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MATERIAU MUNI D'UN EMPILEMENT A PROPRIETES THERMIQUES
L'invention concerne un matériau comprenant un substrat transparent revêtu
d'un empilement de couches minces comprenant plusieurs couches fonctionnelles
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.
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 entraînée
par
l'importance toujours croissante des surfaces vitrées dans les bâtiments et
les
habitacles de véhicules.
Un des objectifs de l'invention est de développer un matériau à la fois bas
émissif)> et contrôle solaire . A cette fin, le matériau ou le vitrage doit
être sélectif.
La sélectivité S , correspond au rapport de la transmission lumineuse TLv,s
dans le visible du vitrage sur le facteur solaire FS du vitrage (S = TLv,s /
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.
Des vitrages sélectifs connus comprennent des substrats transparents revêtus
d'un empilement de couches minces comprenant trois 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 empilements sont généralement obtenus par une succession
de dépôts effectués par pulvérisation cathodique éventuellement assistée par
champ
magnétique.
Ces vitrages sont qualifiés de sélectifs car ils permettent :
- de diminuer la quantité d'énergie solaire pénétrant à l'intérieur des
bâtiments en
présentant un faible facteur solaire (FS ou g),
- de garantir une transmission lumineuse élevée.
Un autre objectif de l'invention est d'obtenir une esthétique
exceptionnellement
neutre en réflexion extérieure, intérieure et en transmission.
Traditionnellement, les
empilements connus visent des couleurs en réflexion extérieure dans la gamme
des
bleus ou bleus-verts.
Des couleurs dans le bleu-vert , correspondent à des valeurs négatives pour
a* et b* dans le système de mesure de couleur L*a*b*. a* est compris entre -
10,0 et
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0,0, de préférence entre -5,0 et 0,0 et b* est compris entre -10,0 et 0,0, de
préférence
entre -5,0 et 0,0.
Selon l'invention des teintes neutres en réflexion extérieure, en réflexion
intérieure ou en transmission sont définies par :
- des valeurs de a* comprise, par ordre de préférence croissant, entre -5 et
+5,
entre -4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2, entre -1 et +1.
- des valeurs de b* comprise, par ordre de préférence croissant, entre -5 et
+5, entre
-4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2, entre -1 et +1.
Les empilements comprenant trois couches fonctionnelles métalliques sont des
empilements complexes. Ils comprennent des nombreuses couches de différentes
natures et épaisseurs déposées par pulvérisation cathodique sur des substrats
de
grande taille.
Ces substrats de grande taille sont notamment des substrats de verre plats
fabriqués sous la forme d'un ruban continu, par exemple un ruban continu de
verre
flotté ou de verre coulé. Ces substrats de verre dits PLF (Plateaux de
verre Large
Format) sont obtenus directement par découpe transversale dans le ruban de
verre.
Ces substrats de verre ont donc au moins une dimension, en général la largeur,
correspondant à la largeur du ruban de verre dont ils sont issus. L'autre
dimension, en
général la longueur, correspond à la longueur de ruban découpé. Les substrats
de
verres dits PLF ont typiquement des dimensions de 3,21 m par environ 6 m.
Lors du dépôt par pulvérisation cathodique, notamment sur ces larges
substrats,
on observe parfois pour certaines couches de l'empilement des variations
d'épaisseur
perpendiculairement à la direction de défilement des substrats (uniformité
transversale). Ces variations peuvent atteindre 5 à 10 % de l'épaisseur
voulue.
De plus, les mêmes empilements sont parfois fabriqués sur deux sites de
production différents. Pour cela, on essaye d'adapter au mieux les paramètres
de
dépôt par pulvérisation cathodique afin d'obtenir des empilements équivalents.
Toutefois, l'ajustement de ces paramètres peut conduire également pour
certaines
couches de l'empilement, selon le site de production, à des variations
d'épaisseur
pouvant atteindre 5 à 10 % de l'épaisseur.
Or, les caractéristiques colorimétriques des empilements connus comprenant
trois couches fonctionnelles métalliques sont sensibles à des variations
d'épaisseur de
cet ordre (quelques nanomètres).
L'invention a pour objectif de proposer un matériau présentant une faible
sensibilité optique en réflexion extérieure. On entend par faible sensibilité
optique ,
une faible variation de la couleur en réflexion extérieure pour une variation
des
épaisseurs des couches composant l'empilement de l'ordre de 5 %.
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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.
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 empilement montés dans
un
double vitrage,
- le double vitrage a une configuration : 6-16(Ar-90%)-4, c'est-à-dire une
configuration
constituée d'un matériau comprenant un substrat de type verre sodo-calcique
ordinaire de 6 mm éventuellement revêtu d'un empilement et d'un autre substrat
de
verre de type verre sodo-calcique de 4 mm (non-revêtu), les deux substrats
sont
séparés par une lame de gaz intercalaire à 90 % d'argon et 10 % d'air d'une
épaisseur de 16 mm,
- l'empilement est positionné en face 2.
La sensibilité optique AC en réflexion extérieure d'une couche suite à une
variation d'épaisseur de 5% est définie de la façon suivante :
- On considère un empilement I de i couches chacune d'épaisseur géométrique
ei.
- On détermine pour cet empilement les valeurs colorimétriques a* et b* en
réflexion
extérieure.
- Puis, on augmente de 5% l'épaisseur de la couche i de façon à former la
couche
(+5%) d'épaisseur e(i+5`)/0). Par exemple, pour une couche i d'épaisseur
géométrique ei de 20 nm, l'épaisseur e(i+5`)/0) est de 21 nm.
- On détermine pour l'empilement I comprenant à la place de la couche i la
couche
(+5%), les valeurs colorimétriques a*(i+5`)/0) et b*(i+5`)/0) en réflexion
extérieure.
- On calcule la sensibilité optique.
La sensibilité optique (ACi) d'une couche i est définie par l'équation
suivante :
+ bE
avec Aa5`)/0 =I a*(i) ¨ a*(i+5`)/0) I et Ab5`)/0 =I b*(i) ¨ b*(i+5`)/0) I
a*(i) et b*(i) correspondant aux valeurs a* et b* en réflexion extérieure du
matériau
monté en double vitrage avec l'empilement comprenant la couche i d'épaisseur
ei
monté en face 2,
a*(i+5`)/0) et b*(i+5`)/0) correspondant aux valeurs a* et b* en réflexion
extérieure du
matériau monté en double vitrage avec l'empilement comprenant la couche (+5%)
d'épaisseur e(i+5`)/0) monté en face 2.
