FR3108902A1 - Vitrage de contrôle solaire - Google Patents
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- C03C17/42—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
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Abstract
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent revêtu :- d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge comprenant une couche fonctionnelle à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée, et- d’un film polymérique de protection solaire.
Description
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent revêtu d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge. L'invention concerne également les vitrages comprenant ces matériaux ainsi que l'utilisation de tels matériaux pour fabriquer des vitrages d'isolation thermique et/ou de protection solaire. Dans la suite de la description, le terme « fonctionnel » qualifiant « revêtement fonctionnel » signifie « pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge ».
Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les véhicules, en vue notamment de :
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ».
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ».
Les vitrages de contrôle solaire sont soumis à un certain nombre de contraintes.
Les revêtements fonctionnels doivent être suffisamment filtrants vis-à-vis du rayonnement solaire et notamment vis-à-vis de la partie du rayonnement solaire non visible située entre environ 780 nm et 2500 nm, habituellement appelé infrarouge solaire (IR solaire).
Les revêtements fonctionnels doivent aussi être suffisamment durables. En particulier, ils doivent être résistants :
- aux contraintes physiques telles que les rayures,
- aux contraintes chimiques,
- aux conditions climatiques notamment résistants à l’humidité.
- aux contraintes physiques telles que les rayures,
- aux contraintes chimiques,
- aux conditions climatiques notamment résistants à l’humidité.
Cela est d’autant plus important si, dans le vitrage une fois monté, ces revêtements fonctionnels sont sur l'une des faces du vitrage directement en contact avec l’air ambient (par opposition aux faces tournées vers la lame de gaz intercalaire d'un double vitrage par exemple). Lorsque le vitrage est un vitrage simple, c'est-à-dire ne comprenant qu’un seul substrat de verre, chacune des faces est en contact avec l’air ambient.
En outre, il est souhaitable de pouvoir moduler le niveau de transmission lumineuse (TL) des vitrages. En effet, selon les climats des pays où sont installés ces vitrages, notamment, selon les niveaux d’ensoleillement, les performances en termes de transmission lumineuse et de facteur solaire recherchées peuvent varier. Par conséquent, différentes gammes de vitrage caractérisées par leur niveau de transmission lumineuse sont développées.
Par exemple, dans les pays où les niveaux d’ensoleillement sont élevés, il existe une demande forte de vitrage présentant une transmission lumineuse de l’ordre de 40 % et des valeurs de facteur solaire suffisamment basses. Dans les pays où les niveaux d’ensoleillement sont moins élevés, une transmission lumineuse plus élevée est recherchée.
La sélectivité « S » permet d’évaluer la performance de ces vitrages. Elle correspond au rapport de la transmission lumineuse TLvisdans le visible du vitrage sur le facteur solaire FS du vitrage (S = TLvis/ FS). Le facteur solaire « FS ou g » correspond au rapport en % entre l'énergie solaire totale entrant dans le local à travers le vitrage et l'énergie solaire incidente.
Les vitrages comprenant des substrats transparents revêtus de revêtements fonctionnels à base d’argent sont très sélectifs mais leur durabilité mécanique et chimique est très limitée. Leurs faibles propriétés de résistance mécanique et chimique, notamment au contact d’une atmosphère humide, ne permet pas leur utilisation en simple vitrage. Les revêtements fonctionnels à base d’argent ne sont pas suffisamment robustes lorsqu’ils sont exposés aux conditions climatiques, au nettoyage et donc aux agressions mécaniques et aux produits chimiques.
De ce fait, la plupart des revêtements fonctionnels utilisé en simple vitrage sont à base de métaux résistants tels que le nickel, le chrome, le niobium et leurs alliages, sous forme métallique ou nitrurée. Toutefois, ces revêtements fonctionnels demeurent moins performants, notamment moins sélectifs, que des revêtements à base d’argent.
Il existe d’autres revêtements pouvant apporter une fonction de contrôle solaire, par exemple des empilements agissant comme un miroir de Bragg. Un miroir de Bragg permet de réfléchir, grâce à des phénomènes d’interférences constructives, une grande partie de l’énergie incidente. De tels empilements comprennent plusieurs couches d’indices optiques différents. En jouant sur les indices de réfraction, l’épaisseur et le nombre de couches de l’empilement, il est possible de moduler la bande de réflectivité (« stopband ») notamment pour obtenir à la fois une transmission lumineuse dans le visible et une réflexion des infra-rouge élevées. Ces empilements peuvent être à base de matériaux polymériques ou diélectriques.
Les empilements agissant comme un miroir de Bragg comprenant des séquences haut et bas indices à base de matériaux diélectriques peuvent être obtenus par dépôt magnétron. Toutefois, ces empilements sont coûteux car de grandes quantités de couches d'oxyde épaisses sont nécessaires.
Il existe également des films polymériques de protection solaire. Selon l’invention, on appelle « film polymérique de protection solaire », un film comprenant un empilement agissant comme un miroir de Bragg à base de séquences de couches de nature organique. Les films de protection solaire permettent une réflexion des infra-rouge compris entre 800 et 1200 nm supérieure à 70%, supérieure à 80%, supérieure à 90%, ou supérieure à 95%.
Toutefois, ces films polymériques de protection solaire sont également moins performants, en terme de facteur solaire et de sélectivité, que des revêtements à base d’argent.
L’invention s’intéresse tout particulièrement à la mise au point de simple vitrage sélectifs. L’invention concerne spécifiquement des vitrages comprenant des revêtements fonctionnels à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée. Ces revêtements fonctionnels sont suffisamment résistants pour pouvoir être utilisés en simple vitrage.
