FR3108903A1 - Vitrage de contrôle solaire - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent caractérisé en ce que le substrat est revêtu :- d’un revêtement réfléchissant comprenant une couche diélectrique réfléchissante, et- d’un film polymérique de protection solaire.
Description
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent revêtu d’un revêtement réfléchissant et d’un film polymérique de protection solaire. 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.
Ces vitrages peuvent être destinés aussi bien à équiper les bâtiments que les véhicules, en vue notamment de :
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ».
- diminuer l’effort de climatisation et/ou d’empêcher une surchauffe excessive, vitrages dits « de contrôle solaire » et/ou
- diminuer la quantité d’énergie dissipée vers l’extérieur, vitrages dits « bas émissifs ».
Les vitrages de contrôle solaire sont soumis à un certain nombre de contraintes.
Les vitrages doivent être suffisamment filtrants vis-à-vis du rayonnement solaire et notamment vis-à-vis de la partie du rayonnement solaire non visible située entre environ 780 nm et 2500 nm, habituellement appelé infrarouge solaire (IR solaire).
Les revêtements fonctionnels doivent aussi être suffisamment durables. En particulier, ils doivent être résistants :
- aux contraintes physiques telles que les rayures,
- aux contraintes chimiques,
- aux conditions climatiques notamment résistants à l’humidité.
- aux contraintes physiques telles que les rayures,
- aux contraintes chimiques,
- aux conditions climatiques notamment résistants à l’humidité.
En outre, les niveaux de transmission lumineuse (TL) recherchées pour ces vitrages peuvent être variables. En effet, selon les climats des pays où sont installés ces vitrages, notamment selon les niveaux d’ensoleillement, les performances en termes de transmission lumineuse et de facteur solaire recherchées peuvent varier. Par conséquent, différentes gammes de vitrage caractérisées par leur niveau de transmission lumineuse sont développées.
Par exemple, dans les pays où les niveaux d’ensoleillement sont élevés, il existe une demande forte de vitrage présentant une transmission lumineuse de l’ordre de 40 % et des valeurs de facteur solaire suffisamment 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 TLvisdans le visible du vitrage sur le facteur solaire FS du vitrage (S = TLvis/ FS). Le facteur solaire « FS ou g » correspond au rapport en % entre l'énergie totale entrant dans le local à travers le vitrage et l'énergie solaire incidente.
Enfin, il existe actuellement une forte demande pour des vitrages de contrôle solaire présentant des aspects esthétiques particuliers en réflexion extérieure tels que des effets miroirs neutre, bleuté ou doré.
Les vitrages comprenant des substrats transparents revêtus de revêtements fonctionnels à base d’argent ont été proposés. Toutefois, la durabilité mécanique et chimique des revêtements fonctionnels à base d’argent est très limitée. Leurs faibles propriétés de résistance mécanique et chimique, notamment au contact d’une atmosphère humide, ne permet pas leur utilisation en simple vitrage. Les revêtements fonctionnels à base d’argent ne sont pas suffisamment robustes lorsqu’ils sont exposés aux conditions climatiques, au nettoyage et donc aux agressions mécaniques et aux produits chimiques.
De plus, l’aspect esthétique et les propriétés en réflexion de tels vitrages ne donnent pas entière satisfaction et présentent notamment les inconvénients suivants :
- des couleurs en réflexion extérieure non satisfaisantes, et
- des niveaux de réflexion extérieure trop faible.
- des couleurs en réflexion extérieure non satisfaisantes, et
- des niveaux de réflexion extérieure trop faible.
Il existe également des vitrages comprenant des substrats transparents revêtus de revêtements fonctionnels à base d’autres métaux tel que le niobium. Ces revêtements fonctionnels sont suffisamment robustes pour pouvoir être utilisés en simple vitrage. Toutefois, ils ne présentent pas à la fois l’aspect esthétique recherché, un faible facteur solaire, une transmission lumineuse suffisante et une sélectivité élevée.
D’autres revêtements peuvent apporter une fonction contrôle solaire, par exemple des empilements agissant comme un miroir de Bragg. Un miroir de Bragg permet de réfléchir, grâce à des phénomènes d’interférences constructives, une grande partie de l’énergie incidente. De tels empilements comprennent plusieurs couches d’indices optiques différents. En jouant sur les indices de réfraction, l’épaisseur et le nombre de couches de l’empilement, il est possible de moduler la bande de réflectivité (« stopband ») notamment pour obtenir à la fois une transmission lumineuse dans le visible et une réflexion des infra-rouge élevées. Ces empilements peuvent être à base de matériaux polymériques ou diélectriques.
Les empilements agissant comme un miroir de Bragg comprenant des séquences haut et bas indices à base de matériaux diélectriques peuvent être obtenus par dépôt magnétron. Toutefois, ces empilements sont coûteux car de grandes quantités de couches d'oxyde épaisses sont nécessaires.
Il existe également des films polymériques de protection solaire. Selon l’invention, on appelle « film polymérique de protection solaire », un film comprenant un empilement agissant comme un miroir de Bragg à base de séquences de couches de nature organique. Ces films de protection solaire permettent une réflexion des infra-rouge compris entre 800 et 1200 nm supérieure à 70%, supérieure à 80%, supérieure à 90%, ou supérieure à 95%.
Ces films polymériques de protection solaire ne permettent pas non plus d’obtenir l’aspect esthétique recherché à savoir un effet miroir se traduisant par des niveaux de réflexion extérieure élevés et des effets de couleur particuliers.
L’invention s’intéresse tout particulièrement à la mise au point de vitrages de contrôle solaire, notamment de simple vitrages, présentant en réflexion extérieure un aspect esthétique particulier tel qu’un effet miroir neutre, bleuté ou doré.
L’objectif de l’invention est donc de développer un matériau résistant chimiquement et mécaniquement présentant à la fois un aspect miroir, coloré ou non, et de bonnes propriétés de contrôle solaire. Selon l’invention, on cherche donc à minimiser le facteur solaire, à augmenter la sélectivité, à avoir une réflexion extérieure élevée tout en gardant une transmission lumineuse adaptée pour permettre une bonne isolation et une bonne vision.
Le demandeur a découvert de manière surprenante que l’utilisation combinée dans un vitrage d’un revêtement réfléchissant et d’un film polymérique de protection solaire permet, pour une transmission lumineuse recherchée, d’obtenir à la fois :
- un facteur solaire faible et une sélectivité élevée,
- un vitrage résistant chimiquement et mécaniquement,
- un aspect miroir,
- une réflexion côté extérieur élevée et
- éventuellement une réflexion côté intérieur plus faible.
- un facteur solaire faible et une sélectivité élevée,
- un vitrage résistant chimiquement et mécaniquement,
- un aspect miroir,
- une réflexion côté extérieur élevée et
- éventuellement une réflexion côté intérieur plus faible.
