WO2020002846A1 - Vitrage muni d'un empilement de couches minces muni d'une couche de protection - Google Patents

Vitrage muni d'un empilement de couches minces muni d'une couche de protection Download PDF

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WO2020002846A1
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Carole BRALEY
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Saint Gobain Glass France SAS
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3435—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/005—Coatings for ovens
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/02—Doors specially adapted for stoves or ranges

Definitions

  • the invention relates to glazings fitted with stacks of thin layers acting on solar radiation, in particular those intended for thermal insulation and / or solar protection.
  • This type of glazing is more particularly suitable for equipping buildings: by acting, thanks to the thin layers, on the amount of energy of the solar radiation, it makes it possible to avoid inside the premises an excessive heating in summer and thus contributes to limit the energy consumption necessary for their air conditioning.
  • This action on solar control is achieved by the use of a layer of titanium dioxide (Ti02) having a thickness of about 20 to 30nm.
  • This layer of titanium dioxide advantageously makes it possible to reflect the incoming light.
  • This layer of titanium dioxide (Ti02) is generally covered with an overlay comprising a chemical protection layer and / or a mechanical protection layer
  • the object of the invention is then to solve the problem of the prior art by proposing a glazing whose stacking, in particular, the functional layer, is protected from external aggressions.
  • the object of the invention is first of all a transparent substrate, in particular made of glass, provided with a stack of thin layers acting on solar radiation, said stack comprising at least one functional layer, characterized in that it comprises a protective overlay deposited on the functional layer, this overlay being a layer of silicon nitride having a thickness at least equal to 12 nm.
  • This invention advantageously makes it possible to operate a protective layer on the functional layer so as to avoid the appearance of scratches.
  • said overlay of silicon nitride has a thickness of 25 nm.
  • an overlayer of silicon dioxide for chemical protection is arranged on the functional layer, preferably on the protective layer (12).
  • said silicon dioxide overlay having a chemical protective effect has a thickness of between 5 and 15 nm, preferably equal to 10 nm.
  • an overlay of titanium dioxide having a mechanical protective effect is arranged on the functional layer, preferably on the protective layer (12).
  • said titanium dioxide overlay having a mechanical protection effect has a thickness of between 1 and 5 nm, preferably equal to 2 nm.
  • the substrate also comprises an under layer arranged between the substrate and the functional layer, said under layer being a barrier layer.
  • said barrier layer is a layer of silicon nitride having a thickness of between 20 and 40 nm, preferably 30 nm.
  • said barrier layer is a layer of silicon dioxide having a thickness of between 15 and 25 nm, preferably 20 nm.
  • the functional layer is a layer of titanium dioxide Ti02 with a thickness of between 20 and 30 nm, preferably 24 nm.
  • the invention further relates to a facade-type facade cladding panel incorporating the substrate according to the invention.
  • This scratch protection of the invention is advantageous for the entire facade because it makes it possible to put on the outside a magnetron layer which one is otherwise obliged to put on the inside to protect it.
  • the invention further relates to a building facade comprising a plurality of facing panels according to the invention.