Le but de l'invention est donc d’améliorer les performances contrôle solaire de tels vitrages, tout en garantissant le maintien des bonnes propriétés de résistance mécanique et chimique. L’amélioration des performances de contrôle solaire consiste à empêcher l’échauffement en minimisant le facteur solaire tout en maintenant une transmission lumineuse adaptée c’est à dire en maximisant la sélectivité.
Le demandeur a développé une nouvelle solution permettant d’améliorer significativement la sélectivité, pour une transmission lumineuse recherchée, de vitrages comprenant des revêtements fonctionnels à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée.
Dans la suite de la description, les revêtements fonctionnels à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée sont appelés revêtements fonctionnels robustes.
La solution de l’invention repose sur l’association d’un revêtement fonctionnel robuste et d’un film polymérique de protection solaire.
Le demandeur a découvert de manière surprenante que l’utilisation de ces deux moyens permet, pour une transmission lumineuse recherchée, d’obtenir à la fois un facteur solaire plus faible et une sélectivité plus élevée, que ce que l’on peut obtenir séparément avec chacun de ces moyens.
La solution de l’invention est simple à mettre en œuvre car il suffit de venir coller le film polymérique de protection solaire sur un simple vitrage comprenant un substrat déjà revêtu du revêtement fonctionnel robuste. La solution peut donc s’appliquer sur des vitrages déjà en circulation, c’est à dire en stock ou déjà installés comme fenêtre (« retrofit market »).
La solution de l’invention propose donc d’utiliser des revêtements fonctionnels robustes standards ou existants et d’améliorer ou modifier leur propriété en ajoutant un film polymérique de protection solaire.
Par exemple, pour une transmission lumineuse recherchée de 50 % environ, on choisit un revêtement fonctionnel robuste et un film polymérique de protection solaire présentant chacun une transmission lumineuse plus élevée que 50 %. Leur utilisation superposée sur un substrat confère à l’ensemble une transmission lumineuse de 50%. Le vitrage ainsi obtenu présente un facteur solaire plus faible et une sélectivité plus élevée qu’un vitrage comprenant uniquement :
- un revêtement fonctionnel robuste conférant seul une transmission lumineuse de 50 %,
- un revêtement fonctionnel robuste conférant seul une transmission lumineuse de 50 %,
- un film polymérique de protection solaire conférant seul une transmission lumineuse de 50 %.
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent caractérisé en ce que le substrat est revêtu :
- d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge comprenant une couche fonctionnelle à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée, et
- d’un film polymérique de protection solaire.
- d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge comprenant une couche fonctionnelle à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée, et
- d’un film polymérique de protection solaire.
L’invention concerne également :
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment,
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’invention,
- l’utilisation d’un vitrage selon l’invention en tant que vitrage de contrôle solaire et/ou bas émissif pour le bâtiment ou les véhicules, et
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention.
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment,
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’invention,
- l’utilisation d’un vitrage selon l’invention en tant que vitrage de contrôle solaire et/ou bas émissif pour le bâtiment ou les véhicules, et
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention.
Le matériau selon l’invention est de préférence un simple vitrage.
De manière conventionnelle, les faces d'un vitrage sont désignées à partir de l'extérieur du bâtiment et en numérotant les faces des substrats de l'extérieur vers l'intérieur de l'habitacle ou du local qu'il équipe. Cela signifie que la lumière solaire incidente traverse les faces dans l’ordre croissant de leur numéro.
Un simple vitrage comprend un matériau comprenant un substrat transparent. La face 1 est à l'extérieur du bâtiment et constitue donc la paroi extérieure du vitrage, la face 2 est à l'intérieur du bâtiment et constitue donc la paroi intérieure du vitrage.
Sauf indications contraires, les caractéristiques lumineuses décrites sont obtenues selon les principes et méthodes de la norme européenne EN 410 se rapportant à la détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages utilisés dans le verre pour la construction.
De manière conventionnelle, les indices de réfraction sont mesurés à une longueur d’onde de 550 nm.
Les caractéristiques lumineuses sont mesurées selon l’illuminant D65 à 2° perpendiculairement au matériau monté en simple vitrage (sauf indications contraires) :
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %,
- Rext correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur,
- Rint correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur,
- a*Rint et b*Rint correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur.
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %,
- Rext correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur,
- Rint correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur,
- a*Rint et b*Rint correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur.
Sauf indication contraire, les propriétés colorimétriques telles les valeurs L*, a* et b* et toutes les valeurs et gammes de valeurs des caractéristiques optiques et thermiques telles que la sélectivité, la réflexion lumineuse extérieure ou intérieure, la transmission lumineuse sont calculées avec des matériaux comprenant un substrat revêtu d’un revêtement fonctionnel montés dans un simple vitrage, le substrat étant de type verre sodo-calcique ordinaire de 4 mm.
Le revêtement fonctionnel peut être situé en face 1 ou de préférence en face 2.
Le film polymérique de protection solaire est situé en face 1 ou de préférence en face 2.
Le film de protection solaire peut être appliqué soit sur la face du substrat non revêtu du revêtement fonctionnel, soit sur la face revêtue du revêtement fonctionnel. Lorsque le film polymérique de protection solaire et le revêtement fonctionnel sont situés sur la même face du substrat, le film polymérique de protection solaire est séparé du substrat par le revêtement fonctionnel.
Selon un mode de réalisation, le film polymérique de protection solaire est positionné en face 1 et le revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge est positionné en face 2.
Selon un mode de réalisation avantageux, le film polymérique de protection solaire et le revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge sont positionnés en face 2.
L’invention concerne donc également un simple vitrage comprenant le matériau selon l’invention. Le revêtement fonctionnel et le film polymérique de protection solaire sont de préférence positionnés en face 2, le film polymérique de protection solaire étant séparé du substrat par le revêtement fonctionnel.
