Brevet FR2930996A1 — publié le 20091113

La présente invention concerne un nouveau type de verre pour lunettes et son procédé d'obtention. Le domaine technique de la nouvelle invention est celui des verres de lunettes, qu'il s'agisse de lunettes de soleil ou de lunettes ophtalmiques. Le terme � lunettes � doit être compris au sens large et englobe tout dispositif destiné à protéger les yeux d'un utilisateur et / ou à améliorer sa vue. De façon plus précise, les verres selon la présente invention sont du type présentant un aspect métallique pour l'observateur qui regarde lesdits verres, cet aspect métallique étant plus précisément celui d'un métal précieux tel que l'or. On entend par � aspect métallique � dans la présente description le fait pour lesdits verres de donner à l'observateur l'apparence du métal précieux présent, sous forme de couche, dans lesdits verres. L'objectif premier de la présente invention n'est pas la protection de l'utilisateur et les lunettes telles que précédemment définies ne sont pas, à la base, destinées à protéger l'utilisateur de rayonnements, tels que les rayons infrarouges, même si, secondairement les lunettes selon la présente invention présentent un certain degré de protection. Parmi les dispositifs connus dont le but est la protection de l'utilisateur, on peut citer les masques de pompiers dont la visière est recouverte d'une couche d'or, résistant aux hautes températures et protégeant ainsi les pompiers du fort rayonnement présent lors des incendies. Des masques similaires, c'est-à-dire dont la visière est recouverte d'une couche d'or afin de protéger les utilisateurs de rayonnements nocifs, sont également utilisés par les astronautes ou spationautes lors de leurs sorties dans l'espace, ou bien par des pilotes de chasse. En outre, dans le cas des masques précités, l'épaisseur relativement importante de la couche d'or va conférer au verre sur lequel est déposée cette couche d'or un taux de réflexion élevé du côté du verre dirigé vers l'utilisateur ; ce taux de réflexion n'est pas gênant pour les professionnels précités car leur masque est enveloppant, limitant ainsi considérablement la lumière pouvant se réfléchir sur la face interne du masque, c'est-à-dire la face dirigée vers la personne portant ce masque. Le problème de la réflexion gênanl:e pour l'utilisateur dans le cas de lunettes a été en partie réglé ainsi qu'il ressort du brevet français 2 003 177 ; dans l'invention décrite dans ce brevet, la couche de métal tel que l'or est prise en sandwich entre deux couches transparentes, un film métallique étant disposé de façon à réduire le taux de réflexion vers l'utilisateur. Toutefois, le rendu de l'aspect métallique du verre selon cette invention où la couche d'or est prise en sandwich entre deux couches transparentes n'est pas satisfaisant, l'aspect métallique de la couche d'or étant susceptible d'être altéré. Les verres selon la présente invention améliorent très sensiblement l'aspect métallique, tout en diminuant l'épaisseur de la couche de métal précieux tel que l'or, améliorant ainsi la transmission de la lumière, et réduit encore le taux de réflexion vers l'utilisateur. La structure des verres selon la présente invention permet une utilisation optimale desdits verres, répondant à l'objectif premier qui est celui de donner au verre un aspect métallique pour un observateur et présente un certain nombre d'avantages ainsi que cela apparaîtra dans la description qui va suivre. De façon plus précise, la structure des verres selon la présente invention est une structure multicouche, dont l'une des couches est réalisée en un métal précieux tel que l'or. Différents métaux précieux sont utilisables selon l'aspect que l'on veut donner aux verres selon l'invention ; parmi ces métaux, on peut citer outre l'or, des métaux tels que l'argent, le platine, le palladium, le titane, le rhodium, le zirconium ou le ruthénium ainsi que les alliages obtenus à partir de ces métaux. Selon une première variante d'exécution, la couche antireflet dont est muni le verre selon l'invention est une couche composite comportant au minimum deux couches, dont une couche en contact avec le substrat transparent constituant la base du verre et une couche dirigée vers l'observateur dudit verre. A titre préférentiel, l'une desdites