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La sensibilité optique est mesurée à environ 2 , c'est à dire avec des valeurs
a*
et b* mesurées perpendiculairement au vitrage.
Selon l'invention, une faible sensibilité optique ACi en réflexion extérieure
d'une
couche i se traduit par une valeur ACi inférieure à 5, de préférence
inférieure à 4, et
mieux inférieure à 3.
Selon l'invention, l'empilement comprenant i couches présente une faible
sensibilité optique en réflexion extérieure. Cela se traduit par des valeurs
ACi
inférieures à 5, de préférence inférieures à 4, et mieux inférieures à 3, pour
toutes les i
couches composant l'empilement présentant une épaisseur supérieure à égale à
10
nm, de préférence pour toutes les i couches composant l'empilement.
Parmi les couches de l'empilement, celles qui sont le plus susceptibles de
générer de valeurs de ACi élevées sont les couches les plus épaisses dans la
gamme
10 à 100 nm, notamment les couches de 50 à 80 nm.
Selon la composition de l'empilement et les épaisseurs des couches, la
sensibilité optique de certaines couches atteint des valeurs trop élevées qui
rend
difficile :
- une production homogène avec une qualité constante sur la largeur du PLF,
- la production d'empilement équivalent sur différents sites de production.
Un empilement présentant une faible sensibilité optique est facilement
ajustable
et permet d'améliorer la qualité de la production. Au contraire, lorsque la
sensibilité
optique de l'empilement atteint des valeurs trop élevées, on considère
impossible une
production homogène avec une qualité constante sur la largeur du substrat
notamment
en cas de substrat PLF.
La complexité des empilements comprenant trois couches fonctionnelles rend
difficile l'obtention conjointe :
- de bonnes performances thermiques, notamment une sélectivité supérieure à
2,
- d'une excellente neutralité en couleur et
- d'une faible sensibilité optique.
Le but de l'invention est donc de pallier ces inconvénients en mettant au
point un
substrat comprenant un empilement comportant au moins trois couches à base
d'argent qui présente une haute sélectivité, c'est-à-dire un rapport TL/g le
plus élevé
possible pour une valeur de TL donnée, tout en garantissant une excellente
neutralité
et une faible sensibilité optique.
Le demandeur a découvert de manière surprenante qu'en combinant l'utilisation
de trois couches à base d'argent d'épaisseur croissante et le choix
d'épaisseurs
optiques similaires pour les deux revêtements diélectriques les plus proches
du
substrat, et l'utilisation de couches de blocage toutes de faible épaisseur,
on obtient un
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matériau, qui monté en double vitrage, présente une sélectivité élevée, une
excellente
neutralité en couleur mais surtout une faible sensibilité optique.
Les documents FR 3005048, W02017/006027, W02017/006029 et
W02011/020974 décrivent des substrats revêtus d'un empilement de couches
minces
comportant 3 couches fonctionnelles à base d'argent disposées entre des
revêtements
diélectriques.
Les empilements décrits dans le document FR 3005048 comportent au moins
une couche de blocage épaisse de plus de 1,8 nm. Les empilements décrits dans
le
document W02017/006027 comportent au moins une couche de blocage épaisse de
plus de 1,8 nm et/ou comportent des premiers et deuxièmes revêtements
diélectriques
d'épaisseur optique très différente.
Les empilements décrits dans le document W02017/006029 comportent des
premiers et deuxièmes revêtements diélectriques d'épaisseur optique très
différente.
Le document FR2985724 décrit des substrats revêtus d'un empilement de
couches minces comportant 4 couches fonctionnelles à base d'argent disposées
entre
des revêtements diélectriques.
Les empilements décrits dans le document W02011/020974 comportent des
couches fonctionnelles métalliques d'épaisseur décroissante. L'exemple
comparatif 2
comporte des premier et deuxième revêtements diélectriques d'épaisseur optique
très
différente.
Le document WO 2011/147864 décrit des substrats revêtus d'un empilement de
couches minces comportant 3 couches fonctionnelles à base d'argent disposées
entre
des revêtements diélectriques. Les empilements comportent en outre des couches
absorbantes. Les premiers et deuxièmes revêtements diélectriques ont des
d'épaisseurs optiques très différentes.
L'invention a pour objet un matériau tel que défini dans la revendication 1.
Ce
matériau comprend un substrat transparent revêtu d'un empilement de couches
minces comportant successivement à partir du substrat une alternance de trois
couches métalliques fonctionnelles à base d'argent dénommées en partant du
substrat
première, deuxième et troisième couches fonctionnelles, les épaisseurs des
couches
métalliques fonctionnelles en partant du substrat augmentent en fonction de
l'éloignement du substrat, et de quatre revêtements diélectriques dénommés en
partant du substrat Ml, M2, M3 et M4 qui ont chacun une épaisseur optique Eo1,
Eo2,
Eo3 et Eo4, chaque revêtement diélectrique comportant au moins une couche
diélectrique lorsque les revêtements diélectriques comportent plusieurs
couches
diélectriques, les épaisseurs optiques Eo1, Eo2, Eo3 et Eo4 sont mesurées en
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additionnant l'épaisseur optique de chaque couche diélectrique constituant le
revêtement diélectrique.
Chaque couche métallique fonctionnelle est disposée entre deux revêtements
diélectriques. L'invention est remarquable en ce que:
- le rapport de l'épaisseur de la deuxième couche métallique fonctionnelle sur
l'épaisseur de la première couche métallique fonctionnelle Ag2/Ag1 est
supérieur ou
égal à 1,05,
- le rapport de l'épaisseur de la troisième couche métallique fonctionnelle
sur
l'épaisseur de la deuxième couche métallique fonctionnelle Ag3/Ag2 est
supérieur
ou égal à 1,05,
- les revêtements diélectriques M1 et M2 ont des épaisseurs optiques Eo1 et
Eo2
comprises entre 50 et 140 nm, le rapport des épaisseurs optiques du premier et
du
deuxième revêtement diélectrique Eo1/Eo2 est compris entre 0,80 et 1,20 en
incluant ces valeurs, de préférence entre 0,90 et 1,15, en incluant ces
valeurs
- l'empilement comportant au moins une couche de blocage située au contact
d'une
couche métallique fonctionnelle, dont l'épaisseur est comprise entre 0,1 et
1,8 nm.
