SUBSTRAT TRAITE CONTRE L'IRISATION SUBSTRATE TREATED AGAINST IRIDESCENCE
La présente invention a trait au problème de l'irisation de certains substrats susceptible d'apparaître notamment en atmosphère humide, chaude et confinée. Dans de telles conditions certains substrats subissent une attaque hydrolytique créatrice d'irrégularités de surface visibles en réflexion sous forme de lignes aux couleurs de l'arc en ciel, phénomène appelé irisation. Ce phénomène est constaté de manière connue des spécialistes consécutivement au transport et au stockage. L'attaque hydrolytique concerne particulièrement des matériaux contenant des alcalins susceptibles de migrer en surface ; ceci est le cas par exemple de la face atmosphère du verre flotté silicosodocalcique, contrairement à la face étain (en contact avec le bain d'étain) qui est protégée. De plus, l'irisation est particulièrement gênante dans le cas d'un tel substrat transparent et/ou pour lequel des propriétés optiques et/ou de planéité parfaites sont requises. L'invention a donc pour objectif de limiter de manière significative, voire supprimer l'irisation. Dans la production du verre plat, on vise la possibilité de transporter et stocker pendant de longues périodes des piles de feuilles de verre y compris en atmosphère chaude, humide et confinée telle que rencontrée en Asie du sud-est par exemple. Un des avantages secondairement obtenus est la possibilité d'augmenter les volumes et réduire les fréquences de productions spéciales quant à la composition du verre, à l'épaisseur de la feuille ou sur tout autre plan. Cet objectif est atteint par l'invention qui a pour objet un substrat sensible à l'attaque hydrolytique par sortie d'élément, caractérisé en ce qu'il est directement recouvert d'une couche à base de dérivé au moins partiellement oxydé du silicium choisi parmi le dioxyde de silicium ou des oxydes sous-stoechiométriques en oxygène du silicium, en une épaisseur suffisante pour supprimer toute irisation perceptible lors d'un transport, puis d'un stockage du substrat en atmosphère humide, chaude et confinée. Le terme stockage se réfère à une durée habituelle pour les produits concernés, en particulier les vitrages, c'est-à-dire en général de quelques semaines à quelques mois, n'excédant que rarement une période de deux ans, et jamais cinq ans.
Au sens de l'invention, un substrat est sensible à l'attaque hydrolytique par sortie d'élément lorsqu'il subit une corrosion en milieu humide du fait de la migration en surface d'un ou plusieurs de ses éléments constitutifs. Le dérivé du silicium peut ne comprendre que les éléments Si, O dans le cas du Si02 , les éléments Si, O, N dans le cas d'un oxynitrure et Si, O, C dans le cas d'un oxycarbure. Mais le dérivé du silicium selon l'invention comprend également des matériaux contenant en outre, de façon minoritaire par rapport au silicium, au moins un métal comme l'aluminium, le zinc ou le zirconium. L'ajout d'un métal peut présenter les avantages suivants : par pulvérisation cathodique réactive, cela revient à doper la cible de Si pour la rendre plus conductrice, ce qui accélère/facilite le dépôt. En outre, quel que soit le mode de dépôt (par pyrolyse par exemple), l'ajout d'un métal du type aluminium peut augmenter la durabilité du matériau, tout particulièrement dans le cas où il est peu carboné/azoté. Au sens de l'invention, le dérivé du silicium inclut aussi les oxydes de silicium sous-stoechiométriques en oxygène de formule SiOx, avec x inférieur à 2. L'invention s'applique donc tout particulièrement à un substrat verrier, une vitrocéramique ou similaire. Bien que les produits essentiellement plans, pour lesquels une qualité optique est requise, soient particulièrement visés, le substrat de l'invention peut aussi se présenter sous d'autres formes, notamment de bouteille, flacon, pot, fibres, tubes (dans des applications d'éclairage par exemple) pour autant que ces formes puissent être concernées par le problème de l'irisation. D'autre part dans ce cas d'un substrat verrier, d'une vitrocéramique ou similaire, sont particulièrement visées des compositions contenant des alcalins, qu'il s'agisse de verre silicosodocalcique, de borosilicate, de vitrocéramique... Est en effet connue la migration des alcalins en surface, et la diminution qui en résulte de la résistance du matériau les contenant à l'attaque hydrolytique. Dans le cas du verre flotté, notamment du type silicosodocalcique, c'est de préférence la face atmosphère, c'est-à-dire celle qui n'est pas en contact avec le bain d'étain fondu, qui est directement recouverte de la couche à base de dérivé au moins partiellement oxydé du silicium. Il s'est en effet avéré que l'autre face appelée face étain, était déjà protégée de l'irisation due à l'attaque hydrolytique. Selon une caractéristique du substrat de l'invention, l'épaisseur de la couche à base de dérivé au moins partiellement oxydé du silicium est d'au moins