La solution de l’invention est simple à mettre en œuvre car il suffit de venir coller le film de protection solaire sur un vitrage, notamment sur un simple vitrage comprenant un substrat déjà revêtu du revêtement réfléchissant. La solution peut donc s’appliquer sur des vitrages déjà en circulation, c’est à dire en stock ou déjà installés comme fenêtre (« retrofit market »).
La solution de l’invention propose donc d’utiliser des revêtements réfléchissants standards ou existants et d’améliorer ou modifier leur propriété en ajoutant un film de protection solaire.
De manière surprenante, on obtient avec l’invention à la fois :
- de bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre ou coloré,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film polymérique de protection solaire seul.
- de bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre ou coloré,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film polymérique de protection solaire seul.
Rien ne permettait d’anticiper que la combinaison d’un revêtement réfléchissant et d’un film polymérique de protection solaire, permette d’obtenir un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité.
Par exemple, pour une transmission lumineuse recherchée de 50 % environ, on choisit un revêtement réfléchissant et un film polymérique de protection solaire présentant chacun une transmission lumineuse plus élevée que 50 %. Leur utilisation superposée sur un substrat confère à l’ensemble une transmission lumineuse de 50%. De manière surprenante, le vitrage ainsi obtenu présente un facteur solaire plus faible qu’un vitrage comprenant uniquement :
- un revêtement réfléchissant conférant seul une transmission lumineuse de 50 %,
- un film de protection solaire conférant seul une transmission lumineuse de 50 %.
- un revêtement réfléchissant conférant seul une transmission lumineuse de 50 %,
- un film de protection solaire conférant seul une transmission lumineuse de 50 %.
L’invention concerne donc un matériau comprenant un substrat transparent caractérisé en ce que le substrat est revêtu :
- d’un revêtement réfléchissant comprenant une couche réfléchissante, et
- d’un film polymérique de protection solaire.
- d’un revêtement réfléchissant comprenant une couche réfléchissante, et
- d’un film polymérique de protection solaire.
L’invention concerne également :
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment,
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’invention,
- l’utilisation d’un vitrage selon l’invention en tant que vitrage de contrôle solaire et/ou bas émissif pour le bâtiment ou les véhicules, et
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention.
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention,
- un vitrage comprenant un matériau selon l’invention monté sur un véhicule ou sur un bâtiment,
- le procédé de préparation d’un matériau ou d’un vitrage selon l’invention,
- l’utilisation d’un vitrage selon l’invention en tant que vitrage de contrôle solaire et/ou bas émissif pour le bâtiment ou les véhicules, et
- un bâtiment, un véhicule ou un dispositif comprenant un vitrage selon l’invention.
Le matériau selon l’invention est de préférence un simple vitrage.
De manière conventionnelle, les faces d'un vitrage sont désignées à partir de l'extérieur du bâtiment et en numérotant les faces des substrats de l'extérieur vers l'intérieur de l'habitacle ou du local qu'il équipe. Cela signifie que la lumière solaire incidente traverse les faces dans l’ordre croissant de leur numéro.
Un simple vitrage comprend un matériau comprenant un substrat transparent. La face 1 est à l'extérieur du bâtiment et constitue donc la paroi extérieure du vitrage, la face 2 est à l'intérieur du bâtiment et constitue donc la paroi intérieure du vitrage.
Sauf indications contraires, les caractéristiques lumineuses décrites sont obtenues selon les principes et méthodes de la norme européenne EN 410 se rapportant à la détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages utilisés dans le verre pour la construction.
De manière conventionnelle, les indices de réfraction sont mesurés à une longueur d’onde de 550 nm.
Les caractéristiques lumineuses sont mesurées selon l’illuminant D65 à 2° perpendiculairement au matériau monté dans un simple vitrage (sauf indications contraires) :
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %,
- Rext correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur,
- Rint correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur,
- a*Rint et b*Rint correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur.
- TL correspond à la transmission lumineuse dans le visible en %,
- Rext correspond à la réflexion lumineuse extérieure dans le visible en %, observateur côté espace extérieur,
- Rint correspond à la réflexion lumineuse intérieure dans le visible en %, observateur coté espace intérieur,
- a*T et b*T correspondent aux couleurs en transmission a* et b* dans le système L*a*b*,
- a*Rext et b*Rext correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace extérieur,
- a*Rint et b*Rint correspondent aux couleurs en réflexion a* et b* dans le système L*a*b*, observateur côté espace intérieur.
Sauf indication contraire, les propriétés colorimétriques telles les valeurs L*, a* et b* et toutes les valeurs et gammes de valeurs des caractéristiques optiques et thermiques telles que la sélectivité, la réflexion lumineuse extérieure ou intérieure, la transmission lumineuse et sont calculées avec des matériaux comprenant un substrat revêtu d’un revêtement réfléchissant montés dans un simple vitrage, le substrat étant de type verre sodo-calcique ordinaire de 4 mm.
Le revêtement réfléchissant est de préférence situé en face 1.
Le film polymérique de protection solaire est situé en face 1 ou de préférence en face 2.
Le film fonctionnel de protection solaire peut être appliqué soit sur la face du substrat non revêtu du revêtement réfléchissant, soit sur la face revêtue du revêtement réfléchissant. Lorsque le film de protection solaire et le revêtement réfléchissant sont situés sur la même face du substrat, le film de protection solaire est séparé du substrat par le revêtement réfléchissant.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le film de protection solaire est positionné en face 2 et le revêtement réfléchissant est positionné en face 1.
L’invention concerne donc également un simple vitrage comprenant le matériau selon l’invention. Le film polymérique de protection solaire est positionné en face 2 et le revêtement réfléchissant est positionné en face 1.
Les caractéristiques préférées qui figurent dans la suite de la description sont applicables aussi bien au matériau et au vitrage selon l’invention que, le cas échéant, au procédé, à l’utilisation, au bâtiment ou au véhicule selon l’invention.
Par les termes « au dessus » et « en dessous », il est fait référence dans la présente description à la position respective desdites couches par rapport au substrat supportant l’empilement desdites couches. Les expressions « au-dessus » et « en-dessous » ne signifient pas nécessairement que deux couches et/ou revêtements sont disposés au contact l'un de l'autre. Lorsqu’il est précisé qu’une couche est déposée « au contact » d’une autre couche ou d’un revêtement, cela signifie qu’il ne peut y avoir une (ou plusieurs) couche(s) intercalée(s) entre ces deux couches (ou couche et revêtement).
