Brevet FR3020984A1 — publié le 20151120

VITRAGE AUTOMOBILE AUTONETTOYANT SOUS EXCITATION UV INTEGREE [0001] La présente invention se rapporte aux vitrages autonettoyants, et plus particulièrement aux vitrages feuilletés autonettoyants tels que les vitrages automobiles. [0002] Les vitrages autonettoyants (aussi dits vitrages « sans entretien ») exploitent les propriétés photocatalytiques d'une fine couche transparente d'un matériau photocatalyseur, déposée en revêtement sur la surface du vitrage. Par son activité photocatalytique, un tel revêtement est capable de dégrader ou d'éliminer, dans certaines conditions, les salissures organiques présentes à la surface du revêtement. [0003] Une exposition du revêtement photocatalytique à un rayonnement lumineux suffisamment intense (énergétique) est nécessaire pour l'activation du matériau photocatalyseur. En outre, l'activité photocatalytique ne peut avoir lieu que si ce rayonnement est absorbable par le matériau photocatalyseur, par exemple, le visible pour l'oxyde de tungstène, ou l'ultraviolet pour l'oxyde de zinc et l'oxyde de titane. [0004] La pollution par les COV, les NOx et les particules fines est de plus en plus importante en milieu urbain. Des poussières/résidus organiques tendent à s'accumuler à la surface du vitrage automobile de façon à diminuer progressivement, au moins localement, la transparence du vitrage. Ce problème est encore accentué par l'air soufflé dans l'habitacle. [0005] Un objet de la présente invention est de remédier aux problèmes précités. [0006] Un autre objet de la présente invention est de pouvoir activer un revêtement photocatalytique déposé sur une face d'un vitrage, indépendamment des conditions d'ensoleillement et de l'exposition de ce revêtement au rayonnement solaire. [0007] Un autre objet de la présente invention est de proposer un revêtement de dioxyde de titane à effet antisalissure déposé sur la face d'un vitrage feuilleté, cette face n'étant pas illuminée par le rayonnement UV solaire. [0008] Un autre objet de la présente invention est d'améliorer le confort d'utilisation des vitrages autonettoyants. [0009] Un autre objet de la présente invention est de faciliter l'entretien des vitrages autonettoyants. [0010] A cet effet, il est proposé, selon un premier aspect, un vitrage comprenant une plaque transparente en verre ou en matière plastique, cette plaque ayant deux faces principales opposées et une tranche; un substrat ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la plaque, une première face de la plaque étant en contact avec le substrat suivant une première surface, la deuxième face de cette plaque étant revêtue, sur une deuxième surface de cette deuxième face, d'un revêtement photocatalytique, la deuxième surface étant opposée à la première surface, une source de rayonnement apte à activer le revêtement photocatalytique; - la source de rayonnement étant agencée pour éclairer la plaque par la tranche de sorte qu'au moins une partie du rayonnement émis par la source de rayonnement se propage, par réflexion totale interne dans la plaque, entre la première surface et la deuxième surface, activant de la sorte le revêtement photocatalytique. [0011] Avantageusement, le vitrage présente les caractères suivants, pris seuls ou en combinaison : - le revêtement photocatalytique est un revêtement de dioxyde de titane, et la source de rayonnement est apte à émettre un rayonnement ultraviolet ; - le substrat est un film plastique en butyral de polyvinyle, et la plaque est une première feuille de verre flotté ; - le vitrage comprend, en outre, une deuxième feuille en verre, le substrat étant un intercalaire entre la première feuille de verre flotté et la deuxième feuille de verre ; - la source de rayonnement est à rayonnement directif ; - la source de rayonnement comprend une pluralité d'éléments sources de rayonnement ; - le vitrage est un vitrage automobile, dans lequel la source de rayonnement est avantageusement agencée pour être reçue dans une garniture entourant ce vitrage automobile. [0012] Selon un deuxième aspect, il est proposé un véhicule automobile comprenant le vitrage présenté ci-dessus. [0013] Selon un troisième aspect, il est proposé une méthode d'activation d'un revêtement photocatalytique revêtant une première surface d'une première face principale d'une plaque transparente en verre ou en matière plastique, cette plaque ayant une tranche et une deuxième face principale opposée à la première face principale, cette méthode comprenant les étapes suivantes : mise en contact, suivant une deuxième surface de la deuxième face, de la plaque avec un substrat, la deuxième surface étant opposée à la première surface, le substrat ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la plaque; éclairage, au moyen d'une source de rayonnement émettant un rayonnement apte à activer le revêtement photocatalytique, de la plaque par la tranche de sorte qu'au