ES2642767T3

ES2642767T3 - Acristalamiento de control solar

Info

Publication number: ES2642767T3
Application number: ES14727207.4T
Authority: ES
Inventors: Philippe Roquiny; Olivier KAPPERTZ; Jörg MÖNNEKES; Yuping Lin; Stijn Mahieu; Anne-Christine Baudouin
Original assignee: AGC Glass Europe SA; AGC Flat Glass North America Inc
Current assignee: AGC Glass Europe SA; AGC Flat Glass North America Inc
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2017-11-20
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: US10562813B2; EP3004013B2; MY171953A; EP3004013B1; US20160122238A1; US20190233328A1; WO2014191485A2; EA029123B1; WO2014191485A3; EA201591833A1; US10358385B2; HUE037218T2; EP3004013A2; SG11201509416YA; PL3004013T3

Abstract

Acristalamiento que comprende un sustrato transparente recubierto con una pila de capas delgadas que comprenden n capa(s) funcional(es) que reflejan radiación infrarroja y n + 1 capas dieléctricas, con n + 1, estando rodeadas cada una de las capas funcionales por capas dieléctricas, caracterizado por que al menos una capa dieléctrica por encima de una capa funcional comprende una capa que consiste esencialmente en óxido de silicio y por que la pila comprende una capa de barrera que, según se deposita, se basa en óxido de zinc por encima y está en contacto directo con cualquier capa funcional que tenga una capa de óxido de silicio en la capa dieléctrica directamente por encima de ella.

Description

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(ii) una capa de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 8 nm, en contacto con la capa (iii),

(iii) una capa funcional a base de plata, que tiene un espesor entre 10 y 16 nm,

(iv) una capa de barrera de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 5 1 y 18 nm, preferiblemente entre 1 y 5 nm, en contacto con la capa (iii),

(v): una capa de óxido de titanio, que tiene un espesor entre 5 y 35 nm,

(vi): opcionalmente una capa de óxido mixto de zinc-estaño,

(vii) opcionalmente una capa de nitruro de silicio, teniendo la capa (vi), en ausencia de la capa (vii), un espesor como máximo de 35 nm, o

10 teniendo la capa (vii), en ausencia de la capa (vi), un espesor como máximo de 35 nm o teniendo las capas (vi) y (vii), juntas, un espesor como máximo de 35 nm,

(viii) una capa de óxido de silicio, ventajosamente depositada por PECVD, que tiene un espesor como máximo de 45 nm, con un espesor total para la capa (vi), si existe, y una capa (vii) de entre 20 y 45 nm, y

(ix) opcionalmente una capa de óxido mixto de titanio-zirconio, que tiene un espesor entre 2 y 10 nm.

15 En realizaciones adicionales de la invención, la pila de capas delgadas comprende al menos, o consiste en, partiendo del sustrato:

(i): una capa de óxido mixto de zinc-estaño, que tiene un espesor entre 27 y 45 nm,

(ii): una capa de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 8 nm,

en contacto con la capa (iii), 20 (iii) una capa funcional a base de plata, que tiene un espesor entre 7 y 16 nm,

(iv): una capa de barrera de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 35 nm, preferiblemente entre 1 y 18 nm, en contacto con la capa (iii),

(v): una capa de óxido de silicio, ventajosamente depositada por PECVD, que tiene un espesor entre 20 y 100

nm, preferiblemente entre 20 y 80 nm, y 25 (vi) opcionalmente una capa de óxido mixto de titanio-zirconio, que tiene un espesor entre 2 y 10 nm.

