Brevet FR2717033A1 — publié le 19950908

2' MIROIR CHAUFFANT A STRUCTURE FEUILLETEE. L'invention concerne les miroirs chauffants à struc- ture feuilletée, plus particulièrement ceux qui comportent au moins un substrat de verre et que l'on utilise habi-15 tuellement dans les pièces d'habitation. Fonctionnaliser ainsi les miroirs en les équipant de moyens chauffants peut permettre de répondre à deux types de besoin: d'une part, si ces moyens de chauffage dégagent une chaleur modérée, permettant d'établir à la surface du20 miroir une température un peu supérieure à celle de l'atmosphère avec laquelle elle est en contact, on évite la formation de buée. D'autre part, si ces moyens de chauffage sont aptes à produire une quantité importante de chaleur, le miroir peut être utilisé comme une véritable source de25 chaleur se substituant à un radiateur classique. Ces miroirs chauffants, qui impliquent la nécessité d'une alimentation électrique, que les moyens chauffants soient sous forme de réseau de fils ou de couche continue conductrice, doivent respecter toutes les normes de sécu-30 rité, d'autant plus sévères que ceux-ci sont fréquemment disposés dans des pièces humides du type salle de bain. Par ailleurs, le fait de complexifier la structure du miroir en lui adjoignant des moyens de chauffage ne doit pas aller à l'encontre de sa qualité optique et de sa durabilité. Il est connu de la demande de brevet FR-A-2 666 475 un miroir chauffant composé de deux substrats de verre, le premier muni d'un revêtement réfléchissant la lumière pour jouer le rôle de miroir à proprement dit, le second muni d'une couche conductrice susceptible d'être alimentée électriquement pour remplir le rôle d'élément chauffant, les deux substrats étant assemblés par une feuille de polymère qui se trouve de fait en contact sur l'une de ses faces avec le revêtement réfléchissant la lumière et sur 5 l'autre face avec la couche conductrice. Ce type d'assemblage n'est pas dénué d'inconvénients, dans la mesure o, notamment, le revêtement réfléchissant la lumière risque d'être fragilisé par la proximité de la couche conductrice soumise à des cycles de chauffage répétés.10 L'invention a alors pour but de remédier à ces incon- vénients, et de mettre au point une nouvelle structure de miroir chauffant qui optimise performances de chauffe, du- rabilité et qualité optique. L'invention a pour objet un miroir chauffant à struc- ture feuilletée comprenant un premier substrat rigide transparent, notamment en verre, muni sur l'une de ses faces d'une couche mince électro-conductrice équipée de moyens de connexion électrique, d'une feuille intercalaire en polymère du type thermoplastique et d'un second substrat20 rigide transparent, notamment en verre, muni sur l'une de ses faces d'un revêtement réfléchissant la lumière. Selon l'invention, l'assemblage des premier et second substrats à l'aide de la feuille intercalaire est réalisé de manière à ce que la feuille intercalaire soit d'un côté en contact25 avec la face du premier substrat qui est munie de la couche électro-conductrice et de l'autre côté en contact avec la face du second substrat qui est opposée à la face munie du revêtement réfléchissant la lumière. Une telle configuration permet en effet d'assurer une efficacité de chauffe maximale conjuguée à une minimisation des risques de vieillissement du système: une fois le mi- roir posé contre un mur ou une cloison, c'est le premier substrat qui sera disposé "côté pièce", et, de fait, la couche conductrice va se trouver distante de seulement35 l'épaisseur dudit substrat de la surface extérieure du mi- roir que l'on veut chauffer. Les déperditions de chaleur sont donc tout-à-fait réduites. Quant au second substrat, il est destiné à être "côté mur ou cloison", et le revête- ment réfléchissant la lumière va se trouver à proximité du 3 mur, et distant de la couche conductrice dégageant la cha- leur par l'épaisseur de la feuille intercalaire ajoutée à celle du second substrat. Le revêtement va donc se trouver soumis à des élévations de températures bien moindres, 5 lorsque la couche conductrice est alimentée en électricité et chauffe par effet Joule, que s'il se trouvait di- rectement au contact de la feuille intercalaire. On risque donc beaucoup moins de voir le revêtement se détériorer sous l'effet de sollicitations thermiques cycliques.10 Par ailleurs, une structure feuilletée garantit un niveau de sécurité satisfaisant, dans la mesure o, en cas de bris de l'un ou l'autre des substrats, les éclats sont efficacement retenus par la feuille intercalaire en po- lymère souple: il n'y a donc ni risque de se blesser par15 projection d'éclats, ni risque de s'électrocuter, puisque la couche conductrice reste "inaccessible". Au moins un des substrats, notamment celui muni de la couche conductrice, est de préférence en verre, tout par- ticulièrement en verre recuit ou trempé et, plutôt, dans