Brevet FR2112443A1 — publié le 19720616

La présente invention concerne un corps transparent de transparence variable, comportant au moins une couche dont la transparence varie avec la température, et au moins une couche dont la transparence est invariable. Ces corps transparents, devenant opaques sous l'influence de la chaleur, par exemple l'irradiation solaire, ont une grande importance en tant que verres à plusieurs couches, verre cellulaire, verre ondulé, etc., ainsi que comme coupoles éclairantes pour vitrages verticaux et vitrages de toit, et, en outre, comme rideaux, feuilles, notamment feuilles auto-collantes pour la protection solaire dans les ateliers industriels, les serres, les bureaux, les locaux d'habitation, etc., parce qu'ils recouvrent automatiquement leur transparence initiale totale lorsque l'irradiation solaire cesse, et permettent ainsi une exploitation optimale de la lumière.Par suite de leur grand pouvoir réflecteur à l'état "inversé", ils permettent, d'une part, le maintien de la fraîcheur des locaux et, d'autre part, ils constituent un moyen de détournement des rayons solaires directs d'objets sensibles à la lumière solaire, par exemple de plantes en horticulture. La lumière solaire incidente directe est diffusée dans le cas d'un vitrage en verre laiteux, et du fait que l'angle d'émergence est extrêmement ouvert, et dépasse meme celui du verre laiteux, on obtient un éclairage particulièrement uniforme des locaux. On trouve déjà dans le commerce des corps transparents dont la transparence varie sous l'effet d'un trouble, comme verres feuilletés à couche intermédiaire thermo-active . leur couche intermédiaire se compose d'alcool polyvinylique partiellement acétalisé, dont les groupes hydroxyliques libres portent de l'eau et un sel hydraté liés par des valences secondaires. L'eZveloppe d'hydrate de la macromolécule, liée moins solidement,/scindée lors du dépassement d'une température déterminée, que l'on peut établir avec des additifs pendant la fabrication, et l'eau libérée est dispersée en très fines gouttelettes dans la matière plastique une coloration blanche intense de la couche intermédiaire est produite par la formation de phases hétérogènes dont les indices de réfraction sont très divergents. le corps conforme à l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte une couche dont la transparence varie en fonction de la température, qui contient ou qui est constituée par des polymères et/ou des copolymères hydratés de N-vinyl-lactames dont la molécule comporte au moins 6 atomes de carbone. En effet, on a constaté que des matières plastiques dans lesquelles la liaison de l'enveloppe d'hydrate est effectuée par des valences secondaires, de préférence non pas sur des groupes hydroxyliques libres, mais sur d'autres groupes électronégatifs, notamment sur des groupes carbonyle de polymères contenant de l'azote, ont, par rapport aux substances mentionnées, toute une série d'avantages importants, en tant que matières constituant la couche intermédiaire. L'avantage le plus saillant est la grande affinité de ces polymères hydratés pour la surface du verre et des matières plastiques. La pellicule formée àpartir de ces polymères a une adhérence au verre et à la matière plastique supérieure à la moyenne, même lorsque la température dite d'inversion, c'est-à-dire la température à laquelle s'effectue l'élimination de l'enveloppe d'hydrate, est dépassée.Ceci est un avantage de la plus grande importance, notamment dans le cas de verres feuilletés au silicate, parce que les domaines d'application mentionnés ci-dessus exigent les propriétés du verre de sécurité et ces propriétés doivent être assurées dans toutes les circonstances, mtme lorsque les verres sont à l'état inverse. Dans le cas des verres déjà connus à couches intermédiaires, dans lesquels l'enveloppe d'hydrate est liée à des groupes hydroxyliques, la résistance à la formation d'éclats au-dessus du point d'inversion n'est plus suffisante. Un autre grand avantage de cette forte adhérence des couches intermédiaires conformes à l'invention au verre au silicate et aux matières plastiques réside dans le fait que les stratifiés formés avec ces couches se prêtent sans difficulté, même à l'état inversé, à des opérations de découpage, de sciage, de perçage et de dépolissage, sans que la couche thermo-active risque de se détacher du verre ou de la matière plastique pendant cet