Les caractéristiques préférées qui figurent dans la suite de la description sont applicables aussi bien au matériau et au vitrage selon l’invention que, le cas échéant, au procédé, à l’utilisation, au bâtiment ou au véhicule selon l’invention.
Par les termes « au dessus » et « en dessous », il est fait référence dans la présente description à la position respective desdites couches par rapport au substrat supportant l’empilement desdites couches. Les expressions « au-dessus » et « en-dessous » ne signifient pas nécessairement que deux couches et/ou revêtements sont disposés au contact l'un de l'autre. Lorsqu’il est précisé qu’une couche est déposée « au contact » d’une autre couche ou d’un revêtement, cela signifie qu’il ne peut y avoir une (ou plusieurs) couche(s) intercalée(s) entre ces deux couches (ou couche et revêtement).
Dans la présente description, sauf autre indication, l’expression « à base de », utilisée pour qualifier un matériau ou une couche quant à ce qu’il ou elle contient, signifie que la fraction massique du constituant qu’il ou elle comprend est d’au moins 50%, d’au moins 70% ou d’au moins 90%.
Sauf mention contraire, les épaisseurs évoquées dans le présent document sans autres précisions sont des épaisseurs physiques, réelles ou géométriques dénommées Ep et sont exprimées en nanomètres (et non pas des épaisseurs optiques). L’épaisseur optique Eo est définie comme l’épaisseur physique de la couche considérée multipliée par son indice de réfraction à la longueur d’onde de 550 nm : Eo = n*Ep. L’indice de réfraction étant une valeur adimensionnelle, on peut considérer que l’unité de l’épaisseur optique est celle choisie pour l’épaisseur physique.
Selon l’invention :
- la réflexion lumineuse correspond à la réflexion du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- la transmission lumineuse correspond à la transmission du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- l’absorption lumineuse correspond à l’absorption du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre.
- la réflexion lumineuse correspond à la réflexion du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- la transmission lumineuse correspond à la transmission du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- l’absorption lumineuse correspond à l’absorption du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre.
Le revêtement fonctionnel est déposé par pulvérisation cathodique notamment assistée par un champ magnétique (procédé magnétron). Selon ce mode de réalisation avantageux, toutes les couches du revêtement fonctionnel sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par un champ magnétique.
On entend par couche "fonctionnelle", au sens de la présente demande, la ou les couches de l'empilement qui confère à l'empilement l'essentiel de ses propriétés de contrôle solaire, par opposition aux autres couches, généralement en matériau diélectrique et ayant pour fonction une protection chimique ou mécanique desdites couches fonctionnelles, ou encore autre une fonction par exemple d’ajustement des propriétés optiques dans le visible, d'adhésion, etc.
Le revêtement fonctionnel peut comprendre une ou plusieurs couches fonctionnelles. De préférence, chaque couche fonctionnelle est disposée entre deux revêtements diélectriques.
Le revêtement fonctionnel ne comprend pas de couche à base d’argent, d’or ou de platine.
Les couches fonctionnelles sont à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux.
Cela signifie que l’épaisseur de toutes les couches fonctionnelles à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, présentes dans le revêtement fonctionnel représente, par ordre de préférence croissant, au moins 60 %, au moins 70 %, au moins 80 %, au moins 90 %, au moins 95 %, 100 % de l’épaisseur de toutes les couches fonctionnelles présentes dans le revêtement fonctionnel.
Les couches fonctionnelles sont sous forme métallique ou nitrurée. Elles peuvent toutefois contenir des traces d’oxygène.
De préférence, les couches fonctionnelles sont choisies parmi les couches métalliques à base de niobium, les couches nitrurées à base de nitrure de niobium, les couches nitrurées à base de nitrure de titane, les couches métalliques à base de nickel et de chrome, les couches nitrurées à base de nitrure de nickel et de chrome, les couches métalliques à base de niobium et de zirconium, les couches nitrurées à base de nitrure de niobium et de zirconium.
Les couches fonctionnelles métalliques à base de niobium comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de niobium par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, une couche métallique fonctionnelle à base de niobium comprend moins de 1,0 % en masse de métaux autres que du niobium par rapport à la masse de la couche métallique fonctionnelle à base de niobium.
Les couches fonctionnelles nitrurées à base de nitrure niobium comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de niobium par rapport à la masse d’éléments autres que de l’azote constituant la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium. De préférence, la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium comprend moins de 1,0 % en masse d’éléments autres que du niobium et de l’azote par rapport à la masse de la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium. Les couches nitrurées à base de nitrure de niobium comprennent en général 85 à 90 %, notamment environ 87 % en masse de niobium par rapport à la masse d’azote et niobium dans la couche fonctionnelle.
Les couches fonctionnelles métalliques à base de nickel et de chrome comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de nickel et de chrome par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, une couche métallique fonctionnelle à base de nickel et de chrome comprend moins de 1,0 % en masse de métaux autres que du nickel et du chrome par rapport à la masse de la couche métallique fonctionnelle à base de nickel et de chrome.
Les couches fonctionnelles nitrurées à base de nickel et de chrome comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de nickel et de chrome par rapport à la masse d’éléments autres que de l’azote constituant la couche fonctionnelle nitrurée à base de nickel et de chrome. De préférence, la couche fonctionnelle nitrurée à base de nickel et de chrome comprend moins de 1,0 % en masse d’éléments autres que du nickel et du chrome et de l’azote par rapport à la masse de la couche fonctionnelle nitrurée à base de nickel et de chrome.