ce20 dernier cas de figure, par une trempe thermique. En effet, il est avantageux de renforcer la résistance mécanique des substrats de verre par ces types de traitements thermiques, surtout en ce qui concerne le premier substrat revêtu de la couche conductrice. Le verre peut aussi être durci.25 Une simple opération de recuit peut suffire, et ce d'autant plus si on l'accompagne d'une opération de polis- sage des chants, notamment jusqu'à obtention d'une rugosité de poli inférieure à 5 micromètres, polissage permettant de limiter tout risque de propagation des lignes de rupture30 amorcée au niveau des bords. On peut préférer opérer une véritable trempe, notam- ment pour atteindre une contrainte de trempe jusqu'à 120 MPA. La trempe thermique offre l'avantage supplémentaire suivant: si c'est le substrat porteur de la couche conduc-35 trice qui est ainsi trempé, et qu'il casse sous l'impact d'un projectile par exemple, il va se fragmenter en une multitude de petits morceaux, ce qui va conduire à couper instantanément l'alimentation électrique de la couche con- ductrice. Si le substrat est au contraire simplement recuit, sa fabrication s'en trouve simplifiée et, en outre, il est plus facile d'obtenir une très haute qualité optique, le traitement thermique de recuit étant moins "dur" qu'un 5 traitement thermique du type trempe impliquant un refroi- dissement brutal. Les substrats ont de préférence une épaisseur d'au moins 2 mm, notamment d'environ 3 mm chacun. De telles épaisseurs permettent de ne pas pénaliser le miroir selon l'invention en terme de poids. La couche conductrice du premier substrat, pour être suffisamment efficace, présente avantageusement une résis- tance surfacique d'au plus 15 ohms par carré. Ce niveau de conductivité électrique peut facilement être obtenu avec15 des couches à base d'oxyde métallique dopé, par exemple de l'oxyde d'étain dopé au fluor SnO2:F ou de l'oxyde d'indium dopé à l'étain ITO d'épaisseur avantageusement supérieure à 300 nrim, notamment comprise dans une gamme allant de 360 à 450 nm. La couche conductrice peut également être une cou- che à base d'argent. La couche conductrice peut faire partie d'un empile- ment de couches minces, et être ainsi associée, notamment, à au moins une couche en matériau diélectrique du type oxyde métallique ou oxynitrure/oxyicarbure ou oxyde de silicium. La couche conductrice du type oxyde dopé ainsi que les autres couches de l'empilement, si elles sont pré- sentes, sont avantageusement déposées par pyrolyse de pré- curseurs adéquats: la pyrolyse est en effet une technique de dépôt simple, pouvant être mise en oeuvre directement au-dessus du ruban de verre float et permettant d'obtenir des couches particulièrement dures et adhérentes au sub- strat porteur, ce qui est notamment du au fait qu'elle im- plique des réactions de décomposition de précurseurs à haute température. Si la couche conductrice est en argent, elle est avantageusement déposée par pulvérisation cathodique as- sistée par champ magnétique, les couches d'oxyde qui peu- vent y être associées pouvant alors être déposés par pul- vérisation cathodique réactive en présence d'oxygène. On peut envisager d'utiliser, notamment, les couches ou empilements de couches décrites dans les demandes de brevets EP-A-0 544 577 et EP-A-0 573 325, auxquelles on se reportera pour plus de détails, en ce qui concerne des 5 couches conductrices du type oxyde métallique dopé. Comme type de moyens de connexion électrique adapté pour alimenter en électricité la couche conductrice, on propose de préférence, selon l'invention, des bandes col- lectrices conductrices, déposées, notamment par10 sérigraphie, sur le premier substrat de manière à être en contact électrique avec ladite couche. Ces bandes se pré- sentent de préférence sous la forme de bandes étroites de quelques millimètres de large, et sont notamment au nombre de deux, chacune étant déposée en vis-à-vis le long des15 bords opposés les plus longs du substrat. Notamment pour assurer une température constante à la surface du miroir, peuvent être avantageusement prévus des moyens de régulation thermique agissant sur l'alimentation électrique de la couche électro- conductrice: un simple système de thermostat peut ainsi maintenir la température de surface du miroir voisine d'une température-consigne donnée. Par ailleurs, le miroir peut aussi être muni d'un moyen du type coupe-circuit permettant d'interrompre com- plètement l'alimentation électrique de la couche électro- conductrice en cas de sur-chauffe, ce qui peut exception- nellement arriver si le premier substrat est brisé, laissant la couche localement encore alimentée en électri- cité. Ce système n'est cependant pas indispensable. 