Si l'empilement comporte plusieurs couches de blocage, l'épaisseur de chaque
couche
de blocage est comprise entre 0,1 et 1,8 nm.
La au moins une couche de blocage est de préférence située sur une couche
métallique fonctionnelle.
De préférence, l'empilement de couches minces comporte successivement à
partir du substrat une alternance de uniquement trois couches métalliques
fonctionnelles à base d'argent.
La présence d'au moins une couche de blocage tout en limitant l'épaisseur de
.. couche de blocage dans l'empilement, permet, dans la configuration de
l'invention,
d'obtenir un matériau, qui monté en double vitrage, présente une sélectivité
élevée,
une excellente neutralité en couleur et une transmission lumineuse dans la
gamme
recherchée.
Les revêtements diélectriques M1 et M2 ont, par ordre de préférence croissant,
une épaisseur optique comprise de 60 à 135 nm, de 70 à 130 nm, de 80 à 130 nm.
Le choix d'un quatrième revêtement diélectrique M4 de faible épaisseur optique
concoure également à l'obtention des propriétés avantageuses de l'invention.
L'épaisseur optique du quatrième revêtement diélectrique M4 est
avantageusement
inférieure à celle du premier revêtement diélectrique Ml.
Le rapport des épaisseurs optiques de M4/M1 est, par ordre de préférence
croissant, inférieur ou égal à 0,95, inférieur ou égal à 0,90, inférieur à
0,85.
L'épaisseur optique du quatrième revêtement diélectrique M4 est, par ordre de
préférence croissant, comprise de 50 à 120 nm, de 60 à 100 nm, de 70 à 90 nm.
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Le matériau selon l'invention une fois monté dans un double vitrage, avec
l'empilement positionné en face 2, permet d'obtenir :
- une sélectivité élevée, notamment supérieure à 1,8, voire supérieure à 2,
et/ou
- une réflexion lumineuse intérieure et extérieure inférieures ou égales à
20 %, de
préférence comprise entre 10 et 20 %, et/ou
- une transmission lumineuse comprise entre 40 et 70 %, de préférence entre
42 et
68%, voire entre 45 et 60 %, ou entre 50 et 60 %, et/ou
- un facteur solaire de 20 à 30% et/ou
- un facteur solaire par ordre de préférence croissant, inférieur à 30 %,
29 %, 28 %.
Le matériau selon l'invention une fois monté dans un double vitrage, avec
l'empilement positionné en face 2, permet d'obtenir un double vitrage
présentant :
- des teintes neutres en réflexion extérieure, et/ou
- des teintes neutres en réflexion intérieure, et/ou
- des teintes neutres en transmission.
Cela se traduit par des caractéristiques colorimétriques en réflexion
extérieure,
en réflexion intérieure ou en transmission définies par :
- des valeurs de a* comprise, par ordre de préférence croissant, entre -5
et +5,
entre -4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2, entre -1 et +1.
- des valeurs de b* comprise, par ordre de préférence croissant, entre -5
et +5, entre
-4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2, entre -1 et +1.
L'obtention de teintes neutres en réflexion intérieure, en réflexion
extérieure et en
transmission est un objectif de l'invention.
On entend par couche mince, une couche présentant une épaisseur (physique)
comprise entre 0,1 nm et 100 micromètres.
De manière conventionnelle, les indices de réfraction sont mesurés à une
longueur d'onde de 550 nm.
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, un revêtement diélectrique correspond à une séquence de
couches comprenant au moins une couche diélectrique, située entre le substrat
et la
première couche fonctionnelle (M1), entre deux couches fonctionnelles (M2 ou
M3) ou
au-dessus de la dernière couche fonctionnelle (M4).
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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.
Si un revêtement diélectrique comprend une couche absorbante pour laquelle
l'indice de réfraction à 550 nm comprend une partie imaginaire de la fonction
diélectrique non nulle (ou non négligeable), par exemple une couche
métallique,
l'épaisseur de cette couche n'est pas prise en compte pour le calcul de
l'épaisseur
optique du revêtement diélectrique.
La transmission lumineuse (TL) des substrats de type verre sodo-calcique
ordinaire, sans empilement est supérieure à 89 %, de préférence de 90 %.
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.
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.
L'empilement est soit 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,
- en face 3, c'est-à-dire sur le substrat le plus à l'intérieur du
bâtiment; sur sa face
tournée vers la lame de gaz intercalaire.
Selon l'invention, 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,
- 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.
L'invention concerne également :
- le vitrage comprenant au moins un matériau selon l'invention,
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- le procédé de préparation d'un matériau 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,
- un bâtiment ou un véhicule comprenant un vitrage selon l'invention.
L'invention concerne également un vitrage multiple comprenant au moins un
matériau selon l'invention et au moins un second substrat, le matériau et le
second
substrat sont séparés par au moins une lame de gaz intercalaire. De
préférence,
l'empilement est positionné en face 2.
Dans une configuration de double vitrage, la présente invention permet
d'obtenir
une sélectivité S élevée notamment supérieure à 1,8, voire supérieure à 2, un
facteur
solaire (FS), inférieur à 30 (Y0, des couleurs neutres en transmission et en
réflexion
extérieure et intérieure.
Les caractéristiques préférées qui figurent dans la suite de la description
sont
applicables aussi bien au matériau selon l'invention que, le cas échéant, au
vitrage, au
procédé, à l'utilisation, au bâtiment ou au véhicule selon l'invention.
L'empilement est déposé par pulvérisation cathodique assistée par un champ
magnétique (procédé magnétron). Selon ce mode de réalisation avantageux,
toutes les
couches de l'empilement sont déposées par pulvérisation cathodique assistée
par un
champ magnétique.
L'invention concerne également le procédé d'obtention d'un matériau selon
l'invention, dans lequel on dépose les couches de l'empilement par
pulvérisation
cathodique magnétron.
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).
Au sens de la présente invention, les qualifications première , deuxième
,
troisième et quatrième pour les couches fonctionnelles ou les
revêtements
diélectriques sont définies en partant du substrat porteur de l'empilement et
en se
référant aux couches ou revêtements de même fonction. Par exemple, la couche
fonctionnelle la plus proche du substrat est la première couche fonctionnelle,
la
suivante en s'éloignant du substrat est la deuxième couche fonctionnelle, etc.