Les couches fonctionnelles métalliques à base de niobium et de zirconium comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de niobium et de zirconium par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, une couche métallique fonctionnelle à base de niobium et de zirconium comprend moins de 1,0 % en masse de métaux autres que du niobium et du zirconium par rapport à la masse de la couche métallique fonctionnelle à base de niobium et de zirconium.
Les couches fonctionnelles nitrurées à base de nitrure de niobium et de zirconium comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de niobium et de zirconium par rapport à la masse d’éléments autres que de l’azote constituant la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium et de zirconium. De préférence, la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium et de zirconium comprend moins de 1,0 % en masse d’éléments autres que du niobium et du zirconium et de l’azote par rapport à la masse de la couche fonctionnelle nitrurée à base de niobium et de zirconium.
Les couches fonctionnelles nitrurées à base de titane comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse de titane par rapport à la masse d’éléments autres que de l’azote constituant la couche fonctionnelle nitrurée à base de titane. De préférence, la couche fonctionnelle nitrurée à base de titane comprend moins de 1,0 % en masse d’éléments autres que du titane et de l’azote par rapport à la masse de la couche fonctionnelle nitrurée à base de titane. Les couches fonctionnelles présentent une épaisseur comprise entre 1 nm et 35 nm, entre 1 et 20 nm, entre 5 nm et 20 nm, ou entre 5 et 15 nm.
Les couches fonctionnelles peuvent avoir une épaisseur :
- supérieure à 1 nm, supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm,
- inférieure à 50 nm, inférieure à 40 nm, inférieure à 30 ou inférieure à 20 nm.
- supérieure à 1 nm, supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm,
- inférieure à 50 nm, inférieure à 40 nm, inférieure à 30 ou inférieure à 20 nm.
De préférence, les couches fonctionnelles se trouvent entre deux revêtements diélectriques, chacun comprenant au moins une couche diélectrique.
Le revêtement fonctionnel comprend donc :
- un revêtement diélectrique,
- une couche fonctionnelle,
- un revêtement diélectrique.
- un revêtement diélectrique,
- une couche fonctionnelle,
- un revêtement diélectrique.
Les revêtements diélectriques sont disposés respectivement au-dessus et en dessous d’une couche fonctionnelle.
Selon l’invention, un revêtement diélectrique correspond à une séquence de couches comprenant au moins une couche diélectrique. Si un revêtement diélectrique est composé de plusieurs couches diélectriques, l‘épaisseur optique du revêtement diélectrique correspond à la somme des épaisseurs optiques des différentes couches diélectriques constituant le revêtement diélectrique.
Par « couche diélectrique » au sens de la présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, le matériau est « non métallique », c’est-à-dire n’est pas un métal. Dans le contexte de l’invention, ce terme désigne un matériau présentant un rapport n/k sur toute la plage de longueur d’onde du visible (de 380 nm à 780 nm) égal ou supérieur à 5.
L’épaisseur de la ou desdites couches diélectrique est ajustée pour optimiser la transmission lumineuse du vitrage.
Les couches diélectriques des revêtements diélectriques présentent les caractéristiques suivantes seules ou en combinaison :
- elles sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique,
- elles sont choisies parmi les oxydes, nitrures ou oxynitrures d’un ou plusieurs éléments choisi(s) parmi le titane, le silicium, l’aluminium, le zirconium, l’étain et le zinc,
- elles sont à base de composés de silicium et/ou d’aluminium choisis parmi les oxydes tels que SiO2et Al2O3, les nitrures de silicium Si3N4et AlN et les oxynitrures SiOxNyet AlOxNy, à base d’oxyde de zinc et d’étain ou à base d’oxyde de titane,
- elles sont à base de composés de silicium et/ou d’aluminium et comprennent éventuellement au moins un autre élément, comme l’aluminium, l’hafnium et le zirconium,
- elles ont une épaisseur supérieure à 2 nm, supérieure à 5 nm, supérieure à 8nm, supérieure à 10 nm,
- elles ont une épaisseur inférieure ou égale à 150 nm, 100 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm ou 25 nm.
- elles sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique,
- elles sont choisies parmi les oxydes, nitrures ou oxynitrures d’un ou plusieurs éléments choisi(s) parmi le titane, le silicium, l’aluminium, le zirconium, l’étain et le zinc,
- elles sont à base de composés de silicium et/ou d’aluminium choisis parmi les oxydes tels que SiO2et Al2O3, les nitrures de silicium Si3N4et AlN et les oxynitrures SiOxNyet AlOxNy, à base d’oxyde de zinc et d’étain ou à base d’oxyde de titane,
- elles sont à base de composés de silicium et/ou d’aluminium et comprennent éventuellement au moins un autre élément, comme l’aluminium, l’hafnium et le zirconium,
- elles ont une épaisseur supérieure à 2 nm, supérieure à 5 nm, supérieure à 8nm, supérieure à 10 nm,
- elles ont une épaisseur inférieure ou égale à 150 nm, 100 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm ou 25 nm.
De préférence, les revêtements diélectriques comprennent une couche diélectrique choisie parmi les couches à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium.
Les revêtements diélectriques peuvent être constitués uniquement d’une couche diélectrique choisie parmi les couches à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium.
La couche diélectrique, de préférence à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium disposée au-dessus de la couche fonctionnelle peut avoir une épaisseur comprise entre 5 et 150, entre 10 et 100 nm, entre 20 et 50 ou entre 25 et 35 nm.
La couche diélectrique, de préférence à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium, disposée en dessous de la couche fonctionnelle peut avoir une épaisseur comprise entre 5 et 100, entre 5 et 50 nm, entre 5 et 20 ou entre 5 et 15 nm.
La couche fonctionnelle peut être directement au contact de deux couches diélectriques choisies parmi les couches à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium.