En realizaciones aún adicionales de la invención, la pila de capas delgadas comprende al menos, o consiste en, partiendo del sustrato:

(i) una capa de óxido mixto de zinc-estaño, que tiene un espesor entre 27 y 45 nm,

(ii): una capa de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, con un espesor entre 1 y 8 nm, en 30 contacto con la capa (iii),

(iii) una capa funcional a base de plata, que tiene un espesor entre 7 y 16 nm,

(iv) una capa de barrera de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 18 nm, preferiblemente entre 1 y 8 nm, en contacto con la capa (iii),

(v): opcionalmente una capa de óxido mixto de zinc-estaño o una capa a base de óxido de zinc, que tiene un 35 espesor entre 5 y 20 nm,

(vi) una capa de óxido de silicio, ventajosamente depositada por PECVD, que tiene un espesor entre 20 y 125 nm, preferiblemente entre 20 y 100 nm,

(vii) una capa de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 8 nm,

en contacto con la capa (viii), 40 (viii) una capa funcional a base de plata, que tiene un espesor entre 7 y 16 nm,

(ix): una capa de barrera de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, que tiene un espesor entre 1 y 18 nm, preferiblemente entre 1 y 8 nm, en contacto con la capa (viii),

(x): una capa de óxido mixto de zinc-estaño y/o una capa a base de óxido de zinc, que tiene un espesor, si es

necesario conjuntamente, de entre 10 y 70 nm, y 45 (xi) opcionalmente una capa de óxido mixto de titanio-zirconio, que tiene un espesor entre 2 y 10 nm.

Ventajosamente, para minimizar o evitar la turbidez debida a la recristalización cuando se utiliza una capa de SiO2 gruesa, dicha capa puede dividirse en dos capas separadas por otro material dieléctrico como una capa de óxido mixto de zinc-estaño o una capa a base de óxido de zinc. En la realización precedente, esto podría dar, por ejemplo, la secuencia siguiente: ... (iv) -(v) -(vi) -(v) -(vi) -(vii) ...

50 En otras realizaciones de la invención, la pila de capas delgadas comprende al menos, o consiste en, partiendo del sustrato:

(ii): una capa de óxido de zinc, opcionalmente impurificada con aluminio, con un espesor entre 1 y 8 nm, en

contacto con la capa (iii), 55 (iii) una capa funcional a base de plata, que tiene un espesor entre 7 y 16 nm,

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De acuerdo con algunas realizaciones de la invención, la pila de revestimiento es "auto-compatible". Esto significa que no hay o sólo unos pocos cambios en las propiedades ópticas y/o energéticas, cuando el sustrato revestido se somete a un tratamiento térmico del tipo templado o curvado. Esto tiene como ventaja que productos no tratados térmicamente y tratados térmicamente pueden colocarse uno junto al otro para la misma aplicación, p. ej., dentro de

5 una fachada de edificio. Anteriormente, por el contrario, era necesario desarrollar y fabricar en paralelo dos tipos de pilas de revestimiento, una para vidrio no templado, la otra para vidrio templado o curvado, lo que es complicado tanto en términos de investigación y desarrollo como en logística, entre otros.

De acuerdo con otro de sus aspectos, la presente invención proporciona un proceso de revestimiento de un sustrato transparente con una pila de capas delgadas tal como se define en la reivindicación 16. Las reivindicaciones

10 dependientes definen aspectos preferidos y/o alternativos de la invención.

La invención proporciona a este respecto un procedimiento de revestimiento de un sustrato transparente con una pila de capas delgadas que comprenden n capas funcionales que refleja radiación infrarroja y n + 1 capas dieléctricas, siendo n≥1, estando cada una de las capas funcionales rodeada por capas dieléctricas. Dicho procedimiento comprende depositar una capa que consiste esencialmente en óxido de silicio por deposición química

15 de vapor asistida por plasma (PECVD) como parte de al menos una capa dieléctrica por encima de una capa funcional y depositar una capa de barrera a base de óxido de zinc por encima y en contacto directo con cualquier capa funcional que tenga una capa de óxido de silicio en el dieléctrico directamente encima de ella.