  • the invention further relates to an oven door comprising the substrate according to the invention
  • -the fig. 1 is a schematic representation of the coated substrate according to the invention.
  • -the fig. 2 is a schematic representation of a variant of the coated substrate according to the invention.
  • the present invention relates to a substrate S on which a coating 10 is deposited as visible in FIG. 1.
  • the substrate is a glass substrate which may be of the soda-lime or borosilicate type.
  • This substrate is designed to be incorporated into a light-type facade cladding panel.
  • This coating can comprise several layers. These layers are used to obtain a function.
  • An example of a function is solar control.
  • One such function is to have a layer that protects from solar radiation. In the case of solar control, this function is provided by a functional layer 1 1 of titanium dioxide Ti02 with a thickness between 20 and 30 nm, preferably 24 nm.
  • an enamel can be deposited on this functional layer 1 1.
  • This enamel is composed of a powder containing a glass frit (the vitreous matrix) and pigments used as colorants (the frit and the pigments being based on metal oxides), and a medium also called vehicle allowing the application of the powder on the glass and its adhesion to it at the time of deposition.
  • a baking step is carried out.
  • the stack further comprises a scratch-resistant protective layer 12.
  • a scratch-resistant protective layer 12 is arranged on the functional layer.
  • This anti-scratch protection layer is a layer of silicon nitride S3N4.
  • This layer of silicon nitride SÎ3N4 has a minimum thickness of 12 nm.
  • this layer of silicon nitride S3N4 cooperates with the functional layer of titanium dioxide to give the coated substrate its color. It is therefore understood by that that the adjustment of the tint of the coated substrate is made by adjusting the thickness of the functional layer and of the silicon nitride layer.
  • This material which is a ceramic base, has superior mechanical resistance properties.
  • a barrier layer 13 is arranged between the glass substrate S and the functional layer 1 1 of titanium dioxide. This barrier layer 13 is used to prevent the diffusion of sodium from the glass substrate.
  • This barrier layer 13 is a layer of carbon dioxide
  • This layer of silicon oxide SiO 2 has a thickness of between 15 and 25 nm, with a preferred value of 20 nm.
  • This barrier layer can also be a layer of silicon nitride S3N4 of thickness 20-40nm, preferably 30nm.
  • the substrate comprises at least one overlayer 14 deposited on the functional layer 11, more particularly on the scratch-resistant protective layer 12.
  • This overlay can be composed of a multitude of layers deposited on top of each other.
  • One configuration consists in having a first layer 14a which is a layer of silicon dioxide which is deposited on the protective layer 12.
  • This layer of silicon dioxide has a thickness of between 5 and 15 nm, preferably equal to 10 nm.
  • This layer of silicon dioxide is a layer of chemical protection, in particular against acids.
  • a layer of titanium dioxide Ti02 14b is deposited on top of this layer of silicon dioxide. This layer has a thickness of between 1 and 5 nm, preferably equal to 2 nm. This layer of titanium dioxide also acts as mechanical protection.
  • the substrate according to the invention can be used in various applications.
  • a first application consists in using this substrate for the production of a glass panel, for example of the light type, for a facade.
  • a second application consists in using this substrate for the production of an oven door.
  • this substrate will be used in all applications for which it is necessary to apply a black enamel to the stack deposited on the substrate.