1 nm, de préférence au moins 5 nm, un effet anti-irisation étant déjà démontré pour une valeur aussi faible que la première citée, la seconde étant de nature à garantir une durabilité accrue de la couche et sa fonction. Des épaisseurs plus importantes, notamment au moins égales à 30 nm, bien que permettant d'atteindre le but de l'invention, diminuent la transmission lumineuse et sont, bien entendu, d'une réalisation plus coûteuse. D'autres objets de l'invention sont : - une pile de feuilles de verre dont l'une au moins consiste en un substrat selon l'invention ; - un procédé de stockage d'une telle pile de feuilles de verre, notamment en atmosphère humide et chaude. En effet, les feuilles de verre sont habituellement transportées dans des conditions variables et stockées en dimensions de 6 m X 3 m par exemple, empilées en position verticale à légèrement inclinée, et séparées les unes des autres au moyen d'intercalaires par des lames d'air confiné de plusieurs millimètres d'épaisseur. De plus, comme expliqué précédemment, l'invention apporte la solution à un problème qui s'est posé particulièrement en atmosphère humide et chaude, en l'occurrence le climat de l'Asie de sud-est. - Quand le substrat est en verre plat, deux types de formation de ladite couche à base de dérivé au moins partiellement oxydé du silicium sont possibles, ce qui constitue un avantage supplémentaire de l'invention : - soit la formation est intégrée à la ligne float ; - soit effectuée hors ligne float, et dans ce cas sur feuilles de dimensions PLF (pleine largeur float) mentionnées ci-dessus, ou sur feuilles découpées aux dimensions du produit final, et éventuellement traitées thermiquement (durcies, trempées), bombées, feuilletées... si toutefois la technique choisie de formation de la couche -vue ci-dessous en détail- le permet. En conséquence, ces deux variantes du procédé de formation de la couche constituent d'autres objets de l'invention. De préférence, ce procédé consiste en un procédé sous vide ou à pression réduite - mis en œuvre de préférence hors ligne float - tel que pulvérisation cathodique, notamment assistée par champ magnétique, ou CVD plasma, ou en un procédé à pression atmosphérique - mis en œuvre sur ou hors ligne float - tel que par voie sol-gel ou par pyrolyse, notamment en phase vapeur (CVD
thermique). D'autre part l'invention a pour objet : - un vitrage monolithique, feuilleté, simple ou multiple comprenant au moins un substrat tel que décrit précédemment ; et - l'application d'un tel vitrage au bâtiment, à un véhicule de transport notamment à un pare-brise, une lunette arrière, une vitre latérale ou de toit d'automobile, à tout autre véhicule terrestre, aérien ou aquatique, au mobilier urbain tel qu'abribus, panneau de signalisation ou publicitaire, à un catadioptre de piste d'atterrissage, une vitre de lampe extérieure ou similaire, à un aquarium, une vitrine, une serre, à l'ameublement intérieur, à un miroir, un écran de système d'affichage du type ordinateur, télévision, téléphone, un vitrage électrocommandable comme un vitrage électrochrome, à cristaux liquides, électroluminescent ou un vitrage photovoltaïque. L'invention est illustré par l'exemple suivant.The present invention relates to the problem of the iridescence of certain substrates which may appear in particular in a humid, hot and confined atmosphere. Under such conditions, certain substrates undergo a hydrolytic attack creating surface irregularities visible in reflection in the form of lines in the colors of the rainbow, a phenomenon called iridescence. This phenomenon is observed in a manner known to specialists following transport and storage. The hydrolytic attack particularly relates to materials containing alkalis capable of migrating to the surface; this is the case for example of the atmosphere face of the silica-calcium lime float glass, unlike the tin face (in contact with the tin bath) which is protected. In addition, the iridescence is particularly troublesome in the case of such a transparent substrate and / or for which perfect optical properties and / or flatness are required. The invention therefore aims to significantly limit or even eliminate iridescence. In the production of flat glass, the aim is to transport and store for long periods stacks of glass sheets including in a hot, humid and confined atmosphere as encountered in Southeast Asia for example. One of the secondarily obtained advantages is the possibility of increasing the volumes and reducing the frequencies of special productions as for the composition of the glass, the thickness of the sheet or on any other plane. This objective is achieved by the invention which relates to a substrate sensitive to hydrolytic attack by element exit, characterized in that it is directly covered with a layer based on an at least partially oxidized derivative of the chosen silicon among silicon dioxide or sub-stoichiometric oxides of silicon oxygen, in a thickness sufficient to eliminate any perceptible iridescence during transport and then storage of the substrate in a humid, hot and confined atmosphere. The term storage refers to a usual duration for the products concerned, in particular glazing, that is to say generally from a few weeks to a few months, rarely exceeding a period of two years, and never five years. . Within the meaning of the invention, a substrate is sensitive to hydrolytic attack by element exit when it undergoes corrosion in a humid environment due to the migration on the surface of one or more of its constituent elements. The silicon derivative may