MX2007001364A

MX2007001364A - Substrato recubierto con propiedades mejoradas de control solar.

Info

Publication number: MX2007001364A
Application number: MX2007001364A
Authority: MX
Inventors: Paul A Medwick; Andrew V Wagner
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-08-04
Publication date: 2007-04-02
Also published as: WO2006017607A2; US20070116965A1; US20060029754A1; CA2575301A1; WO2006017607A3

Abstract

Se describe un substrato recubierto. El substrato recubierto incluye un substrato, una primera capa de dielectrico que cubre el substrato que tiene un espesor total superior a 290 A; una primera capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varia de 100 A a 130 A sobre la primera capa de dielectrico; una primera capa de imprimador que tiene un espesor que varia entre 0,5 A y 60 A sobre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo; una segunda capa de dielectrico que cubre la primera capa de imprimador que tiene un espesor total que varia de 680 A a 870 A; una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varia de 115 A a 150 A sobre la segunda capa de dielectrico; un segunda capa de imprimador que tiene un espesor que varia de 0,5 A a 60 A que cubre la segunda capa de dielectrico. Y una tercera capa de dielectrico que tiene un espesor total que varia entre 190 A a 380 A sobre la segunda capa de imprimador.

Description

SUBSTRATO RECUBIERTO CON PROPIEDADES MEJORADAS DE CONTROL SOLAR CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a substratos recubiertos con composiciones de recubrimiento multi-capa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los substratos tales como vidrio y acero se utilizan en construcción de edificios, en electrodomésticos, coches, etc. Muchas veces es necesario aplicar recubrimiento (s) funcionales sobre el substrato para obtener el comportamiento deseado. Ejemplos de recubrimientos funcionales incluyen recubrimientos electroconductores, recubrimientos fotocatalíticos, recubrimientos para control térmico, recubrimientos hidrófilos, etc. Un recubrimiento de control térmico (ejemplos de los cuales Incluyen recubrimientos de baja emisividad y/o recubrimienos de control solar) se puede aplicar sobre substrato (s) de vidrio utilizado (s) para construir una ventana de un edificio con el fin de manipular el aislamiento térmico, control solar, y/o propiedades estéticas de la ventana. Por manipulación de las propiedades de aislamiento térmico y de control solar de una o más ventanas de una estructura, se puede controlar eficazmente la temperatura interior de la estructura así como la cantidad de luz del interior de la estructura. Una clase de recubrimiento de control térmico es el formado por al menos una capa de metal reflectante de infrarrojo colocado en sandwich entre capas de material dieléctrico. El diseño específico del recubrimiento de control térmico está dirigido por el grado de propiedades de control solar y/o aislamiento térmico requeridas por la aplicación así como por consideraciones estéticas. La presente invención proporciona un substrato recubierto con un nuevo recubrimiento de control térmico. El substrato recubierto de la invención puede presentar una combinación de propiedades de aislamiento térmico, propiedades de control solar y/o propiedades estéticas que son deseables en el mercado.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN En un modo de realización no-limitativo, la presente invención es un substrato recubierto que comprende: un substrato; una primera capa de dieléctrico que cubre el substrato que tiene un espesor total mayor de 290 Á; una primera capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía desde 100 Á a 130 Á que cubre la primera capa de dieléctrico, una primera capa de imprimador que tiene un espesor que varía entre 0,5 Á y 60 Á que cubre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo; una segunda capa de dieléctrico que cubre la primera capa de imprimador que tiene un espesor total que varía de 680 Á a 870 Á; una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía entre 115 Á y 150 Á que cubre la segunda capa de dieléctrico; una segunda capa de imprimador que tiene un espesor que varía entre 0,5 Á y 60 Á que cubre la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo; y una tercera capa de dieléctrico que tiene un espesor total que varía de 190 Á a 380 A que cubre la segunda capa de imprimador. En otro modo de realización no-limitativo, la presente invención es un substrato recubierto que comprende un substrato; una primera capa de dieléctrico que tiene un espesor total mayor de 290 Á que cubre el substrato que comprende: una capa de estannato de zinc que cubre el substrato; y una capa de óxido de zinc que cubre la capa de estannato de zinc; una primera capa de plata que tiene un espesor que varía de 100 Á a 130 Á que cubre la primera capa de dieléctrico; una primera capa de material que contiene titanio que tiene un espesor que varía entre 0,5 Á y 60 A que cubre la primera capa de plata; una segunda capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía entre 680 Á a 870 Á que cubre la primera capa de material que contiene titanio; una capa de óxido de zinc que cubre la capa de material que contiene titanio que comprende: una capa de estannato de zinc que cubre la capa de óxido de zinc, y una capa de óxido de zinc que cubre la capa de estannato de zinc; una segunda capa de plata que tiene un espesor que varía entre 115 Á y 150 Á que cubre la segunda capa de dieléctrico; una segunda capa de material que contiene titanio que tiene un espesor que varía de 0,5 Á a 60 Á que cubre la segunda capa de plata; y una tercera capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía de 190 A a 380 Á que cubre la segunda capa de titanio que contiene material que comprende una capa de óxido de zinc que cubre la segunda capa de material que contiene titanio y una capa de estannato de zinc que cubre la capa de óxido de zinc de la tercera capa de dieléctrico. Aún en otro modo de realización no-limitativo, la invención consiste en un método de producir un substrato recubierto que comprende: depositar una primera capa de dieléctrico que tiene un espesor superior a 290 Á sobre el substrato; depositar una primera capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía de 100 Á a A 130 Á sobre la primera capa de dieléctrico; depositar una primera capa de imprimador que tiene un espesor que varía de 0,5 Á a 60 A sobre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo; depositar una segunda capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía de 680 Á a 870 Á sobre la primera capa de imprimador; depositar una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía de 115 Á a 150 Á sobre la segunda capa de dieléctrico; depositar una segunda capa de imprimador que tiene un espesor gue varía de 0,5 Á a 60 Á sobre la segunda capa de metal reflectante de inrarrojo; y depositar una tercera capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía de 190 Á a 380 A sobre la segunda capa de imprimador.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Todos los números que expresan dimensiones, características físicas, cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, y similares utilizadas en la memoria descriptiva y reivindicaciones han de entenderse siempre modificados por el término "aproximadamente". Según esto, a menos que se indique lo contrario, los valores numéricos señalados en la siguiente memoria descriptiva y reivindicaciones pueden variar dependiendo de las propiedades buscadas que se desean obtener por la presente invención. Por último, y sin intención de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al marco de las reivindicaciones, cada parámetro numérico deberá entenderse a la luz del número de dígitos significativos expresados y aplicando las técnicas ordinarias de redondeo. Además, ha de entenderse que todos los intervalos aquí descritos abarcan los sub-intervalos comprendidos dentro de ellos. Por ejemplo, deberá considerarse que un intervalo establecido de "1 a 10" incluye cualquiera y todos los sub-intervalos entre (e incluyéndolos) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; esto es, todos los sub-intervalos que empiezan con el valor mínimo de 1 o más y que terminan con el valor máximo de 10 o menos, por ejemplo, 1,0 a 7,8, 3,0 a 4,5, 6,3 a 10,0. Tal como aquí se emplea, ha de entenderse que los términos de espacio y dirección, tales como "izquierda", "derecha", "interior", "exterior", "arriba", "abajo", "encima", "fondo", y similares, abarcan varias orientaciones alternativas y, según esto, tales términos no han de considerarse como limitativos. Tal como aquí se utilizan, los términos "sobre", "aplicado en/sobre", "formado en/sobre", "depositado en/sobre" "sobrepuesto" y "proporcionado en/sobre" significan formado, depositado o proporcionado sobre la superficie pero no necesariamente en contacto con ella. Por ejemplo, una capa de recubrimiento "formada sobre" un