Le revêtement diélectrique le plus éloigné du substrat présente une épaisseur supérieure à 5 nm, supérieure à 15 nm, supérieure à 20 nm ou supérieure à 30 nm.
Le revêtement fonctionnel peut comprendre en outre au moins une couche de blocage située au contact d’une couche fonctionnelle. Les couches de blocage ont traditionnellement pour fonction de protéger les couches fonctionnelles d’une éventuelle dégradation lors du dépôt de couche diélectrique tels que des couches d’oxyde au contact de la couche fonctionnelle et lors d’un éventuel traitement thermique à haute température, du type recuit, bombage et/ou trempe.
Les couches de blocage sont choisies parmi les couches métalliques à base d'un métal ou d'un alliage métallique, les couches de nitrure métallique, les couches d’oxyde métallique et les couches d’oxynitrure métallique d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane, le nickel, le chrome et le niobium telles qu’une couche de Ti, TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr, NiCrN.
Lorsque ces couches de blocage sont déposées sous forme métallique, nitrurée ou oxynitrurée, ces couches peuvent subir une oxydation partielle ou totale selon leur épaisseur et la nature des couches qui les entourent, par exemple, au moment du dépôt de la couche suivante ou par oxydation au contact de la couche sous-jacente.
Les couches de blocage, si elles sont présentes, ne sont pas du même nature chimique que la couche fonctionnelle. Les couches de blocages comprennent au moins un élément différent des métaux constituant les couches fonctionnelles qu’elles protègent.
Le revêtement fonctionnel peut éventuellement comprendre une couche supérieure de protection. La couche supérieure de protection est de préférence la dernière couche de l’empilement, c’est-à-dire la couche la plus éloignée du substrat revêtu de l’empilement. Ces couches supérieures de protection sont considérées comme comprises dans le dernier revêtement diélectrique. Ces couches ont en général une épaisseur comprise entre 0,5 et 10 nm, de préférence 2 et 5 nm.
La couche de protection peut être choisie parmi une couche de titane, de zirconium, d’hafnium, de zinc et/ou d’étain, ce ou ces métaux étant sous forme métallique, oxydée ou nitrurée. Avantageusement, la couche de protection est une couche d’oxyde de titane, une couche d’oxyde de zinc et d’étain ou une couche à base d’oxyde de titane et de zirconium.
Le revêtement fonctionnel a une épaisseur comprise de préférence entre 15 nm et 200 nm, entre 20 et 100 nm ou entre 30 et 50 nm. L’épaisseur du revêtement réfléchissant correspond à la somme des épaisseurs physiques de toutes les couches du revêtement.
Bien entendu, dans le cadre de la présente invention, toutes les combinaisons particulières entre deux ou plus des valeurs et/ou intervalles précédents, sont envisagées, même si elles ne sont pas spécifiquement décrites, pour des raisons de clarté.
Un mode de réalisation particulièrement avantageux concerne un substrat revêtu d’un empilement défini en partant du substrat transparent comprenant :
- un premier revêtement diélectrique comprenant une couche diélectrique,
- une première couche fonctionnelle,
- un deuxième revêtement diélectrique comprenant au moins une couche diélectrique,
- éventuellement une couche de protection.
- un premier revêtement diélectrique comprenant une couche diélectrique,
- une première couche fonctionnelle,
- un deuxième revêtement diélectrique comprenant au moins une couche diélectrique,
- éventuellement une couche de protection.
Le film polymérique de protection solaire comprend une séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées.
Ces épaisseurs nanométriques sont comprises entre 10 nm et 1 µm. Les couches d’épaisseur nanométrique sont des couches polymériques organiques.
Ces couches polymériques ont des indices de réfraction différents.
De préférence, cette séquence de couches est située entre deux films polymères. Les deux films polymères assurent une protection mécanique.
Le film polymérique de protection solaire peut donc comprendre :
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère.
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère.
La séquence de couches d’épaisseur nanométrique du film polymérique de protection solaire peut être obtenue par extrusion de polymères spécifiques ayant des indices de réfractions différents.
Le film polymérique de protection solaire est destiné à être appliqué sur un autre substrat. Il est donc commercialisé avec en outre :
- un adhésif tel qu’un adhésif acrylique transparent,
- une pellicule de protection.
- un adhésif tel qu’un adhésif acrylique transparent,
- une pellicule de protection.
Le film polymérique de protection solaire est collé sur le substrat avec un adhésif, de préférence un adhésif acrylique transparent.
Les films polymères ont une épaisseur comprise entre 4 et 500 µm.
La séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique présente une épaisseur de 10 à 100 µm, de 20 à 50 µm ou de 30 à 40 µm.
Le film polymérique de protection solaire a une épaisseur totale inférieure à 2 mm, inférieure à 1 mm, inférieure à 0,9 mm, inférieure à 0,8 mm, inférieure à 0,7 mm ou inférieure à 0,6 mm.
A titre de films polymériques de protection solaire connus convenant selon l’invention, on peut citer les films de protections solaire commercialisé par la société 3M sous la gamme Prestige.
Le film polymérique de protection solaire selon l’invention présente avantageusement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- il est flexible,
- il ne comprend pas de couche à base d’un métal.
- il est flexible,
- il ne comprend pas de couche à base d’un métal.
Le film polymérique de protection solaire présente avantageusement les propriétés optiques suivantes lorsqu’il est appliqué sur un verre transparent de 6 mm :
- une énergie solaire rejetée (TSER) à 90 °selon la norme ASTM E903 supérieure 45%,
- une réflexion visible selon la norme ASTM E903 inférieure à 15 %, de préférence inférieure à 10 %.
- une énergie solaire rejetée (TSER) à 90 °selon la norme ASTM E903 supérieure 45%,
- une réflexion visible selon la norme ASTM E903 inférieure à 15 %, de préférence inférieure à 10 %.