La deposición química de vapor asistida por plasma (PECVD) es un procedimiento comúnmente utilizado para depositar películas delgadas de un estado de gas (vapor) a un estado sólido sobre un sustrato. En el proceso están 20 implicadas reacciones químicas que se producen después de la creación de un plasma de los gases que reaccionan. La PECVD puede llevarse a cabo utilizando cualquier plasma: plasmas no térmicos (fuera de equilibrio)

o plasmas térmicos (en equilibrio). Se prefieren generalmente los plasmas no térmicos. Las entidades activas del plasma tales como electrones, iones o radicales, pueden provocar la disociación o la activación de los precursores químicos. Con el fin de mantener el plasma fuera de equilibrio, a menudo es necesario operar a presión reducida. La

25 mayoría de las técnicas conocidas de la PECVD utilizan, por tanto, plasmas de baja presión. Preferiblemente, la

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deposición de la capa que consiste esencialmente en óxido de silicio de acuerdo con la invención se realiza mediante PECVD a baja presión.

El plasma se puede generar a través de fuentes que emplean dispositivos conocidos que están disponibles en el comercio. Se puede hacer mención, como fuentes de plasma, a fuentes PBS (fuente de haz de plasma), fuentes de PDP (Plasma de descarga Penning), fuentes de microondas y fuentes ICP (Plasma Acoplado Inductivamente). Dentro de las fuentes PBS se puede hacer mención a fuentes de plasma de cátodo hueco (véase, por ejemplo, el documento WO 2010/017185) y fuentes lineales de plasma de doble haz (Dual Beam PBS™) que proceden, en particular, de GPi (General Plasma Inc.). En comparación con la pulverización catódica con magnetrón, la PECVD da acceso a plasmas que tienen temperaturas más bajas, lo que hace posible la deposición de muchos más materiales diferentes.

Preferiblemente, la deposición de la capa que consiste esencialmente en óxido de silicio se realiza mediante PECVD utilizando una fuente de microondas, una fuente de cátodo hueco o una fuente de plasma de doble haz. Preferiblemente, la deposición de las capas delgadas de la pila, distintas de la capa que consiste esencialmente en óxido de silicio, se realiza mediante pulverización catódica con magnetrón. Ventajosamente, ambos procesos, la PECVD y la pulverización catódica con magnetrón, se pueden integrar en una misma línea de producción, colocándose la fuente de PECVD en una zona de revestimiento del dispositivo de revestimiento de magnetrón.

Precursores de silicio que se pueden utilizar en el proceso de la PECVD de acuerdo con la invención son silanos, disilanos, siloxanos, entre los cuales se prefieren TMDSO (tetrametildi-siloxano) y HMDSO (hexametildisiloxano), silazanos, sililaminas, entre los que se prefiere TSA (trisililamina), alcóxidos de silicio, entre los que se prefiere TEOS (ortosilicato de tetraetilo) y silanoles. Se prefieren silanos, TMDSO, HMDSO y TSA.

A continuación se describirán adicionalmente realizaciones de la invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los ejemplos 1 a 10, junto con los ejemplos comparativos 1 a 15. Todos los valores de espesor de los ejemplos y ejemplos comparativos se dan en nm. Salvo indicación en contrario, las capas de óxido de silicio han sido depositadas mediante PECVD. Algunas con una fuente de cátodo hueco, del tipo descrito en el documento WO2010/017185 en una configuración de 1 metro de ancho, bajo las siguientes condiciones: 20 kW AC, el flujo de precursor TSA alrededor de 95 cm2 de una alimentación central, se registra una tasa de deposición dinámica de 300 nm/m/min. Otros con una fuente de microondas, bajo las siguientes condiciones: 3kW, 120 cm2, precursor HMDSO, 1000 cm2 O2, tasa de deposición dinámica de 60 nm/m/min.