substrato no excluye la presencia de una o más de otras capas de recubrimiento de igual o diferente composición colocadas entre la capa de recubrimiento formada y el substrato. Por ejemplo, el substrato puede incluir un recubrimiento convencional tal como los conocidos en la técnica para substratos de recubrimiento, tales como vidrio o cerámica. Tal como aquí se emplea, el término "película menor" se refiere a una composición de película específica que está descrita en la memoria descriptiva. El término no es descriptivo de la situación de la película en un apilado de recubrimiento o en cualquier capa de recubrimiento específica dentro del apilado de recubrimiento. Además, el término no es descriptivo del espesor. Tal como aquí se emplea, el término "película mayor" se refiere a una composición de película específica que está descrita en la memoria descriptiva. El término no es descriptivo de la situación de la película en el apilado de recubrimiento o en cualquier capa de recubrimiento específica dentro del apilado de recubrimiento. Tampoco el término es descriptivo de ningún espesor. En ciertos modos de realización, la película menor puede tener un espesor más grande que el de la película mayor. En un modo de realización no limitativo, la presente invención es un substrato recubierto con una composición de recubrimiento multi-capa que comprende una primera capa de dieléctrico, una primera capa de metal reflectante de infrarrojo, una primera capa de imprimador, una segunda capa de dieléctrico, una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo, una segunda capa de imprimador, y una tercera capa de dieléctrico. La primera capa de dieléctrico puede tener una configuración de película única o una configuración de película múltiple. En un modo de realización no limitativo de la invención, la primera capa de dieléctrico es una película única que comprende un material que tiene un índice de refracción mayor o aproximadamente igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético. Ejemplos no-limitativos de tales materiales son óxidos de metales o aleaciones de metales tales como óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, y óxido de bismuto; y nitruros dieléctricos tales como nitruro de silicio y nitruro de aluminio; así como aleaciones y mezclas de los mismos. En otro modo de realización no-limitativo de la invención, la primera capa dieléctrica es una configuración de película múltiple que comprende (1) una película mayor y (2) una película menor. La película mayor de la primera capa de dieléctrico cubre el substrato y comprende un material que tiene un índice de refracción mayor de 2 o igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético. Ejemplos no-limitativos de materiales adecuados son los dados en el párrafo precedente. Típicamente, la película mayor comprende un material dieléctrico resistente química y térmicamente tal como, pero sin limitarse solo a ellos, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de aleación zinc/estaño, nitruro de silicio, aleaciones y mezclas de los mismos. En un modo de realización no-limitativo de la presente invención, la película mayor puede comprender un óxido de aleación zinc/estaño. El óxido de aleación zinc/estaño se puede obtener utilizando depositado al vacío por metalizado de bombardeo iónico de magnetrón ("MSVD") para bombardear con iones un cátodo que comprende una aleación de zinc y estaño que puede comprender zinc y estaño en las proporciones de 10% en peso a 90% en peso de zinc y 90% en peso a 10% en peso de estaño. En un modo de realización no limitativo de la invención donde la película mayor de la primera capa de dieléctrico comprende un óxido de aleación zinc/estaño, la película mayor puede estar formada por estannato de zinc. El término "estannato de zinc" se refiere a una composición de fórmula ZnxSn?-x02-? (Fórmula 1) donde x es mayor de 0 pero menor de 1. Si x=2/3, por ejemplo, el estannato de zinc formado estará representado por Zn2/3Sn?/304/3 que se describe comúnmente como "Zn2Sn04". Un recubrimiento que contiene estannato de zinc tiene una o más películas según la Fórmula 1 en cantidad predominante. La película menor de la primera capa de dieléctrico cubre la película mayor de la primera capa de dieléctrico. La película menor deberá tener un índice de refracción cercano al índice de refracción de la película mayor. Esto se debe a que la película menor y la película mayor trabajan concertadamente para dar a la primera capa de dieléctrico un efecto óptico único. Entre los materiales adecuados para la película menor de la primera capa de dieléctrico se incluyen, pero sin que quede limitado solo a ellos, óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc aluminio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, nitruro de silicio, pentóxido de tántalo, nitruro de aluminio, y aleaciones y mezclas de ellos. El espesor total de la primera capa de dieléctrico es superior a 290 Á. Por ejemplo, el espesor total de la primera capa de dieléctrico puede variar de 290 Á a 350 A ó 295 Á a 340 Á. Tal como aquí se emplea, "espesor" se refiere a al espesor físico o espesor "geométrico" de una capa o película dada. La primera capa de dieléctrico puede depositarse utilizando técnicas convencionales tales como depósito de vapor químico, ("CVD"), pirólisis de pulverización, y MSVD. Si se forma una capa de recubrimiento de más de una película discreta, se pueden utilizar las técnicas de depósito descritas para depositar parte o todas la película que forman la capa de recubrimiento total. Métodos de depósito CVD adecuados son los descritos en las siguientes citas, que se incorporan aquí como referencia: Patentes estadounidenses Nos. 4.853.257; 4.971.843; 5.536.718; 5.464.657; 5.599.387; y 5.948.131. Métodos adecuados de depósito por pirólisis de pulverización son los descritos en las siguientes citas que se incorporan aquí como referencia: Patentes estadounidenses Nos. 4.719.126; 4.719.127; 4.111.150 y 3.660.061. Métodos de depósito MSVD adecuados son los descritos en las siguientes citas, que se incorporan aquí como referencia: Patentes estadounidenses Nos. 4.379.040; 4.861.669 y 4.900.633. La primera capa de metal reflectante de infrarrojo cubre la película menor de la primera capa de dieléctrico. La primera capa de metal reflectante de infrarrojo puede comprender uno o más metales nobles tales como plata, oro, cobre, platino, indio, osmio, y aleaciones y mezclas de ellos. El espesor de la primera capa de metal reflectante de infrarrojo puede variar de 100Á a 130 Á, por ejemplo, de 105 Á a 125 Á, o de 110 Á 120 Á. La primera capa de metal reflectante de infrarrojo se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes con referencia a la primera capa de dieléctico. Cuando la película menor de la primera capa de dieléctrico comprende óxido de zinc y la capa de metal reflectante de infrarrojo comprende plata, los átomos de la primera capa de metal reflectante de infrarrojo se orientan por si mismos de forma ventajosa como se describe en la Patente estadounidense No. 5.821.001, que se incorpora aquí como referencia. La primera capa de imprimador cubre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo. La primera capa de imprimador comprende un material que captura oxígeno o que reacciona con oxígeno, tal como materiales que contienen metal de transición. Por ejemplo, materiales adecuados para la capa de imprimador incluyen un material que contiene titanio, un material que contiene zirconio, un material que contiene aluminio, un material que contiene níquel, un material que contiene cromo, un material que contiene hafnio, un material que contiene cobre, un material que contiene niobio, un material que contiene tántalo, un material que contiene vanadio, un material que contiene indio, etc. La primera capa de imprimador actúa como capa que se sacrifica para proteger la primera capa reflectante de infrarrojo durante las subsiguientes etapas de procesado. La primera capa de imprimador es una capa que se sacrifica en el sentido de que reacciona con el oxígeno presente como resultado de las subsiguientes etapas del proceso para evitar que el oxígeno reaccione con la primera capa de metal reflectante de infrarrojo y como consecuencia afecte a las propiedades finales del substrato recubierto. La primera capa de imprimador se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes en relación con la capa de dieléctrico.. La primera capa de imprimador se deposita como un metal. Sin embargo, después de que la capa de imprimador es depositada, se oxida parcial o completamente dependiendo de las condiciones específicas del depósito. Como es bien conocido en la técnica, el espesor del imprimador parcial o completamente oxidado es mayor que el espesor del imprimador depositado originalmente. Tal como aquí se emplea, la expresión "espesor de la (primera) capa de imprimador" se refiere al espesor de la (primera) capa de imprimador parcial o completamente oxidada.