Les substrats transparents selon l’invention sont de préférence en un matériau rigide minéral, comme en verre, ou organiques à base de polymères (ou en polymère).
De préférence, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
Les substrats transparents organiques selon l’invention peuvent également être en polymère, rigides ou flexibles. Des exemples de polymères convenant selon l’invention comprennent, notamment :
- le polyéthylène,- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ;
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ;
- les polycarbonates ;
- les polyuréthanes ;
- les polyamides ;
- les polyimides ;
- les polymères fluorés comme les fluoroesters tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluorethylène (PCTFE), l’éthylène de chlorotrifluorethylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluores (FEP) ;
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et
- les polythiouréthanes.
- le polyéthylène,- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ;
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ;
- les polycarbonates ;
- les polyuréthanes ;
- les polyamides ;
- les polyimides ;
- les polymères fluorés comme les fluoroesters tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluorethylène (PCTFE), l’éthylène de chlorotrifluorethylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluores (FEP) ;
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et
- les polythiouréthanes.
Le substrat est de préférence une feuille de verre ou de vitrocéramique.
Le substrat est de préférence transparent, incolore (il s’agit alors d’un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate.
Un verre clair de type verre sodo-calcique ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur présente les caractéristiques lumineuses suivantes :
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
Selon un mode de réalisation préféré, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
L’épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.
Le matériau, c’est-à-dire le substrat revêtu du revêtement fonctionnel, peut subir un traitement thermique à température élevée tel qu’un recuit, par exemple par un recuit flash tel qu’un recuit laser ou flammage, une trempe et/ou un bombage. La température du traitement thermique est supérieure à 400 °C, de préférence supérieure à 450 °C, et mieux supérieure à 500°C. Le substrat revêtu du revêtement fonctionnel peut donc être bombé et/ou trempé.
Si l'application plus particulièrement visée par l'invention est le vitrage pour le bâtiment, il est clair que d'autres applications sont envisageables, notamment dans les vitrages de véhicules comme les verres latéraux, le toit-auto, la lunette arrière.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l’invention ressortent des exemples non limitatifs suivants.
Exemples
I. Films polymériques de protection solaire
Les films polymériques de protection solaire utilisés dans ces exemples sont des films 3M de la gamme Prestige dénommés Prestige 40, Prestige 50 et Prestige 70. Le tableau 1 ci-dessous reprend leurs caractéristiques principales.
| Mesure réalisée sur verre 6 mm | PR 70 | PR 50 | PR 40 |
| Epaisseurs (µm ) | > 50 | 50 | > 50 |
| Emissivité (ASHRAE) | 0,78 | - | 0,78 |
| U-value (ASHRAE) | 0,99 | 0,99 | 0,99 |
| Transmission lumineuse (ASTM E308) | 68% | 50% | 39% |
| Réflexion lumineuse Extérieure (ASTM E903) | 9% | 8% | 7% |
| Réflexion lumineuse Intérieure (ASTM E903) | 9% | 7% | 6% |
| Rejet UV (ASTM E903) | > 99,9% | > 99,9% | > 99,9% |
| Rejet énergie IR (ASTM E308, E903 | 97% | 97% | 97% |
| Efficacité lumineuse (ASTM E903) | 1,17 | 1,1 | 0,83 |
| Coefficient FC 90 ° (ASTM E903) | 0,58 | - | 0,47 |
| Réflexion énergie solaire totale à 90° (ASTM E903) | 50% | 56 % | 59% |
| Réflexion énergie solaire totale à 60° (ASTM E903) | 59% | - | 66% |
II. Revêtement s fonctionnel s
Des revêtements fonctionnels définis ci-après sont déposés sur des substrats en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm tel qu’un verre Planiclear® commercialisé par Saint Gobain.
Des revêtements fonctionnels définis ci-après sont déposés sur des substrats en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm tel qu’un verre Planiclear® commercialisé par Saint Gobain.
Toutes les couches sont déposées de façon connue par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique (magnétron). Les couches de nitrures métalliques fonctionnelles (CF) sont des couches à base de nitrure de niobium (Nb) déposées à partir de cibles en métal en atmosphère argon et azote. Les revêtements diélectriques des revêtements fonctionnels comprennent des couches à base de nitrure de silicium, dopé à l’aluminium (Si3N4: Al) déposées dans une atmosphère réactive contenant de l'azote (40% Ar et 60% N2). Les couches en Si3N4contiennent donc un peu d'aluminium.
Les revêtements fonctionnels suivants ont été déposés. Les épaisseurs indiquées, sauf indications contraires, sont en nanomètres (Tableau 2).
| Rev 1 | Rev 2 | Rev 3 | |
| Si3N4 | 30 | 30 | 32 |
| NbN | 12 | 7 | 1,5 |
| Si3N4 | 10 | 10 | 11 |
| Substrat | 4 mm | 4 mm | 4 mm |
III. Configuration en simple vitrage
Le tableau 3 ci-dessous reprend les configurations.trestées :
S1 correspond à la face du vitrage située à l’extérieur du bâtiment qu’il équipe.
S2 et S2’ correspondent à la face située à l’intérieur.
Un revêtement ou un film situé en S2 se trouve directement au contact du substrat.
Un revêtement ou un film situé en S2’ se trouve sur la face intérieure du substrat mais est séparé du substrat par un revêtement situé en S2.
S1 correspond à la face du vitrage située à l’extérieur du bâtiment qu’il équipe.
S2 et S2’ correspondent à la face située à l’intérieur.
Un revêtement ou un film situé en S2 se trouve directement au contact du substrat.