L'invention concerne également un vitrage comprenant un matériau selon
l'invention.
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
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par rapport à la masse de la couche fonctionnelle. De préférence, la 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.
Les épaisseurs des couches métalliques fonctionnelles en partant du substrat
augmentent. L'épaisseur de la troisième couche métallique fonctionnelle est
supérieure
à celle de la deuxième couche métallique fonctionnelle. L'épaisseur de la
deuxième
couche métallique fonctionnelle est supérieure à celle de la première couche
métallique fonctionnelle. L'augmentation d'épaisseur entre deux couches
fonctionnelles successives est supérieure à 0,8 nm, supérieure à 1 nm,
supérieure à
2 nm, supérieure à 3 nm ou supérieure à 4 nm.
Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention, les couches
métalliques fonctionnelles satisfont une ou plusieurs des conditions suivantes
:
- le rapport de l'épaisseur de la deuxième couche métallique fonctionnelle
sur
l'épaisseur de la première couche métallique fonctionnelle Ag2/Ag1 est,
compris
entre 1,05 et 2,30 en incluant ces valeurs, entre 1,06 et 2,10 ou entre 1,07
et 2,00
en incluant ces valeurs, et/ou
- le rapport de l'épaisseur de la troisième couche métallique fonctionnelle
sur
l'épaisseur de la deuxième couche métallique fonctionnelle Ag3/Ag2 est compris
entre 1,05 et 1,50, en incluant ces valeurs, entre 1,06 et 1,40 ou entre 1,07
et 1,30
en incluant ces valeurs, et/ou
- le rapport de l'épaisseur de la troisième couche métallique fonctionnelle
sur
l'épaisseur de la première couche métallique fonctionnelle Ag3/Ag1 est compris
entre 1,15 et 2,50, entre 1,20 et 2,30, ou entre 1,30 et 2,20, en incluant ces
valeurs,
en incluant ces valeurs, et/ou
- l'épaisseur de la première couche métallique fonctionnelle est comprise
entre 6 et
14 nm, entre 7 et 13 nm ou entre 8 et 12 nm, et/ou
- l'épaisseur de la seconde couche métallique fonctionnelle est comprise
entre 10 et
20 nm, entre 11 et 18 nm ou entre 12 et 15 nm, et/ou
- l'épaisseur de la troisième couche métallique fonctionnelle est comprise
entre 12 et
20 nm, entre 13 et 18 nm ou entre 15 et 17 nm, et/ou
- l'épaisseur totale des couches métalliques fonctionnelles est comprise
entre 30 et
50 nm en incluant ces valeurs, de préférence entre 35 et 45 nm.
Ces plages d'épaisseur pour les couches métalliques fonctionnelles sont les
plages pour lesquelles les meilleurs résultats sont obtenus pour une
transmission
lumineuse en double vitrage d'environ 50 % et un facteur solaire bas. On
obtient ainsi
une sélectivité élevée et des couleurs neutres.
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L'empilement peut comprendre en outre des couches de blocage situées sous
les couches métalliques fonctionnelles. De préférence, sur ou sous au moins
une
couche métallique fonctionnelle, et de préférence encore la couche
fonctionnelle la
plus éloignée du substrat, ne comporte pas de couche de blocage directement
sous
elle, en direction du substrat, afin d'atteindre une transmission lumineuse
dans la plage
recherchée.
Les couches de blocage ont traditionnellement pour fonction de protéger les
couches fonctionnelles d'une éventuelle dégradation lors du dépôt du
revêtement
antireflet supérieur et lors d'un éventuel traitement thermique à haute
température, du
type recuit, bombage et/ou trempe.
Les couches de blocage sont choisies parmi les couches métalliques à base d'un
métal ou d'un alliage métallique, les couches de nitrure métallique, les
couches
d'oxyde métallique et les couches d'oxynitrure métallique d'un ou plusieurs
éléments
choisis parmi le titane, le nickel, le chrome et le niobium telles qu'une
couche de Ti,
TiN, TiOx, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr, NiCrN. Lorsque ces couches de
blocage
sont déposées sous forme métallique, nitrurée ou oxynitrurée, ces couches
peuvent
subir une oxydation partielle ou totale selon leur épaisseur et la nature des
couches qui
les entourent, par exemple, au moment du dépôt de la couche suivante ou par
oxydation au contact de la couche sous-jacente.
Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention, la ou les couches de
blocage satisfont une ou plusieurs des conditions suivantes :
- chaque couche métallique fonctionnelle est au contact d'au moins une
couche de
blocage choisie parmi une sous-couche de blocage et une surcouche de blocage,
et/ou
- chaque couche métallique fonctionnelle est au contact d'une surcouche de
blocage,
et/ou
- l'épaisseur de chaque couche de blocage est de préférence comprise entre
0,2 et
1,0 nm et/ou
- l'épaisseur totale de toutes les couches de blocage au contact des
couches
fonctionnelles est comprise entre 0,5 et 5 nm en incluant ces valeurs, de
préférence
entre 1 et 3 nm et/ou
- l'épaisseur totale de toutes les surcouches de blocage est inférieure à
2,5, de
préférence inférieure 2,0, de manière encore préférée inférieure à 1,4 nm,
et/ou
- l'épaisseur totale de toutes les sous-couches de blocage est comprise
entre 0,1 et
1,2, de préférence entre 0,2 et 1,0 nm.
Selon l'invention, les couches de blocage sont considérées comme ne faisant
pas partie d'un revêtement diélectrique. Cela signifie que leur épaisseur
n'est pas prise
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en compte dans le calcul de l'épaisseur optique du revêtement diélectrique
situé à leur
contact.
Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention, les revêtements
diélectriques satisfont une ou plusieurs des conditions suivantes en termes
d'épaisseurs :
- les revêtements diélectriques Ml, M2, M3 et M4 ont chacun une épaisseur
optique
Eo1, Eo2, Eo3 et Eo4 satisfaisant une ou plusieurs des relations suivantes :
Eo4 <
Eo1, Eo4 < Eo2, Eo1 < Eo3, Eo2 < Eo3, et/ou
- l'épaisseur optique du premier revêtement diélectrique M1 est comprise de
50 à
140 nm, de 60 à 135 nm, de 70 à 130 nm, de 80 à 130 nm, de 80 à 125 nm, 90 et
120 nm, et/ou
- l'épaisseur physique du premier revêtement diélectrique M1 est comprise
de 25 à
65 nm, de 30 à 60 nm ou de 35 à 55 nm, et/ou
- l'épaisseur optique du deuxième revêtement diélectrique M2 est comprise
de 50 à
140 nm, de 55 à 125 nm, de 60 à 135 nm, de 70 à 130 nm, de 80 à 130 nm, de 80
à
125 nm, ou de 90 à 125 nm, et/ou
- l'épaisseur physique du deuxième revêtement diélectrique M2 est comprise
de 25 à
65 nm, de 30 à 60 nm ou de 35 à 55 nm, et/ou
- l'épaisseur optique du troisième revêtement diélectrique M3 est comprise
de 140 à
200 nm, de 150à 190 nm ou de 160à 180 nm, et/ou
- l'épaisseur physique du troisième revêtement diélectrique M3 est comprise
de 50 à
100 nm, de 55 à 90 nm, de 60 à 80 nm, et/ou
- l'épaisseur optique du quatrième revêtement diélectrique M4 est comprise
de 50 à
120 nm, de 60 à 100 nm ou de 70 à 90 nm, et/ou
- l'épaisseur physique du quatrième revêtement diélectrique M4 est, comprise
de 20 à
50 nm, de 25 à 45 nm, de 30 à 40 nm.
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.
Les couches diélectriques des revêtements présentent les caractéristiques
suivantes seules ou en combinaison :
- elles sont déposées par pulvérisation cathodique assistée par champ
magnétique,
- elles sont choisies parmi les oxydes ou nitrures d'un ou plusieurs éléments
choisi(s)
parmi le titane, le silicium, l'aluminium, le zirconium, l'étain et le zinc,
- elles ont une épaisseur supérieure à 2 nm, de préférence comprise entre 4
et
100 nm.
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Selon des modes de réalisation avantageux de l'invention, les revêtements
diélectriques satisfont une ou plusieurs des conditions suivantes :
- les couches diélectriques peuvent être à base d'oxyde ou de nitrure d'un
ou
plusieurs éléments choisis parmi le silicium, le zirconium, le titane,
l'aluminium,
l'étain, le zinc, et/ou
- les indices de réfraction des couches diélectriques sont inférieurs à
2,30, de manière
préférée inférieurs à 2,20 et/ou
- au moins un revêtement diélectrique comporte au moins une couche
diélectrique à
fonction barrière, et/ou
- chaque revêtements diélectrique comporte au moins une couche diélectrique à
fonction barrière, et/ou
- les couches diélectriques à fonction barrière sont à base de composés de
silicium
et/ou d'aluminium choisis parmi les oxydes tels que 5i02 et A1203, les
nitrures de
silicium Si3N4 et AIN et les oxynitrures SiOxNy et Al0xNy, à base d'oxyde de
zinc et
d'étain ou à base d'oxyde de titane,
- les couches diélectriques à fonction barrière sont à base de composés de
silicium
et/ou d'aluminium comprennent éventuellement au moins un autre élément, comme
l'aluminium, le hafnium et le zirconium, et/ou
- au moins un revêtement diélectrique comprend au moins une couche
diélectrique à
fonction stabilisante, et/ou
- chaque revêtement diélectrique comprend au moins une couche diélectrique
à
fonction stabilisante, et/ou
- les couches diélectriques à fonction stabilisante sont de préférence à
base d'oxyde
choisi parmi l'oxyde de zinc, l'oxyde d'étain, l'oxyde de zirconium ou un
mélange
d'au moins deux d'entre eux,
- les couches diélectriques à fonction stabilisante sont de préférence à
base d'oxyde
cristallisé, notamment à base d'oxyde de zinc, éventuellement dopé à l'aide
d'au
moins un autre élément, comme l'aluminium, et/ou
- chaque couche fonctionnelle est au-dessus d'un revêtement diélectrique
dont la
couche supérieure est une couche diélectrique à fonction stabilisante, de
préférence
à base d'oxyde de zinc et/ou en-dessous d'un revêtement diélectrique dont la
couche inférieure est une couche diélectrique à fonction stabilisante, de
préférence
à base d'oxyde de zinc.
De préférence, chaque revêtement diélectrique est constitué uniquement d'une
ou de plusieurs couches diélectriques. De préférence, il n'y a donc pas de
couche
absorbante dans les revêtements diélectriques afin de ne pas diminuer la
transmission
lumineuse.
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Les couches diélectriques peuvent présenter une fonction barrière. On entend
par couches diélectriques à fonction barrière (ci-après couche barrière), une
couche en
un matériau apte à faire barrière à la diffusion de l'oxygène et de l'eau à
haute
température, provenant de l'atmosphère ambiante ou du substrat transparent,
vers la
couche fonctionnelle. De telles couches diélectriques sont choisies parmi les
couches :
- à base de composés de silicium et/ou d'aluminium choisis parmi les oxydes
tels que
SiO2 et A1203, les nitrures tels que les nitrures tels que Si3N4 et AIN, et
les
oxynitrures tels que SiOxNy, Al0xNy éventuellement dopé à l'aide d'au moins un
autre élément,
- à base d'oxyde de zinc et d'étain,
- à base d'oxyde de titane.
De préférence, chaque revêtement comporte au moins une couche diélectrique
constituée :
- d'un nitrure ou d'un oxynitrure d'aluminium et/ou de silicium ou
- d'un oxyde mixte de zinc et d'étain, ou
- d'un oxyde de titane.
Ces couches diélectriques ont une épaisseur :
- inférieure ou égale à 40 nm, inférieure ou égale à 30 nm ou inférieure ou
égale à
nm, et/ou
20 - supérieure ou égale à 5 nm, supérieure ou égale à 10 nm ou supérieure
ou égale à
15 nm.
Les empilements de l'invention peuvent comprendre des couches diélectriques à
fonction stabilisante. Au sens de l'invention, stabilisante signifie que
l'on
sélectionne la nature de la couche de façon à stabiliser l'interface entre la
couche
25 fonctionnelle et cette couche. Cette stabilisation conduit à renforcer
l'adhérence de la
couche fonctionnelle aux couches qui l'entourent, et de fait elle va s'opposer
à la
migration de son matériau constitutif.
La ou les couches diélectriques à fonction stabilisante peuvent se trouver
directement au contact d'une couche fonctionnelle ou séparées par une couche
de
blocage.