Dependiendo de si el recubrimiento de la presente invención se trate con calor o no, el espesor de la primera capa de imprimador varía. Por ejemplo, el recubrimiento se puede aplicar a un substrato de vidrio y tener que someterlo a tratamientos térmicos convencionales asociados con el combado o endurecido. En un modo de realización no limitativo de la invención en que el recubrimiento de la presente invención no se ha de tratar con calor, el espesor de la primera capa de imprimador puede variar de 0,5 A a 60 A , por ejemplo, de 12 Á a 30 A, o de 15 A a 25 Á. En un modo de realización no limitativo de la invención en que el recubrimiento de la presente invención se va a tratar térmicamente, el espesor de la primera capa de imprimador puede variar de 0,5 Á a 60 A, por ejemplo, de 25 A a 55 Á ó de 25 Á a 45 A. Cuando el recubrimiento se ha de tratar con calor, la primera capa de imprimador tiene que ser más gruesa que cuando el recubrimiento no se calienta debido a que el tratamiento térmico del recubrimiento conduce a la oxidación de la capa de imprimador. Una segunda capa de dieléctrico cubre la primera capa de imprimador. En un modo de realización de la invención no limitativo, la segunda capa de dieléctrico es una película única que comprende un material que tiene un índice de refracción mayor o igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético. Ejemplos no limitativos de materiales adecuados incluyen óxidos de metales o de aleaciones de metales tales como óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, y óxido de bismuto así como nitruros dieléctricos tales como nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de los mismos. En otro modo de realización no-limitativo de la invención, la segunda capa de dieléctrico es una configuración de película múltiple que comprende una película mayor colocada en sandwich entre dos películas menores. Las películas menores y la película mayor pueden estar formadas por los mismos materiales que los descritos antes en relación con la primera capa de dieléctrico. Las dos películas menores (una primera película menor que está colocada bajo la película mayor y una segunda película menor que cubre la película mayor) pueden hacerse de materiales iguales o diferentes. El espesor total de la segunda capa de dieléctrico puede variar de 680 A a 870 A, por ejemplo 700 A a 850 A o 720 A a 820 Á. La segunda capa de dieléctrico se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes con referencia a la primera capa de dieléctrico. Una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo cubre la segunda capa de dieléctrico. La segunda capa de metal reflectante de infrarrojo está formada por los mismos materiales descritos antes con referencia a la primera capa de metal reflectante de infrarrojo. El espesor de la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo puede variar de 115 A a 150 Á, por ejemplo de 124 Á a 130 Á, ó de 126 Á a 128 Á. La segunda capa reflectante de infrarrojo se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes con referencia a la primera capa de dieléctrico. Una segunda capa de imprimador cubre la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo. La segunda capa de imprimador comprende está formada por los mismos materiales que se han descrito antes con referencia a la primera capa de imprimador. El espesor de la segunda capa de imprimador es tal como se ha descrito antes con referencia a la primera capa de imprimador. Además, como se ha discutido antes, la segunda capa de imprimador será por lo general más gruesa si el recubrimiento se va a someter a tratamiento térmico. La segunda capa de imprimador se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes con referencia a la primera capa de dieléctrico. Una tercera capa de dieléctrico cubre la segunda capa de imprimador. En un modo de realización no limitativo de la invención, la tercera capa de dieléctrico es una película única que comprende un material que tiene un índice de refracción mayor o aproximadamente igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético. Ejemplos no limitativos de materiales adecuados incluyen óxidos de metales o de aleaciones de metales tales como óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, y óxido de bismuto, así como nitruros dieléctricos tales como nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos. En otro modo de realización no limitativo de la invención, la tercera capa de dialéctrico es una configuración de película múltiple que comprende una película mayor y una película menor. En este modo de realización, la película menor de la tercera capa de dieléctrico cubre la segunda capa de imprimador y la película mayor cubre la película menor. La película menor y la película mayor están formadas por los mismos materiales antes descritos con referencia a la primera capa de dieléctrico. El espesor total de la tercera capa de dieléctrico puede variar de 190 Á a 380 Á, por ejemplo 200 Á a 350 Á ó 220 A a 320 Á. La tercera capa de dieléctrico se puede depositar utilizando cualquiera de los métodos descritos antes en relación con la primera capa de dieléctrico. Opcionalmente, un acabado protector cubre la tercera capa de dieléctrico. Entre los ejemplos de acabados protectores adecuados se incluyen, sin que quede limitado solo a ésta, una capa de óxido de titanio como se describe en la Patente estadounidense No. 4.716.086, cuya descripción se incorpora aquí como referencia. En un modo de realización de la invención no limitativo, el espesor del acabado protector puede variar de 30 Á a 100 Á, por ejemplo, de 30 Á a 80 Á, ó de 30 A a 60 Á. Substratos adecuados para la presente invención incluyen, sin que quede limitado solo a ellos, materiales que transmiten la luz visible tales como vidrio y plásticos. En un modo de realización no limitativo de la invención, el vidrio es vidrio sin endurecer como es conocido en la técnica. En otro modo de realización de la invención no limitativo, el vidrio es vidrio endurecido como es conocido en la técnica. El endurecido se puede llevar a cabo por técnicas convencionales. El vidrio endurecido se puede emplear para paneles de ventanas. Aún en otro modo de realización de la invención no limitativo, se utilizan uno o más substratos de vidrio según la presente invención para formar una unidad de vidrio aislante ("unidad IG"). Aunque la presente invención no está limitada a una construcción específica de una unidad IG, una unidad IG típica de doble cristal está formada por un panel de vidrio interior separado por un espacio del panel de vidrio exterior por un espaciador como es bien conocido en la técnica. Unidades de IG adecuadas están descritas en la Patente estadounidense 5.655.282, que se incorpora aquí como referencia . La presente invención se ilustra con los siguientes ejemplos no-limitativos.