Un revêtement ou un film situé en S2’ se trouve sur la face intérieure du substrat mais est séparé du substrat par un revêtement situé en S2.
| Vitrage | S1 | S2 | S2’ |
| A | - | - | - |
| B | - | PR 40 | - |
| C | - | PR 70 | - |
| D | - | Rev 2 | - |
| E (Inv) | - | Rev 3 | PR 70 |
| F | - | Rev 1 | - |
| G (Inv) | - | Rev 2 | PR 70 |
| H | - | Rev 3 | - |
| I | PR 70 | - | - |
| J | PR 40 | - | - |
| L | PR 50 | - | - |
| K (Inv) | PR 70 | Rev 3 | - |
Pour les vitrages B à H, le revêtement fonctionnel et/ou le film polymérique de protection solaire est placé à l’intérieur. Lorsque le vitrage comprend un revêtement fonctionnel et un film polymérique de protection solaire, le film polymérique de protection solaire est placé en S2’ au-dessus du revêtement fonctionnel (S2).
Pour les vitrages I, J, K, L, le film polymérique de protection solaire se trouve sur la face extérieure du vitrage (Face 1).
III. Performances
III.1. La transmission lumineuse recherchée est d’environ 55%
Pour obtenir un vitrage appartenant à une certaine gamme de transmission lumineuse, on choisit un revêtement fonctionnel et un film polymérique de protection solaire appartenant à une gamme de transmission lumineuse plus élevée.
Dans le présent cas, on cherche à obtenir des vitrages présentant :
- une transmission lumineuse d’environ 55 %,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 50,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
- une transmission lumineuse d’environ 55 %,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 50,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
Le tableau 4 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations testées.
| Propriétés | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| Visées | 55 | <50 | >1,1 | ||||||||
| A (Nu) | 90,5 | -0,6 | 0,2 | 8,2 | -0,3 | -0,5 | 8,2 | -0,3 | -0,5 | 88,2 | 1,03 |
| B (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| C (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| D (Rev.2) | 54,9 | -1,5 | 0,1 | 15,2 | -0,7 | -5,6 | 11,3 | -0,4 | -0,2 | 60,7 | 0,90 |
| H (Rev.3) | 67,4 | -0,7 | 3 | 19,2 | -1,7 | -7,1 | 19 | -1 | -4 | 70,1 | 0,96 |
| E Inv (Rev.3+PR70) |
54,9 | -3,7 | 1,4 | 13,5 | -1,8 | -6,5 | 10,9 | -2,9 | -6,1 | 44,5 | 1,23 |
Le vitrage A représente un substrat de verre nu. Le facteur solaire est très élevé (88%).
L’utilisation d’un film polymérique de protection solaire seul ne permet pas d’obtenir les propriétés recherchées. En effet, le vitrage B revêtu uniquement d’un film polymérique de protection solaire présente un facteur solaire suffisamment faible (environ 40) mais une sélectivité et une transmission lumineuse trop faibles. Le vitrage C revêtu uniquement d’un film polymérique de protection solaire plus transparent présente une sélectivité satisfaisante mais un facteur solaire et une transmission lumineuse trop élevée.
Le vitrage D comprenant uniquement un revêtement fonctionnel de transmission lumineuse d’environ 55 % ne présente ni un facteur solaire suffisamment faible, ni une sélectivité suffisamment élevée.
Le vitrage H comprenant uniquement un revêtement fonctionnel de transmission lumineuse d’environ 67 % ne présente ni un facteur solaire suffisamment faible, ni une sélectivité suffisamment élevée.
Le vitrage E combinant un film polymérique de protection solaire et un revêtement fonctionnel présente à la fois :
- une transmission lumineuse de l’ordre de 55%,
- une sélectivité élevée notamment supérieure à 1,1 et
- un facteur solaire suffisamment faible.
- une transmission lumineuse de l’ordre de 55%,
- une sélectivité élevée notamment supérieure à 1,1 et
- un facteur solaire suffisamment faible.
Le vitrage E correspond au meilleur compromis. Cela montre qu’il existe une synergie liée à la combinaison selon l’invention car les performances obtenues sont meilleures que celles obtenues lorsque l’on considère les éléments individuellement.
III.2. La transmission lumineuse recherchée est d’environ 41%
Dans le présent cas, on cherche à obtenir des vitrages présentant :
- une transmission lumineuse d’environ 41 %,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 40,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,0.
- une transmission lumineuse d’environ 41 %,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 40,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,0.
Le tableau 5 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations.
| Propriétés | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| Visées | 41 | <40 | >1,0 | ||||||||
| B (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| F (Rev.1) | 40 | -1,6 | -1,4 | 20,7 | -0,8 | -4,1 | 13,4 | 1,3 | 2,8 | 45,6 | 0,88 |
| C (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| D (Rev.2) | 54,9 | -1,5 | 0,1 | 15,2 | -0,7 | -5,6 | 11,3 | -0,4 | -0,2 | 60,7 | 0,90 |
| G Inv (Rev.2+PR70) |
41,7 | -4 | -0,8 | 15,1 | -1 | -6,4 | 9,9 | -2,5 | -4,4 | 38,7 | 1,08 |
Les vitrages B et F présentent tous deux une transmission lumineuse satisfaisante d’environ 40%. Le vitrage B revêtu uniquement d’un film polymérique de protection solaire présente un facteur solaire un peu élevé (40,8) et une sélectivité un peu faible (1). Le vitrage F comprenant uniquement un revêtement fonctionnel ne présente ni un facteur solaire suffisamment faible, ni une sélectivité suffisamment élevée.
Le vitrage G combinant un film polymérique de protection solaire et un revêtement fonctionnel présente à la fois :
- une transmission lumineuse de l’ordre de 41%,
- une sélectivité élevée notamment supérieure à 1,0 et
- un facteur solaire suffisamment faible.