moins une partie du rayonnement émis par cette source de rayonnement se propage, par réflexion totale interne dans la plaque, entre la première surface et la deuxième surface, activant de la sorte le revêtement photocatalytique. [0014] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisations, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre un mode de réalisation pour activer un revêtement photocatalytique déposé sur un vitrage; - la figure 2 illustre un mode de réalisation pour activer un revêtement photocatalytique déposé sur un vitrage feuilleté; - la figure 3 illustre un vitrage automobile feuilleté autonettoyant selon un mode de réalisation; - la figure 4 illustre un véhicule automobile comprenant un vitrage automobile selon un mode de réalisation. [0015] Sur la figure 1 est représentée une plaque transparente 1 en verre ou en matière plastique (par exemple, en polycarbonate ou en méthacrylate de méthyle) ayant deux faces principales opposées et une tranche 2 (ou bord 2). Une première face de cette plaque transparente 1 est en contact avec un substrat 3 suivant une première surface. La deuxième face de cette plaque transparente 1 est revêtue, sur une deuxième surface opposée à la première surface, d'une fine couche d'un matériau 4 présentant des propriétés photocatalytique (désigné, ci- après, revêtement photocatalytique 4). [0016] Le revêtement photocatalytique 4 peut être continu, discontinu ou sous forme d'îlots disjoints sur la surface de la plaque transparente 1 en verre ou en matière plastique. [0017] Le revêtement photocatalytique 4 peut être déposé par sol- gel, par dépôt chimique en phase vapeur, ou par une technique sous vide de type pulvérisation cathodique. [0018] Sous excitation lumineuse adéquate, le revêtement photocatalytique 4 permet une décomposition, par une réaction d'oxydoréduction, des salissures organiques qui sont à son contact. [0019] Ainsi, sachant que le revêtement photocatalytique 4 n'est efficace vis-à-vis des salissures organiques que lorsqu'il est exposé à un rayonnement à des longueurs d'ondes appropriées, au moins une source de rayonnement 5 à des longueurs d'ondes adéquates pour l'activation du revêtement photocatalytique 4 est agencée pour éclairer la plaque transparente 1 par la tranche 2. [0020] Autrement dit, la source de rayonnement 5 est placée de façon à ce que le rayonnement qu'elle émet soit injecté dans la tranche 2 de la plaque transparente 1. Il s'ensuit qu'avec un substrat 3 ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la plaque transparente 1, le rayonnement émis par la source de rayonnement 5 se propage, par réflexion totale interne, dans la plaque transparente 1 et illumine/excite, ainsi, le revêtement photocatalytique 4 (voir figure 1). [0021] En effet, ayant un indice de réfraction supérieur à celui du substrat 3, la plaque transparente 1 constitue une couche guidante du rayonnement émis, par sa tranche 2, par la source de rayonnement 5 et qui est destiné pour activer le revêtement photocatalytique 4. [0022] A titre d'exemple, le substrat 3 peut être du PVB (Poly-Vinyle- Butyral) ou de l'air qui chacun a un indice de réfraction inférieur à celui d'une plaque en verre et, également, à celui d'une plaque en 35 polycarbonate. [0023] Plus généralement, étant donné que la plaque transparente 1 est éclairée par la tranche, tout substrat 3 ayant un indice de réfraction inférieur à celui de cette plaque transparente 1 permet de guider par réflexion totale interne, au moins en partie, le rayonnement émis par la tranche 2 de la plaque transparente 1. Il en résulte l'activation du revêtement photocatalytique 4 et, par conséquent, l'activation de sa fonction antisalissure. [0024] Grace à ce guidage, à la surface de contact entre la plaque transparente 1 et le revêtement photocatalytique 4, une onde évanescente dont l'intensité décroit exponentiellement en fonction de la distance par rapport à cette surface, va apparaitre et se propager (voir figure 1). Cette propagation permet de pénétrer (partie hachurée de la courbe 6 représentant l'amplitude du champ évanescent du mode guidé) le revêtement photocatalytique 4 de quelques nanomètres d'épaisseur (typiquement entre 5 et 500 nm, préférentiellement entre 10 et 50 nm) et d'activer son effet catalytique. [0025] L'interaction du mode évanescent avec le revêtement photocatalytique est d'autant plus importante en raison d'un indice de réfraction de 1,8 à 2,4 dans le visible (notamment, pour le h02) que cette couche de revêtement est poreuse. [0026] Il est à noter que les indices de réfraction du substrat 3 et de la plaque transparente 1 en verre ou en en matière plastique sont à considérer dans le domaine des longueurs d'onde requises pour l'excitation du revêtement photocatalytique 4 (par exemples, le domaine UV, proche-UV, visible, proche infrarouge ou infrarouge). Autrement dit, l'indice de réfraction du substrat 3 est inférieur à