De préférence, la dernière couche diélectrique de chaque revêtement
diélectrique situé en-dessous d'une couche fonctionnelle est une couche
diélectrique à
fonction stabilisante. En effet, il est avantageux d'avoir une couche à
fonction
stabilisante, par exemple, à base d'oxyde de zinc en-dessous d'une couche
fonctionnelle, car elle facilite l'adhésion et la cristallisation de la couche
fonctionnelle à
base d'argent et augmente sa qualité et sa stabilité à haute température.
Il est également avantageux d'avoir une couche fonction stabilisante, par
exemple, à base d'oxyde de zinc au-dessus d'une couche fonctionnelle, pour en
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augmenter l'adhésion et s'opposer de manière optimale à la diffusion du côté
de
l'empilement opposé au substrat.
La ou les couches diélectriques à fonction stabilisantes peuvent donc se
trouver
au-dessus et/ou en dessous d'au moins une couche fonctionnelle ou de chaque
couche fonctionnelle, soit directement à son contact ou soit séparées par une
couche
de blocage.
Avantageusement, chaque couche diélectrique à fonction barrière est séparée
d'une couche fonctionnelle par au moins une couche diélectrique à fonction
stabilisante.
La couche d'oxyde de zinc peut être éventuellement dopée à l'aide d'au moins
un autre élément, comme l'aluminium. L'oxyde de zinc est cristallisé. La
couche à base
d'oxyde de zinc comprend, par ordre de préférence croissant au moins 90,0 %,
au
moins 92 (Y0, au moins 95 (Y0, au moins 98,0 % en masse de zinc par rapport à
la
masse d'éléments autres que de l'oxygène dans la couche à base d'oxyde de
zinc.
De préférence, les revêtements diélectriques Ml, M2 et M3 comprennent une
couche diélectrique à base d'oxyde de zinc située en-dessous et directement au
contact de la couche métallique à base d'argent.
Les couches d'oxyde de zinc ont, par ordre de préférence croissant, une
épaisseur :
- d'au moins 3,0 nm, d'au moins 4,0 nm, d'au moins 5,0 nm, et/ou
- d'au plus 25 nm, d'au plus 10 nm, d'au plus 8,0 nm.
L'empilement de couches minces peut éventuellement comprendre une couche
de protection. La couche 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 quatrième revêtement diélectrique. Ces couches ont en
général une
épaisseur comprise entre 2 et 10 nm, de préférence 2 et 5 nm. Cette 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.
La couche de protection peut par exemple être choisie parmi une couche
d'oxyde de titane, une couche d'oxyde de zinc et d'étain ou une couche d'oxyde
de
titane et de zirconium.
Un mode de réalisation particulièrement avantageux concerne un substrat
revêtu d'un empilement défini en partant du substrat transparent comprenant :
- un premier revêtement diélectrique comprenant au moins une couche à fonction
barrière et une couche diélectrique à fonction stabilisante,
- éventuellement une couche de blocage,
- une première couche fonctionnelle,
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- éventuellement une couche de blocage,
- un deuxième revêtement diélectrique comprenant au moins une couche
diélectrique
à fonction stabilisante inférieure, une couche diélectrique à fonction
barrière et une
couche diélectrique à fonction stabilisante supérieure,
- éventuellement une couche de blocage,
- une deuxième couche fonctionnelle,
- éventuellement une couche de blocage,
- un troisième revêtement diélectrique comprenant au moins un couche
diélectrique à
fonction stabilisante inférieure, une couche à fonction barrière, une couche
diélectrique à fonction stabilisante supérieure,
- éventuellement une couche de blocage,
- une troisième couche fonctionnelle,
- une couche de blocage,
- un quatrième revêtement diélectrique comprenant au moins une couche
diélectrique
à fonction stabilisante, une couche diélectrique à fonction barrière, et
- éventuellement une couche de protection.
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).
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 substrat est de préférence une feuille de verre ou de vitrocéramique.
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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.
Selon un mode de réalisation préféré, le substrat est en verre, notamment
silico-
sodo-calcique ou en matière organique polymérique.
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.
Le matériau, c'est-à-dire le substrat revêtu de l'empilement, 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 de
l'empilement
peut donc être bombé et/ou trempé.
L'invention concerne également un vitrage comprenant au moins un matériau
selon l'invention. Le vitrage de l'invention peut être sous forme de vitrage
monolithique,
feuilleté ou multiple, en particulier double vitrage ou triple vitrage.
Dans le cas d'un vitrage monolithique ou multiple, l'empilement est de
préférence
déposé en face 2, c'est-à-dire qu'il se trouve sur le substrat définissant la
paroi
extérieure du vitrage et plus précisément sur la face intérieure de ce
substrat.
Un vitrage monolithique comporte 2 faces, 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.
Un double vitrage comporte 4 faces, la face 1 est à l'extérieur du bâtiment et
constitue donc la paroi extérieure du vitrage, la face 4 est à l'intérieur du
bâtiment et
constitue donc la paroi intérieure du vitrage, les faces 2 et 3 étant à
l'intérieur du
double vitrage.
De la même manière, un triple vitrage comporte 6 faces, la face 1 est à
l'extérieur
du bâtiment (paroi extérieure du vitrage), la face 6 à l'intérieur du bâtiment
(paroi
intérieure du vitrage) et les faces 2 à 5 sont à l'intérieur du triple
vitrage.
Le vitrage est de préférence choisi parmi les vitrages multiples, notamment un
double-vitrage ou un triple vitrage, comportant au moins un matériau selon
l'invention
et au moins un second substrat, le matériau et le second substrat sont séparés
par au
moins une lame de gaz intercalaire, ledit vitrage réalisant une séparation
entre un
espace extérieur et un espace intérieur.
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Selon des modes de réalisation avantageux, le vitrage de l'invention sous
forme
d'un double vitrage comprenant l'empilement positionné en face 2 permet
d'atteindre
notamment les performances suivantes :
- un facteur solaire g inférieur ou égal à 30 %, de préférence inférieur ou
égal à 29 %
et/ou
- une transmission lumineuse, par ordre de préférence croissant, comprise
entre
40 % et 70 %, de préférence entre 42 et 68%, voire comprise entre 50 et 60 %
et/ou
- une sélectivité élevée, par ordre de préférence croissant, supérieure à
1,8, d'au
moins 1,9, d'au moins 2,0 et/ou
- une réflexion lumineuse extérieur inférieure ou égale à 20 (Y0, de
préférence
inférieure ou égale à 18 %, et/ou
- une réflexion lumineuse intérieur inférieure ou égale à 20 (Y0, de
préférence
inférieure ou égale à 18 %, et/ou
- des couleurs neutres en réflexion extérieure avec notamment,
- des valeurs de a* en réflexion extérieure comprise, par ordre de
préférence
croissant, entre -5 et +5, entre -4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2,
entre -1
et +1,
- des valeurs de b* en réflexion extérieure comprise, par ordre de
préférence
croissant, entre -5 et +5, entre -4 et +4, entre -3 et +3, entre -2 et +2,
entre -1 et +1.