EJEMPLOS Se prepararon, con propósito de ensayo, dos ejemplo (Ejemplo 1 (un producto no endurecióle) y Ejemplo 2 (un producto endurecible) ) por recubrimiento de un substrato de vidrio de flotación utilizando un recubridor de vidrio al vacío en linea de producción empleando el proceso MSVD. Los parámetros del proceso, tales como medios gaseosos y presiones utilizados en el recubridor de MSVD eran los típicamente empleados para otros recubrimientos depositados por MSVD comerciales. Las composiciones de las configuraciones de recubrimiento para el Ejemplo 1 y Ejemplo 2 están descritas en el párrafo siguiente y los espesores de las capas de recubrimiento descritas se muestran en la Tabla 1 Los espesores de capa de las configuraciones de recubrimiento de los ejemplos se determinaron utilizando elipsometría espectroscópica. Cada recubrimiento depositado era una composición de recubrimiento multi-capa que comprendía una primera capa de dieléctrico cubriendo el substrato. La primera capa de dieléctrico está formada por una película mayor y una película menor. La película mayor de la primera capa de dieléctrico cubría el substrato y estaba formada por estannato de zinc. La película menor de la primera capa de dieléctrico cubría la película mayor de la primera capa de dieléctrico y estaba formada por óxido de zinc. Una primera capa de metal reflectante de infrarrojo formada por plata cubría la primera capa de dieléctrico. Una primera capa de imprimador depositada como titanio, que subsiguientemente se oxida parcial o totalmente, cubría la primera capa de metal reflectante de infrarrojo. Una segunda capa de dieléctrico, formada por dos películas menores que forman sandwich con una película mayor, cubría la primera capa de imprimador. Ambas películas menores estaban formadas de óxido de zinc. La película mayor comprendía estannato de zinc. Una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo, formada por plata, cubría la segunda capa de dieléctrico. Una segunda capa de imprimador depositada como titanio, oxidada subsiguientemente parcial o completamente, cubría la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo. Una tercera capa de dieléctrico formada por una película menor y una película mayor cubría la segunda capa de imprimador. La película menor de la tercera capa de dieléctrico cubría la segunda capa de imprimador y estaba formada por óxido de zinc. La película mayor de la tercera capa de dieléctrico cubría la película menor de la tercera capa de dieléctrico y estaba formada por estannato de zinc. Una capa de acabado protector estaba formada por materiales que contenían titanio y cubría la tercera capa de dieléctrico.

