esta capa preferiblemente basada en óxido. Los valores del índice de refracción indicados en el presente documento son los valores medidos de forma habitual a una longitud de onda de 550 nm.

Esta capa de índice alto presenta preferentemente un espesor físico de entre 5 y 15 nm.

Esta capa de índice alto permite maximizar la transmisión elevada de luz en el visible de la pila y una acción favorable para obtener colores neutros, tanto en transmisión como en reflexión.

El espesor físico de dicha capa dieléctrica basada en nitruro está preferiblemente en el intervalo entre 10 y 20 nm, siendo esta capa más preferiblemente una capa basada en nitruro de silicio Si³N⁴. Con este espesor y preferiblemente con esta naturaleza, la protección de la capa de metal absorbente es muy eficaz.

En otra versión particular de la invención, la capa funcional se deposita directamente sobre un recubrimiento inferior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el recubrimiento dieléctrico subyacente a la capa funcional y/o la capa funcional se deposita directamente bajo un recubrimiento superior de barrera dispuesto entre la capa funcional y el recubrimiento dieléctrico sobre la parte superior de la capa funcional y el recubrimiento inferior de barrera y/o el recubrimiento superior de barrera comprende una capa delgada basada en níquel o de titanio que tiene un espesor físico e' de manera que 0,2 nm < e' < 2,5 nm.

En otra versión específica de la invención, la capa final del recubrimiento dieléctrico superior, la más alejada del sustrato, es a base de óxido, preferentemente depositado subestequiométricamente, y en particular es a base de óxido de titanio (TiOx) o a base de óxido mixto de estaño y cinc (SnZnox).

Por lo tanto, la pila puede comprender una capa final (o capa superior), en otras palabras, una capa protectora, depositada preferiblemente subestequiométricamente. Esta capa se oxida, en su mayor parte, estequiométricamente, dentro de la pila tras la deposición.

La invención se refiere además al uso de una única capa absorbente para un acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos que se mantienen unidos por una estructura de armazón, formando dicho acristalamiento una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en el que al menos una capa de separación de gas está dispuesta entre los dos sustratos, siendo un sustrato según la invención, para que dicho acristalamiento presente una selectividad s > 1,45 mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz Tl > 55 %, o incluso para que dicho acristalamiento presente una selectividad s > 1,5 mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz T^l > 57 %.

Preferiblemente, la pila según la invención se coloca sobre la cara 2 del acristalamiento.

La invención se refiere además a un acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos que se mantienen unidos por una estructura de armazón, formando dicho acristalamiento una separación entre un espacio externo y un espacio interno, en el que se dispone al menos una capa de separación de gas entre los dos sustratos, siendo un sustrato según la invención.

Preferiblemente, un único sustrato del acristalamiento múltiple que comprende al menos dos sustratos o del acristalamiento múltiple que comprende al menos tres sustratos está recubierto en una cara interior en contacto con el espacio de gas intermedio por una pila de capas delgadas que tienen propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la radiación solar.

El acristalamiento según la invención incorpora al menos el sustrato que lleva la pila según la invención, potencialmente asociado con al menos otro sustrato. Cada sustrato puede ser trasparente o coloreado. Uno de los sustratos, al menos especialmente, puede estar hecho de vidrio tintado en masa. La selección del tipo de coloración dependerá del nivel de transmisión de luz y/o del aspecto colorimétrico deseados para el acristalamiento una vez finalizada la fabricación del mismo.

El acristalamiento según la invención puede tener una estructura laminar, que asocia notablemente al menos dos sustratos rígidos del tipo de vidrio con al menos una lámina de polímero termoplástico, para lograr una estructura de tipo vidrio/pila de capas delgadas/lámina(s)/vidrio/capa de separación de gas/lámina de vidrio. El polímero puede estar basado especialmente en butiral de polivinilo PVB, acetato de etilenvinilo EVA, tereftalato de polietileno PET o cloruro de polivinilo PVC.

Los sustratos de los acristalamientos según la invención tienen la capacidad de experimentar un tratamiento térmico sin dañar la pila de capas delgadas. Por lo tanto, podrían formarse y/o inactivarse potencialmente.