celui de la plaque transparente 1 en verre ou en matière plastique à la longueur d'onde d'un rayonnement adéquat pour activer/exciter le revêtement photocatalytique 4. [0027] Dans un mode de réalisation, la source de rayonnement 5 est une source de rayonnement artificielle telle que des lampes/tubes fluorescent(e)s, des diodes électroluminescentes dites LED. [0028] Dans un mode de réalisation, la source de rayonnement 5 comprend une pluralité d'éléments sources de rayonnement agencés pour éclairer la plaque transparente 1 par au moins une de ses tranches. L'espacement des éléments sources de rayonnement varie, de préférence, de façon monotone. [0029] Dans un mode de réalisation, les éléments sources de rayonnement sont agencés de sorte à éclairer la plaque transparente 1 par au moins deux tranches opposées de cette plaque transparente 1. [0030] La source de rayonnement peut être alimentée par toute source d'énergie électrique appropriée (piles, batteries, alimentation, par exemple). [0031] Avantageusement, la source de rayonnement intégrée pour l'activation lumineuse, par rayonnement à des longueurs d'ondes prédéfinies, des fonctions photocatalytiques du revêtement photocatalytique 4 permet d'éliminer les condensats des composés organiques volatils et des poussières atmosphériques présents à la surface de la plaque transparente 1. Ainsi, le vitrage obtenu se salit moins et moins vite, les lavages pouvant, par conséquent, être espacés. [0032] La plaque transparente 1 en verre ou en matière plastique peut être plane ou courbée, selon l'application souhaitée du vitrage autonettoyant qui en résulte. [0033] On se réfère à présent à la figure 2 qui illustre un mode de réalisation particulier appliqué à un vitrage feuilleté. [0034] Sur la figure 2 est représenté un vitrage 10 feuilleté (aussi dit vitrage laminé ou vitrage à couche) comprenant une feuille de verre externe 16, une feuille de verre interne 11 et au moins un intercalaire 13. [0035] Le vitrage 10 feuilleté peut être transparent ou translucide, plan ou courbé, imprimé ou non. [0036] Dans ce mode de réalisation, la feuille de verre interne 11 et l'intercalaire 13 remplacent, respectivement, la plaque transparente 1 en verre ou en plastique et le substrat 3 présentés ci-dessus. [0037] La feuille de verre interne 11 est revêtue sur au moins une partie de sa surface d'un revêtement photocatalytique 14. [0038] L'intercalaire 13 est, généralement, de nature plastique sous forme de film en Poly-Vinyle-Butyral (PVB), ou en Ethylène-VinyleAcétate (EVA), ou sous forme liquide (résine) coulée entre la feuille de verre externe 16 et la feuille de verre interne 11. [0039] Dans un mode de réalisation, l'intercalaire 13 est lui-même multi-feuilleté. [0040] Dans un mode de réalisation particulier illustré sur la figure 3, le vitrage 10 feuilleté est un vitrage automobile tel qu'un pare-brise 10. Dans ce mode de réalisation, - l'intercalaire 13 est, généralement, un film plastique en Butyral de Polyvinyle (PVB) ; - la feuille de verre interne 11 est, généralement, du verre flotté (verre float) ; et le revêtement photocatalytique 14 est à base de dioxyde de titane (h02) (généralement, sous forme cristalline anatase ou rutile). [0041] Le dioxyde de titane n'absorbe que les rayons UV (ou proche UV). Dans ce cas, la source de rayonnement 15, qui est agencée pour activer le revêtement photocatalytique 14 de dioxyde de titane par au moins une tranche 12 de la feuille de verre interne 11, est une source de rayonnement UV. [0042] Par ailleurs, il est à noter que l'indice de réfraction dans le visible du verre flotté, composé majoritairement de dioxyde de silicium (Si02), est supérieur à celui du PVB. En l'espèce, l'indice de réfraction dans le visible du Si02 est environ égal à 1.54, tandis que celui du PVB est environ égal à 1.49. [0043] Un rayonnement Ultraviolet (UV) émis par une source de rayonnement 15 éclairant la feuille de verre interne 11 par la tranche 12, est guidé par réflexion totale interne dans cette feuille de verre interne 11 vers le revêtement photocatalytique 14 de dioxyde de titane. Ceci a pour effet que le revêtement photocatalytique 14 de dioxyde de titane, exposé au rayonnement de longueurs d'ondes adéquates, élimine/dégrade les composés organiques déposés sur la face intérieure du pare-brise 10. [0044] En se référant à la figure 3, la source de rayonnement 15 UV comprend une pluralité de diodes électroluminescentes émettant dans l'UV (/' 387 nm, où À désigne une longueur d'onde). Ces diodes électroluminescentes sont, de préférence, agencées dans une barrette à mettre dans la garniture entourant le pare-brise 10. [0045] La barrette d'éléments sources de rayonnement UV est placée de façon à ce que la lumière UV émise par les diodes électroluminescentes soit injectée dans la tranche 12 de la feuille du verre interne 11. [0046] Dans un mode de réalisation et afin de réduire les pertes