usinage. les vitres en verre feuilleté au silicate offrent en outre l'avantage que le scellement périphérique des vitres, qui est absolument indispensable pour des raisons de solidité des verres, est considérablement facilité par la grande adhérence de la couche aux vitres de recouvrement. On peut aussi l'effectuer lorsque le point d'inversion est considérablement dépassé, comme cela arrive souvent en été, tandis qu'on doit toujours l'effectuer au-dessous du point d'inversion dans le cas des verres feuilletés déjà connus, à transparence variable et, par conséquent, cette opération présente souvent des difficultés lorsqu'on l'effectue en plein été. En fait, on procède à ce scellement marginal en introduisant une résine polymérisable dans une rainure dénuée de couche, et en exer çant une forte pression verticale sur les vitres de recouvrement, en sorte que ces dernières ne peuvent pas se détacher de la couche intermédiaire, dans le cas d'une adhérence insuffisante. Même une. baguette métallique en U, posée en même temps que la résine, ne peut pas écarter ce danger dans le cas des verres déjà connus. Un grand avantage des polymères hydratés contenant de l'azote, par rapport aux polymères utilisés jusqu'à présent, réside, en outre dans leur plus grand indice de réfraction. Ceci a pour conséquence que pour la meme teneur des polymères en gouttelettes d'eau dispersée et pour la meme répartition de ces gouttelettes, en raison de la divergence particulièrement grande des indices de réfraction de l'eau et de la résine, le pouvoir de réflexion et de diffusion de la couche intermédiaire à l'état inversé est considérablement plus fort que dans le cas de couches intermédiaires d'alcool polyvinylique partiellement acétalisé. Pour cette raison, la couche intermédiaire peut également eAtre réalisée plus mince que les couches intermédiaires mentionnées en dernier lieu, ce qui réduit le prix de revient des produits, grâce à l'économie de matière. On considère comme polymères contenant de l'azote, à groupes carbonyle aptes à effectuer la liaison de l'enveloppe hydratée par des valences secondaires, des polymères et copolymères de N-vinyl-lactames ayant au moins 6 atomes de carbone, par exemple : des polymères de N-vinylbutyrolactame , N-vinylvalérolactame, N-vinylcaprolactame, N-vinylcapryl-lactsme, N-vinylhexahydropht alimide, N-vinylméthyloxazolidone, N- vinyléthyloxazolidone, N-vinylmorpholidone, N-vinyloxazidinone, N,N divinylimidazolidone, N-vinylsucciniinide et/ou de dérivés alkyliques de ces composés ; ainsi que des produits de copolyméri- sation des composes rentiorniés, entre eux, ou avec des esters vinyliques, des éthers vinyliques, l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, des esters d'acide acrylique ou méthacrylique. On peut aussi utiliser des mélanges de polymères et copolymères. lies polymères ou copolymères mentionnés peuvent & re utilisés individuellement comme matières formant la couche intermédiaire, mais on peut aussi les additionner de substances neutres et aussi d'autres substances aptes à une coagulation thermique avant de les transformer en couches intermédiaires conformes à l'invention, à savoir, avantageusement, en ajoutant des substances réduisant la tension de vapeur d'eau, de préférence des substances hygroscopiques de nature minérale et/ou organique.Comme additifs neutres, il convient d'utiliser par exemple, des alcools polyvinyliques, notamment du type soluble dans un mélange d'eau et d'alcool, leurs complexes formés avec le borax et/ou l'acide borique, et, en outre, l'acide polyacrylique, les polyacrylates et alginates, à titre de substances aptes à provoquer la coagulation thermique, principalement d'alcools polyvinyliques partiellement acétalisés, substances auxquelles on peut également recourir pour corriger le point d'inversion. Par l'addition des substances mentionnées, on obtient une dispersion encore plus fine des gouttelettes d'eau qui se séparent au-dessus de la température d'inversion, en sorte que la couche intermédiaire semble être d'un blangibleuté, vue de dessus, par suite de la forte diffraction des rayons lumineux de courte longueur d'onde. On a obtenu des résultats convenables en utilisant comme additifs hygroscopiques réduisant la tension de vapeur d'eau, les chlorures et nitrates de calcium et de magnésium, ainsi que les chlorures, bromures et nitrates de lithium, et comme substances organiques