De manera ventajosa, la presente invención permite por lo tanto que se forme una pila de monocapa funcional de capas delgadas que presenta, cuando se deposita sobre un sustrato transparente, una transmisión de luz en el visible Tl > 60 % y una reflexión externa en el visible Rg (en otras palabras, en la cara de vidrio) inferior al 19 % con colores neutros en reflexión externa.

Cuando se configura como un doble acristalamiento, la presente invención permite obtener una alta selectividad S (S > 1,45) y un aspecto estético favorable (Tlvís > 55 %, Rlvís externa < 22 %, colores neutros en reflexión externa). La pila de monocapa funcional según la invención conlleva menos costes que un apilamiento de bicapa funcional con características similares (T^lvís, R^lvís y colores neutros en la reflexión externa). También conlleva menos costes que una pila de monocapa funcional que comprende, directamente sobre el sustrato, una capa metálica absorbente una parte cuyo espesor es finalmente no metálico (y por lo tanto no es absorbente) en la pila después de la deposición de todas las capas.

Los detalles y las características ventajosas de la invención resultarán evidentes a partir de los siguientes ejemplos no limitativos que se ilustran mediante las figuras adjuntas, que muestran:

- en la figura 1, una pila de monocapa funcional de la técnica anterior, teniendo la capa funcional un recubrimiento inferior de barrera y un recubrimiento superior de barrera;

- en la figura 2, una pila de monocapa funcional según la invención, depositándose la capa funcional directamente sobre un recubrimiento inferior de barrera y directamente bajo un recubrimiento superior de barrera; y - en la figura 3, una solución de doble acristalamiento que incorpora una pila con una única capa funcional. En estas figuras, las proporciones entre los espesores de las diversas capas o de los diversos elementos no se respetan rigurosamente para que sean más fáciles de examinar.

La figura 1 ilustra una estructura de una pila de monocapa funcional de la técnica anterior depositada sobre un sustrato 10 de vidrio, que es transparente, en la que la única capa funcional 140, basada en particular en plata o en una aleación metálica que contiene plata, está dispuesta entre dos recubrimientos dieléctricos, estando el recubrimiento dieléctrico 120 subyacente situado bajo la capa funcional 140 en la dirección del sustrato 10 y estando dispuesto el recubrimiento dieléctrico 160 superpuesto encima de la capa funcional 140 en la dirección opuesta al sustrato 10.

Cada uno de estos dos recubrimientos dieléctricos 120, 160 comprenden al menos dos capas dieléctricas 122, 124, 126, 128; 162, 164, 166.

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

Las capas superior e inferior de barrera, aunque se depositan en forma de metal y se presentan como capas metálicas, son en la práctica capas oxidadas, ya que su función primaria es oxidarse durante la deposición de la pila para proteger la capa funcional.

Este recubrimiento dieléctrico 160 puede tener un acabado de una capa 168 de protección opcional, en particular una capa basada en óxido, notablemente subestequiométrica en oxígeno.

Cuando se usa una pila de monocapa funcional en un acristalamiento 100 múltiple con una estructura de doble acristalamiento, como se ilustra en la figura 3, este acristalamiento comprende dos sustratos 10, 30 que se mantienen unidos por una estructura 90 de armazón y que están separados entre sí por una capa 15 de separación de gas.

Por lo tanto, el acristalamiento proporciona una separación entre un espacio externo ES y un espacio interno IS. La pila puede colocarse en la cara 2 (en la lámina más alejada del exterior del edificio cuando se considera la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio y en su cara orientada hacia el espacio de gas).

La figura 3 ilustra esta colocación (estando ilustrada la dirección incidente de la luz solar que entra en el edificio mediante la flecha doble) en la cara 2 de una pila de capas delgadas 14 colocadas en una cara interior 11 del sustrato 10 en contacto con el espacio 15 de gas intermedio, estando la otra cara 9 del sustrato 10 en contacto con el espacio externo ES.

Sin embargo, también puede contemplarse, en esta estructura de doble acristalamiento, que uno de los sustratos tenga una estructura estratificada; sin embargo, no hay confusión posible porque, en tal estructura, no hay capa de separación de gas.

Se han implementado cuatro ejemplos, numerados de 1 a 4.