Tabla 1. Espesores de la capa para las configuraciones de recubrimiento de los ejemplos Antes del ensayo, se calentó el substrato recubierto con el Ejemplo 2 en un horno horizontal con una temperatura fijada en aproximadamente 1300°F (704°C) durante cinco minutos. Después de cinco minutos de calentamiento, la temperatura de la superficie recubierta era de aproximadamente 1185°F (640, 5°C) . Las propiedades espectrales de los ejemplos se caracterizaron utilizando un espectrofotómetro Lambda de Perkin-Elmer de 9 UV/VIS/NIR sobre las regiones ultravioleta, visible e infrarrojo próximo del espectro electromagnético. La Tabla 2 muestra los datos de cromaticidad de incidencia próxima a la normal para los Ejemplos 1 y 2. Los datos de cromaticidad se referenciaron a espacio de cromaticidad CIÉ L*, a*, b* para iluminante D65, observador convencional a 10 grados. Lo siguiente es una descripción de las tres propiedades estéticas mostradas en la Tabla 2. T (L*, a*, b*) son las coordenadas de cromaticidad de la luz transmitida (ángulo de incidencia igual a 0o de la normal); Rf (L*, a*, b*) son las coordenadas de cromaticidad de la luz reflejada por la superficie recubierta de la muestra, y Rg (L*, a*, b*) son las coordenadas de cromaticidad de la luz reflejada por la superficie de la muestra sin recubrir (para ambas reflectancias Rf y Rg, el ángulo de incidencia es igual a 8o de la normal) . Según esto, se utilizan nueve números en total para describir las propiedades estéticas de la incidencia próxima a la normal del substrato monolítico recubierto. La expresión "incidencia próxima a la normal" es muy utilizada en la técnica para indicar la observación esencialmente recta de un objeto.