couches est constituée d'un métal ou d'un alliage métallique, l'autre desdites couches étant constituée d'un oxyde transparent. Selon une variante préférée de l'invention, ledit substrat est pris en sandwich entre deux couches de vernis anti-rayures, ledit vernis anti-rayures étant préférentiellement à base de polysiloxane durcissable. Selon la variante préférentielle de l'invention, l'ensemble constitué par ledit substrat et les différentes couches est pris en sandwich entre deux couches de vernis antirayures, ledit vernis anti-rayures étant de préférence à base de polysiloxane durcissable additionné d'au moins un alkoxysiloxane comportant un groupement thiol. L'épaisseur des différentes couches est absolument déterminante pour obtenir un résultat optimal au niveau des verres selon l'invention et des lunettes réalisées à partir desdits verres. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, référence étant faite aux différentes figures parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe du verre selon une première variante de l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe d'une variante préférentielle de réalisation du verre selon l'invention. La figure 1 illustre en coupe un verre selon un premier mode de réalisation de l'invention ; dans cette figure, le verre est globalement référencé (1). Ce verre (1) est constitué d'un substrat transparent (2) ; ce substrat peut être réalisé en un matériau minéral ou organique tel qu'un polycarbonate ou tout autre matériau utilisé dans les verres de lunettes tel que du polyamide ou bien une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Préférentiellement, une couche composite sera disposée entre le substrat (2) et la couche de métal précieux, tel que l'or, (3) ; selon la variante d'exécution illustrée dans cette figure 1, la couche composite se compose de deux couches (4) et (5). Cette couche composite, de par sa composition telle qu' elle va être précisée plus avant permet à la fois de renforcer l'aspect métallique malgré la diminution de l'épaisseur de la couche de métal précieux (3), et de diminuer l'effet miroir gênant pour l'utilisateur du verre. Une combinaison préférée pour cette couche composite consiste en une couche (4) appliquée directement sur le substrat (2) et réalisée en un métal tel que le chrome ; cette couche de métal (4) renforce l'aspect métallique recherché, mais ne diminue pas suffisamment l'effet miroir précité, d'où la nécessité d'y adjoindre une couche d'oxyde de silicium (5), qui a elle seule diminue, mais de façon insuffisante, l'effet miroir. De façon surprenante, il a été montré que c'est cette combinaison couche de métal (4) et couche d'oxyde de silicium (5) qui procure à la fois l'effet miroir précité, réduisant le taux de réflexion vers l'utilisateur, et renforce l'aspect métallique, par exemple l'aspect or, ce qui permet à son tour d'utiliser moins de métal précieux et donc de diminuer l'épaisseur de la couche de ce métal précieux. D'autres combinaisons sont possibles au niveau des couches (4) et (5) ; ainsi, la couche (4) peut être réalisée en chrome comme cela a été précédemment indiqué, mais peut également être choisie parmi les métaux suivants : nickel, fer, titane, aluminium, zinc, plomb, étain, tantale, tungstène et leurs alliages. De même, l'oxyde de silicium de la couche (5) peut être remplacé par un oxyde de titane, de tantale ou de zirconium. Avantageusement, pour une épaisseur du substrat (2) de 2 mm, l'épaisseur de la couche (4), par exemple en chrome, sera de 1 à 15 nm, avec une valeur préférentielle de l'ordre de 4 nm, l'épaisseur de la couche (5) par exemple en oxyde de silicium étant préférentiellement de l'ordre de 20 à 70 nm, avec une valeur optimale de l'ordre de 50 nm. Ces différentes valeurs d'épaisseur et ce choix de substances permettent d'avoir une couche de métal précieux dont l'épaisseur est comprise entre 1 et 100 nm, préférentiellement entre 10 et 50 nm, selon le métal précieux utilisé, l'épaisseur optimale étant de l'ordre de 30 nm lorsque le métal précieux est l'or. On obtient ainsi un verre présentant un aspect métallique, tel que l'or, un effet miroir très limité, tout en préservant un facteur satisfaisant de transmission de la lumière. La figure 2 illustre une seconde variante d'exécution du verre selon