El ejemplo 1 se ha implementado siguiendo la enseñanza de la solicitud de patente internacional n.° WO 2010/072974: cada uno de los dos recubrimientos dieléctricos 120, 160 comprende una capa absorbente 123, 165 que está dispuesta dentro del recubrimiento dieléctrico entre dos capas dieléctricas 122, 124; 164, 166, disponiéndose el material absorbente de las capas absorbentes 123, 165 simétricamente a cada lado de la capa metálica 140 funcional.

Las dos capas dieléctricas 122, 124; 164, 166 que intercalan cada capa absorbente son capas basadas en nitruro de silicio y una capa 126 de índice alto está dispuesta encima de la capa 124, estando dicha capa 126 de índice alto en contacto con una capa 128 humectante superpuesta.

La capa de índice alto es una capa basada en óxido; tiene un índice de refracción en el intervalo entre 2,3 y 2,7, y que en este punto es igual a 2,46 justamente.

En esta pila, la capa humectante 128 de óxido de cinc dopado con ZnO:Al de aluminio (depositada a partir de una diana metálica compuesta por cinc dopado con 2 % en peso de aluminio) permite que la plata se cristalice, lo que mejora su conductividad.

El recubrimiento dieléctrico 160 superpuesto comprende una capa dieléctrica 162 de óxido de cinc dopado con ZnO:Al de aluminio (depositada a partir de una diana metálica compuesta por cinc dopado con 2 % en peso de aluminio) y una capa protectora 168 basada en un óxido.

Las capas 122, 124; 164, 166 de nitruro de silicio son nitruro de silicio Si³N⁴ y se depositan a partir de una diana metálica dopada con un 8 % en peso de aluminio.

Las capas absorbentes 123, 165 son metálicas y son de titanio.

En todos los ejemplos siguientes, las condiciones para depositar las capas son:

Las capas depositadas pueden, por lo tanto, clasificarse en cuatro categorías:

i- capas de material dieléctrico, que tienen una relación n/k en todo el intervalo de longitudes de onda del visible superior a 5: Si³N⁴, TiO², ZnO

ii- capas de material absorbente, que tienen una relación 0 < n/k < 5 sobre todo el intervalo de longitudes de onda del visible y una resistividad eléctrica volumétrica que es superior a 10-5 Q.cm: Ti

iii- capas funcionales metálicas hechas de material que tienen propiedades de reflexión en el infrarrojo y/o en la radiación solar: Ag.

iv- capas superiores e inferiores de barrera diseñadas para proteger la capa funcional frente a una modificación de su naturaleza durante la deposición de la pila; su influencia en las propiedades ópticas y de energía se ignora en general.

Se ha observado que la plata también tiene una relación 0 < n/k < 5 sobre todo el intervalo de longitud de onda visible, pero su resistividad eléctrica volumétrica es inferior a 10-5 Q.cm.

En todos los ejemplos siguientes, la pila de capas delgadas se deposita sobre un sustrato hecho de vidrio de sosacal transparente que tiene un espesor de 4 mm, de la marca Planilux, distribuido por SAINT-GOBAIN.

Para estos sustratos,

- R indica la resistencia laminar de la pila, en ohmios por cuadrado;

- T^l indica: la transmisión de luz en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2°;

- aT* y bT* indican: los colores en transmisión a* y b* en el sistema LAB, medido según el iluminante D65 a 2°;

- Rc indica: la reflexión de la luz en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2°, sobre el lado del sustrato recubierto con la pila de capas delgadas;

- ac* y bc* indican: los colores en reflexión a* y b* en el sistema LAB medido según el iluminante D65 a 2°, sobre el lado del sustrato recubierto;

- Rg indica: la reflexión de la luz en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2°, sobre el lado del sustrato sin recubrir;

- ag* y bg* indican: los colores en reflexión a* y b* en el sistema LAB medido según el iluminante D65 a 2°, sobre el lado del sustrato sin recubri.