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Abstract

L'invention a pour objet un substrat transparent notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces agissant, ledit empilement comprenant au moins une couche fonctionnelle, caractérisé en ce qu'il comprend une surcouche de protection,cette surcouche étant une couche de nitrure de Silicium d'épaisseur comprise entre 20 et 30 nm.

Description

VITRAGE MUNI D'UN EMPILEMENT DE COUCHES MINCES MUNI D’UNE COUCHE DE PROTECTION
L'invention concerne les vitrages munis d'empilements de couches minces agissant sur le rayonnement solaire, notamment ceux destinés à l'isolation thermique et/ou la protection solaire.
Ce type de vitrage est plus particulièrement adapté pour équiper des bâtiments : en agissant, grâce aux couches minces, sur la quantité d'énergie du rayonnement solaire, il permet d'éviter à l'intérieur des locaux un échauffement excessif en été et contribue ainsi à limiter la consommation d'énergie nécessaire à leur climatisation.
Cette action sur le contrôle solaire est réalisée par l’utilisation d’une couche de dioxyde de titane (Ti02) ayant une épaisseur d’environ 20 à 30nm. Cette couche de dioxyde de titane permet avantageusement de réfléchir la lumière entrant.
Cette couche de dioxyde de titane (Ti02) est généralement recouverte d’une surcouche comprenant une couche de protection chimique et/ou une couche de protection mécanique
Néanmoins, cette surcouche ne protège pas suffisamment des agressions physiques de sorte qu’en cas de chocs, des rayures apparaissent.
RESUME DE L’INVENTION
Le but de l'invention est alors de résoudre le problème de l’art antérieur en proposant un vitrage dont l’empilement, notamment, la couche fonctionnelle, est protégé des agressions extérieures.
L'objet de l'invention est tout d'abord un substrat transparent, notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces agissant sur le rayonnement solaire, ledit empilement comprenant au moins une couche fonctionnelle, caractérisé en ce qu’il comprend une surcouche de protection déposée sur la couche fonctionnelle, cette surcouche étant une couche de nitrure de Silicium ayant une épaisseur au moins égale à 12nm.
Cette invention permet avantageusement d’opérer une couche de protection sur la couche fonctionnelle de sorte à éviter l’apparition de rayure.
Selon un exemple, ladite surcouche de nitrure de Silicium a une épaisseur de 25nm.
Selon un exemple, une surcouche de dioxyde de silicium pour la protection chimique est agencée sur la couche fonctionnelle, de préférence sur la couche de protection (12).
Selon un exemple, ladite surcouche de dioxyde de silicium ayant un effet de protection chimique a une épaisseur comprise entre 5 et 15nm, de préférence égale à lOnm.
Selon un exemple, une surcouche de dioxyde de titane ayant un effet de protection mécanique est agencée sur la couche fonctionnelle, de préférence su couche de protection (12).
Selon un exemple, ladite surcouche de dioxyde de titane ayant un effet de protection mécanique a une épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm.
Selon un exemple, le substrat comprend en outre une sous couche agencée entre le substrat et la couche fonctionnelle, ladite sous couche étant une couche barrière.
Selon un exemple, ladite couche barrière est une couche de nitrure de silicium ayant une épaisseur comprise entre 20 et 40nm, de préférence 30nm.
Selon un exemple, ladite couche barrière est une couche de dioxyde de silicium ayant une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, de préférence 20nm. Selon un exemple, la couche fonctionnelle est une couche de dioxyde de titane Ti02 d’épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm.
L’invention concerne en outre un panneau de parement de façade de type allège incorporant le substrat selon l’invention. Cette protection à la rayure de l’invention est intéressante pour toute la façade car elle permet de mettre en face extérieure une couche magnetron que l’on est autrement obligé de mettre en face intérieure pour la protéger
L’invention concerne en outre une façade de bâtiment comprenant une pluralité de panneaux de parement selon l’invention.
L’invention concerne en outre une porte de four comprenant le substrat selon l’invention
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
-la fïg. 1 est une représentation schématique du substrat revêtu selon de l’invention;
-la fïg. 2 est une représentation schématique d’une variante du substrat revêtu selon de l’invention;
DESCRIPTION DETAILLEE
La présente invention concerne un substrat S sur lequel un revêtement 10 est déposé comme visible à la figure 1. Le substrat est un substrat verrier pouvant être du type sodocalcique ou borosilicate. Ce substrat est agencé pour être incorporé dans un panneau de parement de façade de type allège. Ce revêtement peut comprendre plusieurs couches. Ces couches sont utilisées pour obtenir une fonction. Un exemple de fonction est le contrôle solaire. Une telle fonction consiste à avoir une couche qui protège du rayonnement solaire. Dans le cas d’un contrôle solaire, cette fonction est assurée par une couche fonctionnelle 1 1 de dioxyde de titane Ti02 d’épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm.
Sur cette couche fonctionnelle 1 1 , un émail peut être déposé. Cet émail est composé d'une poudre contenant une fritte de verre (la matrice vitreuse) et des pigments employés comme colorants (la fritte et les pigments étant à base d'oxydes métalliques), et un médium appelé aussi véhicule permettant l'application de la poudre sur le verre et son adhésion avec celui-ci au moment du dépôt. Pour obtenir le revêtement émaillé final, une étape de cuisson est opérée.