optiques par couplage et d'augmenter la portée du rayonnement UV, des LEDs lentillées, en focalisant le rayonnement émis dans les directions utiles dans la tranche de feuille de verre interne 11, ou des LEDs à rayonnement directif sont utilisés. [0047] Notamment, des éléments sources de rayonnements UV successifs entourant complètement ou au moins partiellement les bords (tranches) de la feuille de verre interne 11 peuvent être prévus pour éclairer le revêtement photocatalytique 14 de dioxyde de titane par au moins une tranche 12. [0048] Dans un mode de réalisation et afin de réduire les pertes optiques éventuelles dues à la forme courbée du pare-brise, les éléments sources de rayonnement UV sont placés de façon à éclairer au moins une des deux tranches horizontales de la feuille de verre interne 11. [0049] Les modes de réalisation décrits ci-dessus s'appliquent, bien entendu, aux autres vitrages automobiles que le pare-brise (voir figure 4) tels que, notamment, la lunette arrière, ou le toit auto. Dans ce cas, les éléments sources de rayonnement sont agencés pour être reçus dans la garniture entourant le vitrage automobile correspondant. Il en résulte, avantageusement, un système intégré pour l'activation lumineuse par rayonnement UV des fonctions catalytiques de ces revêtements en face interne des vitrages automobiles. [0050] II est à noter que, vu la solubilité dans l'eau de l'oxyde de tungstène et l'oxyde de zinc, il est préférable d'utiliser un revêtement photocatalytique à base de dioxyde de titane, éventuellement dopé, pour un vitrage automobile feuilleté autonettoyant. REVENDICATIONS1. Vitrage comprenant une plaque transparente (1,11) en verre ou en matière plastique, cette plaque ayant deux faces principales opposées et une tranche (2,12); un substrat (3, 13) ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la plaque (1,11), une première face de la plaque (1,11) étant en contact avec le substrat suivant une première surface, la deuxième face de cette plaque (1,11) étant revêtue, sur une deuxième surface de cette deuxième face, d'un revêtement photocatalytique (4,14), la deuxième surface étant opposée à la première surface, une source de rayonnement (5,15) apte à activer le revêtement photocatalytique (4,14); ce vitrage étant caractérisé en ce que la source de rayonnement (5,15) est agencée pour éclairer la plaque (1,11) par la tranche (2,12) de sorte qu'au moins une partie du rayonnement émis par la source de rayonnement (5,15) se propage, par réflexion totale interne dans la plaque (1,11), entre la première surface et la deuxième surface, activant de la sorte le revêtement photocatalytique (4,14). 2. Vitrage de la revendication 1, dans lequel le revêtement photocatalytique (4,14) est un revêtement de dioxyde de titane ; la source de rayonnement (5,15) est apte à émettre un rayonnement ultraviolet. 3. Vitrage de la revendication 1 ou 2, dans lequel le substrat (3, 13) est un film plastique en Butyral de Polyvinyle ; la plaque (1,11) est une première feuille de verre flotté. 4. Vitrage des revendications 2 et 3 comprenant, en outre, une deuxième feuille en verre (16), le substrat étant un intercalaire entre la première feuille de verre flotté et la deuxième feuille de verre. 5. Vitrage de l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la source de rayonnement (5,15) est à rayonnement directif. 6. Vitrage de l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel la source de rayonnement (5,15) comprend une pluralité d'éléments sources de rayonnements. 7. Vitrage de l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ce vitrage est un vitrage automobile. 8. Vitrage de la revendication précédente, dans lequel la source de rayonnement (5,15) est agencée pour être reçue dans une garniture entourant le vitrage automobile. 9. Véhicule automobile comprenant un vitrage selon la revendication 7 ou 8. 10. Méthode d'activation d'un revêtement photocatalytique (4,14) revêtant une première surface d'une première face principale d'une plaque transparente (1,11) en verre ou en matière plastique, cette plaque (1,11) ayant une tranche (2,12) et une deuxième face principale opposée à la première face principale, cette méthode comprenant les étapes suivantes : - mise en contact, suivant une deuxième surface de la deuxième face, de la plaque (1,11) avec un substrat (3,13), la deuxième surface étant opposée à la première surface, le substrat (3,13) ayant un indice de réfraction inférieur à celui de la plaque (1,11) ; éclairage, au moyen d'une source de rayonnement (5,15) émettant un rayonnement apte à activer le revêtement photocatalytique (4,14), de la plaque par la tranche (2,12) de sorte qu'au moins une partie du rayonnement émis par cette source de rayonnement (5,15) se propage, par réflexion totale interne dans la plaque (1,11), entre la première surface et la deuxième surface, activant de la sorte le revêtement photocatalytique (4,14).