Dans la présente description, sauf autre indication, l’expression « à base de », utilisée pour qualifier un matériau ou une couche quant à ce qu’il ou elle contient, signifie que la fraction massique du constituant qu’il ou elle comprend est d’au moins 50%, en particulier au moins 70%, de préférence au moins 90%.
Sauf mention contraire, les épaisseurs évoquées dans le présent document sans autres précisions sont des épaisseurs physiques, réelles ou géométriques dénommées Ep et sont exprimées en nanomètres (et non pas des épaisseurs optiques). L’épaisseur optique Eo est définie comme l’épaisseur physique de la couche considérée multipliée par son indice de réfraction à la longueur d’onde de 550 nm : Eo = n*Ep. L’indice de réfraction étant une valeur adimensionnelle, on peut considérer que l’unité de l’épaisseur optique est celle choisie pour l’épaisseur physique.
Selon l’invention :
- la réflexion lumineuse correspond à la réflexion du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- la transmission lumineuse correspond à la transmission du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- l’absorption lumineuse correspond à l’absorption du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre.
- la réflexion lumineuse correspond à la réflexion du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- la transmission lumineuse correspond à la transmission du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre,
- l’absorption lumineuse correspond à l’absorption du rayonnement solaire dans la partie visible du spectre.
Selon l’invention, un revêtement réfléchissant est un revêtement qui modifie la réflexion lumineuse et la couleur d’un matériau ou d’un vitrage.
Le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique réfléchissante.
Par « couche diélectrique » au sens de la présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, le matériau est « non métallique », c’est-à-dire n’est pas un métal. Dans le contexte de l’invention, ce terme désigne un matériau présentant un rapport n/k sur toute la plage de longueur d’onde du visible (de 380 nm à 780 nm) égal ou supérieur à 5.
Par couche diélectrique réfléchissante ou revêtement réfléchissant, on entend une couche ou un revêtement qui déposé(e) sur une face d’un substrat modifie la réflexion lumineuse du substrat de manière significative, c’est à dire d’au moins 10, d’au moins 15, d’au moins 20 ou d’au moins 25 points de pourcentage.
Cette variation de la réflexion lumineuse due à la présence de la couche diélectrique réfléchissante (∆RLc) ou d’un revêtement réfléchissant (∆RLr) correspond à la variation de la réflexion lumineuse mesurée :
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur sur lequel est déposé uniquement cette couche réfléchissante ou ce revêtement réfléchissant, coté couche (RLc) ou coté revêtement (RLr) et
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur (RLs).
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur sur lequel est déposé uniquement cette couche réfléchissante ou ce revêtement réfléchissant, coté couche (RLc) ou coté revêtement (RLr) et
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur (RLs).
Un verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur présente les caractéristiques lumineuses suivantes :
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
Selon l’invention, la variation de la réflexion lumineuse due à la présence de la couche diélectrique réfléchissante (∆RLc = RLc – RLs) et/ou du revêtement réfléchissant (∆RLr = RLr – RLs) est :
- supérieure à 10, supérieure à 15 ou supérieure à 20 points de pourcentage,
- comprise entre 10 et 65, comprise entre 15 et 55, comprise entre 20 et 45 ou comprise entre 20 et 30 points de pourcentage.
- supérieure à 10, supérieure à 15 ou supérieure à 20 points de pourcentage,
- comprise entre 10 et 65, comprise entre 15 et 55, comprise entre 20 et 45 ou comprise entre 20 et 30 points de pourcentage.
La réflexion lumineuse du substrat revêtu de la couche réfléchissante ou du revêtement réfléchissant, mesurée en déposant uniquement la couche réfléchissante ou le revêtement réfléchissant sur du verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur, mesurée côté couche ou revêtement, est supérieure à 15 %, supérieure à 20 %, supérieur à 25 %, supérieure à 30 %.
La variation de la transmission lumineuse due à la présence de la couche diélectrique réfléchissante (∆TLc) ou d’un revêtement réfléchissant (∆TLr) correspond à la variation de la transmission lumineuse mesurée :
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur sur lequel est déposé uniquement cette couche réfléchissante ou ce revêtement réfléchissant, coté couche (TLc) ou coté revêtement (TLr) et
- sur du verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur (TLs).
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur sur lequel est déposé uniquement cette couche réfléchissante ou ce revêtement réfléchissant, coté couche (TLc) ou coté revêtement (TLr) et
- sur du verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur (TLs).
Selon l’invention, la variation de la transmission lumineuse due à la présence de la couche diélectrique réfléchissante (∆TLc = TLc – TLs) ou du revêtement réfléchissant (∆TLr = TLr – TLs) est :
- supérieure à 10, voire supérieure à 15 points de pourcentage ou
- comprise entre 10 et 65, comprise entre 15 et 55, comprise entre 20 et 45 ou comprise entre 20 et 30 points de pourcentage.
- supérieure à 10, voire supérieure à 15 points de pourcentage ou
- comprise entre 10 et 65, comprise entre 15 et 55, comprise entre 20 et 45 ou comprise entre 20 et 30 points de pourcentage.
La transmission lumineuse du substrat revêtu de la couche réfléchissante ou du revêtement réfléchissant, mesurée en déposant uniquement la couche réfléchissante ou le revêtement réfléchissant sur du verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur, mesurée côté revêtement ou couche, est inférieure à 75 %, inférieure à 70 %, inférieure à 65 % ou inférieur à 60 %.
Selon un mode de réalisation, la variation entre la réflexion lumineuse mesurée de chacun des côtés du matériau (Rext-Rint) est supérieure ou égale à 5, 8 ou 10 points de pourcentage.
Le revêtement réfléchissant peut comprendre d’autres couches diélectriques. Ces autres couches diélectriques peuvent être :
- des couches réfléchissantes, et/ou
- des couches ayant pour fonction de protéger le substrat ou la/les couche(s) réfléchissante(s), et/ou,
- des couches ayant pour fonction de moduler la transmission ou l’absorption lumineuse du matériau ou du vitrage.
- des couches réfléchissantes, et/ou
- des couches ayant pour fonction de protéger le substrat ou la/les couche(s) réfléchissante(s), et/ou,
- des couches ayant pour fonction de moduler la transmission ou l’absorption lumineuse du matériau ou du vitrage.
Pour assurer la fonction de couche réfléchissante, il est possible de jouer sur des variations d’indice de réfraction.
La couche réfléchissante du revêtement réfléchissant peut donc être une couche diélectrique d’indice de réfraction (n1) présentant une différence d’indice de réfraction, par ordre de préférence croissant, supérieure à 0,7, supérieure à 0,8, supérieure à 0,9 avec :
- l’une au moins des couches diélectriques (ni) du revêtement ou
- le substrat sur lequel le revêtement est déposé.
