WO2022263784A1 - Vitrage comprenant un revetement fonctionnel et un element absorbant - Google Patents

Vitrage comprenant un revetement fonctionnel et un element absorbant Download PDF

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WO2022263784A1
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layer
ext
glazing
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Xavier CAILLET
Elsa Marie PERRIN
Estelle Martin
Maxence WILMET
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Saint-Gobain Glass France
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    • C03C2217/485—Pigments

Definitions

  • the invention relates to a material comprising a transparent substrate comprising a functional coating or a functional layer capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation.
  • the invention also relates to glazing comprising these materials as well as the use of such materials for manufacturing thermal insulation and/or solar protection glazing.
  • the terms “functional coating or functional layer” means “capable of acting on solar radiation and/or infrared radiation", that is to say providing the material with an antisolar and/or low-emissive property.
  • This property can be provided by a coating consisting of a stack of layers, typically an alternation of n metallic functional layer(s) and n+1 dielectric coatings.
  • This property can also be provided by a lamination layer, typically based on PVB comprising an absorber in the infrared range.
  • This property can also be provided by one of the transparent substrates made of glass or other material.
  • glazings can be intended for both buildings and vehicles, in particular with a view to reducing the air conditioning effort and/or preventing excessive overheating, so-called “solar control” glazings.
  • the solar factor “FS or g” corresponds to the ratio in % between the total energy entering the room through the glazing and the incident solar energy.
  • Known selective glazing comprises transparent substrates coated with a functional coating comprising a stack of several metallic functional layers, each placed between two dielectric coatings.
  • a functional coating comprising a stack of several metallic functional layers, each placed between two dielectric coatings.
  • These functional coatings are generally obtained by a succession of deposits made by cathode sputtering possibly assisted by a magnetic field.
  • the faces of a glazing are designated starting from the outside of the building and by numbering the faces of the substrates from the outside towards the inside of the passenger compartment or the room it equips. This means that the incident sunlight passes through the faces in increasing order of their number.
  • Known selective glazing is generally double glazing comprising the functional coating located on face 2, that is to say on the outermost substrate of the building, on its face facing the spacer gas layer.
  • the invention specifically relates to highly selective glazing, for example comprising complex functional coatings based on metallic functional layers, generally silver-based or transparent conductive oxide-based.
  • Silver-based functional coatings are generally more efficient in terms of selectivity compared to other known infrared-reflecting functional coatings such as coatings comprising layers based on conductive oxide or based on other metallic layers or layers. absorbing in the IR.
  • silver-based functional coatings are qualified as complex by the number of layers constituting them, by the nature of the materials constituting these layers and by the adjustment of the thickness of these layers.
  • the complexity of functional coatings makes it difficult to obtain both good thermal performance and a particular aesthetic aspect, for example excellent color neutrality and good color stability at angles.
  • Document WO 2006/043026 describes solar control glazing with very low light transmission, in particular laminated comprising a solar control coating (“low E”) on one face and an absorbing layer which absorbs radiation of higher wavelength at 400 nm, on another side.
  • the absorbent layers described are based on Ti or NiCrN and TiN. It is specified that the absorption in the visible and the IR is substantially constant over the entire spectrum from 400 nm to 100 pm. The light transmissions obtained are 14 and 15%, which limits the applications of these glazings to privacy glazing. Thermal performance is not optimal.
  • Imaging device such as digital still cameras: “imaging device such as digital still cameras”) is very different from solar control glazing.
  • Document WO 2018/197821 discloses colored glazing composed of a clear glass substrate on which is deposited a colored coating, the colorimetric characteristics of which are easily adjustable and modifiable.
  • the coating comprises metallic nanoparticles in an inorganic matrix of an oxide, for example TiOx:Ag.
  • the colored coatings respectively exhibit a plasmon absorption peak at 550 nm, 480 nm, 520 nm and 610 nm (Examples A to D) and 490, 440 and 420 nm (Examples E to G).
  • plasmonic is meant absorption linked to plasmonic resonance effects of silver nanoparticles in a dielectric matrix.
  • the object of the invention is to develop a sunscreen glazing, whose transmission is between 30 and 70%, having both improved thermal performance, in particular very high selectivity, while guaranteeing the desired aesthetic appearance, that is to say the most neutral appearance possible, in particular not green or yellow in transmission.
  • the aim of the invention is therefore to obtain a range of glazing with very high selectivity while retaining the aesthetic appearance of the glazing, in particular its light transmission must be as neutral as possible.
  • the solution proposed consists in adding, to a layer or to one of the elements of the glazing (substrate or interlayer of lamination), a particular absorbing element which absorbs solar radiation in the visible part of the spectrum in a specific way and which makes it possible to improve the thermal performance while not negatively impacting aesthetic requirements.
  • the absorbent element is such that the glazing comprising the material according to the invention has an absorption profile with at least two absorption zones in the visible, one between 630 and 780 nm and the other between 480 and 550 nm.
  • absorbing in the range between 630 and 780 nm has a strong impact from a color point of view.
  • photoreceptors in the retina There are three types of photoreceptors, each of which exhibits spectral sensitivity to a region of the color spectrum: cones more sensitive to blue light (peak centered at around 420 nm), others to green light (peak centered at 530 nm ) and the third type of cones in red light (peak centered at 565 nm).
  • Absorbing light between 630 and 780 nm i.e. in the zone corresponding to the predominant region of absorption of red light, has the effect of perceiving complementary colors and in particular green.
  • the absorbent element can be incorporated into a layer deposited on one of the faces of the glazing; or can be incorporated into the matrix of one of the substrates or advantageously incorporated into the matrix of at least one interlayer lamination sheet.
  • the absorbent element may comprise several colorants incorporated at different locations of the glazing, for example a mixture of colorants incorporated in the host matrix and a mixture of colorants incorporated in the lamination insert.
  • the solar spectrum has been divided into 5 adjacent zones which cover the UV and visible range between 300 and 780 nm: a (from 300 to 379 nm), A (from " 380 to 479 nm), B (from 480 to 549 nm), C (from 550 to 629 nm) and D (from 630 to 779 nm).
  • the average absorptions on each of the 5 zones are called A out (a), A out (A), A out (B), A out (C) , and A out (D) and were compared.
  • Z [ ⁇ minZ , ⁇ maxZ ]:
  • the invention relates to a material suitable for equipping a building or passenger compartment by delimiting an exterior side and an interior side, comprising at least one transparent substrate, each substrate comprising two main faces, the material comprising a functional coating or functional layer which can act on the solar radiation and/or infrared radiation, characterized in that the material comprises at least one absorbing layer element such that the material has, in the range of the visible spectrum, measured on the outside, when the spectrum is divided into 4 zones adjacent: A (from 380 to 479 nm), B (from 480 to 549 nm), C (from 550 to 629 nm) and D (from 630 to 779 nm):
  • the ratio of the average absorption A ext (B) integrated over the range (B) to the average absorption A ext (C) integrated over the range (C) is greater than 0.9 and preferably greater than 1, 0; and even more preferably greater than 1.2;
  • the ratio of the average absorption A ext (D) integrated over the range (D) to the average absorption A ext (C) is greater than 1.5, and preferably greater than 1.8.
  • the functional coating is preferably a stack of layers comprising one or more metallic functional layers based on silver, each placed between two dielectric coatings. This type of coating has a more or less sharp transmission profile over the visible range.
  • the solution of the invention remains advantageous regardless of the nature of the functional coating.
  • the functional coating may be a coating based on transparent conductive oxide (TCO).
  • TCO transparent conductive oxide
  • the inventors have discovered that to obtain the desired glazing, the material comprising the absorbent element must preferably have an absorption profile with:
  • the ratio of the average absorption A ext (A) ) integrated over the range (A) to the average absorption A ext (C) integrated over the range (C) may be greater than 1.2, preferably greater than 1 ,4.