include only the elements Si, O in the case of Si0 2 , the elements Si, O, N in the case of an oxynitride and Si, O, C in the case of an oxycarbide. However, the silicon derivative according to the invention also comprises materials containing in addition, in a minority compared to silicon, at least one metal such as aluminum, zinc or zirconium. Adding a metal can have the following advantages: by reactive sputtering, this boosts the Si target to make it more conductive, which accelerates / facilitates deposition. In addition, whatever the mode of deposition (by pyrolysis for example), the addition of a metal of the aluminum type can increase the durability of the material, especially in the case where it is low carbon / nitrogen. Within the meaning of the invention, the silicon derivative also includes the sub-stoichiometric silicon oxides in oxygen of formula SiO x , with x less than 2. The invention therefore applies very particularly to a glass substrate, a glass-ceramic or similar. Although essentially flat products, for which optical quality is required, are particularly targeted, the substrate of the invention can also be presented in other forms, in particular of bottle, flask, jar, fibers, tubes (in applications lighting for example) as far as these shapes can be concerned by the problem of iridescence. On the other hand in this case of a glass substrate, a glass ceramic or similar, are particularly targeted compositions containing alkalis, whether silica-calcium glass, borosilicate, vitroceramic ... Is indeed known the migration of alkalis on the surface, and the resulting reduction in the resistance of the material containing them to hydrolytic attack. In the case of float glass, in particular of the silica-calcium-lime type, it is preferably the atmosphere face, that is to say that which is not in contact with the molten tin bath, which is directly covered with the layer based on at least partially oxidized derivative of silicon. It turned out that the other side, called the tin side, was already protected from iridescence due to the hydrolytic attack. According to a characteristic of the substrate of the invention, the thickness of the layer based on an at least partially oxidized derivative of silicon is at least 1 nm, preferably at least 5 nm, an anti-iridescence effect having already been demonstrated for a value as low as the first cited, the second being such as to guarantee increased durability of the layer and its function. Larger thicknesses, in particular at least equal to 30 nm, although making it possible to achieve the object of the invention, reduce the light transmission and are, of course, more costly to produce. Other objects of the invention are: - a stack of glass sheets, at least one of which consists of a substrate according to the invention; - A method of storing such a stack of glass sheets, in particular in a humid and hot atmosphere. Indeed, the glass sheets are usually transported under variable conditions and stored in dimensions of 6 m X 3 m for example, stacked in a vertical to slightly inclined position, and separated from each other by means of dividers by blades of confined air several millimeters thick. In addition, as explained above, the invention provides the solution to a problem which arose particularly in a humid and hot atmosphere, in this case the climate of Southeast Asia. - When the substrate is made of flat glass, two types of formation of said layer based on at least partially oxidized derivative of silicon are possible, which constitutes an additional advantage of the invention: - either the formation is integrated into the float line ; - either carried out offline float, and in this case on sheets of PLF dimensions (full width float) mentioned above, or on sheets cut to the dimensions of the final product, and possibly heat treated (hardened, soaked), curved, laminated. .. if however the chosen layer formation technique - seen below in detail - allows it. Consequently, these two variants of the layer formation method constitute other objects of the invention. Preferably, this process consists of a vacuum or reduced pressure process - preferably implemented off-line float - such as sputtering, in particular assisted by magnetic field, or CVD plasma, or in a process at atmospheric pressure - implemented work on or off float line - such as by sol-gel or by pyrolysis, in particular in vapor phase (CVD thermal). On the other hand, the subject of the invention is: - a monolithic, laminated, single or multiple glazing comprising at least one substrate as described above; and - the application of such glazing to the building, to a transport vehicle in particular to a windshield, a rear window, a side window or automobile roof, to any other land, air or aquatic vehicle, to urban furniture such as bus shelters, signage or advertising, to a landing strip reflector, an outdoor lamp window or the like, to an aquarium, a display case, a greenhouse, to interior furnishings, to a mirror, a computer, television or telephone type display system screen, an electrically controllable glazing such as an electrochromic, liquid crystal, electroluminescent glazing or photovoltaic glazing. The invention is illustrated by the following example.