En las siguientes tablas se utilizan las siguientes abreviaturas:

ZnSnOx óxido mixto de zinc-estaño ZSO5 óxido mixto de zinc-estaño con una proporción de zinc-estaño de alrededor de 52-48% en peso ZnO:Al óxido de zinc impurificado con aluminio, depositado a partir de un objetivo metálico en atmósfera

de oxígeno AZO óxido de zinc impurificado con aluminio, depositado a partir de un objetivo cerámico en atmósfera

neutra AISiN nitruro mixto de aluminio y silicio ZnSnOx: AI óxido mixto de zinc-estaño impurificado con aluminio TiOx óxido subestequiométrico de titanio AlN nitruro de aluminio SiN nitruro de silicio

Ejemplo Comparativo 1

La siguiente pila de capas delgadas, no de acuerdo con la invención, ha sido depositada por pulverización catódica con magnetrón sobre un sustrato de vidrio:

vidrio: ZnSnOx ZnO Ag ZnO:Al (2% en peso) ZnSnOx

imagen9: 32 5 13,3 15 41

imagen10

comparativos 10 y 11 no de acuerdo con la invención han sido depositadas por pulverización catódica con magnetrón. Otras capas de las pilas han sido depositadas por pulverización catódica con magnetrón.

La puntuación de la prueba de barrido (AB Barrido), turbidez (AB Turbidez), emisividad (AB E) y resistencia de la lámina (AB Rs [Ω/□]) en muestras tratadas térmicamente (el tratamiento térmico se llevó a cabo a 730ºC durante 3 5 min 15 s) se dan en la tabla, junto con el valor Delta E* en reflexión sobre la cara de revestimiento.

Todos los ejemplos de acuerdo con la invención muestran buenos resultados en términos de resistencia a la abrasión, turbidez, emisividad y resistencia de la lámina después del tratamiento térmico. Además, muestran buenos resultados en términos de auto-compatibilidad, con Delta E* inferior a 5,0, preferiblemente inferior a 3,0, más preferiblemente inferior a 2,0. Por el contrario, muestras que incorporan óxido de silicio depositado por magnetrón

10 muestran al menos un valor para estas propiedades que es inaceptable (valores subrayados en la tabla).

Además, se midieron las propiedades siguientes en el ejemplo 1:

imagen11: Acristalamiento simple (SG)

TL antes | tras tratamiento térmico: 86,5 % | 90,4 %

RLc antes | tras tratamiento térmico: 4,7 % | 4,9 %

RLg antes | tras tratamiento térmico: 5,1 % | 5,2 %

Rs antes | tras tratamiento térmico: 3,8 Ω/□ | 3,4 Ω/□

Ejemplos 6 a 8 y Ejemplos Comparativos 12 y 13

Pilas de revestimiento doble de plata de acuerdo con la Tabla III se han depositado sobre un sustrato de vidrio de 3

15 mm de espesor. Las capas de óxido de silicio en los ejemplos 6 a 8 de acuerdo con la invención han sido depositadas mediante la PECVD de cátodo hueco, mientras que capas de óxido de silicio en los ejemplos comparativos 12 y 13 no de acuerdo con la invención han sido depositadas por pulverización catódica con magnetrón. Otras capas de las pilas han sido depositadas por pulverización catódica con magnetrón.

La puntuación de la prueba de barrido (AB Barrido), turbidez (AB Turbidez), emisividad (AB E) y resistencia de la

20 lámina (AB Rs [Ω/□]) en muestras tratadas térmicamente (el tratamiento térmico se llevó a cabo a 730ºC durante 4 min) se dan en la tabla.

Todos los ejemplos de acuerdo con la invención muestran buenos resultados en términos de resistencia a la abrasión, turbidez, emisividad y resistencia de la lámina después del tratamiento térmico. Por el contrario, muestras que incorporan óxido de silicio depositado por magnetrón muestran al menos un valor para estas propiedades que

25 es inaceptable (valores subrayados en la tabla).