  • element in absorbent layer we mean both thin layers deposited for example by magnetron “sputtering” or wet process, as well as elements such as an absorbent substrate or an absorbent lamination interlayer.
  • the element in absorbent layer comprises at least two substances absorbing in the visible, dispersed or dissolved in a matrix which can be of organic, inorganic or hybrid nature.
  • the absorbent substances in the visible can be soluble dyes or (insoluble) pigments.
  • the functional coating is preferably placed on the inside face of the outermost substrate (face 2).
  • the element in absorbent layer can be the lamination insert comprising at least one substance absorbing in the visible.
  • the material according to the invention comprises at least one absorbent substance incorporated in a layer deposited on one of the faces of the at least one substrate.
  • the layer can in particular be deposited by a liquid route.
  • the functional coating or functional layer is a tinted lamination interlayer.
  • the functional coating or functional layer is a stack of thin layers deposited by magnetron.
  • the stack generally comprises one or more metallic functional layers, in particular based on Ag, each placed between two dielectric coatings.
  • the functional coating can be replaced by another element of the glazing providing the solar protection and/or low-emission function.
  • this function can be provided by interlayers of foliage, layers deposited by chemical vapor phase (“CVD”), resins, or by the substrate: tinted glass or glass made of polymeric organic material.
  • the substrate is made of glass, in particular silico-soda-lime or polymeric organic material.
  • the material according to the invention may have a light transmission of between 30 and 80%, in particular between 45 and 75%.
  • the material has a colorimetric index a * T of between -6 and 1, preferably between -4 and 0 and a colorimetric index b * T of between -5 and 5 and preferably between -3 and 3.
  • the material has a colorimetric index a * Rext of between -6 and 1, preferably between -4 and 0 and a colorimetric index b * Rext of between -6 and 1 and preferably between -5 and 0.
  • the luminous characteristics are measured according to the D65 illuminant at 2° perpendicular to the material mounted in a double glazing (unless otherwise indicated):
  • the glazings according to the invention are mounted on a building or a vehicle.
  • the invention therefore also relates to glazing mounted on a vehicle or on a building.
  • a glazing for the building generally delimits two spaces, a space qualified as “exterior” and a space qualified as “internal”. Sunlight entering a building is considered to flow from the exterior to the interior.
  • the present invention makes it possible to obtain a very high selectivity S (in DGU) in particular greater than 2.0 or even greater than 2.2, a solar factor (FS), less than 30%, or even less at 28%, neutral colors in transmission and in external reflection.
  • S very high selectivity
  • FS solar factor
  • the expression "based on”, used to qualify a material or a layer as to what it or it contains, means that the mass fraction of the constituent which it or it comprises is at least 50%, in particular at least 70%, preferably at least 90%.
  • the functional coating may comprise one or more metallic functional layers, preferably silver-based, each disposed between two dielectric coatings.
  • the functional coating may in particular comprise one, two, three or four metallic functional layers. According to these embodiments:
  • the functional coating comprises at least one functional metal layer based on silver, or
  • the functional coating comprises at least two functional metal layers based on silver, or
  • the functional coating comprises at least three functional metal layers based on silver.
  • the silver-based metallic functional layers comprise at least 95.0%, preferably at least 96.5% and better still at least 98.0% by weight of silver relative to the weight of the functional layer.
  • a silver-based functional metallic layer comprises less than 1.0% by mass of metals other than silver relative to the mass of the silver-based functional metallic layer.
  • the functional coating can be replaced by a functional layer which can act on solar radiation and/or infrared radiation.
  • functional layer it can be a PVB-type lamination interlayer comprising an absorber in the infrared range, such as an organic pigment or absorbent particles (ITO nanoparticle, 3MTM Prestige sun protection film)
  • the transparent substrates according to the invention are preferably made of a rigid mineral material, such as glass, or organic based on polymers (or polymer).
  • the substrate is preferably a sheet of glass.
  • the substrate is preferably transparent, colorless (it is then a clear or extra-clear glass) or colored, for example blue, gray or bronze.
  • the glass is preferably of the silico-sodo-lime type, but it can also be of borosilicate or alumino-borosilicate type glass and can also be an organic glass.
  • the substrate advantageously has at least one dimension greater than or equal to 1 m, or even 2 m and even 3 m.
  • the thickness of the substrate generally varies between 0.5 mm and 19 mm, preferably between 0.7 and 9 mm, in particular between 2 and 8 mm, or even between 4 and 6 mm.
  • the substrate can be flat or curved, even flexible.
  • the invention relates to a glazing comprising a material according to the invention.
  • the glazing is preferably in the form of monolithic, double, laminated and/or multiple glazing.
  • Fig 1 represents a single glazing coated with a layer.
  • the absorbent element can be constituted by the substrate or by the layer. This embodiment is particularly suitable for the case of flexible substrates.
  • the embodiments according to Figs 2 to 5 comprise two substrates assembled using a lamination insert. These are laminated glazing.
  • the absorbent element can either consist of one of the substrates (preferably the outer substrate) (fig 2), or of a layer deposited on the glass or on the lamination insert.
  • FIG. 3 represents the configuration: glass/interlayer/functional layer/glass.
  • FIG. 4 represents the configuration: glass/absorbent layer/interlayer/functional layer/glass.
  • Fig 5 represents the configuration glass / absorbent layer / interlayer / functional layer / glass / low emissive layer
  • Figs. 6 and 7 represent double glazing.
  • a functional coating is deposited on face 2, on the glass substrate.
  • a functional coating is deposited on an absorbent layer itself previously deposited on the outer substrate (face 2).
  • Figs. 8 and 9 represent laminated double glazing.
  • fig. 8 represents the configuration: glass/spacer/glass/functional layer/cavity/glass.
  • fig. 9 represents the configuration: glass/absorbent layer/interlayer/glass/functional layer/cavity/glass.
  • a two-layer functional coating of Ag was deposited using a magnetic field assisted cathode sputtering device (magnetron), on a 4 mm thick clear soda-lime glass substrate. It presents a stack:
  • the functional metallic layers are layers of silver (Ag);
  • the blocking layers (B) are metal layers of NiCr;
  • Di dielectric coatings
  • Si dielectric coatings
  • Si include layers based on mixed oxide of zinc and tin (SnZnOx), layers of silicon nitride (Si3N4), and layers of zinc oxide (ZnO).
  • An absorbent layer is deposited by liquid process on a second substrate in clear soda-lime glass with a thickness of 4 mm in the following way:
  • a liquid composition is prepared by mixing the following elements (dyes and matrix) in the following quantities: The composition is applied at ambient temperature to the glass substrate using an adjustable Baker film applicator (or bar coater) type device of the Elcometer brand. The bar height is adjusted to achieve a dry thickness of 50 ⁇ m. The layer is dried at room temperature overnight.
  • a multiple laminated glazing was assembled in the traditional way, using an Eastman film, Saflex RB41 (non-tinted PVB) 0.76 mm thick so as to obtain the assembly as shown in fig 9.
  • a three-layer functional coating of Ag was deposited using a magnetic field assisted cathode sputtering device (magnetron), on a 4 mm thick clear soda-lime glass substrate. It presents a stack:
  • the functional metal layers (CF) are layers of silver (Ag);
  • the blocking layers (B) are metal layers made of NiCr; dielectric coatings (Di) include layers based on mixed oxide of zinc and tin (SnZnOx), layers of silicon nitride (Si3N4), and layers of zinc oxide (ZnO).