EXEMPLEEXAMPLE
On dépose sur un verre clair silicosodocalcique du type « Planilux » vendu par Saint-Gobain Glass France une couche en oxycarbure de silicium de 7,4 nm d'épaisseur par CVD selon le brevet EP 518 755 à partir de SiH4, d'éthylène et d'oxygène. La résistance à l'attaque hydrolytique est évaluée à la fois sur ce substrat et sur un verre « Planilux » dépourvu de la couche protectrice. On effectue une attaque hydrolytique accélérée par un test consistant à interposer entre deux plaques de 12 cm X 12 cm de « Planilux » nu d'une part, de « Planilux » revêtu d'oxycarbure de silicium (faces revêtues) d'autre part, de l'eau déminéralisée en contact avec la surface des plaques, isolée de manière étanche d'un bain d'eau à 96°C dans lequel l'ensemble est immergé par un joint silicone de 3 mm de diamètre, deux électrodes étant immergées dans l'eau déminéralisée et reliées à un pont de mesure de la conductance électrique. L'apparition d'irisation correspond à une croissance brutale caractéristique de la conductance électrique. Pour le verre nu, cette croissance apparaît à 200 min environ, et pour le verre à couche SiOC, au-delà de 1500 min. Le substrat de l'invention présente une absence totale d'irisation dans les
conditions réelles de stockage dans des pays tels que l'Inde. La couche à base de dérivé au moins partiellement oxydé du silicium présente une adhésion et des propriétés mécaniques (résistance à l'abrasion, à la friction...) excellentes. Elle est compatible avec diverses transformations : émaillage, traitement thermique (durcissement, trempe), bombage, découpe (classique, à l'eau), sérigraphie, façonnage des bords, feuilletage, sans que les propriétés optiques (transmission lumineuse, voile) en soient sensiblement affectées, et sans difficulté d'adaptation des conditions de mise en œuvre de ces transformations. Il est ainsi possible, pour bénéficier de la fonctionnalité anti- irisation procurée par l'invention, de stocker du verre nu revêtu SiOC même dans des conditions climatiques rigoureuses et pendant de longues périodes, puis de le fonctionnaliser soit sur feuilles PLF, soit sur feuilles découpées, y compris par dépôt de couches ou empilements fonctionnels supplémentaires. Enfin, bien que le fait de recouvrir, selon l'invention, du verre nu notamment silicosodocalcique par la couche protectrice, donne d'excellents résultats, toutes couches, tous empilements fonctionnels habituels (à fonction de contrôle thermique - antisolaire, bas-émissif-, à fonction optique telle qu'antireflet, filtration- coloration, électroconductrice, semi-conductrice, antistatique... par exemple) sont susceptibles d'être interposés entre le verre et ladite couche protectrice sans sortir du cadre de l'invention, pour autant que l'ensemble qu'ils forment avec le verre soit sensible à l'attaque hydrolytique par sortie d'élément.
A layer of 7.4 nm thick silicon oxycarbide by CVD according to patent EP 518 755 from SiH4, ethylene and is deposited on a clear silica-calcium-glass of the “Planilux” type sold by Saint-Gobain Glass France. oxygen. The resistance to hydrolytic attack is evaluated both on this substrate and on a "Planilux" glass devoid of the protective layer. An accelerated hydrolytic attack is carried out by a test consisting in interposing between two 12 cm X 12 cm plates of naked "Planilux" on the one hand, of "Planilux" coated with silicon oxycarbide (coated faces) on the other hand, demineralized water in contact with the surface of the plates, sealingly isolated from a 96 ° C water bath in which the assembly is immersed by a silicone seal 3 mm in diameter, two electrodes being immersed in demineralized water and connected to a bridge for measuring electrical conductance. The appearance of iridescence corresponds to a sudden growth characteristic of electrical conductance. For bare glass, this growth appears at around 200 min, and for SiOC coated glass, beyond 1500 min. The substrate of the invention exhibits a total absence of iridescence in the actual storage conditions in countries such as India. The layer based on an at least partially oxidized derivative of silicon has excellent adhesion and mechanical properties (resistance to abrasion, to friction, etc.). It is compatible with various transformations: enamelling, heat treatment (hardening, quenching), bending, cutting (classic, with water), screen printing, edge shaping, laminating, without the optical properties (light transmission, haze) being affected. significantly affected, and without difficulty in adapting the conditions for implementing these transformations. It is thus possible, in order to benefit from the anti-iridescence functionality provided by the invention, to store bare glass coated with SiOC even under severe climatic conditions and for long periods, then to functionalize it either on PLF sheets or on sheets. cut, including by depositing additional layers or functional stacks. Finally, although the fact of covering, according to the invention, bare glass, in particular silico-soda lime with the protective layer, gives excellent results, all layers, all usual functional stacks (with thermal control function - sun protection, low emissivity) , with an optical function such as anti-reflective, filtration-coloring, electroconductive, semi-conductive, antistatic, for example) are capable of being interposed between the glass and said protective layer without departing from the scope of the invention, provided that the unit which they form with the glass is sensitive to the hydrolytic attack by exit of element.