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

Todos estos ejemplos han permitido obtener, en esta configuración de doble acristalamiento, un coeficiente U, o coeficiente K, calculado según la norma EN 673, del orden de 1,0 W.m-2. °K-1 (es decir, el coeficiente de transferencia de calor a través del acristalamiento; denota la cantidad de calor que pasa a través del sustrato, en régimen estacionario, por unidad de área superficial y por unidad de diferencia de temperatura entre la cara del acristalamiento en contacto con el espacio externo y la cara del acristalamiento en contacto con el espacio interno). Para estos dobles acristalamientos,

- FS indica: el factor solar, en otras palabras, la relación, en porcentaje, de la energía solar total que entra en la sala a través del acristalamiento respecto de la energía solar incidente total;

- s indica: la selectividad correspondiente a la relación de la transmisión de luz TL en el visible respecto del factor FS solar de manera que: S = Tlvís/FS;

- T^l indica: la transmisión de luz en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2°;

- af* y bT* indican: los colores en transmisión a* y b* en el sistema LAB, medido según el iluminante D65 a 2°;

- Re indica: la reflexión de la luz externa en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2° en el lado del espacio externo ES;

- ae* y be* indican: los colores en reflexión externa a* y b* en el sistema LAB medido según el iluminante D65 a 2°, en el lado del espacio externo ES;

- Ri indica: la reflexión de la luz en el visible en %, medida según el iluminante D65 a 2° en el lado del espacio interno IS;

- ai* y bi* indican: los colores en reflexión interna a* y b* en el sistema LAB medido según el iluminante D65 a 2°, en el lado del espacio interno IS.

Se ha implementado un ejemplo n.° 1 según la estructura de pila ilustrada en la figura 1, con dos capas absorbentes 123 y 165 y una capa 168 de protección opcional, pero sin una barrera de recubrimiento inferior 130.

La tabla 1 siguiente ilustra los espesores geométricos o físicos (y no los espesores ópticos) en nanómetros de cada una de las capas en el ejemplo 1:

Tabla 1

La tabla 2 siguiente resume las características ópticas y de energía principales de este ejemplo 1, respectivamente cuando solo se considera el sustrato 10 en solitario y cuando está configurado como un acristalamiento doble, en la cara 2, F2, como en la figura 3.

Tabla 2

Por lo tanto, como puede verse en esta tabla 2, la reflexión de luz externa Re del acristalamiento es del orden del 20 %, ya que la reflexión en el lado del vidrio del sustrato es inferior al 19 % y el color en la reflexión externa es relativamente neutro.

El factor solar relativamente bajo podría permitir alcanzar una alta selectividad, pero como la transmisión de luz en el visible T^l es demasiado baja, al final, la selectividad es relativamente baja.

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

Posteriormente se ha implementado un ejemplo 2 sobre la base de la pila ilustrada en la figura 2, siguiendo la enseñanza de la invención y, por lo tanto, disponiendo en la pila una capa metálica de absorción única, en este punto de titanio Ti, la capa 19 directamente en contacto con el sustrato, a continuación directamente bajo una capa dieléctrica 122 basada en un nitruro que no comprende nada de oxígeno.

En este punto, la capa dieléctrica 122 está basada en nitruro de silicio pero no puede estar basada en oxinitruro de silicio porque dicho material comprende oxígeno.

La tabla 3 siguiente ilustra los espesores geométricos en nanómetros de cada una de las capas del ejemplo 2:

Tabla 3

Este ejemplo 2 es, por lo tanto, sustancialmente idéntico al ejemplo 1 donde la diferencia principal: las dos capas absorbentes 123 y 165 de 2,1 nanómetros cada una del ejemplo 1 se han sustituido por la única capa absorbente 19 con un espesor de 0,8 nm.

La tabla 4 siguiente resume las características ópticas y de energía principales de este ejemplo 2, respectivamente cuando solo se considera el sustrato 10 en solitario y cuando este último está configurado como un acristalamiento doble F2 en la cara 2, como en la figura 3. Esta tabla presenta la misma estructura que la tabla 2.

Tabla 4

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

Similarmente, el color visto desde el exterior tiene poca diferencia del observado en el ejemplo 1 y permanece neutro.

La tabla 5 siguiente ilustra los intervalos de espesores físicos preferidos en nanómetros, basados en el ejemplo 2:

Tabla 5

La tabla 6 siguiente resume las características ópticas y de energía principales a las que se puede apuntar respectivamente con estos intervalos preferidos e intervalos más preferidos, respectivamente cuando solo se considera el sustrato 10 y cuando este último está configurado como un doble acristalamiento F2 en la cara 2, como en la figura 3.

Tabla 6

Como puede verse en esta tabla 6, la reflexión de la luz del sustrato solo, recubierto con la pila, en el lado de vidrio, Rg, es muy satisfactoria: es inferior al 19 %.