Tabla 2. Estética transmitida y reflejada de un substrato monolítico recubierto según la presente invención La Tabla 3 muestra datos seleccionados del funcionamiento del control térmico y estético seleccionados para una configuración de unidad de vidrio aislante ("IG") de doble acristalado que contenía un substrato de vidrio recubierto con el Ejemplo 1 y el Ejemplo 2, respectivamente. En la configuración de la unidad IG, el recubrimiento de la invención va sobre un panel de vidrio transparente de ventana hacia fuera con un panel de ventana de vidrio transparente hacia dentro. Las propiedades de comportamiento mostradas en la Tabla que se da después se calcularon utilizando el algoritmo WINDO 5.2.17 de Lawrence Berkeley National Lab que está basado en datos medidos espectrofotométricamente. Para calcular los datos de comportamiento para la unidad IG de doble acristalado, el algoritmo WINDOW 5.2.17 requería la siguiente información: el espesor del panel de ventana situado hacia fuera así como sus transmitancia y reflectancia espectrales; emisividades de las superficies mayores del panel de fuera así como las propiedades térmicas (por ejemplo conductividad térmica y calor específico) del panel situado hacia fuera; el espesor del panel de ventana hacia dentro así como sus transmitancia y reflectancia espectrales; emisividades de las superficies mayores del panel que va hacia dentro así como las propiedades térmicas (por ejemplo conductividad térmica y calor específico) del panel de dentro; la distancia entre el panel de ventana que va hacia fuera y el panel de ventana que va hacia dentro; el tipo de relleno de gas utilizado en el espacio entre paneles; y cual (es) es (son) la(s) superficie (s) de la unidad IG recubierta (s) . Si se recubre un panel dado, las propiedades espectrales (es decir transmitancia y reflectancia) del panel recubierto se utilizan para determinar las propiedades de control estético y térmico netas de la unidad IG. Para el panel ligero que va hacia fuera se introdujo la siguiente información: vidrio transparente, de 0,223 pulgadas de grueso (0,57 cm) . Para el panel ligero hacia dentro, se introdujo la siguiente información: vidrio transparente, 0,223 pulgadas (0,57 cm) de grueso. Para la anchura del espacio de aire, se introdujo la siguiente información: 0,5 pulgadas (1,25 cm) . Para el relleno de gas del espacio de aire, se introdujo la siguiente información: aire. Y para la información con respecto a cual de las superficies de la unidad de IG (vidrio con aislamiento) estaba recubierta, se introdujo lo siguiente: #2 (es decir la superficie hacia dentro del panel ligero de ventana de fuera) .

Tabla 3. Propiedades estéticas y de control térmico de unidades IG de doble acristalado según la presente invención 1Luz visible transmitida 2Luz visible reflejada vista desde el exterior 3Luz visible reflejada vista desde el interior ^Energía solar total transmitida 5Energía solar total reflejada desde el exterior 6Energía solar total reflejada desde el interior 7Coeficiente de sombreado. El valor SC (coeficiente de sombreado) se calculó empleando las condiciones normalizadas de día de verano del National Fenestration Research Council (NFRC) 8Coeficiente de ganancia de calor solar. El valor del SHGC (coeficiente de ganancia de calor solar) se calculó empleando las condiciones normalizadas de día de verano del NFRC. 9Relación luz a ganancia solar. El valor de LSG (luz a ganancia solar) es la relación de Tvis (expresado como decimal) a el SHGC (coeficiente de ganancia de calor solar) . La relación LSG se refiere a condiciones normalizadas de un día de verano del NFRC 10E1 valor U se calculó utilizando condiciones normalizadas de una noche de invierno según NFRC.

CONCLUSIÓN La Tabla 2 muestra la estética transmitida y reflejada de un substrato monolítico recubierto según la presente invención. La Tabla 3 muestra las propiedades que se pueden alcanzar cuando se incorpora un substrato de vidrio según la presente invención a la unidad de vidrio aislante descrita. Las propiedades son como sigue: Tvis es mayor o igual a 68,2%; Rvis (exterior) es menor o igual a 13,4%; Rvis (interior) menor o igual a 13,9%; TSET menor o igual a 32,5%; TSER (exterior) es mayor o igual a 29,1%; TSER (interior) es mayor o igual a 30,8%; SC mayor o igual a 0,43; SHGC es mayor o igual a 0,38; la relación LSG mayor o igual a 1,84; y el valor de U es menor o igual a 0,30 BTU/hora-pie2-°F. Los epecialistas en la técnica podrán apreciar fácilmente que se pueden hacer modificaciones de la invención sin separarse de los conceptos descritos en la anterior memoria descriptiva. Estas modificaciones han de considerarse incluidas dentro del marco de la invención. Según esto, los modos de realización particulares descritos con detalle aquí antes son solamente ilustrativos y no limitativos del alcance de la invención, que se da en toda la amplitud en las reivindicaciones adjuntas y cualquiera y todos los equivalentes de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un substrato recubierto que comprende a. un substrato b. una primera capa de dieléctrico que cubre el substrato que tiene un espesor total superior a 290 Á; c. una primera capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía de 100 A al30 Á que cubre la primera capa de dieléctrico; d. una primera capa de imprimador que tiene un espesor que varía entre 0,5 Á a 60 A que cubre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo; e. una segunda capa de dieléctrico que cubre la primera capa de imprimador que tiene un espesor total que varía de 680 Á a 870 Á; f. una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía entre 115 Á a 150 Á que cubre la segunda capa de dieléctrico; g. una segunda capa de imprimador que tiene un espesor que varía de 0,5 Á a 60 Á que cubre la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo; y h. una tercera capa de dieléctrico que tiene un espesor total que varía entre 190 Á y 380 Á que cubre la segunda capa de imprimador.