Además, se midieron las propiedades siguientes en el ejemplo 6:

imagen12: Acristalamiento simple (SG)

TL antes | tras tratamiento térmico: 73 % | 69,6 %

RLc antes | tras tratamiento térmico: 6,8 % | 6,4 %

RLg antes | tras tratamiento térmico: 9 % | 11,1 %

Rs antes | tras tratamiento térmico: 2,8 Ω/□ | 2,4 Ω/□

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imagen16: ΔE* ΔE*

Ej. C.15: Ej.10

pH 2: 2,1 0,1

pH 3,4: 1,6 0,1

pH 5: 0,4 0,1

pH 8: 0,5 0,1

pH 12: 0,7 0,1

Ensayo de barrido

El "Ensayo de barrido" o "Ensayo de barrido en húmedo" se utiliza para evaluar la resistencia del revestimiento a la erosión provocada por el restregado. Detalles completos de este ensayo se establecen en la norma ASTM D 2486

00. Muestras de vidrio revestido se sometieron al Método de Ensayo A. Las muestras se restregaron en húmedo (con agua desmineralizada), con un cepillo de cerdas, durante 1000 ciclos. Su degradación se observó después a simple vista y se comparó. Se asignó una puntuación entre 1 y 5, 1 significa no degradada y 5 significa muy degradada (eliminación completa del revestimiento).

Ensayo de lavado

El "Ensayo de lavado" se utiliza para evaluar la resistencia del revestimiento a la erosión provocada por el lavado. Se introduce una muestra cuadrada de 40 x 50 cm en una lavadora de vidrio industrial que funciona con agua desmineralizada. Mientras la válvula está en contacto con los cepillos giratorios, el movimiento hacia delante se detiene durante 60 s. En el ensayo 1, los cepillos se desconectan al mismo tiempo, mientras que en el ensayo 2 continúan girando. En ambos casos el agua sigue funcionando.

La degradación se observa a simple vista y se compara. Se asigna una puntuación entre 1 y 6, 1 significa no degradada y 6 significa muy degradada (eliminación total del revestimiento).

Ensayo Taber

El "ensayo Taber" es otro ensayo utilizado para evaluar la resistencia del revestimiento a la erosión provocada por la fricción. Una muestra cuadrada de 10 x 10 cm se mantiene sobre una placa de acero que gira a una velocidad de 65 a 75 rpm. Cada uno de dos brazos ponderados paralelos porta una rueda abrasiva específica girando libremente alrededor de un eje horizontal. Las ruedas están cubiertas por una banda de fieltro (de acuerdo con la norma DIN 68861, suministrada por Erichsen, fijada a las ruedas). Cada una de las ruedas se encuentra sobre la muestra a ensayar bajo el peso aplicado a cada uno de los brazos, que es una masa de 500 g. Las muestras pueden restregarse en húmedo (con agua desmineralizada) o en seco. La combinación de las ruedas abrasivas y la placa de soporte giratoria crea en la muestra una corona abrasiva, más o menos pronunciada, de acuerdo con la dureza del revestimiento. Se asigna una puntuación de 1 a 6 a cada una de las muestras que han sido sometidas al ensayo después de un total de 500 rotaciones, siendo 1 la mejor puntuación que muestra un revestimiento altamente resistente y 6 la puntuación más baja.

AWRT

El "Ensayo de restregado en húmedo automático" (AWRT) es de nuevo un ensayo utilizado para evaluar la resistencia del revestimiento a la erosión. Un pistón cubierto con un paño de algodón (referencia: CODE 40700004 suministrado por ADSOL) se pone en contacto con el revestimiento y oscila sobre la superficie. El pistón porta un peso para tener una fuerza de 33N que actúa sobre un dedo de 17 mm de diámetro. La abrasión del algodón sobre la superficie revestida dañará (eliminará) el revestimiento después de cierto número de ciclos. El ensayo se realiza durante 250 y 500 ciclos, a distancias separadas sobre la muestra. La muestra se observa bajo un cielo artificial para determinar si se pueden observar decoloraciones y/o arañazos en la muestra. La puntuación del AWRT se da en una escala de 1 a 10, siendo 10 la mejor puntuación, lo que indica un revestimiento altamente resistente.

Claims

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