  • the absorbent element consists of a lamination insert tinted using dyes so that it has, when it is laminated between two clear glass substrates, an absorption (A ext ) distributed between the zones: alpha: 75A: 31
  • a functional coating with one layer of Ag was deposited using a magnetic field assisted sputtering device (magnetron), on a substrate of clear soda-lime glass with a thickness of 4 mm. It presents a stack:
  • the functional metallic layer is a layer of silver (Ag);
  • the blocking layer (B) is a metal layer of NiCr
  • Di dielectric coatings
  • Si dielectric coatings
  • Si include layers based on mixed oxide of zinc and tin (SnZnOx), layers of silicon nitride (Si3N4), and layers of zinc oxide (ZnO).
  • a tinted PVB “saflex SG” lamination insert with a thickness of 0.38 mm is used.
  • This interlayer has both the properties of a functional coating because it absorbs in the IR spectrum and of an absorbent element because it is absorbent in the visible.
  • An absorbent layer identical to that of Example 1 is deposited by liquid means on another substrate.
  • a multiple laminated glazing was assembled in the traditional way so as to obtain the assembly as shown in fig 9. It has the following configuration: Glass / CA(A1) / PVB (A3) / glass / RF3 / cavity / glass Example 4
  • a two-layer functional coating of Ag was deposited using a magnetic field assisted cathode sputtering device (magnetron), on a 4 mm thick clear soda-lime glass substrate. It presents a stack:
  • the functional metallic layers are layers of silver (Ag);
  • the blocking layers (B) are metal layers of NiCr;
  • Di dielectric coatings
  • Si dielectric coatings
  • Si include layers based on mixed oxide of zinc and tin (SnZnOx), layers of silicon nitride (Si3N4), and layers of zinc oxide (ZnO).
  • An absorbent layer is made as follows (A4): a liquid composition is prepared by mixing the following elements in the following quantities:
  • composition is applied at room temperature to the glass substrate using an elcometer brand film-pulling device.
  • the bar height is adjusted to achieve a dry thickness of 50 ⁇ m.
  • the layer is dried at room temperature overnight.
  • a tinted PVB interlayer, of the “Vanceva Coral Rose (RB17 8078) type is used (A5) of 0.38 mm.
  • a multiple glazing is made, as shown in fig 9.
  • the substrate bearing the absorbent layer (A5) is laminated with the tinted lamination insert (A5) with the substrate bearing the functional layer (RF1), the absorbent layer placed on face 2 and the functional layer placed on face 4.
  • Double glazing is made with a third glass substrate, leaving a 16mm cavity filled with 90% argon, so as to form the structure: Glass / absorbent layer (A5) / absorbent PVB (A6) / glass / RF1 / cavity / glass
  • a functional coating based on conductive oxide was deposited thanks to a cathode sputtering device assisted by magnetic field (magnetron), on a substrate in clear soda-lime glass with a thickness of 4 mm. It presents a stack: Glass/Si3N4 30 nm/ Si02 17 nm/ ITO 72 nm/ Si3N4 9 nm/Si02 50 nm.
  • a tinted PVB “saflex SG” lamination insert with a thickness of 0.38 mm is used.
  • This interlayer has both the properties of a functional coating because it absorbs in the IR spectrum and of an absorbent element because it is absorbent in the visible.
  • An absorbent layer identical to that of Example 1 is deposited by liquid means on another substrate.
  • Laminated glazing was assembled in the traditional way. It has the following configuration: Glass / CA(A1) / PVB (A3) / Glass / RF TCO.
  • the substrate bearing the absorbent layer (A1) is laminated with the tinted lamination insert (A3) with the substrate bearing the functional layer (RF4), the absorbent layer placed on face 2 and the functional layer placed on face 4.
  • Counterexamples 1 and 2 include a functional coating but no absorbent layer.
  • a multiple laminated glazing similar to example 2 was made, but replacing the absorbent PVB with a clear PVB. It presents, from outside to inside (fig. 8): Substrate 1 / clear lamination interlayer / substrate 2 / RF2 / / cavity / substrate 3 in which the interlayer space is 16 mm and is filled with 90 % argon.
  • a double-glazed structure according to the example Inv. 2 of document WO 2020/079375 has been carried out. It comprises a colorimetric adjustment absorbent layer (CN2) on face 1, a two-layer Ag functional coating on face 2.
  • the absorbent layer CN2 is a glass/Si 3 N 4 /Si0 2 /SN 2 SnZnN/S13N4 stack.
  • the structure presents the configuration: Absorbing layer/Glass/RF/cavity/glass.
  • a laminated structure according to document WO 2018/178547 was produced.
  • a two-layer Ag functional coating is deposited on one side of a glass substrate.
  • a polymeric layer comprising an anthraquinone-type dye is deposited on one side of a second glass substrate.
  • the following laminated structure is made with an uncoloured PVB interlayer (fig .4):
  • any configuration may be appropriate, such as for example 4/16/4, 6/16/4.
  • the thickness of the cavity can vary as well as its composition which can also be 100% air.
  • the absorbent element can be arranged on face 1 or face 2 and the functional coating preferably on face 2.
  • the functional coating can be deposited either on face 2 of the first substrate or deposited on the inner face of the lamination interlayer.
  • the absorbent element can be introduced in the form of soluble dye, pigment, metallic nanoparticles, semiconductive nanoparticles, etc.
  • the absorbent element can be incorporated into a layer deposited by the liquid or dry route.
  • the absorbent element can be introduced into the glass matrix of one of the substrates, preferably substrate 1 facing outwards.
  • the absorbent element can comprise several dyes which can be introduced into different elements of the glazing such as for example a pigment in a layer and another pigment in a lamination insert.
  • the functional coating could be based on 1 or 2 layers of Ag.
  • Barrier layers can be NiCr instead of Ti.

Abstract

L'invention concerne un matériau comprenant un ou plusieurs substrats transparents et comportant un revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge. Le matériau selon l'invention comporte un élément absorbant en couche, en particulier qui absorbe le rayonnement solaire dans la partie visible du spectre de manière spécifique. En particulier, le matériau selon l'invention présente un profil d'absorption avec au moins un pic centré entre 480 et 549 nm, et un deuxième pic centré entre 630 nm et 779 nm. Les inventeurs ont découvert que l'ajout d'un élément en couche absorbant présentant ces deux pics d'absorption permet d'améliorer les performances thermiques, en particulier la sélectivité sans impacter fortement l'esthétique du vitrage, en particulier la transmission reste neutre. L'élément absorbant peut être incorporé à une couche déposée sur une des faces du vitrage; ou peut être incorporé dans la matrice d'un des substrats ou de manière avantageuse incorporé dans la matrice d'au moins une feuille intercalaire de feuilletage.

Description

TITRE : VITRAGE COMPRENANT UN REVETEMENT FONCTIONNEL ET UN
ELEMENT ABSORBANT
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent comportant un revêtement fonctionnel ou une couche fonctionnelle 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, les termes « revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle » signifie « pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge » c’est-à-dire apportant au matériau une propriété antisolaire et/ou bas- émissive. Cette propriété peut être apportée par un revêtement constitué d’un empilement de couches, typiquement une alternance de n couche(s) fonctionnelle(s) métallique(s) et de n+1 revêtements diélectriques. Cette propriété peut également être apportée par une couche de feuilletage, typiquement à base de PVB comportant un absorbeur dans la gamme infrarouge. Cette propriété peut aussi être apportée par un des substrats transparents en verre ou autre matière.
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 »
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 basse. 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 TLVis dans 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 totale entrant dans le local à travers le vitrage et l'énergie solaire incidente.
L’obtention d’une sélectivité élevée ne doit pas se faire au détriment de l’aspect esthétique et en particulier de la couleur. En général, on cherche à obtenir une esthétique la plus neutre possible en transmission et en réflexion extérieure, voire également en réflexion intérieure, ainsi qu’une stabilité de la couleur en angles c’est-à- dire lorsque l’observation n’est pas à la normale du vitrage.