- l’une au moins des couches diélectriques (ni) du revêtement ou
- le substrat sur lequel le revêtement est déposé.
En général, cette différence d’indice de réfraction est inférieure à 3, voire inférieure à 2.
Le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique choisie parmi :
- les couches d’oxyde d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane, le silicium, le zirconium, le fer, le chrome, le cobalt, le manganèse, le tungstène, le niobium, le bismuth,
- les couches d’oxycarbure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane le silicium, le zirconium, le fer, le chrome, le cobalt, le manganèse, le tungstène, le niobium, le bismuth et l’aluminium,
- les couches de nitrure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium et l’aluminium.
- les couches d’oxyde d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane, le silicium, le zirconium, le fer, le chrome, le cobalt, le manganèse, le tungstène, le niobium, le bismuth,
- les couches d’oxycarbure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane le silicium, le zirconium, le fer, le chrome, le cobalt, le manganèse, le tungstène, le niobium, le bismuth et l’aluminium,
- les couches de nitrure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium et l’aluminium.
Les indices de réfraction de substrat de verre clair sont en général compris entre 1,45 et 1,55.
Le choix de couches réfléchissantes présentant des variations d’indice de réfraction élevées permet d’obtenir facilement des réflexions lumineuses élevées.
Les couches réfléchissantes peuvent donc avantageusement être choisies parmi les couches haut indices. On entend par couche haut indice une couche dont l’indice de réfraction est d’au moins 2,10.
La couche réfléchissante du revêtement réfléchissant est une couche diélectrique dont l’indice de réfraction est, par ordre de préférence croissant, supérieur ou égal à 2,10, supérieur ou égal à 2,15, supérieur ou égal à 2,20, supérieur ou égal à 2,30, supérieur ou égal à 2,40.
Les couches haut indice peuvent être choisies parmi :
- une couche d’oxyde de titane TiO2 (indice à 500 d’environ 2,45),
- une couche d’oxyde de manganèse MnO (indice à 550 nm d’environ 2,16),
- une couche d’oxyde de tungstène WO3 (indice à 550 nm d’environ 2,15),
- une couche d’oxyde de niobium Nb2O5 (indice à 550 nm d’environ 2,30),
- une couche d’oxyde de bismuth Bi2O3 (indice à 550 nm d’environ 2,60),
- une couche de nitrure de zirconium Zr3N4 (indice à 550 nm d’environ 2,55),
- une couche de nitrure de silicium et de zirconium (indice à 550 nm compris entre environ 2,15 et 2,55).
- une couche d’oxyde de titane TiO2 (indice à 500 d’environ 2,45),
- une couche d’oxyde de manganèse MnO (indice à 550 nm d’environ 2,16),
- une couche d’oxyde de tungstène WO3 (indice à 550 nm d’environ 2,15),
- une couche d’oxyde de niobium Nb2O5 (indice à 550 nm d’environ 2,30),
- une couche d’oxyde de bismuth Bi2O3 (indice à 550 nm d’environ 2,60),
- une couche de nitrure de zirconium Zr3N4 (indice à 550 nm d’environ 2,55),
- une couche de nitrure de silicium et de zirconium (indice à 550 nm compris entre environ 2,15 et 2,55).
Les revêtements réfléchissants peuvent comprendre une ou plusieurs couches haut indice, différentes ou de même nature.
Toutefois, la présence d’une couche haut indice n’est pas strictement nécessaire. Les propriétés de réflexion recherchée selon l’invention peuvent être obtenues avec des couches d’indice de réfraction plus faible. En effet, le choix d’un substrat d’indice de réfraction plus faible ou d’une séquence de couche d’indice de réfraction faible permet également d’atteindre les propriétés recherchées.
Le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique choisie parmi une couche d’oxyde de silicium (SiO2), une couche d’oxyde de titane (TiO2), une couche d’oxyde de zirconium (ZrO2), une couche d’oxyde de titane et de zirconium (TiZrOx), une couche d’oxyde de fer et de chrome (FeCrOx), une couche d’oxyde de fer, de chrome et de cobalt (FeCrCoOx), une couche de nitrure de silicium (Si3N4), une couche de nitrure d’aluminium (AlN), une couche de nitrure de silicium et/ou d’aluminium, une couche de nitrure de silicium et de zirconium (SiZrN), une couche d’oxyde de manganèse (MnO), une couche d’oxyde de tungstène (WO3), une couche d’oxyde de niobium (Nb2O5), une couche d’oxyde de bismuth (Bi2O3), une couche de nitrure de zirconium (Zr3N4), une couche d’oxycarbure de silicium.
Les couches diélectriques réfléchissantes présentent une épaisseur comprise entre 2 et 100 nm, de préférence 10 à 80, et mieux 10 à 50 nm.
Toutes les couches diélectriques d’un revêtement réfléchissant ont une épaisseur inférieure à 100 nm, inférieure à 80 nm, inférieure à 60 nm, inférieure à 50 nm, inférieure à 45 nm ou inférieure à 30 nm.
Le revêtement réfléchissant peut donc comprendre au moins une couche diélectrique réfléchissante d’épaisseur comprise entre 2 et 100 nm et toutes les couches diélectriques du revêtement réfléchissant ont une épaisseur inférieure à 100 nm.
Le revêtement réfléchissant peut être déposé par pulvérisation cathodique, par dépôt chimique en phase vapeur ou par pyrolyse.
Selon des modes de réalisation combinables, le revêtement réfléchissant comprend une couche réfléchissante présentant une ou plusieurs de caractéristiques suivantes :
- elle est déposée par pyrolyse,
- elle est à base d’oxyde de titane,
- elle présente une épaisseur supérieure à 20 nm, supérieure à 30 nm ou supérieure à 35 nm,
- elle présente une épaisseur inférieure à 100 nm, inférieure à 50 nm,
- elle représente, en épaisseur, au moins 80%, au moins 90 % ou 100 % de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant.
- elle est déposée par pyrolyse,
- elle est à base d’oxyde de titane,
- elle présente une épaisseur supérieure à 20 nm, supérieure à 30 nm ou supérieure à 35 nm,
- elle présente une épaisseur inférieure à 100 nm, inférieure à 50 nm,
- elle représente, en épaisseur, au moins 80%, au moins 90 % ou 100 % de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant.