Astucieusement selon l’invention, l’empilement comprend en outre une couche de protection anti-rayure 12. Une telle couche 12 est agencée sur la couche fonctionnelle. Cette couche de protection anti- rayure est une couche de nitrure de silicium SÎ3N4. Cette couche de nitrure de silicium SÎ3N4 présente une épaisseur minimale de 12nm. Or, cette couche de nitrure de silicium SÎ3N4 coopère avec la couche fonctionnelle de dioxyde de titane pour donner au substrat revêtu, sa couleur. On entend donc par la que le réglage de la teinte du substrat revêtu se fait par ajustement de l’épaisseur de la couche fonctionnelle et de la couche de nitrure de silicium. Ce matériau, qui est une base céramique, présente des propriétés de résistances mécaniques supérieures.
Ainsi, déposer une telle couche de nitrure de silicium sur la couche fonctionnelle permet de protéger celle-ci.
Dans une variante visible à la figure 2, une couche barrière 13 est agencée entre le substrat verrier S et la couche fonctionnelle 1 1 de dioxyde de titane. Cette couche barrière 13 est utilisée pour empêcher la diffusion du sodium du substrat verrier.
Cette couche barrière 13 est une couche de dioxyde de
Silicium Si02. Cette couche d’oxyde de Silicium Si02 présente une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, avec une valeur préférée à 20nm. Cette couche barrière peut aussi être une couche de nitrure de silicium SÎ3N4 d’épaisseur 20-40nm, de préférence 30nm.
Dans une autre variante, le substrat comprend au moins une surcouche 14 déposée sur la couche fonctionnelle 1 1 , plus particulièrement sur la couche de protection anti-rayure 12.
Cette surcouche peut être composée d’une multitude de couches déposées les unes sur les autres. Une configuration consiste à avoir une première couche 14a qui est une couche de dioxyde de silicium qui est déposée sur la couche de protection 12. Cette couche de dioxyde de silicium présente une épaisseur comprise entre 5 et 15nm, de préférence égale à lOnm. Cette couche de dioxyde de Silicium est une couche de protection chimique, notamment contre les acides.
Par-dessus cette couche de dioxyde de silicium, une couche de dioxyde de Titane Ti02 14b est déposée. Cette couche présente une épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm. Cette couche de dioxyde de titane fait office également de protection mécanique.
Le substrat selon l’invention peut être utilisé dans diverses applications. Une première application consiste utiliser ce substrat pour la réalisation de panneau de verre, par exemple du type allège, pour façade. Une seconde application consiste à utiliser ce substrat pour la réalisation de porte de four.
Bien entendu, ce substrat sera utilisé dans toutes les applications pour lequel on a besoin d’appliquer un émail noir sur l’empilement déposé sur le substrat.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Substrat (S) transparent, notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces (10) agissant, ledit empilement comprenant au moins une couche fonctionnelle (1 1), caractérisé en ce qu’il comprend une couche de protection (12) déposée sur la couche fonctionnelle, cette couche étant une couche de nitrure de Silicium ayant une épaisseur au moins égale à 12nm.
2. Substrat transparent selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite surcouche de nitrure de Silicium à une épaisseur de 25nm.
3. Substrat transparent selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une surcouche de dioxyde de silicium (14a) pour la protection chimique est agencée sur la couche de protection (12).
4. Substrat transparent selon la revendication 3, dans lequel ladite surcouche de dioxyde de silicium a une épaisseur comprise entre 5 et
15nm, de préférence égale à lOnm.
5. Substrat transparent selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une surcouche de dioxyde de titane offrant une protection mécanique (14b) est agencée sur la couche de protection (12).
6. Substrat transparent selon la revendication 3, dans lequel ladite surcouche de dioxyde de titane a une épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm.
7. Substrat transparent selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend en outre une sous couche (13) agencée entre le substrat (S) et la couche fonctionnelle (1 1), ladite sous couche étant une couche barrière.
8. Substrat transparent selon la revendication précédente, dans lequel ladite couche barrière est une couche de nitrure de silicium ayant une épaisseur comprise entre 20 et 40nm, de préférence 30nm.
9. Substrat transparent selon la revendication 7, dans lequel ladite couche barrière est une couche de dioxyde de silicium ayant une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, de préférence 20nm.
10. Substrat transparent selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche fonctionnelle est une couche de dioxyde de titane Ti02 d’épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm.
1 1. Panneau de parement de façade de type allège incorporant le substrat selon l’une des revendications précédentes.
12. Façade de bâtiment comprenant une pluralité de panneaux de parement selon la revendication précédente.
13. Porte de four comprenant le substrat selon l’une des revendications 1 à 10.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2936510A1 (fr) * 2008-09-30 2010-04-02 Saint Gobain Substrat muni d'un empilement a proprietes thermiques, en particulier pour realiser un vitrage chauffant.
EP2322020A1 (fr) * 2008-08-21 2011-05-18 Guardian Industries Corp. Panneau d'affichage à plasma comprenant un filtre emi sans cadre, et/ou procédé de fabrication de celui-ci
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