30 La feuille intercalaire en polymère thermoplastique qui permet l'assemblage des deux substrats est de préfé- rence à base de polyvinylbutyral (PVB), d'épaisseur infé- rieure à 1 mm, notamment d'environ 0,3 mm. Cette feuille peut également être colorée par ajout de pigment(s): on35 obtient alors un miroir offrant une image réfléchie légè- rement colorée, ce qui peut avoir un certain effet décora- tif. Le revêtement réfléchissant la lumière dont est muni le second substrat est, de manière usuelle, de préférence 6 composé d'une pluralité de couches superposées les unes aux autres, dont une couche d'argent surmontée d'une couche de cuivre ellemême recouverte d'une laque protectrice. La couche de cuivre peut dans certaines conditions être sup- 5 primée. Ce type d'empilement n'est cependant pas limitatif, et tout type de revêtement mono-couche ou multi-couches per- mettant d'obtenir une fonction de miroir peut avanta- geusement être utilisé dans le cadre de l'invention.10 Afin de rendre l'ensemble du miroir, une fois assem- blé, esthétique, on peut prévoir de l'encapsuler à l'aide d'un cadre qui, de préférence, couvre la périphérie des substrats que jusqu'à une distance leurs chants d'au plus 15 mm. Le cadre permet ainsi de masquer au mieux tous les moyens de connexion électrique. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif, à l'aide de la figure 1 qui représente, de manière très schématique, un miroir chauffant en coupe. La figure 1 représente un miroir chauffant conforme à l'invention, mais dépourvu de son cadre périphérique et dont les proportions, notamment en termes d'épaisseur des différents matériaux, n'ont pas été respectées afin d'en25 faciliter la lecture. Le miroir tel que représenté comporte donc deux sub- strats de verre 1, 2 chacun de 3 mm d'épaisseur et chacun ayant été recuit, puis soumis à un polissage des chants jusqu'à une rugosité inférieure à 5 micromètres. Les sub-30 strats sont de forme rectangulaire, d'environ 1,5 x 1 m2. Le premier substrat 1 est recouvert d'une couche conduc- trice 4 à base de SnO2:F d'environ 400 nm, obtenue par une technique de pyrolyse de poudre utilisant du dibuty- ldifluorure d'étain (D.B.T.F.) connue en soi. Elle est as-35 sociée à une sous-couche, non représentée, qui se trouve donc entre le verre et la couche en SnO2:F et qui est à base de Si, O, C. Cette sous-couche est obtenue par pyrolyse en phase gazeuse, appelée également CVD, et pré- sente une épaisseur géométrique d'environ 100 nm et un 7 indice de réfraction d'environ 1,68. Ce type d'empilement est décrit plus précisément dans la demande de brevet EP-A-0 573 325 pré-citée. La couche conductrice 4 présente ici une résistance surfacique d'environ 10 à 15 ohms par 5 carré. Elle est munie de deux bandes collectrices 8 elles- mêmes reliées à des amenées de courant extérieures non re- présentées. Elles sont en pâte à l'argent sérigraphiée durcie par cuisson, d'une largeur d'environ 3 mm et dis- posées en vis-à-vis à la périphérie des deux bords opposés10 les plus longs du miroir. La feuille intercalaire 3 est un PVB de 0,3 mm d'épaisseur. Le second substrat est recouvert, sur sa face qui n'est pas en contact avec la feuille intercalaire 3, d'un revêtement réfléchissant la lumière comportant une couche d'argent 5 déposée par voie chimique à l'aide de solutions de nitrate d'argent, puis une couche de cuivre 6 déposée également par voie chimique et enfin deux couches succes- sives 7 de laque déposée sous forme liquide puis séchée par chauffage du substrat 2. En fait, chacun des deux substrats 1, 2 est muni res- pectivement de son empilement à couche conductrice 4 ou de son revêtement réfléchissant la lumière 5, 6, 7 de manière tout-à-fait indépendantes, l'assemblage se faisant en der-25 nière étape de manière classique par auto-clavage des sub- strats 1, 2 préalablement découpés aux bonnes dimensions et associés par la feuille intercalaire 3. Une fois en place, le miroir ainsi constitué est dis- posé contre un mur de manière à ce que le substrat 1 soit en contact avec l'atmosphère, le substrat 2 étant plaqué contre le mur. En fonctionnement, la couche 4 est alimentée en électricité via les bandes collectrices 4 reliées aux amenées de courant à l'aide d'un simple interrupteur qui permet éventuellement de choisir la puissance de chauffe,35 un transformateur étant prévu pour obtenir la tension adéquate. Le fait que le revêtement réfléchissant 5, 6, 7 se trouve en face arrière, donc bien protégé et distant de la couche conductrice 4 dégageant de la chaleur autorise une plus grande "marge de manoeuvre": on peut ainsi chauffer 8 rapidement, sans précaution particulière la surface exté- rieure du substrat 1 grâce à la couche conductrice 4 sans déperditions énergétiques trop élevées ni risques accrus de détérioration des couches d'argent 5 et/ou de cuivre 6. 