De préférence, chaque couche i de l'empilement présentant une épaisseur
supérieure à égale à 10 nm a une sensibilité optique ACi en réflexion
extérieure
inférieure à 5, de préférence inférieure à 4, et mieux inférieure à 3.
Un vitrage feuilleté comporte au moins une structure de type premier substrat
/
feuille(s) / deuxième substrat. L'empilement de couches minces est positionné
sur
l'une au moins des faces d'un des substrats. L'empilement peut être sur la
face du
deuxième substrat non au contact de la feuille, de préférence polymère. Ce
mode de
réalisation est avantageux lorsque le vitrage feuilleté est monté en double
vitrage avec
un troisième substrat.
Ces vitrages sont montés sur un bâtiment ou un véhicule.
Les applications de cette invention concernent des empilements contrôle
solaire
très sélectifs avec une excellente neutralité en couleur une sensibilité
optique en
réflexion extérieure faible. Cela garantit une couleur neutre en réflexion et
transmission. Cette solution est préférentiellement destinée au pays des
climats chaud.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent des
exemples non limitatifs suivants, illustrés à l'aide de la figure jointe.
Les proportions entre les différents éléments ne sont pas respectées afin de
faciliter la lecture des figures.
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La figure 1 illustre une structure d'empilement à trois couches métalliques
fonctionnelles 40, 80, 120, cette structure étant déposée sur un substrat 10
verrier,
transparent. Chaque couche fonctionnelle 40, 80, 120 est disposée entre deux
revêtements diélectrique 20, 60, 100, 140 de telle sorte que:
- la première couche fonctionnelle 40 en partant du substrat est disposée
entre les
revêtements diélectrique 20, 60,
- la deuxième couche fonctionnelle 80 est disposée entre les revêtements
diélectrique 60, 100 et
- la troisième couche fonctionnelle 120 est disposée entre les revêtements
diélectriques 100, 140.
Ces revêtements diélectriques 20, 60, 100, 140 comportent chacun au moins une
couche diélectrique 24, 28 ; 62, 64, 68; 102, 104, 106, 108 ; 142, 144.
Chaque revêtement diélectrique 20, 60, 100 en-dessous d'une couche
fonctionnelle 40, 80, 120 comporte une dernière couche stabilisante 28, 68,
108 à base
d'oxyde de zinc cristallisé.
Chaque revêtement diélectrique 60, 100, 140 au-dessus d'une couche
fonctionnelle 40, 80, 120 comporte une première couche stabilisante 62, 102,
142 à
base d'oxyde de zinc cristallisé.
Chaque revêtement diélectrique 20, 60, 100, 140 comporte une couche
diélectrique à fonction barrière à base de nitrure de silicium, dopé à
l'aluminium
appelée ici Si3N424, 64, 104, 144, ou à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain
106.
L'empilement peut comprendre également :
- des sous-couches de blocage 30, 70, et 110 (non représentées) situées au
contact
d'une couche fonctionnelle,
- des surcouches de blocage 50, 90 et 130 situées au contact d'une couche
fonctionnelle,
- une couche de protection (non représentée).
Exemples
I. Préparation des substrats : Empilements, conditions de dépôt et traitements
thermiques
Des empilements de couches minces définis ci-après sont déposés sur des
substrats en verre sodo-calcique clair d'une épaisseur de 6 mm.
Dans les exemples de l'invention :
- les couches fonctionnelles sont des couches d'argent (Ag),
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- les couches de blocage sont des couches métalliques en alliage de nickel
et de
chrome (NiCr),
- les couches barrières sont à base de nitrure de silicium, dopé à
l'aluminium
(Si3N4 : Al) ou à base d'oxyde mixte de zinc et d'étain (SnZn0x),
- les couches stabilisantes sont en oxyde de zinc (Zn0).
Les conditions de dépôt des couches, qui ont été déposées par pulvérisation
(pulvérisation dite cathodique magnétron ), sont résumées dans le tableau
1.
Tab. 1 Cible employée Pression de dépôt Gaz n 550 nm
Si3N4 Si:Al à 92:8% en poids 3,2.10-3 mbar Ar /(Ar +
N2) à 55% 2,18
ZnO Zn:Al à 98:2% en poids 1,8.10-3 mbar Ar /(Ar +
02) à 63% 1,91
SnZnOx Sn:Zn (60:40% en poids) 1,510-3 mbar Ar 39 % - 02 61 % 2,12
TiZr0 TiZrOx 2-410-3 mbar Ar 90 % - 02 10 % 2,32
NiCr Ni (80% at.) : Cr (20% at.) 2-3.10-3 mbar Ar à 100 %
Ag Ag 3.10-3 mbar Ar à 100 %
At. = atomique
Le tableau 2 liste les matériaux et les épaisseurs physiques en nanomètres
(sauf
autre indication) de chaque couche ou revêtement qui constitue les empilements
en
fonction de leur position vis-à-vis du substrat porteur de l'empilement
(dernière ligne en
bas du tableau). Les numéros Réf. correspondent aux références de la
figure 1.
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Tab. 2 Réf. Inv.1 Inv.2 Comp.3 Comp.4
RD : M4 140 37,7 40,4 39,6 58
-Si3N4 144 29,7 32,4 31,6 50
- ZnO 142 8 8 8 8
CB : NiCr 130 0,3 0,5 0,55 1
CF : Ag3 120 15 15,8 13 10
CB : NiCr 110 0 0 0 0
RD : M3 100 79,8 86,4 78 98
- ZnO 108 8 8 8 8
- SnZnO 106 12 12 8 8
-Si3N4 104 51,8 54,4 54 74
- ZnO 102 8 8 8 8
CB : NiCr 90 0,2 0,3 0,6 0,4
CF : Ag2 80 12,3 14,9 10,8 11,8
CB : NiCr 70 0,1 0,1 0,1 0,1
RD : M2 60 49,9 61 48 68,5
- ZnO 68 8 8 8 8
- Si3N4 64 33,9 45 32 52,5
- ZnO 62 8 8 8 8
CB : NiCr 50 0,3 1,1 1 1,9
CF : Ag1 40 11,3 7,5 7 10
CB : NiCr 30 0,3 0,6 0,5 0,5
RD : M1 20 45,3 54,8 67,5 43
- ZnO 28 8 8 8 8
- Si3N4 24 37,3 46,8 59,5 35
Substrat (mm) 10 6 6 6 6
RD: Revêtement diélectrique ; CB : Couche de blocage ; CF: Couche
fonctionnelle.