Selon d’autres modes de réalisation combinables, le revêtement réfléchissant présente une ou plusieurs de caractéristiques suivantes :
- la couche réfléchissante est déposée par pulvérisation cathodique,
- la couche réfléchissante est à base d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche d’oxyde de titane peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 50, de 15 à 35 nm,
- la couche réfléchissante présente une épaisseur supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm ou supérieure à 20 nm,
- la couche réfléchissante présente une épaisseur inférieure à 60 nm, inférieure à 40 nm, inférieure à 30 nm,
- la couche réfléchissante représente, en épaisseur, au moins 20% de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant,
- la couche réfléchissante se trouve entre deux revêtements diélectriques comprenant au moins une couche diélectrique,
- le revêtement réfléchissant comprend au moins deux couches diélectriques, de préférence, chaque couche diélectrique a une épaisseur comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend au moins trois couches diélectriques, chaque couche diélectrique a une épaisseur comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm et une couche à base d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm, une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus d’une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm, et une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, située au-dessus de la couche d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 5 à 40 nm, 8 à 30, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche de protection,
- toutes les couches du revêtement réfléchissant sont déposées par pulvérisation cathodique.
- la couche réfléchissante est déposée par pulvérisation cathodique,
- la couche réfléchissante est à base d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche d’oxyde de titane peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 50, de 15 à 35 nm,
- la couche réfléchissante présente une épaisseur supérieure à 5 nm, supérieure à 10 nm ou supérieure à 20 nm,
- la couche réfléchissante présente une épaisseur inférieure à 60 nm, inférieure à 40 nm, inférieure à 30 nm,
- la couche réfléchissante représente, en épaisseur, au moins 20% de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant,
- la couche réfléchissante se trouve entre deux revêtements diélectriques comprenant au moins une couche diélectrique,
- le revêtement réfléchissant comprend au moins deux couches diélectriques, de préférence, chaque couche diélectrique a une épaisseur comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend au moins trois couches diélectriques, chaque couche diélectrique a une épaisseur comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm et une couche à base d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, de préférence au contact du substrat, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm, une couche à base d’oxyde de titane située au-dessus d’une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 10 à 40, de 15 à 35 nm, et une couche à base de nitrure de silicium et/ou d’aluminium ou à base d’oxyde de silicium et/ou d’aluminium, située au-dessus de la couche d’oxyde de titane, l’épaisseur de cette couche peut être comprise, par ordre de préférence croissant, de 5 à 40 nm, 8 à 30, de 15 à 35 nm,
- le revêtement réfléchissant comprend une couche de protection,
- toutes les couches du revêtement réfléchissant sont déposées par pulvérisation cathodique.
Selon des modes de réalisation combinables, le revêtement réfléchissant comprend une couche réfléchissante présentant une ou plusieurs de caractéristiques suivantes :
- elle déposée par dépôt chimique en phase vapeur,
- elle est une couche réfléchissante à base d’oxycarbure de silicum,
- elle présente une épaisseur supérieure à 10 nm, supérieure à 20 nm ou supérieure à 25 nm,
- elle présente une épaisseur inférieure à 100 nm, inférieure à 50 nm, inférieure à 40 nm,
- elle représente, en épaisseur, au moins 80%, au moins 90 % ou 100 % de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant.
- elle déposée par dépôt chimique en phase vapeur,
- elle est une couche réfléchissante à base d’oxycarbure de silicum,
- elle présente une épaisseur supérieure à 10 nm, supérieure à 20 nm ou supérieure à 25 nm,
- elle présente une épaisseur inférieure à 100 nm, inférieure à 50 nm, inférieure à 40 nm,
- elle représente, en épaisseur, au moins 80%, au moins 90 % ou 100 % de l’épaisseur totale du revêtement réfléchissant.
L’épaisseur du revêtement réfléchissant, correspondant à la somme des épaisseurs physiques de toutes les couches diélectriques du revêtement, est de préférence comprise de 5 à 200 nm, de 10 à 200, de 15 à 150 nm, de 20 à 100 nm ou de 25 à 75 nm.
Selon l’invention, un revêtement diélectrique correspond à une séquence de couches comprenant au moins une couche diélectrique. Si un revêtement diélectrique est composé de plusieurs couches diélectriques, l‘épaisseur optique du revêtement diélectrique correspond à la somme des épaisseurs optiques des différentes couches diélectriques constituant le revêtement diélectrique.
Le revêtement réfléchissant peut éventuellement comprendre une couche de protection. La couche supérieure de protection est de préférence la dernière couche de l’empilement, c’est-à-dire la couche la plus éloignée du substrat revêtu de l’empilement. Ces couches supérieures de protection sont considérées comme comprises dans le dernier revêtement diélectrique. Ces couches ont en général une épaisseur comprise entre 2 et 10 nm, de préférence 2 et 5 nm.
La couche de protection peut être choisie parmi une couche de titane, de zirconium, d’hafnium, de zinc et/ou d’étain, ce ou ces métaux étant sous forme métallique, oxydée ou nitrurée. Avantageusement, la couche de protection est une couche d’oxyde de titane, une couche d’oxyde de zinc et d’étain ou une couche à base d’oxyde de titane et de zirconium.
Le revêtement réfléchissant ne comprend pas de couche à base d’argent, d’or ou de platine. De préférence, le revêtement réfléchissant ne comprend pas de couches métalliques.
Bien entendu, dans le cadre de la présente invention, toutes les combinaisons particulières entre deux ou plus des valeurs et/ou intervalles précédents, sont envisagés, même s’ils ne sont pas spécifiquement décrits, pour des raisons de clarté.
Selon l’invention, le film polymérique de protection solaire est un film fonctionnel car il peut agir sur le rayonnement solaire et/ou le rayonnement infrarouge.
Le film polymérique de protection solaire comprend une séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées.
Ces épaisseurs nanométriques sont comprises entre 10 nm et 1 µm. Les couches d’épaisseur nanométrique sont des couches polymériques organiques.
Ces couches polymériques ont des indices de réfraction différents.
De préférence, cette séquence de couches est située entre deux films polymères. Les deux films polymères assurent une protection mécanique.
Le film polymérique de protection solaire peut donc comprendre :
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère.
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère.
La séquence de couches d’épaisseur nanométrique du film polymérique de protection solaire peut être obtenue par extrusion de polymères spécifiques ayant des indices de réfractions différents.
Le film polymérique de protection solaire est destiné à être appliqué sur un autre substrat. Il est donc commercialisé avec en outre :
- un adhésif tel qu’un adhésif acrylique transparent,
- une pellicule de protection.
- un adhésif tel qu’un adhésif acrylique transparent,
- une pellicule de protection.
Le film polymérique de protection solaire est collé sur le substrat avec un adhésif, de préférence un adhésif acrylique transparent.
Les films polymères ont une épaisseur comprise entre 4 et 500 µm.
La séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique présente une épaisseur de 10 à 100 µm, de 20 à 50 µm ou de 30 à 40 µm.
Le film polymérique de protection solaire a une épaisseur totale inférieure à 2 mm, inférieure à 1 mm, inférieure à 0,9 mm, inférieure à 0,8 mm, inférieure à 0,7 mm ou inférieure à 0,6 mm.