L'approche traditionnelle pour obtenir à la fois une sélectivité élevée et une excellente neutralité en couleur consiste à développer des revêtements fonctionnels de plus en plus sophistiqués.
Des vitrages sélectifs connus comprennent des substrats transparents revêtus d'un revêtement fonctionnel comprenant un empilement de plusieurs couches fonctionnelles métalliques, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques. De tels vitrages permettent d’améliorer la protection solaire tout en conservant une transmission lumineuse élevée. Ces revêtements fonctionnels sont généralement obtenus par une succession de dépôts effectués par pulvérisation cathodique éventuellement assistée par champ magnétique.
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.
Les vitrages sélectifs connus sont en général des doubles vitrages comprenant le revêtement fonctionnel situé en face 2, c’est-à-dire sur le substrat le plus à l’extérieur du bâtiment, sur sa face tournée vers la lame de gaz intercalaire.
L’invention concerne spécifiquement des vitrages hautement sélectifs par exemple comprenant des revêtements fonctionnels complexes à base de couches fonctionnelles métalliques, généralement à base d’argent ou à base d’oxyde transparents conducteur.
Les revêtements fonctionnels à base d’argent sont en général plus performants en terme de sélectivité par rapport aux autres revêtements fonctionnels réfléchissant les infrarouges connus telles que les revêtements comprenant des couches à base d’oxyde conducteur ou à base d’autres couches métalliques ou couches absorbantes dans l’IR.
Ces revêtements fonctionnels à base d’argent sont qualifiés de complexes de par le nombre de couches les constituant, de par la nature des matériaux constituant ces couches et de par l’ajustement de l’épaisseur de ces couches. La complexité des revêtements fonctionnels rend difficile l’obtention conjointe de bonnes performances thermiques et d’un aspect esthétique particulier, par exemple une excellente neutralité en couleur et une bonne stabilité des couleurs an angles.
Plus le nombre de couches fonctionnelles à base d’argent augmente, plus il est possible d’augmenter la sélectivité. Il existe notamment des revêtements fonctionnels comportant 1, 2 3 ou 4 couches à base d’argent. Les sélectivités atteintes en double vitrages grâce à ces revêtements sont respectivement de 1,2, 1,8, 2,2 et 2,25. Des empilements tri-couches d’argent sont par exemple décrits dans W02019/015917. Une manière d’améliorer encore la sélectivité pourrait donc être d’augmenter le nombre de couches réfléchissantes dans l’IR. Cependant, la multiplication des couches d’argent affecte le spectre en transmission des vitrages. Ces vitrages prennent une teinte de plus en plus verte ou jaune en transmission.
Le document WO 2006/043026 décrit un vitrage de contrôle solaire à très basse transmission lumineuse, en particulier feuilleté comportant un revêtement de contrôle solaire (« low E ») sur une face et une couche absorbante qui absorbe les radiations de longueur d’onde supérieure à 400 nm, sur une autre face. Les couches absorbantes décrites sont à base de Ti ou NiCrN et TiN. Il est précisé que l’absorption dans le visible et l’IR est substantiellement constante sur l’ensemble du spectre de 400 nm à 100 pm. Les transmissions lumineuses obtenues sont de 14 et 15%, ce qui limite les applications de ces vitrages à des vitrages de confidentialité (« privacy glazing »). Les performances thermiques ne sont pas optimales.
Le document WO 2019/097192 décrit un matériau revêtu incorporé dans un vitrage dit « de contrôle solaire » et/ou dit « bas émissif ». Le revêtement comporte une couche absorbante à base de NiCr ou TiN. Les vitrages obtenus présentent une sélectivité de l’ordre de 1 ,5, en configuration de double vitrage, ce qui est inférieur à l’objectif de la présente invention.
Le document WO 2018/178547 décrit des vitrages dont la couleur est modifiée par l’utilisation d’un intercalaire de feuilletage coloré. Ces vitrages présentent également une trop faible sélectivité par rapport aux produits les plus performants.
Le document US 5,792,559 aussi décrit des vitrages dont la couleur est modifiée par l’utilisation d’un intercalaire de feuilletage coloré. Il est connu de ce document qu’il est possible d’incorporer dans l’intercalaire en PVB, des colorants sélectifs, absorbant dans une seule longueur d’onde spécifique pour fournir une couleur souhaitée.
Le document WO 2020/079375 décrit un matériau comprenant un revêtement fonctionnel sur une face et un revêtement absorbant d’ajustement colorimétrique sur une autre face. Ce revêtement absorbant présente un spectre d’absorption relativement constant dans le visible, c’est-à-dire plat ou non piqué. Le vitrage « combiné » présente une bonne esthétique mais une sélectivité diminuée par rapport au vitrage avec le revêtement fonctionnel seul.
Le document WO2019/049884 décrit des filtres optiques qui bloquent les IR proches et gardent une bonne transmission dans le visible. Le domaine d’application (dispositif d'imagerie tel que les appareils photo numériques : « imaging device such as digital still caméras ») est très différent des vitrages à contrôle solaire.
On connaît par le document WO 2018/197821 des vitrages colorés composés d’un substrat en verre clair sur lequel est déposé un revêtement coloré dont les caractéristiques colorimétriques sont facilement ajustables et modifiables. Le revêtement comporte des nanoparticules métalliques dans une matrice inorganique d’un oxyde, par exemple TiOx:Ag. Dans les différents exemples décrits, les revêtements colorés présentent respectivement un pic d’absorption plasmonique à 550 nm, 480 nm, 520 nm, et 610 nm (Exemples A à D) et 490, 440 et 420 nm (exemples E à G). Par plasmonique, on entend une absorption liée à des effets de résonnances plasmoniques de nanoparticules d’argent dans une matrice diélectrique.
Le but de l'invention est de mettre au point un vitrage antisolaire, dont la transmission est comprise entre 30 et 70%, présentant à la fois des performances thermiques améliorées, notamment une sélectivité très élevée, tout en garantissant l’aspect esthétique recherché, c’est à dire un aspect le plus neutre possible notamment non vert ou jaune en transmission.
L'objectif visé par l’invention est donc d’obtenir une gamme de vitrages présentant une sélectivité très élevée tout en conservant l’aspect esthétique du vitrage, en particulier sa transmission lumineuse doit être la plus neutre possible.
Le demandeur a développé une nouvelle solution permettant d’atteindre ces objectifs sans interférer dans la complexité des revêtements fonctionnels actuels.
La solution proposée consiste à ajouter, à une couche ou à un des éléments du vitrage (substrat ou intercalaire de feuilletage), un élément absorbant particulier qui absorbe le rayonnement solaire dans la partie visible du spectre de manière spécifique et qui permet d’améliorer les performances thermiques tout en n’impactant pas négativement les exigences esthétiques.
En particulier, l’élément absorbant est tel que le vitrage comportant le matériau selon l’invention présente un profil d’absorption avec au moins deux zones d’absorption dans le visible, l’une entre 630 et 780 nm et l’autre entre 480 et 550 nm.
Les inventeurs ont découvert que l’ajout d’un tel élément absorbant permet d’améliorer de manière conséquente les performances thermiques, en particulier la sélectivité sans impacter fortement l’esthétique du vitrage, en particulier la transmission reste neutre.
Le choix de ces deux zones d’absorption ne résulte absolument pas d’une sélection arbitraire. Le demandeur a découvert qu’absorber entre 630 et 780 nm permet d’augmenter très significativement la sélectivité. Toutefois, absorber dans cette zone impacte très négativement les couleurs en transmission qui deviennent plus vertes.