- une transmission lumineuse de l’ordre de 41%,
- une sélectivité élevée notamment supérieure à 1,0 et
- un facteur solaire suffisamment faible.
Ces résultats avantageux n’étaient pas obtenus pour les vitrages C et D comprenant chacun un seul des deux moyens de l’invention objet du vitrage G, à savoir le film polymérique de protection solaire pour le vitrage C et le revêtement fonctionnel pour le vitrage D.
Il s’agit donc du meilleur compromis en terme de sélectivité et de facteur solaire pour une transmission lumineuse donnée. Cela confirme la synergie liée à la combinaison selon l’invention car les performances obtenues sont meilleures que celles obtenues lorsque l’on considère les éléments individuellement.
III.
3
. La transmission lumineuse recherchée est d’environ 50%
Dans le présent cas, on cherche à obtenir des vitrages présentant :
- une transmission lumineuse d’environ 50%,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
- une transmission lumineuse d’environ 50%,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
Le tableau 6 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations.
| Propriétés | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| Visées | 50 | <45 | >1,1 | ||||||||
| H (Rev.3) | 67,4 | -0,7 | 3 | 19,2 | -1,7 | -7,1 | 19 | -1 | -4 | 70,1 | 0,96 |
| D | 54,9 | -1,5 | 0,1 | 15,2 | -0,7 | -5,6 | 11,3 | -0,4 | -0,2 | 60,7 | 0,90 |
| L (PR50) | 48 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 1,1 |
| I (PR70) | 68,8 | -3,7 | -0,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 49,3 | 1,40 |
| J (PR40) | 41,1 | -2,6 | 7,3 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 37,6 | 1,09 |
| K Inv (Rev.3+PR70) |
51,2 | -3,5 | 1,7 | 14,5 | -4 | -8,4 | 18,8 | -1,4 | -5 | 40,6 | 1,26 |
L’utilisation d’un revêtement fonctionnel seul ne permet pas d’obtenir les propriétés recherchées. Les vitrages H et D revêtus uniquement d’un revêtement fonctionnel présentent un facteur solaire trop élevé et une sélectivité trop faible.
Le vitrage I revêtu uniquement d’un film polymérique de protection solaire présente un facteur solaire et une transmission lumineuse un peu élevés.
Le vitrage J revêtu uniquement d’un film polymérique de protection solaire présente une transmission lumineuse et une sélectivité un peu faible.
Le vitrage K selon l’invention combinant un film polymérique de protection solaire et un revêtement fonctionnel présente à la fois une transmission lumineuse de l’ordre de 51%, une sélectivité élevée notamment supérieure à 1,2 et un facteur solaire suffisamment faible. Il s’agit donc du meilleur compromis en terme de sélectivité et de facteur solaire pour une transmission lumineuse donnée.
Cela confirme la synergie liée à la combinaison selon l’invention car les performances obtenues sont meilleures que celles obtenues lorsque l’on considère les éléments individuellement.
En effet, le vitrage H comprenant uniquement un revêtement fonctionnel a un facteur solaire diminué par rapport à un verre nu (vitrage A) de 88 à 70.
Le vitrage I comprenant uniquement un film polymérique de protection solaire seul a facteur solaire diminué par rapport à un verre nu (vitrage A) de 88 à 49.
La combinaison de l’invention présente un facteur solaire plus faible (40) tout en gardant un aspect esthétique proche du vitrage D.
Claims (15)
- Matériau comprenant un substrat transparent caractérisé en ce que le substrat est revêtu :
- d’un revêtement fonctionnel pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge comprenant une couche fonctionnelle à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée, et
- d’un film polymérique de protection solaire. - Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel est déposé par pulvérisation cathodique.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche fonctionnelle est choisie parmi les couches métalliques à base de niobium, les couches nitrurées à base de nitrure de niobium, les couches nitrurées à base de nitrure de titane, les couches métalliques à base de nickel et de chrome, les couches nitrurées à base de nitrure de nickel et de chrome, les couches métalliques à base de niobium et de zirconium, les couches nitrurées à base de nitrure de niobium et de zirconium.
- Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche fonctionnelle a une épaisseur comprise entre 1 nm et 35 nm.
- 5. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche fonctionnelle se trouve entre deux revêtements diélectriques, chacun comprenant au moins une couche diélectrique.
- 6. Matériau selon la revendication précédente caractérisé en ce que les couches diélectriques sont choisies parmi les couches à base de nitrure d’aluminium et/ou de silicium.
- 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel a une épaisseur comprise entre 15 nm et 200 nm.
- 8. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’épaisseur de toutes les couches fonctionnelles à base de métaux choisis parmi le niobium, le chrome, le nickel, le zirconium, le titane et les mélanges de ces métaux, sous forme métallique ou nitrurée, présentes dans le revêtement fonctionnel, représente au moins 60 % de l’épaisseur de toutes les couches fonctionnelles présentes dans le revêtement fonctionnel.
- 9. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire comprend une séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées.
- 10. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire comprend :
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère. - 11. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire a une épaisseur totale inférieure à 1 mm.
- 12. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire est collé sur le substrat avec un adhésif, de préférence un adhésif acrylique transparent.
- 13. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
- 14. Simple vitrage comprenant le matériau selon l’une quelconque de revendication précédente.
- 15. Simple vitrage selon la revendication précédente caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel et le film polymérique de protection solaire sont positionnés en face 2, le film polymérique de protection solaire étant séparé du substrat par le revêtement fonctionnel.
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| FR2003302A FR3108902B1 (fr) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Vitrage de contrôle solaire |
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| FR2003302 | 2020-04-02 | ||
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|---|---|---|---|
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