La transmisión de luz del sustrato recubierto con la pila es alta; la del doble acristalamiento es, por consiguiente, también alta.

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

Además, el color visto desde el exterior tiene poca diferencia del observado en el ejemplo 1 y permanece neutro. Se han implementado otros dos ejemplos, los ejemplos 3 y 4, basados en el ejemplo 2 para ilustrar lo que sucede cuando la capa absorbente 19 está en contacto con una capa de óxido, respectivamente, para el ejemplo 3 cuando la capa dieléctrica 122 está sustituida por una capa de ZnO:Al, con un índice idéntico (y con un espesor óptico idéntico) y, para el ejemplo 4 cuando la capa dieléctrica 122 se elimina y cuando la capa 126 de índice alto está engrosada (para que el recubrimiento dieléctrico 120 subyacente a la capa funcional mantenga el mismo espesor óptico).

Los ejemplos 3 y 4 son, por lo tanto, idénticos al ejemplo 2, excepto en que:

- para el ejemplo 3, la capa dieléctrica 122 del ejemplo 2 se sustituye por una capa dieléctrica del mismo material que las capas 128 y 162, en este caso de ZnO:Al, teniendo esta capa un espesor físico de 18,6 nm;

- para el ejemplo 4, se elimina la capa dieléctrica 122 del ejemplo 2 y la capa 126 de índice alto, de TiO², está engrosada para alcanzar un espesor físico total de 27,1 nm.

Las tablas 7 y 8 siguientes resumen las principales características ópticas y de energía de estos ejemplos 3 y 4, respectivamente, cuando se considera solo el sustrato 10 en solitario y cuando este último está configurado como un doble acristalamiento F2 en la cara 2, como en la figura 3. Cada una de estas tablas presenta la misma estructura que la tabla 4.

Tabla 7 - ejemplo 3

Como puede verse en esta tabla 7, la transmisión de luz del sustrato recubierto se degrada por el contacto de Ti/ZnO ya que disminuye en más del 1 % con respecto al del ejemplo 2.

Además, la reflexión de la luz en el lado Rg del vidrio del sustrato recubierto también se degrada ya que aumenta en casi el 4 %.

Por lo tanto, si este ejemplo 3 se usa en un doble acristalamiento con la pila colocada en la cara 2, la selectividad se conserva de hecho, pero la transmisión de luz Tl es menor que para el ejemplo 2 (disminución del 1,5 %) y la reflexión de luz externa Re aumenta (en 3,7 %).

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

Tabla 8 - ejemplo 4

Como puede verse en esta tabla 8, la transmisión de luz del sustrato recubierto mejora mediante el contacto de Ti/TiO² ya que aumenta en 2 % con respecto al del ejemplo 2.

Además, la reflexión de la luz en el lado Rg del vidrio del sustrato recubierto también mejora ya que disminuye en casi el 4 %.

Sin embargo, el color en la transmisión del sustrato recubierto se degrada, en particular debido al alto valor de b*t. Además, el color en la reflexión del sustrato recubierto en el lado no recubierto se degrada debido a los valores altos (en valores absolutos) de a*g y b*g.

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

Aunque la transmisión de luz más alta y la reflexión externa inferior del ejemplo 4 con respecto al ejemplo 2 serían aceptables con respecto al objetivo buscado, el color del doble acristalamiento visto desde el exterior es inaceptable. Con la invención, es posible combinar una alta selectividad, una baja emisividad y una baja reflexión de la luz externa con una pila que comprende una única capa metálica funcional de plata o que contiene plata, mientras que al mismo tiempo conserva un aspecto estético adecuado (la Tl es superior al 60 % y los colores son neutros en reflexión).

El uso de solo una capa absorbente simplifica la fabricación y reduce el coste con respecto al uso de dos capas absorbentes; tanto más cuanto el espesor de esta única capa absorbente es menor que la suma de los espesores de las dos capas absorbentes necesarias en la técnica anterior.

Además, la resistencia mecánica de la pila según la invención es muy buena. Además, el comportamiento químico general de esta pila es bueno en general.

Además, aunque esto no se ilustra, puede contemplarse un sustrato 30 que comprenda, en al menos una cara 29 en contacto con la capa 15 de separación de gas y que no comprenda una pila de capas delgadas con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar, un recubrimiento antirreflectante que está orientado hacia dicha capa 15 de separación de gas con la pila de capas delgadas 14 con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar.