En effet, absorber dans cette zone du visible permet de diminuer significativement l'énergie totale entrant dans le local ou le véhicule et donc d’abaisser le facteur solaire sans diminuer significativement la transmission lumineuse. Ce phénomène s’explique car la détermination de la transmission lumineuse prend en considération la sensibilité de l’œil humain ou acuité visuelle. La sensibilité de l'œil selon la longueur d'onde diminue progressivement de part et d'autre d'un maximum entre 495 et 555 nanomètres (nm). L’œil humain est donc moins sensible aux longueurs d’onde extrêmes de la plage du visible notamment aux longueurs d’onde de la plage de 630 à 780 nm. La transmission lumineuse est faiblement impactée par une absorption entre 630 et 780 nm car on absorbe dans une zone où l’œil humain est moins sensible. En définitive, la faible diminution de transmission lumineuse couplée à la forte réduction de la transmission énergétique conduisent à une nette amélioration de la sélectivité.
En revanche, absorber dans la plage entre 630 et 780 nm a un impact fort du point de vue de la couleur. Lorsque les rayons lumineux parviennent aux yeux, ils sont captés par des photorécepteurs au niveau de la rétine. Il existe trois types de photorécepteurs qui présentent chacun une sensibilité spectrale à une région du spectre des couleurs : des cônes plus sensibles à la lumière bleue (pic centré à environ 420 nm), d'autres à la lumière verte (pic centré à 530 nm) et le troisième type de cônes à la lumière rouge (pic centré à 565 nm). Absorber la lumière entre 630 et 780 nm, c’est à dire dans la zone correspondant à la région prédominante d’absorption de la lumière rouge, a pour effet une perception des couleurs complémentaires et notamment du vert.
Par conséquent, le demandeur s’est interrogé sur comment neutraliser cette couleur verte. Le demandeur a découvert qu’en ajoutant un absorbeur présentant une zone d’absorption entre 480 et 550 nm, c’est à dire dans la zone correspondant à la région prédominante d’absorption de la lumière verte, il obtient en transmission une neutralisation de la couleur verte résultant de l’absorption entre 630 et 780 nm. L’ajout d’absorption dans cette zone entre 480 et 550 nm est néfaste pour la transmission lumineuse TL et la sélectivité. Toutefois, le demandeur a découvert qu’utiliser ces deux zones d’absorption combinées permet d’obtenir une meilleure sélectivité avec comme seul désavantage une légère baisse transmission lumineuse.
La solution de l’invention présentant ces deux zones d’absorption privilégiées correspond donc au meilleur compromis conduisant à une augmentation de la sélectivité et à une neutralité en couleur en transmission. Enfin, cette solution basée sur l’utilisation d’un ou plusieurs éléments absorbants permet d’obtenir une bonne stabilité des couleurs en angle en transmission.
L’élément absorbant peut être incorporé à une couche déposée sur une des faces du vitrage ; ou peut être incorporé dans la matrice d’un des substrats ou de manière avantageuse incorporé dans la matrice d’au moins une feuille intercalaire de feuilletage. L’élément absorbant peut comprendre plusieurs colorants incorporés à des endroits différents du vitrage, par exemple un mélange de colorants incorporés dans matrice hôte et un mélange de colorant incorporés dans l’intercalaire de feuilletage.
Pour caractériser le profil d’absorption du matériau selon l’invention, le spectre solaire a été divisé en 5 zones adjacentes qui couvrent le domaine UV et visible entre 300 et 780 nm : a (de 300 à 379 nm), A (de « 380 à 479 nm), B (de 480 à 549 nm), C (de 550 à 629 nm) et D (de 630 à 779 nm). Les absorptions moyennes sur chacune des 5 zones sont appelées Aext(a), Aext(A), Aext(B), Aext(C), et Aext(D) et ont été comparées. Pour une zone Z définie entre deux longueurs d’ondes l : Z = [ÀminZ , ÀmaxZ ] :
Figure imgf000008_0001
L’invention concerne un matériau apte à équiper un bâtiment ou habitacle en délimitant un côté extérieur et un côté intérieur, comprenant au moins un substrat transparent, chaque substrat comprenant deux faces principales, le matériau comportant un revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge, caractérisé en ce que le matériau comporte au moins un élément en couche absorbant de telle sorte que le matériau présente, dans la gamme du spectre visible, mesuré côté extérieur, lorsque le spectre est divisé en 4 zones adjacentes : A (de « 380 à 479 nm), B (de 480 à 549 nm), C (de 550 à 629 nm) et D (de 630 à 779 nm) :
- au moins une première plage d’absorption dans la zone D, et une deuxième plage d’absorption dans la zone B;
- le ratio de l’absorption moyenne Aext(B) intégrée sur la plage (B) sur l’absorption moyenne Aext(C) intégrée sur la plage (C) est supérieur à 0,9 et de préférence supérieur à 1,0 ; et de manière encore préférée supérieur à 1,2 ;
- le ratio de l’absorption moyenne Aext(D) intégrée sur la plage (D) sur l’absorption moyenne Aext(C) est supérieur à 1 ,5, et de préférence supérieur 1,8.
Le revêtement fonctionnel est de préférence un empilement de couches comprenant une ou plusieurs couches fonctionnelles métalliques à base d’argent, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques. Ce type de revêtement présente un profil en transmission plus ou moins piqué sur la plage du visible.
Plus le nombre de couche d’argent augmente, plus le profil est piqué et plus la base du pic d’absorption est étroite. Cela se traduit par une absorption qui devient non négligeable aux valeurs extrême du spectre du visible et en particulier par une absorption du rouge vers 700 nm. Le choix d’un élément absorbant présentant un profil d’absorption avec au moins deux zones d’absorption dans le visible, l’une entre 630 et 780 nm et l’autre entre 480 et 550 nm est susceptible de conférer au vitrage l’incorporant le même profil. Ce type d’élément absorbant permet de conserver une transmission lumineuse dans le visible relativement élevée et de modifier sélectivement le profil d’absorption.
La solution de l’invention demeure avantageuse peu importe la nature du revêtement fonctionnel. Le revêtement fonctionnel peut être un revêtement à base d’oxyde transparent conducteur (TCO). Les inventeurs ont découvert que pour obtenir le vitrage souhaité, le matériau comportant l’élément absorbant doit présenter de préférence un profil d’absorption avec :
- le rapport Aext(D) / Aext(B) supérieur à 1,2, de préférence supérieur à 1,5, de manière encore préférée compris entre 1,5 et 3,0;
- le rapport Aext(B) / Aext(A) supérieur à 1 ,0 de préférence supérieur à 1 ,2 ;
- le rapport Aext(D))/ Aext(A) supérieur à 1 , de manière préférée supérieur à 1,3 de manière encore préférée supérieur à 1 ,8 ;
- le rapport Aext(a) / Aext(A) supérieur à 1 ,0 de manière préférée supérieur à 1 ,2, de manière encore préférée supérieur à 1 ,4 ;
- le rapport Aext(a) / Aext(C) supérieur à 1 ,5 de manière préférée supérieur à 2,0.
Le ratio de l’absorption moyenne Aext(A)) intégrée sur la plage (A) sur l’absorption moyenne Aext(C) intégrée sur la plage (C) peut être supérieur à 1 ,2, de préférence supérieur à 1 ,4.
Par élément en couche absorbant, on entend aussi bien des couches fines déposées par exemple par magnétron « sputtering » ou voie humide, que des éléments tels qu’un substrat absorbant ou un intercalaire de feuilletage absorbant.
De manière particulière, l’élément en couche absorbant comporte au moins deux substances absorbant dans le visible, dispersées ou dissoutes dans une matrice qui peut être de nature organique, inorganique ou hybride. En particulier, les substances absorbantes dans le visible peuvent être des colorants solubles ou des pigments (insolubles).