hygroscopiques, la glycérine, l'ester éthylique d'acide lactique, etc.Si la couche neutre du corps conforme à l'invention est en matière plastique au lieu d'être en verre au silicate, et si elle est par conséquent plus ou moins perméable à la vapeur d'eau, on utilise comme substances hygroscopiques réduisant la tension de vapeur d'eau, de préférence des sels de lithium, éventuellement en association avec des substances organiques hygroscopiques, à savoir à une concentration assez forte pou que la tension partielle moyenne de vapeur d'eau de la couche intermédiaire soit inférieure àla tension partielle intermédiaire de vapeur d'eau de l'atmosphère ambiante, et par conséquent, la chute de tension de vapeur d'eau s'étend toujours, en moyenne, de l'extérieur vers l'intérieur.En raison de la perméabilité à la vapeur d'eau de toutes les matières plastiques, ceci est absolument indispensable pour obtenir la réactivité de la couche dont la transparence dépend de la température. Etant donné que la température de coagulation des polymères hydratés, comme le prévoit la présente invention, c'est-à-dire le point dit d'inversion, ne satisfait généralement pas aux exigences pratiques, on ajoute des substances qui modifient leur solubilité colloïdale dans l'eau, c'est-à-dire des substances qui se comportent comme des régulateurs du point d'inversion. A titre d'exemples d'additifs réduisant le point d'inversion, on mentionne des sels, de préférence des sels hydratés, l'alcool benzylique, ltéthylhexanediol, le sorbitol, des acides organiques et des acides minéraux. On utilise, de préférence, des substances dont l'indice d'évaporation est aussi grand que possible, de manière que, lorsque la couche thermofonctionnelle est libre ou lorsqu'on utilise des matières plastiqueslcomme couche neutre, il n'y ait sensiblement pas de variation de la concentration par évaporation et qu'un décalage du point désiré d'inversion se produise. Pour obtenir une séparation par dispersion aussi fine que possible de l'eau libérée dans la matière plastique en excès et pour stabiliser au maximum le système en dispersion, on ajoute à la solution des polymères, c'est-à-dire à la solution coulée pour la production de la couche thermofonctionnelle, d'une façon connue en soi, des colloïdes protecteurs, et des résultats particulièrement convenables ont été obtenus avec des alcools polyvinyliques solubles, notamment dans un mélange d'eau et d'alcool. On peut aussi recourir à des ttaérosilst' hydrophiles et/ou hydrophobes pour stabiliser le système colloïdal. le procédé conforme à l'invention, pour la production du corps également conforme à l'invention, est caractérisé par le fait qu'un corps portant une couche de transparence thermofonctionnelle est lié à l'aide d'une résine polymérisable ou à l'aide d'eau et/ou d'un ou plusieurs plastifiants hydrophiles, avec un corps également enduit ou non enduit. Pour la production de verres feuilletés plans, on procède de la façon suivante : on climatise une vitre pourvue, d'une façon connue, d'une couche de transparence thermofonctionnelle, et on l'assemble à l'aide d'eau, d'un plastifiant hydrophile ou d'un mélange des deux, avec une vitre de recouvrement, la climatisation de la couche mentionnée pouvant être effectuée par un procédé accéléré, également au moyen d'un courant de vapeur chaude. Toutefois, il est également possible d'effectuer la réunion de la couche climatisée et d'une vitre de recouvrement en verre au silicate ou en verre organique, par exemple en verre acrylique, à l'aide d'une résine polymérisable, par exemple d'une résine du type acrylate. On peut alors disposer une feuille de matière plastique neutre entre la couche et la résine.On peut l'appliquer à partir d'une solution filmogène, ou aussi comme feuille finie, par laminage sur la couche qui adhère fortement après la climat il sation. Pour produire des objets cintrés, notamment du verre ondulé et des coupoles d'éclairage en matière plastique, les modes opératoires décrits dans les exemples suivants se sont montrés satisfaisants Exemple 1 En procédant d'une façon connue, on munit une vitre plane en matière plastique d'une couche du ou des polymères, y compris les additifs, et on fait sécher cette vitre jusqu'à ce qu'elle ne contienne plus d'eau ou qu'elle n'en contienne que très peu. Ensuite, on assemble la vitre ainsi préparée à l'aide d'une résine polymérisable, qui est avantageusement