l'invention, variante dans laquelle d'autres couches ont été intégrées audit verre. Dans cette figure 2, le verre selon l'invention est comme précédemment globalement référencé (1) et comprend un substrat transparent (2), une couche du métal précieux (3) dont l'aspect métallique est recherché, une couche composite composée d'une couche (4) d'un métal tel que le chrome située du côté dudit substrat (2) et d'une couche (5) d'oxyde de silicium située du côté de l'observateur du verre. Selon ce mode préférentiel de réalisation, le substrat (2) est pris en sandwich entre deux couches (6), (7) d'un vernis anti-rayures ; ce vernis anti-rayures sera avantageusement à base de polysiloxane durcissable et protègera ledit substrat (2). Cette composition de polysiloxane durcissable aura par exemple été obtenue par hydrolyse et prépolymérisation d'alkoxysilanes organofonctionnels ; elle est plus particulièrement utilisée pour revêtir des articles en matériau organique et pour les protéger contre l'abrasion. Avantageusement, une couche supplémentaire (8) a été insérée entre la couche (3) de métal précieux et la couche (5) d'oxyde de silicium, une telle couche (8) permettant d'obtenir une meilleure adhérence de la couche de métal précieux (3). Cette couche (8) est un film métallique réalisé en un métal, préférentiellement le chrome, mais qui peut aussi être réalisé en un autre métal tel que le nickel, le fer, le titane, l'aluminium, le zinc, le plomb, l'étain, le tantale, le tungstène, ou bien en un alliage de ces métaux. Il a par ailleurs été montré que la couche de vernis anti-rayures (6), outre le fait qu'elle protège le substrat (2), permet également une meilleure adhérence de la couche de chrome (4). Afin de parfaire les qualités du verre selon l'invention, une variante préférentielle d'exécution prévoit que l'ensemble précédemment décrit, à savoir le substrat (2) et les différentes couches (3), (4), (5), (6), (7) et (8) est pris en sandwich entre deux couches (9) et (10) réalisées en un vernis anti-rayures à base de polysiloxane durcissable additionné d'au moins un alkoxysiloxane comportant un groupement thiol., ce qui permet une meilleure adhérence sur l'or lorsque ce dernier est le métal précieux de la couche (3). Ces deux couches (9) et (10) auront une fonction de protection de l'ensemble précité. Toutefois, il sera possible de se dispenser de ces couches (9) et (10) lorsque le métal précieux utilisé sera résistant, ce qui n'est pas le cas de l'or qui peut se rayer facilement. Les meilleures performances en termes de rendu de l'aspect métallique du verre selon l'invention ont été obtenues avec les épaisseurs de couches suivantes : substrat transparent (2) : environ 2 mm ; couche de métal précieux (3) : entre 1 et 100 nm, préférentiellement entre 10 et 50 nm ; dans le cas où le métal précieux est l'or, une valeur très préférentielle de l'ordre de 30 nm sera choisie ; - couche (4) : entre 1 et 15 nm, préférentiellement de l'ordre de 4 nm ; couche (5) : entre 20 et 70 nm, préférentiellement de l'ordre de 50 nm ; - couches de vernis anti-rayures (6) (7) : entre 1 et 10 �m ; couche (8) : entre 1 et 5 nm ; couches de vernis anti-rayures (9) (10) : entre 1 et 10 �m. Ces différentes valeurs constituent un bon compromis entre la quantité de métal précieux utilisé, le rendu de l'aspect métallique pour l'observateur dudit verre, et la limitation de l'effet antireflet, assurant ainsi un confort pour l'utilisateur du verre selon l'invention. Une transmission correcte de la lumière à travers ledit verre est également assurée en utilisant ces valeurs. Les variantes illustrées aux figures 1 et 2 précitées font état d'une couche composite comportant deux couches, en l'occurrence les couches (4) et (5), ce qui constitue un nombre minimal de couches constituant la couche composite assurant la fonction antireflet ; il est entendu que selon les caractéristiques souhaitées, et sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, cette couche composite pourrait être constituée de plus de deux couches. La présente invention concerne également les lunettes réalisées à partir du verre selon l'invention, qu'il s'agisse de lunettes ophtalmiques ou solaires, étant entendu que la composition du substrat transparent variera en fonction de l'utilisation choisie. Un mode