Lorsque le matériau selon l’invention comprend au moins deux substrats transparents, le revêtement fonctionnel est, de préférence, disposé en face intérieure du substrat le plus extérieur (face 2).
Lorsque le matériau selon l’invention comprend au moins deux substrats transparents et un intercalaire de feuilletage, l’élément en couche absorbant peut être l’intercalaire de feuilletage comportant au moins une substance absorbant dans le visible.
Avantageusement, le matériau selon l’invention comporte au moins une substance absorbante incorporée dans une couche déposée sur l’une des faces du au moins un substrat.
La couche peut en particulier être déposée par voie liquide.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle est un intercalaire de feuilletage teinté.
Selon un autre mode de réalisation, le revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle est un empilement de couches minces déposées par magnétron. Dans ce cas, l’empilement comprend généralement une ou plusieurs couches fonctionnelles métalliques, en particulier à base d’Ag, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques.
Toutefois, le revêtement fonctionnel peut être remplacé par un autre élément du vitrage apportant la fonction antisolaire et/ou bas-émissive. Par exemple, cette fonction peut être apportée par des intercalaires de feuillage, des couches déposées par voie chimique en phase vapeur (« CVD »), des résines, ou par le substrat : verre teinté ou verre en matière organique polymérique.
Généralement, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
Le matériau selon l’invention peut présenter une transmission lumineuse comprise entre 30 et 80%, en particulier comprise entre 45 et 75 %.
Avantageusement, le matériau présente un indice colorimétrique a*T compris entre -6 et 1, de préférence entre -4 et 0 et un indice colorimétrique b*T compris entre - 5 et 5 et de préférence entre -3 et 3.
De manière particulière, le matériau présente un indice colorimétrique a*Rext compris entre -6 et 1, de préférence entre -4 et 0 et un indice colorimétrique b*Rext compris entre -6 et 1 et de préférence entre -5 et 0.
Toutes 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.
Les caractéristiques lumineuses sont mesurées selon l’illuminant D65 à 2° perpendiculairement au matériau monté dans un double 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,
- l’absorption est mesurée côté extérieur et répond à la formule : Aext=1-TL-Rext,
- 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.
Les vitrages selon l’invention sont montés sur un bâtiment ou un véhicule. L’invention concerne donc également un vitrage monté sur un véhicule ou sur un bâtiment. Un vitrage pour le bâtiment délimite en général deux espaces, un espace qualifié d’« extérieur » et un espace qualifié d’« intérieur ». On considère que la lumière solaire entrant dans un bâtiment va de l’extérieur vers l’intérieur.
Dans une configuration de double vitrage, la présente invention permet d’obtenir une sélectivité S très élevée (en DGU) notamment supérieure à 2,0 voire supérieure à 2,2, un facteur solaire (FS), inférieur à 30 %, voire inférieur à 28%, des couleurs neutres en transmission et en réflexion extérieure.
A défaut de stipulation spécifique, 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%, en particulier au moins 70%, de préférence au moins 90%.
Le revêtement fonctionnel peut comprendre une ou plusieurs couches fonctionnelles métalliques, de préférence à base d’argent, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques. Le revêtement fonctionnel peut notamment comprendre une, deux, trois ou quatre couches fonctionnelles métalliques. Selon ces modes de réalisation :
- le revêtement fonctionnel comprend au moins une couche métallique fonctionnelle à base d'argent, ou
- le revêtement fonctionnel comprend au moins deux couches métalliques fonctionnelles à base d'argent, ou
- le revêtement fonctionnel comprend au moins trois couches métalliques fonctionnelles à base d'argent.
Les couches fonctionnelles métalliques à base d’argent comprennent au moins 95,0 %, de préférence au moins 96,5 % et mieux au moins 98,0 % en masse d’argent par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, une couche métallique fonctionnelle à base d’argent comprend moins de 1 ,0 % en masse de métaux autres que de l’argent par rapport à la masse de la couche métallique fonctionnelle à base d’argent.
Le revêtement fonctionnel peut être remplacé par une couche fonctionnelle pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge. Par couche fonctionnelle, il peut s’agir d’un intercalaire de feuilletage type PVB comportant un absorbeur dans la gamme infrarouge, tel qu’un pigment organique ou des particules absorbantes (nanoparticule ITO, film de protection solaire 3M™ Prestige) 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).
Le substrat est de préférence une feuille de verre.
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 et peut aussi s’agir d’un verre organique.
Le substrat possède avantageusement au moins une dimension supérieure ou égale à 1 m, voire 2 m et même 3 m. 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.
L’invention concerne un vitrage comprenant un matériau selon l’invention. Le vitrage est de préférence sous forme de vitrage monolithique, double, feuilleté et/ou multiple.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l’invention ressortent des exemples non limitatifs suivants avec référence aux figures, dans lesquelles :
Les [Fig. 1] à [Fig. 9] représentent les différentes configurations selon l’invention.
Les [Fig. 10] à [Fig.13] représentent les profils en transmission et en absorption des matériaux selon les exemples de réalisation.
Les [Fig.14] à [Fig. 17] représentent les profils en transmission et en absorption des matériaux selon les exemples comparatifs.
Exemples
En se référant aux fig. 1 à 9, on peut visualiser différentes configurations envisageables.
Fig 1 représente un simple vitrage revêtu d’une couche. L’élément absorbant peut être constitué par le substrat ou par la couche. Ce mode de réalisation convient particulièrement pour le cas des substrats flexibles.
Les modes de réalisation selon les Fig 2 à 5 comportent deux substrats assemblés à l’aide d’un intercalaire de feuilletage. Il s’agit de vitrages feuilletés. L’élément absorbant peut être soit constitué par un des substrats (de préférence le substrat extérieur) (fig 2), soit par une couche déposée sur le verre ou sur l’intercalaire de feuilletage.
La fig 3 représente la configuration : verre/intercalaire/couche fonctionnelle/verre.
La fig 4 représente la configuration : verre / couche absorbante / intercalaire / couche fonctionnelle / verre.
La fig 5 représente la configuration verre / couche absorbante / intercalaire / couche fonctionnelle / verre / couche basse émissive Les fig. 6 et 7 représentent un double vitrage. A la fig 6, un revêtement fonctionnel est déposé en face 2, sur le substrat en verre. A la fig 7, un revêtement fonctionnel est déposé sur une couche absorbante elle-même préalablement déposée sur le substrat extérieur (face 2).
Les fig. 8 et 9 représentent un double vitrage feuilleté. La fig. 8 représente la configuration : verre / intercalaire / verre / couche fonctionnelle / cavité / verre. La fig. 9 représente la configuration : verre / couche absorbante / intercalaire / verre / couche fonctionnelle / cavité / verre.
Exemples
Exemple 1
I. Revêtement fonctionnel (RF1)
Un revêtement fonctionnel à deux couches d’Ag a été déposé grâce à un dispositif de pulvérisation cathodique assisté par champ magnétique (magnétron), sur un substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Il présente un empilement :
Verre / DU / CF1 / B1 / Di2 / CF2 / B2 / Di3, où :
- les couches métalliques fonctionnelles (CF) sont des couches d’argent (Ag) ;
- les couches de blocage (B) sont des couches métalliques en NiCr ;
- les revêtements diélectriques (Di) comprennent des couches à base d’oxyde mixte de zinc et d’étain (SnZnOx), des couches de nitrure de Silicium (Si3N4), et des couches en oxyde de zinc (ZnO).