5 A titre d'indication pour un simple désembuage, il suffit que la température de la surface extérieure du sub- strat 1 soit à peine supérieure à la température de l'at- mosphère, par exemple de 30 ou 35 C par exemple. Par con- tre, si l'on veut obtenir un véritable effet de chauffage10 sans contrevenir aux normes de sécurité, la température de la surface extérieure du substrat peut être de 60 à 70 C, gamme de températues tout à fait accessible, vue la con- ductivité électrique de la couche conductrice utilisée. On peut également noter que les images réfléchies par un tel miroir ne présentent pas de déformations discerna- bles, ce qui est la preuve de la qualité optique des sub- strats utilisés et des revêtements dont ils sont munis, notamment en ce qui concerne le substrat 1 muni de la cou- che conductrice 4.20 En conclusion, les miroirs chauffants selon l'inven- tion sont relativement simples de conception, permettent un chauffage et/ou désembuage efficace en respectant les normes de sécurité, et, surtout, évitent tout vieillisse- ment prématuré, notamment du revêtement réfléchissant, en25 présentant une haute durabilité dans des conditions nor- males d'utilisation. ErVENDICATIONS Miroir chauffant à structure feuilletée comprenant un premier substrat (1) rigide transparent, notamment en verre, muni sur l'une de ses faces d'une couche mince 5 électro-conductrice (4) équipée de moyens (8) de connexion électrique, d'une feuille intercalaire (3) en polymère du type thermoplastique et d'un second substrat (2) rigide transparent, notamment en verre, muni sur l'une de ses faces d'un revêtement réfléchissant la lumière (5, 6, 7),19 caractérisé en ce que l'assemblage des premier et second substrats (1, 2) à l'aide de la feuille intercalaire (3) est réalisé de manière à ce que la feuille intercalaire (3) soit, d'un côté en contact avec la face du premier substrat (1) qui est munie de la couche mince électro-conductrice (4), et de l'autre côté en contact avec la face du second substrat (2) qui est opposée à la face munie du revêtement réfléchissant la lumière (5, 6, 7). 2. Miroir chauffant selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'au moins un des deux substrats (1, 2) est en verre, notamment en verre recuit ou en verre trempé, de préférence par une trempe thermique, ou en verre durci. 3. Miroir chauffant selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'au moins un des deux substrats (1, 2), et notamment le premier (1), est en verre trempé thermiquement25 avec une contrainte de trempe jusqu'à 120 MPA. 4. Miroir chauffant selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins un des sub- strats (1, 2) en verre, notamment le premier (1), a ses chants polis avec une rugosité de poli inférieure à 5 mi-30 cromètres. 5. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les substrats (1, 2) ont une épaisseur d'au moins 2 mm, notamment d'environ 3 mm. 6. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche mince électro-conductrice (4) présente une résistance surfacique d'au plus 15 ohms par carré. 7. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche mince électro-conductrice (4) est à base d'oxyde métallique dopé, notamment d'oxyde d'étain dopé au fluor SnO2:F, ou d'oxyde d'indium dopé à l'étain ITO et d'épaisseur supérieure à 300 nm, notamment d'environ 360 à 450 nm, ou à base d'ar- gent. 8. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche mince électro- conductrice (4) fait partie d'un empilement de couches, dont au moins une couche de matériau diélectrique du type10 oxyde métallique ou oxynitrure/oxycarbure ou oxyde de silicium. 9. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de connexion électrique (8) sont des bandes conductrices, déposées, no- tamment par sérigraphie, sur le premier substrat (1) de manière à être en contact électrique avec la couche électro-conductrice (4), bandes de préférence de quelques millimètres de large et déposées le long des bords opposés les plus longs dudit premier substrat (1).20 10. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens de régulation thermique agissant sur l'alimentation électrique de la couche électro-conductrice (4). 11. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'une moyen, dit coupecircuit permettant d'interrompre l'alimentation électrique de la couche électro-conductrice en cas de sur- chauffe. 12. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille intercalaire (3) est à base de polyvinylbutyral PVB, d'épaisseur infé- rieure à 1 mm, notamment d'environ 0,3 mm et éventuellement colorée par ajout de pigment(s). 13. Miroir chauffant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement réflé- chissant la lumière du second substrat (2) comporte une couche d'argent (5), surmontée d'une couche de cuivre (6) puis d'une laque protectrice (7). 14. Miroir chauffant selon l'une des revendications ll JLecedentes, caractérisé en ce que l'ensemble des deux substrats (1, 2) et de la feuille intercalaire (3) sont encapsulés à l'aide d'un cadre qui, de préférence, couvre la périphérie des substrats (1, 2) que jusqu'à une distance ' de leurs chants d'au plus 15 mm.