une résine acrylique dans le cas de vitres en acrylate, avec une vitre de recouvrement en matière plastique également enduite ou non enduite.La vitre composite ainsi formée est ensuite déformée à la chaleur, par exemple à 150-1600C lorsqu'on utilise des vitres en acrylate, au moyen des procédés classiques, par surpression ou sous vide, pour former des coupoles d'éclairage, du verre ondulé ou d'autres corps cintrés. Â cause de la chute de tension de vapeur d'eau qui règne de l'extérieur vers l'intérieur, la couche intermédiaire tout d'abord non réactive devient thermoactive au bout d'une période de temps plus ou moins longue, par exemple au bout de quelques jours, quelques semaines ou quelques mois (suivant l'épaisseur des couches de recouvrement en matière plastique et suivant la tension partielle de vapeur d'eau qui règne dans l'atmosphère ambiante) ; l'absorption d'humidité nécessaire pour la réactivité de la couche intermédiaire s'effectue donc par diffusion à travers les vitres de recouvrement en matière plastique. Naturellement, il est également possible de munir la vitre de résine synthétique pourvue de la couche à trans parence thermofonctioimelle,comme indiqué ci-dessus, par exemple une vitre en verre du type acrylate, d'une couche de recouvrement en résine synthétique, dans ce cas une couche d'acrylate, en appliquant la résine s s une forme dont la polymérisation est commencée, et en achevant sa polymérisation, de préférence sous un verre de protection qu'on retire lorsque le durcissement de la résine est terminé. Exemple 2 La couche de polymères contenant les additifs est appliquée sur les objets en verre au silicate ou en matière plastique déjà conformés, sous la forme d'une solution, de préférence dans des solvants organiques, par exemple par coulée ou par immersion, et elle est munie d'une façon connue d'un revêtement de résine synthétique ou, à l'aide d'une résine polymérisable, d'une pièce de protection de forme correspondante, par exemple une pièce de forme concave dans le cas de coupoles d'éclairage. Exemple 3 Dans le cas d'un verre cellulaire ou de coupoles doubles, la couche à transparence thermofonctionnelle peut aussi être recouverte d'une seule couche de laque ou d'une feuille, ou bien elle peut rester découverte, pour autant que, dans le cas de couches neutres en verre au silicate, la tension de vapeur d'eau de la couche à transparence thermofonctionnelle est ajustée, en raison de la fermeture hermétique de la cellule ou en cas de couches en matière plastique à transparence invariable, de manière qu'elle soit en équilibre moyen avec l'atmosphère ambiante. Exemple 4 Dans le cas de couches flexibles à transparence invariable, l'application de la matière à transparence thermofonctionnelle est effectuée au moyen de procédés connus d'enduisage. Un mode d'application particulièrement intéressant de ces feuilles devenant opaques de façon réversible consiste à les réaliser d'une façon connue comme feuilles auto-collantes, c'est-à-dire à les munir d'une feuille de protection pouvant être enlevée au moment de l'utilisation et à les appliquer à l'endroit où la protection solaire est désirée. L'utilisation des feuilles s'opacifiant de façon réversible comme rideaux pour bureaux, locaux d'habitation, locaux scolaires, etc., est également intéressante, parce que les opérations nécessaires de fermeture et d'ouverture sont supprimées. Il est évident que ces feuilles peuvent aussi être pourvues de motifs décoratifs. REVENDICATIONS 1. Corps transparent à transparence variable, portant au moins une couche dont la transparence varie en fonction de la température et au moins une couche de transparence invariable, caractérisé par le fait qu'il porte une couche de transarence thermofonctionnelle contenant ou constituée par des polymères et/ou copolymères hydratés de ST-vinyl-lactames ayant au moins six atomes de carbone par molécule. 2. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient au moins un sel réduisant la tension de vapeur d'eau, de préférence hygroscopique, et/ou une substance organique hygroscopique dans la couche de transparence thermofonctionnelle. 3. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient des polymères hydratés de N-vinylbutyrolact ame, N-vinylvalérolactame, N-vinylcaprolactame, N-vinylcapryl-lactame, N-vinylhexahydrophtalimide, N-vinylméthyl- oxazolidone, N-vinyléthyloxazolidone, N-vinylmorpholinone, Nvinyloxazidinone, N,N'-divinylimidazolidone, N-vinylsuccinimide, et/ou leurs dérivés alkyliques, et/ou des produits hydratés de copolymérisation des composés mentionnés, entre eux ou avec des esters vinyliques, des éthers vinyliques, l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, et des esters d'acide acrylique ou méthacrylique. 4. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une couche de transparence invariable, en verre au silicate ou en matière plastique. 5. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il contient un alcool polyvinylique, le cas échéant partiellement acétalisé ou complexé avec le borax et/ou l'acide borique, l'acide polyacrylique, un polyacrylate, un alginate ou un mélange de ces composés, comme additifs pour les polymères et/ou copolymères hydratés. 6. Corps transparent suivant la revendication 1, comportant au moins une couche en matière plastique de transparence invariable, caractérisé par le fait qu'il contient des substances hygroscopiques, de préférence des sels de lithium, éventuellement en association avec des substances organiques hygroscopiques, en quantité telle que la tension partielle moyenne de vapeur d'eau de la couche de transparence thermofonctionnelle soit inférieure à la tension partielle moyenne de vapeur dteau de l'atmosphère ambiante. 7. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de transparence thermofonctionnelle contient des substances qui peuvent modifier la solubilité des polymères et/ou des copolymères dans 11 eau, par exemple des substances qui sont solubles dans les polymères et/ou les copolymères et insolubles ou peu solubles dang l'eau, ou vice versa, ou bien des substances qui ont des solubilités différentes dans la matière plastique et dans 1' eau. 8. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de transparence thermofonctionnelle contient des colloides protecteurs et/ou d'autres agents stabilisants, de préférence de la silice hydrophile etXou hydrophobe. 9. Corps transparent suivant la revendication 1, comportant au moins une couche de matière plastique de transparence invariable, caractérisé par le fait qu' il porte au moins une couche protectrice autocollante, protégée par une pellicule qui peut être détachée. 10. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une couche de transparence thermofonctionnelle disposée dans une cavité, cette couche étant découverte d'un côté ou munie d'un revêtement de matière plastique ou dune feuille de matière-plastique. 11. Corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de transparence thermofonctionnelle contient des sels, de préférence des sels hydrates et/ou de l'alcool benzylique et/ou de l'éthylheianediol et/ou du sorbitol et/ou des acides organiques et/ou minéraux, 12. Procédé de production d'un corps transparent suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on lie un corps portant une couche de transparence thermofonctionnelle, à l'aide d'une résine polymérisable ou à l'aide d'eau et/ou d'un ou plusieurs plastifiants hydrophiles, avec un corps également enduit ou non enduit. 13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'on applique sur la couche de transparence thermofonctionnelle une résine polymérisable, éventuellement sous une plaque de verre ou de matière plastique de protection que l'on retire après la polymérisation de la résine, et en intercalant éventuellement une couche de transparence invariable qui se lie avec la couche de transparence thermofonctionnelle et la résine. 14. Procédé suivant l'une des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait qu'on produit des vitres composites en utilisant des couches de transparence invariable en résine thermoplastique par déformation à la chaleur, pour obtenir des corps de forme quelconque, par exemple du verre ondulé ou des coupoles d'éclairage. 15. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'on applique la matière de transparence thermofonctionnelle sous la forme d'une solution, de préférence une solution organique, sur un objet de forme quelconque et on recouvre d'une couche de matière plastique la couche ainsi produite. 16. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'on assemble un corps de forme quelconque portant une couche de transparence thermofonctionnelle, en utilisant une résine polymérisable ou de 11 eau et/ou un ou plusieurs plastifiants hydrophiles, avec un objet de forme complémentaire.