A titre de films polymériques de protection solaire connus convenant selon l’invention, on peut citer les films de protections solaire commercialisé par la société 3M sous la gamme Prestige.
Le film polymérique de protection solaire selon l’invention présente avantageusement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- il est flexible,
- il ne comprend pas de couche à base d’un métal.
- il est flexible,
- il ne comprend pas de couche à base d’un métal.
Le film polymérique de protection solaire présente avantageusement les propriétés optiques suivantes lorsqu’il est appliqué sur un verre transparent de 6 mm :
- une énergie solaire rejetée (TSER) à 90 °selon la norme ASTM E903 supérieure 45%,
- une réflexion visible selon la norme ASTM E903 inférieure à 15 %, de préférence inférieure à 10 %.
- une énergie solaire rejetée (TSER) à 90 °selon la norme ASTM E903 supérieure 45%,
- une réflexion visible selon la norme ASTM E903 inférieure à 15 %, de préférence inférieure à 10 %.
Les substrats transparents selon l’invention sont de préférence en un matériau rigide minéral, comme en verre, ou organiques à base de polymères (ou en polymère).
De préférence, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
Les substrats transparents organiques selon l’invention peuvent également être en polymère, rigides ou flexibles. Des exemples de polymères convenant selon l’invention comprennent, notamment :
- le polyéthylène,
- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ;
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ;
- les polycarbonates ;
- les polyuréthanes ;
- les polyamides ;
- les polyimides ;
- les polymères fluorés comme les fluoroesters tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluorethylène (PCTFE), l’éthylène de chlorotrifluorethylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluores (FEP) ;
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et
- les polythiouréthanes.
- le polyéthylène,
- les polyesters tels que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polybutylène téréphtalate (PBT), le polyéthylène naphtalate (PEN) ;
- les polyacrylates tels que le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ;
- les polycarbonates ;
- les polyuréthanes ;
- les polyamides ;
- les polyimides ;
- les polymères fluorés comme les fluoroesters tels que l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polychlorotrifluorethylène (PCTFE), l’éthylène de chlorotrifluorethylène (ECTFE), les copolymères éthylène-propylène fluores (FEP) ;
- les résines photoréticulables et/ou photopolymérisables, telles que les résines thiolène, polyuréthane, uréthane-acrylate, polyester-acrylate et
- les polythiouréthanes.
Le substrat est de préférence une feuille de verre ou de vitrocéramique.
Le substrat est de préférence transparent, incolore (il s’agit alors d’un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate.
Un verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur présente les caractéristiques lumineuses suivantes :
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
- une transmission lumineuse comprise entre 89 et 91,5 %,
- une réflexion lumineuse comprise entre 7 et 9,5 %,
- une absorption lumineuse comprise entre 0,3 et 3 %.
Selon un mode de réalisation préféré, le substrat est en verre, notamment silico-sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
L’épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.
Le matériau, c’est-à-dire le substrat revêtu du revêtement réfléchissant, peut subir un traitement thermique à température élevée tel qu’un recuit, par exemple par un recuit flash tel qu’un recuit laser ou flammage, une trempe et/ou un bombage. La température du traitement thermique est supérieure à 400 °C, de préférence supérieure à 450 °C, et mieux supérieure à 500°C. Le substrat revêtu du revêtement réfléchissant peut donc être bombé et/ou trempé.
Si l'application plus particulièrement visée par l'invention est le vitrage pour le bâtiment, il est clair que d'autres applications sont envisageables, notamment dans les vitrages de véhicules (mis à part le pare-brise où l'on exige une très haute transmission lumineuse), comme les verres latéraux, le toit-auto, la lunette arrière.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l’invention ressortent des exemples non limitatifs suivants.
Exemples
I. Films polymériques de protection solaire
Les films de protection solaire utilisés dans ces exemples sont des film 3M de la gamme Prestige dénommé Prestige 40 et prestige 70. Le tableau 1 ci-dessous reprend leurs caractéristiques principales.
| Mesure réalisée sur verre 6 mm | PR 70 | PR 40 |
| Epaisseurs (µm ) | > 50 | > 50 |
| Emissivité (ASHRAE) | 0,78 | 0,78 |
| U-value (ASHRAE) | 0,99 | 0,99 |
| Transmission lumineuse (ASTM E308) | 68% | 39% |
| Réflexion lumineuse Extérieure (ASTM E903) | 9% | 7% |
| Réflexion lumineuse Intérieure (ASTM E903) | 9% | 6% |
| Rejet UV (ASTM E903) | > 99,9% | > 99,9% |
| Rejet énergie IR (ASTM E308, E903 | 97% | 97% |
| Efficacité lumineuse (ASTM E903) | 1,17 | 0,83 |
| Coefficient FC 90 ° (ASTM E903) | 0,58 | 0,47 |
| Réflexion énergie solaire totale à 90° (ASTM E903) | 50% | 59% |
| Réflexion énergie solaire totale à 60° (ASTM E903) | 59% | 66% |
II. Revêtement réfléchissant
Des revêtements réfléchissants définis ci-après sont déposés sur des substrats en verre sodo-calcique clair d’une épaisseur de 4 mm tel qu’un verre Planiclear® commercialisé par Saint Gobain.
Pour les revêtements réfléchissants 1 et 2, la couche est déposée par pyrolyse liquide.
Pour le revêtement réfléchissant 3 les couches sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique (magnétron). Les couches diélectriques de nitrure de silicium, dopé à l’aluminium (Si3N4: Al) sont déposées dans une atmosphère réactive contenant de l'azote (40% Ar et 60% N2). Les couches en Si3N4contiennent donc un peu d'aluminium.
Pour les revêtements réfléchissants 4 et 5, la couche est déposée par dépôt chimique en phase vapeur.
Le tableau 2 ci-dessous résume les caractéristiques liées aux épaisseurs des couches diélectriques constituant les revêtements réfléchissants. Les épaisseurs des couches diélectriques sont des épaisseurs physiques en nanomètres.
| RR1 | RR2 | RR3 | RR4 | RR5 |
| - | - | TiZrOx: 2 nm | - | - |
| - | - | SiO2: 7 nm | - | - |
| TiO2 40 nm |
FeCoCrOx 45 nm |
TiO2 22 nm |
SiOC 30 nm |
SiOC ≈25 nm |
| - | - | Si3N4: 25 nm | - | - |
| Substrat | Substrat | Substrat | Substrat | Substrat |
III. Configuration en simple vitrage
Le tableau 3 ci-dessous reprend les différentes configurations testée :
S1 correspond à la face du vitrage située à l’extérieur.
S2 correspond à la face située à l’intérieur.