El objetivo de esta inserción de un recubrimiento antirreflectante en una estructura de doble acristalamiento es permitir obtener una alta transmisión de la luz y un alto factor solar.

La presente invención se describe en el texto anterior a modo de ejemplo. No hace falta decir que los expertos en la técnica son capaces de implementar otras variantes de la invención sin desviarse, sin embargo, del alcance de la patente tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un sustrato (10) recubierto por una cara (11) con una pila de capas delgadas (14) con propiedades reflectantes en el infrarrojo y/o en la banda de radiación solar que comprende una única capa metálica (140) funcional, en particular basada en plata o en una aleación metálica que contiene plata, y dos recubrimientos dieléctricos (120, 160), comprendiendo cada uno de dichos recubrimientos al menos una capa dieléctrica (122, 164), estando dispuesta dicha capa funcional (140) entre los dos recubrimientos dieléctricos (120, 160), comprendiendo además dicha pila una única capa absorbente (19), caracterizado por que dicha capa absorbente (19) es una capa metálica que tiene un espesor físico en el intervalo entre 0,5 nm y 1,5 nm o incluso entre 0,6 nm y 1,2 nm y está situada directamente sobre dicha cara (11) y directamente bajo una capa dieléctrica basada en nitruro y que no comprende nada de oxígeno.
2. 2. El sustrato (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha capa absorbente (19) de metal es una capa de titanio.
3. 3. El sustrato (10) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicho recubrimiento dieléctrico (120) dispuesto entre la cara (11) y dicha capa metálica (140) funcional comprende una capa (126) de índice alto de un material que tiene un índice de refracción en el intervalo entre 2,3 y 2,7, estando dicha capa preferiblemente basada en un óxido.
4. 4. El sustrato (10) según la reivindicación 3, caracterizado por que dicha capa (126) de índice alto tiene un espesor físico en el intervalo entre 5 y 15 nm.
5. 5. El sustrato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el espesor físico de dicha capa dieléctrica basada en nitruro está en el intervalo entre 10 y 20 nm, siendo esta capa preferiblemente una capa basada en nitruro de silicio Si³N⁴.
6. 6. El sustrato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que dicha capa funcional (140) se deposita directamente sobre un recubrimiento inferior (130) de barrera dispuesto entre la capa funcional (140) y el recubrimiento dieléctrico (120) subyacente a la capa funcional y/o dicha capa funcional (140) se deposita directamente bajo un recubrimiento superior (150) de barrera dispuesto entre la capa funcional (140) y el recubrimiento (160) dieléctrico encima de la capa funcional y por que el recubrimiento inferior (130) de barrera y/o el recubrimiento superior (150) de barrera comprende una capa delgada basada en níquel o titanio que tiene un espesor físico e' de modo que 0,2 nm < e' < 2,5 nm.
7. 7. El sustrato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la capa (168) final del recubrimiento (160) dieléctrico superpuesto, la capa más alejada del sustrato, se basa en un óxido, depositado preferiblemente subestequiométricamente y, notablemente, es una capa basada en óxido de titanio (TiOx) o basada en un óxido mixto de cinc y estaño (SnZnOx).
8. 8. Un acristalamiento múltiple (100) que comprende al menos dos sustratos (10, 30) que se mantienen unidos por una estructura (90) de armazón, formando dicho acristalamiento una separación entre un espacio externo (ES) y un espacio interno (IS), en donde al menos una capa de separación (15) de gas está dispuesta entre los dos sustratos, siendo un sustrato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
9. 9. Uso de una única capa absorbente (19) para producir un acristalamiento múltiple (100) que comprende al menos dos sustratos (10, 30) que se mantienen unidos por una estructura (90) de armazón, formando dicho acristalamiento una separación entre un espacio externo (ES) y un espacio interno (IS), en donde al menos una capa de separación (15) de gas está dispuesta entre los dos sustratos, siendo un sustrato (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para que dicho acristalamiento (100) presente una selectividad s > 1,45 mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz Tl > 55 %, o incluso para que dicho acristalamiento (100) presente una selectividad s > 1,5 mientras que al mismo tiempo tiene una transmisión de luz Tl > 57 %.