préférentiel du procédé d'obtention du verre selon l'invention va maintenant être décrit. S'agissant du substrat (2), celui-ci est réalisé selon une méthode traditionnelle, à savoir, lorsque ledit substrat est un matériau organique, l'injection dans un moule de ce matériau fondu, éventuellement additionné de pigments. Les couches de vernis anti-rayures (6), (7), (9) et (10) seront avantageusement appliquées par trempage dans un bain de vernis soit du substrat (2), soit de l'ensemble formé par le substrat (2) et les couches (3), (4), (5), (6), (7) et (8), ledit trempage étant suivi d'un séchage et d'une cuisson en étuve. Les autres couches, à savoir les couches (3), (4), (5) et (8) sont déposées une par une par évaporation sous vide. 15 20 25 30 REVENDICATIONS1) Verre de lunettes du type comprenant plusieurs couches, une desdites couches étant un substrat transparent, une autre couche, dirigée vers l'observateur dudit verre, étant en métal précieux, une couche antireflet étant par ailleurs disposée ente ledit substrat et ladite couche de métal précieux caractérisé en ce que ladite couche antireflet se présente sous forme d'une couche composite comportant au minimum deux couches, dont une couche (4) en contact avec ledit substrat transparent (2) et une couche (5) dirigée vers l'observateur dudit verre. 2) Verre selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément constitutif de la couche (4) est choisi parmi les matériaux suivants : chrome, nickel, fer, titane, aluminium, 10 zinc, plomb, étain, tantale, tungstène et leurs alliages. 3) Verre selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'élément constitutif de la couche (5) est choisi parmi les matériaux suivants : oxydes de silicium, de titane, de tantale ou de zirconium. 4) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la 15 couche (4) a une épaisseur de 1 à 15 nm, la couche (5) ayant une épaisseur de 20 à 70 nm. 5) Verre selon la revendication 4 caractérisé en ce que la couche (4) a une épaisseur de 4 nm, la couche (5) ayant une épaisseur de 50 nm. 6) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit substrat est pris en sandwich entre deux couches de vernis anti-rayures (6) (7). 20 7) Verre selon la revendication 6 caractérisé en ce que ledit vernis anti-rayures est à base de polysiloxane durcissable. 8) Verre selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit vernis a une épaisseur comprise entre 1 et 10 �m. 9) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'un 25 film métallique (8) est disposé entre la couche de métal précieux (3) et ladite couche (5). 10) Verre selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit film métallique (8) est choisi parmi les matériaux suivants : chrome, nickel, fer, titane, aluminium, zinc, plomb, étain, tantale, tungstène et leurs alliages. 11) Verre selon la revendication 10 caractérisé en ce que ledit film métallique (8) a 30 une épaisseur comprise entre 1 et 5 nm. 12) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de métal précieux (3) est comprise entre 1 et 100 nm. 13) Verre selon la revendication 12 caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de métal précieux (3) est de 10 à 50 nm. 14) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que l'ensemble constitué par ledit substrat (2) et les différentes couches (3) (4) (5) (6) (7) (8) est pris en sandwich entre deux couches de vernis anti-rayures (9) (10). 15) Verre selon la revendication 14 caractérisé en ce que ledit vernis anti-rayures 5 est à base de polysiloxane durcissable additionné d'au moins un alkoxysiloxane comportant un groupement thiol. 16) Verre selon la revendication 15 caractérisé en ce que ledit vernis anti-rayures a une épaisseur comprise entre 1 et 10 �m. 17) Verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que la 10 couche (3) de métal précieux est de l'or, les couches (4) et (8) étant du chrome, et la couche (5) étant de l'oxyde de silicium. 18) Procédé d'obtention du verre selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer lesdites couches de vernis par trempage dans un bain de vernis suivi d'un séchage et d'une cuisson en étuve, les autres couches étant 15 déposées une par une par évaporation sous vide. 19) Lunettes réalisées avec des verres selon l'une quelconque des revendications 1 à 17. 20