Un film situé en S2 se trouve directement collé au contact du substrat par un adhésif acrylique.
S1 correspond à la face du vitrage située à l’extérieur.
S2 correspond à la face située à l’intérieur.
Un film situé en S2 se trouve directement collé au contact du substrat par un adhésif acrylique.
| Vitrage | S1 | S2 |
| A (verre nu) | - | - |
| B | - | PR 70 |
| C | - | PR40 |
| E | RR1 | - |
| F | RR2 | |
| G | RR3 | - |
| H | RR4 | - |
| Q | RR5 | - |
| I (Inv) | RR1 | PR 70 |
| J (Inv) | RR2 | PR 70 |
| K (Inv) | RR3 | PR 70 |
| L (Inv) | RR5 | PR 70 |
Pour ces vitrages :
- le revêtement réfléchissant si présent est placé à l’extérieur en face 1 et/ou
- le film de protection solaire est placé à l’intérieur en face 2.
- le revêtement réfléchissant si présent est placé à l’extérieur en face 1 et/ou
- le film de protection solaire est placé à l’intérieur en face 2.
IV. Performances
IV.1. Effet miroir bleu
Pour obtenir un vitrage appartenant à une certaine gamme de transmission lumineuse, on choisit un revêtement réfléchissant et un film de protection solaire appartenant à une gamme de transmission lumineuse plus élevée.
On cherche à obtenir des vitrages présentant une transmission d’environ 50% et :
- un effet miroir bleuté se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur inférieures à -1,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur inférieures à -5,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
- un effet miroir bleuté se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur inférieures à -1,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur inférieures à -5,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,1.
Le tableau 4 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations testées avec un film de protection solaire PR70 et un revêtement réfléchissant RR1.
| Prop. | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| visées | 50 | >30 | <-1 | <-5 | <30 | <45 | >1,1 | ||||
| A (Nu) | 90,5 | -0,6 | 0,2 | 8,2 | -0,3 | -0,5 | 8,2 | -0,3 | -0,5 | 88,2 | 1,03 |
| E (RR1) | 67,4 | -0,2 | 6 | 31 | -1,5 | -9 | 30,3 | -2,6 | -8,6 | 70,9 | 0,95 |
| C (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| B (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| I Inv (RR1+PR70) |
51,1 | -3,1 | 4,4 | 30,8 | -1,8 | -9,6 | 21 | -5,3 | -9,5 | 40,7 | 1,26 |
De manière surprenante, on obtient avec l’invention à la fois :
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir bleuté,
- un meilleur couple de valeur facteur solaire / sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir bleuté,
- un meilleur couple de valeur facteur solaire / sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
Rien ne permettait d’anticiper que la combinaison d’un revêtement réfléchissant et d’un film de protection solaire permette d’obtenir un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité.
L'adjonction d’un film polymérique de protection solaire permet de conserver en réflexion extérieure les propriétés conférées par le revêtement réfléchissant, de diminuer la TL et le facteur solaire tout en améliorant la sélectivité (s=1,26). De plus, dans ce cas, la réflexion intérieure est avantageusement réduite. On diminue ainsi l’effet miroir non recherché en réflexion intérieure.
IV.2. Effet miroir de couleur neutre
On cherche à obtenir des vitrages présentant une transmission lumineuse d’environ 35% et :
- un effet miroir neutre se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur entre -2 et 1,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur entre -2 et 1,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 40,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 0,9.
- un effet miroir neutre se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur entre -2 et 1,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur entre -2 et 1,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 40,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 0,9.
Le tableau 5 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations testées avec un film de protection solaire PR70 et un revêtement réfléchissant RR2.
| Prop. | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| visées | 35 | >30 | <-1 | <-1 | <30 | <40 | >0,9 | ||||
| F (RR2) | 46,3 | 1,6 | 8,2 | 31,8 | -1,6 | 0,9 | 27 | -2 | 0,9 | 61,3 | 0,76 |
| C (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| B (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| J Inv (RR2+PR70) |
35,1 | -1,1 | 6,5 | 31,7 | -1,8 | 0,6 | 19 | -4,9 | -2,8 | 35,5 | 0,99 |
De manière surprenante, on obtient avec l’invention à la fois :
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre,
- un meilleur couple de valeur facteur solaire / sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre,
- un meilleur couple de valeur facteur solaire / sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
Rien ne permettait d’anticiper que la combinaison d’un revêtement réfléchissant et d’un film de protection solaire permet d’obtenir un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité.
IV.3. Effet miroir de couleur neutre-bleuté
On cherche à obtenir des vitrages présentant une transmission d’environ 50% et :
- un effet miroir neutre-bleuté se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur comprise entre -5 et -2,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur comprise entre -5 et -2,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,2.
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en réflexion coté extérieur comprise entre -5 et -2,
- des valeurs de b* en réflexion coté extérieur comprise entre -5 et -2,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 45,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 1,2.
Le tableau 6 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations testées avec un film de protection solaire PR70 et un revêtement réfléchissant RR1.
| Prop. | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| visées | 50 | >30 | <30 | <45 | >1,2 | ||||||
| G (RR3) | 67,7 | 0,2 | 2,3 | 31 | -2 | -2,5 | 30,3 | -2,8 | -1,6 | 69,7 | 0,97 |
| C (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| B (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| K Inv (RR3+PR70) |
51,4 | -2,7 | 1 | 30,8 | -2,4 | -3,2 | 20,9 | -5,6 | -4,5 | 40,8 | 1,26 |
De manière surprenante, on obtient avec l’invention à la fois :
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre-bleuté,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre-bleuté,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
Rien ne permettait d’anticiper que la combinaison d’un revêtement réfléchissant et d’un film de protection solaire permet d’obtenir un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité.
L'adjonction d’un film de protection solaire permet de conserver en réflexion extérieure les propriétés conférées par le revêtement réfléchissant, de diminuer la TL et le facteur solaire tout en améliorant la sélectivité (s=1,26). De plus, dans ce cas, la réflexion intérieur est avantageusement réduite. On diminue ainsi l’effet miroir non recherché en réflexion intérieure.
IV.4. Effet miroir doré en transmission
On cherche à obtenir des vitrages présentant une transmission d’environ 30% et :
- un effet miroir doré en transmission se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en transmission comprise entre 0 et 6,
- des valeurs de b* en transmission comprise entre 10 et 25,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 35,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 0,9.
- un effet miroir doré en transmission se traduisant par :
- une réflexion coté extérieur supérieure à 30%,
- des valeurs de a* en transmission comprise entre 0 et 6,
- des valeurs de b* en transmission comprise entre 10 et 25,
- un facteur solaire le plus faible possible notamment inférieur à 35,
- une sélectivité la plus élevée possible notamment supérieure à 0,9.