2. El substrato recubierto según la reivindicación 1 donde la capa de dieléctrico primera, segunda y tercera es una película única que está formada por un material que tiene un índice de refracción superior o igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético.

3. El substrato recubierto según la reivindicación 2 donde la capa de dieléctrico primera, segunda y tercera es una película única seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio y nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de los mismos.

4. El substrato recubierto según la reivindicación 1 donde las capas de imprimador primera y segunda están formadas por un material gue captura oxígeno o que reacciona con oxígeno.

5. El substrato recubierto según la reivindicación 4 donde las capas primera y segunda de imprimador se seleccionan de un material que contiene titanio, un material que contiene zirconio, un material que contiene aluminio, un material que contiene níquel, un material que contiene cromo, un material que contiene hafnio, un material que contiene cobre, un material que contiene niobio, un material que contiene tántalo, un material que contiene vanadio, y un material que contiene indio.

6. El substrato recubierto según la reivindicación 1, donde la primera capa de dieléctrico comprende: una película mayor seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de los mimos, que cubre el substrato; y una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos, que cubre la película mayor.

7. El substrato recubierto según la reivindicación 6, donde la película menor es óxido de zinc.

8. El substrato según la reivindicación 1, donde la segunda capa de dieléctrico comprende: a. una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de los mimos, que cubre la primera capa de imprimador; y b una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos, que cubre la película menor inferior de la segunda capa de dieléctrico; y c. una película menor superior, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones de los mimos, que cubre la película mayor.

El substrato recubierto según la reivindicación 8 donde la película menor inferior y/o la película menor superior comprenden óxido de zinc

10. El substrato recubierto según la reivindicación 1, donde la tercera capa de dieléctrico comprende: a. una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezcla de los mismos, que cubre la segunda capa de imprimador; y b una película mayor seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos que cubre la película mayor.

11. El substrato recubierto según la reivindicación 10 donde la película menor comprende óxido de zinc.

12. El substrato recubierto según la reivindicación 1 donde las capas primera y segunda de metal reflectante de infrarrojo se seleccionan entre oro, cobre, plata y aleaciones y mezclas de ellos.

13. El substrato recubierto según la reivindicación 1, donde el substrato es vidrio.

14. El substrato recubierto según la reivindicación 1, donde se coloca el substrato recubierto en una unidad de vidrio aislante (IG) que tiene una configuración como se ha descrito, de la forma siguiente: un vidrio de ventana que va hacia el exterior que tiene una superficie mayor hecha de vidrio transparente de 0,223 pulgadas (0,57 cm) de grueso espaciado 0,5 pulgadas (1,25 cm) desde un panel de ventana interior situado frente a él hecho de vidrio transparente que tiene un espesor nominal de 0,223 pulgadas (0,57 cm) ; un espacio entre los paneles de ventana que está lleno de aire; y el recubrimiento aplicado sobre la superficie mayor del panel de ventana hacia el exterior más cercana y enfrente de panel de ventana hacia el interior; y la unidad IG presenta al menos una de las siguientes propiedades: Tvis es mayor o igual a 68,2%; Rvis (exterior) es menor o igual a 13,4%; Rvis (interior) menor o igual a 13,9%; TSET menor o igual a 32,5%; TSER (exterior) es mayor o igual a 29,1%; TSER (interior) es mayor o igual a 30,8%; SC es mayor o igual a 0,43; SHGC es mayor o igual a 0,38; la relación LSG es mayor o igual a 1,84; y el valor de U es menor o igual a 0,30 Btu/hora-pie2-°F.

15. El substrato recubierto según la reivindicación 1, que comprende además un acabado protector que cubre la tercera capa de dieléctrico.