II. Élément absorbant en couche (A1)
Une couche absorbante est déposée par voie liquide sur un deuxième substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm d’épaisseur de la manière suivante :
Une composition liquide est préparée en mélangeant les éléments suivants (colorants et matrice) dans les quantités suivantes :
Figure imgf000013_0001
La composition est appliquée à température ambiante, sur le substrat en verre à l’aide d’un appareil de type Applicateur de film (ou « bar coater » selon le terme anglo-saxon) Baker réglable de la marque Elcometer. On ajuste la hauteur de barre pour atteindre une épaisseur sèche de 50 pm. La couche est séchée à température ambiante pendant une nuit.
III. Configuration du vitrage.
Un vitrage feuilleté multiple a été assemblé de manière traditionnelle, au moyen d’un film Eastman, Saflex RB41 (PVB non teinté) de 0,76 mm d’épaisseur de manière à obtenir l’assemblage tel que représenté à la fig 9.
Il présente, de l’extérieur vers l’intérieur :
Substrat 1 / couche absorbante / intercalaire de feuilletage / substrat 2 / RF// cavité / substrat 3 dans lequel l’espace intercalaire est de 16 mm et est remplie de 90% d’argon.
Exemple 2
I. Revêtement fonctionnel (RF2)
Un revêtement fonctionnel à trois couches d’Ag a été déposé grâce à un dispositif de pulvérisation cathodique assisté par champ magnétique (magnétron), sur un substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Il présente un empilement :
Verre / Di1 / CF1 / B1 / Di2 / CF2 / B2 / Di3 / CF3 / B3 / Di4 dans lequel les couches métalliques fonctionnelles (CF) sont des couches d’argent (Ag) ; Les couches de blocage (B) sont des couches métalliques en NiCr ; les revêtements diélectriques (Di) comprennent des couches à base d’oxyde mixte de zinc et d’étain (SnZnOx), des couches de nitrure de Silicium ( Si3N4 ), et des couches en oxyde de zinc (ZnO).
Un exemple précis d’un tel empilement est décrit à l’exemple 7 de la demande W02019/015917.
II. Élément absorbant (A2)
L’élément absorbant est constitué par un intercalaire de feuilletage teinté à l’aide de colorants de tel sorte qu’il présente, lorsqu’il est laminé entre deux substrats en verre clair une absorption (Aext) répartie entre les zones : alpha : 75 A : 31
B : 39
C : 27
D : 67 III. Configuration du vitrage.
Un vitrage feuilleté multiple a été assemblé de manière traditionnelle de manière à obtenir l’assemblage tel que représenté à la fig 8.
Il présente, de l’extérieur vers l’intérieur :
Substrat 1 / intercalaire de feuilletage absorbant / substrat 2 / RF// cavité / substrat 3 dans lequel l’espace intercalaire est de 16 mm et est rempli de 90% d’argon.
Exemple 3
I. couche fonctionnel (RF3)
Un revêtement fonctionnel à une couche d’Ag a été déposé grâce à un dispositif de pulvérisation cathodique assisté par champ magnétique (magnétron), sur un substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Il présente un empilement :
Verre / DU / CF1 / B1 / Di2, où :
- la couche métallique fonctionnelle (CF) est une couche d’argent (Ag) ;
- la couche de blocage (B) est une couche métallique en NiCr ;
- les revêtements diélectriques (Di) comprennent des couches à base d’oxyde mixte de zinc et d’étain (SnZnOx), des couches de nitrure de Silicium (Si3N4), et des couches en oxyde de zinc (ZnO).
II. Élément absorbant et fonctionnel (A3)
Un intercalaire de feuilletage teinté en PVB « saflex SG » dont l’épaisseur est de 0,38 mm, est utilisé.
Cet intercalaire présente à la fois les propriétés de revêtement fonctionnel car il absorbe dans le spectre IR et d’élément absorbant car il est absorbant dans le visible.
III. Elément absorbant supplémentaire (A1)
Une couche absorbante identique à celle de l’exemple 1 est déposée par voie liquide sur autre substrat.
IV configuration
Un vitrage feuilleté multiple a été assemblé de manière traditionnelle de manière à obtenir l’assemblage tel que représenté à la fig 9. Il présente la configuration suivante : Verre / CA(A1 ) / PVB (A3) / verre / RF3 / cavité / verre Exemple 4
I. Revêtement fonctionnel (RF1)
Un revêtement fonctionnel à deux couches d’Ag a été déposé grâce à un dispositif de pulvérisation cathodique assisté par champ magnétique (magnétron), sur un substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Il présente un empilement :
Verre / DU / CF1 / B1 / Di2 / CF2 / B2 / Di3, où :
- les couches métalliques fonctionnelles (CF) sont des couches d’argent (Ag) ;
- les couches de blocage (B) sont des couches métalliques en NiCr ;
- les revêtements diélectriques (Di) comprennent des couches à base d’oxyde mixte de zinc et d’étain (SnZnOx), des couches de nitrure de Silicium (Si3N4), et des couches en oxyde de zinc (ZnO).
II. Éléments absorbants
Deux éléments apportent de l’absorption :
1. Une couche absorbante est réalisée de la manière suivante (A4) : une composition liquide est préparée en mélangeant les éléments suivants dans les quantités suivantes :
Figure imgf000016_0001
La composition est appliquée à température ambiante, sur le substrat en verre à l’aide d’un appareil de type tire-film de la marque elcometer. On ajuste la hauteur de barre pour atteindre une épaisseur sèche de 50 pm. La couche est séchée à température ambiante pendant une nuit.
2. Un intercalaire de feuilletage teinté en PVB, de type « Vanceva Coral Rose (RB17 8078) est utilisé (A5) de 0,38 mm.
III. Configuration du vitrage
Un vitrage multiple est réalisé, comme illustré à la fig 9.
Le substrat portant la couche absorbante (A5) est feuilleté avec l’intercalaire de feuilletage teinté (A5) avec le substrat portant la couche fonctionnelle (RF1 ), la couche absorbante disposée en face 2 et la couche fonctionnelle disposée en face 4.
Un double vitrage est réalisé avec un troisième substrat en verre en ménageant une cavité de 16mm remplie de 90% d’argon, de manière à former la structure : Verre / couche absorbante (A5) / PVB absorbant (A6) / verre / RF1 / cavité / verre
Exemple 5
I. Revêtement fonctionnel (RF4)
Un revêtement fonctionnel à base d’oxyde conducteur a été déposé grâce à un dispositif de pulvérisation cathodique assisté par champ magnétique (magnétron), sur un substrat en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm. Il présente un empilement : Verre / Si3N4 30 nm/ Si02 17 nm/ ITO 72 nm/ Si3N4 9 nm/Si02 50 nm.
II. Éléments absorbants (A3)
Un intercalaire de feuilletage teinté en PVB « saflex SG » dont l’épaisseur est de 0,38 mm, est utilisé.
Cet intercalaire présente à la fois les propriétés de revêtement fonctionnel car il absorbe dans le spectre IR et d’élément absorbant car il est absorbant dans le visible.
III. Elément absorbant supplémentaire (A1)
Une couche absorbante identique à celle de l’exemple 1 est déposée par voie liquide sur autre substrat.
III. Configuration du vitrage
Un vitrage feuilleté a été assemblé de manière traditionnelle. Il présente la configuration suivante : Verre / CA(A1 ) / PVB (A3) / verre / RF TCO.
Le substrat portant la couche absorbante (A1) est feuilleté avec l’intercalaire de feuilletage teinté (A3) avec le substrat portant la couche fonctionnelle (RF4), la couche absorbante disposée en face 2 et la couche fonctionnelle disposée en face 4.