Le tableau 3 suivant résume les caractéristiques liées aux épaisseurs des
couches fonctionnelles et des revêtements diélectriques.
0
I.)
o
,-,
Tab. 3 Inv.1 Inv.2 Comp.3 Comp.4
,-,
-4
RD Ep Eo Ep Eo Ep Eo Ep Eo
o
o
I.)
M1 45,3
96,6 54,8 117,3 67,5 145 43 91,5
M2 49,9 104,5 61 128,7 48 100,3 68,5 145
M3 79,8
169,6 86,4 175,3 78 165,7 98 209,3
M4 37,7
80 40,4 85,9 39,6 84 58 124,2
1,08 1,1 0,69 1,58
M2/M1 (Eo)
M1=M2 M1=M2 M1>M2 M1<M2
P
.
0,83 0,73 0,58 1,36
.
,
' M4/M1 (Eo)
.
M1>M4 M1>M4 M1>M4 M1<M4
m -
m
.
.
,
Ag2/Ag1 1,08 1,99 1,54 1,18
.
,
,
Ag3/Ag2 1,21 1,06 1,20 0,85
'
Ag3/Ag1 1,32 2,10 1,85 1
Z Ep CB 1,2 2,90 2,75 3,9
RD : Revêtement diélectrique ; CB : Couche de blocage ; Ep: Epaisseur physique
; Eo: Epaisseur optique.
so
n
ol
ô
u,
o
.1-
CA 03091699 2020-08-19
WO 2019/171002 PCT/FR2019/050499
- 23 -
II. Performances contrôle solaire et colorimétrie
Le tableau 4 liste les principales caractéristiques optiques mesurées lorsque
les
vitrages font parties de double vitrage de structure 6/16/4 : verre de 6 mm /
espace
intercalaire de 16 mm rempli de 90 % d'argon et 10 % d'air / verre de 4 mm,
l'empilement étant positionné en face 2 (la face 1 du vitrage étant la face la
plus à
l'extérieur du vitrage,
Tab. 4 Inv.2 Camp. Camp.
Valeur cible Inv.1 3 4
g % 30 % 28 28 26,8 25
s >2,0 2,1 2,1 1,73 1,8
TL% 50 ¨ 60 % 56 56 46,6 44
- a*T -4<a*<4 -3 -3 -6 0
- b*T -4<b*<4 -1 -1 -2,5 0
RLext% < 20 % 15 15 18,8 16,5
- a*Rext -4<a*<4 -2 -2 -0,2 -2
- b*Rext -4<b*<4 -2 -2 -6,5 -5
RLint% <20 % 18 18 18,8 20
- a*Ri nt -4<a*<4 -2 -2 -3 -7
- b*Ri nt -4<b*<4 -2 -2 -3 -15
Les vitrages selon l'invention présentent à la fois un facteur solaire
inférieur ou
égal à 30 % et une sélectivité supérieure à 2,0. Ces vitrages présentent en
plus une
réflexion extérieure et intérieure au moins inférieures à 20 %.
Mais surtout, ces vitrages sont neutres en réflexion intérieure, extérieure et
en
transmission. En effet, les valeurs de a* et b* sont toutes comprises -4 et 4,
voir même
.. entre -3 et 3.
Pour l'exemple comparatif 3, la valeur de a* en transmission et la valeur de
b* en
réflexion extérieure sont inférieures à -4. De plus, pour cet exemple la
sélectivité en
trop faible.
Pour l'exemple comparatif 4, la valeur de a* en réflexion intérieure et la
valeur de
b* en réflexion extérieure et intérieure sont inférieures à -4. De plus, pour
cet exemple
la sélectivité en trop faible.
La solution proposée permet donc d'avoir un facteur solaire inférieur à 30% en
gardant une sélectivité supérieure à 2,0 et une esthétique extrêmement neutre.
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WO 2019/171002 PCT/FR2019/050499
- 24 -
III. Détermination de la sensibilité optique en réflexion extérieure
Le tableau ci-dessous résume les valeurs de sensibilité optique en réflexion
extérieure de chaque couche des empilements présentant une épaisseur
géométrique
supérieure à 10 nm.
Tab. 5 : ACi Réf. Inv.1 Inv.2 Comp. 3 Comp. 4
M4 : Si3N4 144 3,7 3,3 4,2 1,1
CF : Ag3 120 2,7 2 2,3 0,5
M3 : SnZnO 106 0,5 0,7 -
M3 : Si3N4 104 3,8 1,8 2,3 5
CF : Ag2 80 2,2 1,9 1,5 3
M2 : Si3N4 64 0,8 1,0 0,5 7
CF : Ag1 40 2,2 1,1 0,2 3
Ml: Si3N4 24 2,2 2,1 4 2
Selon l'invention une faible sensibilité optique en réflexion extérieure d'un
empilement comprenant i couches se traduit par des valeurs ACi inférieures à
5, de
préférence inférieures à 4, et mieux inférieures à 3, pour toutes les i
couches
composant l'empilement présentant une épaisseur supérieure à égale à 10 nm.
Pour les exemples selon l'invention toutes les valeurs ACi sont inférieures à
4
et la plupart sont inférieures à 3.
L'exemple comp.3 n'est pas satisfaisant car deux valeurs ACi sont supérieures
ou égales à 4. A cela s'ajoute la sélectivité trop faible de cet exemple.
L'exemple comp.4 n'est pas satisfaisant car deux valeurs ACi sont supérieures
ou égales à 4 dont l'une égale à 7. A cela s'ajoute la sélectivité trop faible
de cet
exemple.
La solution proposée permet donc d'avoir à la fois une sélectivité élevée, une
excellente neutralité en couleur et une sensibilité optique faible.