16. Un substrato recubierto que comprende: a. un substrato de vidrio; b. una primera capa de dieléctrico que tiene un espesor total mayor de 290 Á que cubre el substrato que comprende : i. una capa de estannato de zinc que cubre el substrato; y ii. una capa de óxido de zinc que cubre la capa de estannato de zinc: c. una primera capa de plata que tiene un espesor que varía entre 100 Á y 130 A que cubre la primera capa de dieléctrico. d. una primera capa de material que contiene titanio que tiene un espesor que varía de 0,5 Á a 60 Á que cubre la primera capa de plata; e. una segunda capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía entre 680 Á y 870 Á que cubre la primera capa de material que contiene titanio que comprende i una capa de óxido de zinc que cubre la capa de material que contiene titanio; ii. una capa de estannato de zinc que cubre la capa de óxido de zinc; y iii. una capa de óxido de zinc que cubre la capa de estannato de zinc; f. una segunda capa de plata que tiene un espesor que varía de 115 A a 150 Á que cubre la segunda capa de dieléctrico; g. una segunda capa de material que contiene titanio que tiene un espesor de 0,5 Á a 60 Á que cubre la segunda capa de plata; y h. una tercera capa de dieléctrico que tiene un espesor que varía de 190 A a 360 Á que cubre la capa de material que contiene titanio que comprende: i. una capa de óxido de zinc que cubre la segunda capa de material gue contiene titanio; y ii. una capa de estannato de zinc que cubre la capa de óxido de zinc de la tercera capa de dieléctrico.

17. El substrato recubierto según la reivindicación 16, donde cuando se coloca el substrato recubierto en una unidad de vidrio aislante (IG) que tiene una configuración como se ha descrito, se hace de la siguiente manera: un panel de vidrio de ventana gue va hacia el exterior que tiene una superficie mayor hecho de vidrio transparente de 0,223 pulgadas (0,57 cm) de grueso espaciada 0,5 pulgadas (1,25 cm) y enfrentada a un panel de vidrio de ventana que va hacia el interior hecho de vidrio transparente que tiene un espesor nominal de 0,223 pulgadas (0,57 era) ; un espacio entre los paneles de vidrio de ventana que está lleno de aire; y el recubrimiento aplicado sobre la superficie mayor del panel de ventana hacia el exterior que está más cercana y enfrente del panel de ventana hacia el interior; y la unidad IG presenta al menos una de las siguientes propiedades: Tvis es mayor o igual a 68,2%; Rvis (exterior) es menor o igual a 13,4%; Rvis (interior) menor o igual a 13,9%; TSET menor o igual a 32,5%; TSER (exterior) es mayor o igual a 29,1%; TSER (interior) es mayor o igual a 30,8%; SC (coeficiente de sombreado) es menor o igual a 0,43; SHGC es menor o igual a 0,38; la relación LSG es mayor o igual a 1,84; y el valor de U es menor o igual a 0,30 Btu/hora-pie2-°F.

18. Un método para producir un substrato recubierto que comprende: a. depósito de una primera capa de dieléctrico que tiene un espesor mayor de 290 Á sobre el substrato b. depósito de una primera capa de metal reflectante de infrarrojo, que tiene un espesor que varía de 100 Á a 130 Á, sobre la primera capa de dieléctrico; c. depósito de una primera capa de imprimador, que tiene un espesor que varía entre 0,5 Á y 60 A, sobre la primera capa de metal reflectante de infrarrojo; d. depósito de una segunda capa de dieléctrico, que tiene un espesor que varía de 680 Á a 870 Á sobre la primera capa de imprimador; e. depósito de una segunda capa de metal reflectante de infrarrojo que tiene un espesor que varía de 115 Á a 150 A, sobre la segunda capa de dieléctrico; f. depósito de una segunda capa de imprimador gue tiene un espesor que varía de 0,5 Á a 60 A sobre la segunda capa de metal reflectante de infrarrojo; y g. depósito de una tercera capa de dieléctrico gue tiene un espesor que varía entre 190 A y 380 Á sobre la segunda capa de imprimador.

19. El método según la reivindicación 18 donde el depósito de la primera capa de dieléctrico comprende depositar un materal que tiene un índice de refracción mayor o igual a 2 en la porción visible del espectro electromagnético.

20. El método según la reivindicación 18, donde la segunda capa de dieléctrico comprende: depositar una película mayor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de los mismos, sobre el substrato ; y depositar una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bimuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos, que cubre la película mayor.

21. El método según la reivindicación 20 donde la película menor depositada es óxido de zinc.

22. El método según la reivindicación 18 donde el depósito de la tercera capa de dieléctrico comprende: a. depositar una película menor inferior seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezcla de los mismos, sobre la primera capa de imprimador; b. depositar una película mayor seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos sobre la película menor inferior; y c. depositar una película menor superior seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezcla de los mismos, sobre la película mayor .

23. El método según la reivindicación 22 donde las películas menores inferior y superior están formadas por óxido de zinc. 24 El método según la reivindicación 18 donde el depósito de la tercera capa de dieléctrico sobre la segunda capa de imprimador comprende: a. depositar una película menor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezcla de los mismos, sobre la segunda capa de imprimador; y depositar una película mayor, seleccionada entre óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de zinc/estaño, estannato de zinc, óxido de zinc aluminio, óxido de indio, óxido de indio estaño, óxido de titanio, óxido de tántalo, óxido de bismuto, nitruro de silicio, nitruro de aluminio así como aleaciones y mezclas de ellos, sobre la película menor de la tercera capa de dieléctrico El método según la reivindicación 24 donde la película menor depositada es óxido de zinc El método según la reivindicación 18 que comprende además calentar el substrato recubierto.