Résultats :
L’absorption moyenne (Aext) entre deux longueurs d’ondes l, des différentes configurations a été calculée pour chaque zone selon la formule :
Figure imgf000017_0001
Pour une chaque zone Z définie entre Z = [Zminz ,ÀmaxZ ] et reprise dans le tableau ci-dessous. [Table 11
Figure imgf000018_0001
Contre-exemples :
Les contre-exemples 1 et 2 comportent un revêtement fonctionnel mais pas de couche absorbante.
Contre-exemple C1
Un vitrage feuilleté multiple similaire à l’exemple 1 mais sans la couche absorbante a été réalisé tel que représenté à la fig 8.
Il présente, de l’extérieur vers l’intérieur :
Substrat 1 / intercalaire de feuilletage clair / substrat 2 / RF1// cavité / substrat 3 dans lequel l’espace intercalaire est de 16 mm et est rempli de 90% d’argon.
Contre-exemple C2
Un vitrage feuilleté multiple similaire à l’exemple 2, a été réalisé, mais en remplaçant le PVB absorbant par un PVB clair. Il présente, de l’extérieur vers l’intérieur (fig. 8) : Substrat 1 / intercalaire de feuilletage clair / substrat 2 / RF2// cavité / substrat 3 dans lequel l’espace intercalaire est de 16 mm et est rempli de 90% d’argon.
Contre-exemple C3
Une structure double vitrage selon l’exemple Inv. 2 du document WO 2020/079375 a été réalisée. Elle comporte une couche absorbante d’ajustement colorimétrique (CN2) en face 1 , un revêtement fonctionnel bi-couches Ag en face 2. La couche absorbante CN2 est un empilement verre/ Si3N4/Si02/ S N^SnZnN/ S13N4.
La structure présente la configuration : Couche absorbante/Verre / RF / cavité / verre.
Contre-exemple C4
Une structure feuilletée selon le document WO 2018/178547 a été réalisée. Un revêtement fonctionnel bi-couche Ag est déposé sur une face d’un substrat en verre. Une couche polymérique comportant un colorant de type anthraquinone est déposée sur une face d’un deuxième substrat en verre. La structure feuilletée suivante est réalisée avec un intercalaire en PVB non coloré (fig .4) :
Substrat 1 / couche polymérique / PVB clair / RF 8/ substrat 2.
L’absorption moyenne a été calculée pour chaque zone et reprise dans le tableau 2 ci- dessous.
[Table 21
Figure imgf000019_0001
Les rapports des différentes zones du spectre ont été calculées pour les exemples selon l’invention et pour les exemples comparatifs dans le tableau 3 :
[Table 31
Figure imgf000019_0002
IV. Performances « contrôle solaire » et colorimétrie
Le tableau 4 ci-dessous liste les principales caractéristiques optiques obtenues : [Table 4]
Figure imgf000020_0001
D’autres configurations (double, triple, feuilleté,...) peuvent être réalisées sans sortir du cadre de la présente invention. Dans le cas d’une configuration double, toute configuration peut être appropriée, telle que par exemple 4/16/4, 6/16/4. L’épaisseur de la cavité peut varier ainsi que sa composition qui peut être aussi 100% air.
Dans le cas d’un double vitrage (DGU), l’élément absorbant peut être disposé en face 1 ou en face 2 et le revêtement fonctionnel de préférence en face 2.
Dans le cas d’un feuilleté où l’élément absorbant est incorporé dans l’intercalaire de feuilletage, le revêtement fonctionnel peut être déposé soit sur la face 2 du premier substrat ou déposé sur la face intérieure de l’intercalaire de feuilletage.
L’élément absorbant peut être introduit sous forme de colorant soluble, de pigment, de nanoparticules métalliques, de nanoparticules semi-conductrices, ... etc. L’élément absorbant peut être incorporé dans une couche déposée par voie liquide ou voie sèche.
L’élément absorbant peut être introduit dans la matrice en verre de l’un des substrats, de préférence le substrat 1 tourné vers l’extérieur.
L’élément absorbant peut comprendre plusieurs colorants qui peuvent être introduits dans des éléments différents du vitrage tel que par exemple un pigment dans une couche et un autre pigment dans un intercalaire de feuilletage.
Le revêtement fonctionnel pourrait être à base de 1 ou 2 couches d’Ag. Les couches barrières peuvent être en NiCr au lieu de Ti.

Claims

Revendications
1. Matériau apte à équiper un bâtiment ou habitacle en délimitant un côté extérieur et un côté intérieur, comprenant au moins un substrat transparent, chaque substrat comprenant deux faces principales, le matériau comportant un revêtement fonctionnel ou une couche fonctionnelle pouvant agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge, caractérisé en ce que le matériau comporte au moins un élément en couche absorbant de telle sorte que le matériau présente, dans la gamme du spectre visible, mesuré côté extérieur, lorsque le spectre est divisé en 4 zones adjacentes : A (de « 380 à 479 nm), B (de 480 à 549 nm), C (de 550 à 629 nm) et D (de 630 à 779 nm) :
- au moins une première plage d’absorption dans la zone D, et une deuxième plage d’absorption dans la zone B;
- le ratio de l’absorption moyenne Aext(B) intégrée sur la plage (B) sur l’absorption moyenne Aext(C) intégrée sur la plage (C) est supérieur à 0,9 et de préférence supérieur à 1,0 ;
- le ratio de l’absorption moyenne Aext(D)) intégrée sur la plage (D) sur l’absorption moyenne Aext(C) est supérieur à 1 ,5, et de préférence supérieur 1,8.
2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre l’absorption moyenne Aext(D)) intégrée sur la plage (D) et l’absorption moyenne Aext(B) intégrée sur la plage (B) est supérieur à 1 ,2, de préférence supérieur à 1 ,5.
3. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ratio de l’absorption moyenne Aext(A)) intégrée sur la plage (A) sur l’absorption moyenne Aext(C) intégrée sur la plage (C) est supérieur à 1,2, de préférence supérieur à 1 ,4.
4. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau présente, en outre, une plage d’absorption dans les longueurs d’onde comprises entre 300 et 379 nm (zone a), de telle sorte que le ratio de l’absorption moyenne Aext(a) intégrée sur la plage (a) sur l’absorption moyenne Aext(C) intégrée sur la plage (C) est supérieur à 1,5, et de préférence 2,0.
5. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’élément absorbant en couche comporte au moins deux substances absorbant dans le visible dispersées ou dissoutes dans une matrice,
6. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant au moins deux substrats transparents et un intercalaire de feuilletage, caractérisé en ce que l’élément en couche absorbant est un intercalaire de feuilletage comportant au moins une substance absorbant dans le visible.
7. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une substance absorbante est incorporée dans une couche déposée sur l’une des faces du au moins un substrat.
8. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle est un intercalaire de feuilletage teinté.
9. Matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le revêtement fonctionnel ou couche fonctionnelle est un empilement de couches minces déposées par magnétron.
10. Matériau selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’empilement de couches minces comprend une ou plusieurs couches fonctionnelles métalliques, chacune disposée entre deux revêtements diélectriques.
11. Matériau selon la revendication précédente, comprenant au moins deux substrats transparents, caractérisé en ce que l’empilement de couches minces est disposé en face intérieure du substrat le plus extérieur (face 2) lorsque les faces sont numérotées de l’extérieur vers l’intérieur.
12. 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.
13. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente un indice colorimétrique a*T compris entre -6 et 1, de préférence entre -4 et 0 et un indice colorimétrique b*T compris entre -5 et 5 et de préférence entre -3 et 3.
14. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente un indice colorimétrique a*Rext compris entre -6 et 1 , de préférence entre -4 et 0 et un indice colorimétrique b*Rext compris entre -6 et 1 et de préférence entre -5 et 0.
15. Vitrage comprenant un matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est sous forme de vitrage monolithique, double, feuilleté et/ou multiple.
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