Le tableau 7 ci-dessous reprend les propriétés optiques des différentes configurations testées avec un film de protection solaire PR70 et un revêtement réfléchissant RR5.
| Prop, | TL | a* | b* | Rext | a* | b* | Rint | a* | b* | g | s |
| visées | 30 | >30 | <30 | <35 | >0,9 | ||||||
| H (RR4) | 32,4 | 5,2 | 21,4 | 53,5 | -2,9 | -2,4 | 47,3 | -2,9 | -0,3 | 52 | 0,62 |
| Q (RR5) | 43,9 | 3,2 | 19,2 | 38,8 | -3,2 | -6,3 | 37,4 | -2,9 | -2,1 | 60,7 | 0,72 |
| C (PR40) | 41 | -2,7 | 7,4 | 5,5 | -0,1 | -1,2 | 6,1 | 1,1 | -7,3 | 40,8 | 1,00 |
| B (PR70) | 68,7 | -3,8 | -0,7 | 7,9 | -1,5 | -3,8 | 8,1 | -2,2 | -4,8 | 52 | 1,32 |
| L Inv (RR5+PR70) |
33,1 | 0,2 | 16,4 | 38,7 | -3,4 | -6,5 | 25,1 | -5,8 | -4,8 | 33,4 | 0,99 |
De manière surprenante, on obtient avec l’invention à la fois :
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
- les bonnes propriétés en réflexion extérieure, c’est à dire une réflexion extérieure élevée et un aspect miroir neutre,
- un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité que celui obtenu avec un film de protection solaire seul (comparaison entre l’invention et les vitrages B et C.
Rien ne permettait d’anticiper que la combinaison d’un revêtement réfléchissant et d’un film de protection solaire permette d’obtenir un meilleur couple de valeur pour le facteur solaire et la sélectivité.
L'adjonction d’un film de protection solaire permet de conserver en réflexion extérieure les propriétés conférées par le revêtement réfléchissant, de diminuer la TL et le facteur solaire tout en améliorant de manière conséquente la sélectivité.
La sélectivité du vitrage de l’invention est de 0,99 contre 0,62 et 0,72 pour les vitrages avec les revêtements réfléchissant seul (H et Q. De plus, dans ce cas, la réflexion intérieur est avantageusement réduite. On diminue ainsi l’effet miroir non recherché en réflexion intérieure.
Claims (15)
- Matériau comprenant un substrat transparent caractérisé en ce que le substrat est revêtu :
- d’un revêtement réfléchissant comprenant une couche diélectrique réfléchissante, et
- d’un film polymérique de protection solaire. - Matériau selon la revendication 1 caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique réfléchissante d’épaisseur comprise entre 2 et 100 nm et en ce que que toutes les couches diélectriques du revêtement réfléchissant ont une épaisseur inférieure à 100 nm.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la variation de la réflexion lumineuse due à la présence de la couche diélectrique réfléchissante (∆RLc) ou d’un revêtement réfléchissant (∆RLr) correspondant à la variation de la réflexion lumineuse mesurée :
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur sur lequel est déposé uniquement cette couche réfléchissante ou ce revêtement réfléchissant, coté couche (RLc) ou coté revêtement (RLr) et
- sur un substrat de verre clair ordinaire de 4 à 6 mm d'épaisseur (RLs),
est supérieure à 10 points de pourcentage. - Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la réflexion lumineuse du substrat revêtu de la couche réfléchissante ou du revêtement réfléchissant, mesurée en déposant uniquement la couche réfléchissante ou le revêtement réfléchissant sur du verre clair ordinaire de 4 mm à 6 mm d'épaisseur, mesurée côté revêtement, est supérieure à 15 %.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche réfléchissante du revêtement réfléchissant est une couche diélectrique d’indice de réfraction (n1) présentant une différence d’indice de réfraction supérieure à 0,7 avec :
- l’une au moins des couches diélectriques (ni) du revêtement ou
- le substrat sur lequel le revêtement réfléchissant est déposé. - Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche réfléchissante du revêtement réfléchissant est une couche diélectrique dont l’indice de réfraction est supérieur ou égal à 2,10.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique choisie parmi :
- les couches d’oxyde d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le titane, le silicium, le zirconium, le fer, le chrome, le cobalt, le manganèse, le tungstène, le niobium, le bismuth,
- les couches de nitrure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium et l’aluminium,
- les couches d’oxycarbure d’un ou plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium et l’aluminium. - Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant comprend au moins une couche diélectrique choisie parmi une couche d’oxyde de silicium (SiO2), une couche d’oxyde de titane (TiO2), une couche d’oxyde de zirconium (ZrO2), une couche d’oxyde de titane et de zirconium (TiZrOx), une couche d’oxyde de fer et de chrome (FeCrOx), une couche d’oxyde de fer, de chrome et de cobalt (FeCrCoOx), une couche de nitrure de silicium (Si3N4), une couche de nitrure d’aluminium (AlN), une couche de nitrure de silicium et/ou d’aluminium, une couche de nitrure de silicium et de zirconium (SiZrN), une couche d’oxyde de manganèse (MnO), une couche d’oxyde de tungstène (WO3), une couche d’oxyde de niobium (Nb2O5), une couche d’oxyde de bismuth (Bi2O3), une couche de nitrure de zirconium (Zr3N4).
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’épaisseur du revêtement réfléchissant est comprise de 5 à 100 nm.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que toutes les couches du revêtement réfléchissant sont déposées par pulvérisation magnétique.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la variation entre la réflexion lumineuse mesurée de chacun des côtés du matériau (Rext-Rint) est supérieure ou égale à 5 points de pourcentage.
- Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire comprend une séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées.
- 13. Matériau selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film polymérique de protection solaire comprend :
- un film polymère,
- la séquence de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de couches d’épaisseur nanométrique superposées,
- un film polymère. - 14. Simple vitrage comprenant le matériau selon l’une quelconque de revendication précédente.
- 15. Simple vitrage selon la revendication précédente caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant est positionné en face 1 et le film polymérique de protection solaire sont positionnés en face 2.
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|---|---|---|---|
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| FR2003303 | 2020-04-02 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5721054A (en) * | 1994-04-27 | 1998-02-24 | Glaverbel | Glazing panel and process for forming the same |
| US20040004778A1 (en) * | 2001-01-15 | 2004-01-08 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer infrared reflecting film with high and smooth transmission in visible wavelength region and laminate articles made therefrom |
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| US20070281170A1 (en) * | 2006-06-06 | 2007-12-06 | 3M Innovative Properties Company | Infrared radiation reflecting insulated glazing unit |
-
2020
- 2020-04-02 FR FR2003303A patent/FR3108903B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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