Brevet FR3048484A1 — publié le 20170908

Elément optique transparent pour véhicule automobile La présente invention se rapporte à un élément optique transparent pour véhicule automobile comprenant au moins une couche à base de silicium, 5 de titane, d'oxygène et d'azote, ainsi qu'à un procédé de fabrication dudit élément optique. Elle s'applique typiquement, mais non exclusivement, aux domaines de l'optique, notamment aux articles optiques du type vitrage automobile, tels que par exemple des dispositifs d'éclairage et/ou de signalisation lumineuse de 10 véhicule automobile. Les dispositifs d'éclairage de véhicule automobile, tels que par exemple un projecteur avant ou un feu arrière, comprennent typiquement un boitier et une glace transparente de fermeture du boitier. Cette glace transparente de fermeture peut présenter des propriétés anti-buée ou anti-condensation, grâce 15 notamment à un vernis acrylique appliqué sur la face intérieure de la glace transparente de fermeture. Cependant, le vernis appliqué présente un pouvoir d'absorption d'eau relativement important, ce qui induit un stockage d'eau à l'intérieur du dispositif d'éclairage. De ce fait, lors de l'évaporation de cette eau résiduelle, 20 des zones de saturation d'eau ou de coulure d'eau, bien connues sous l'anglicisme « water sagging », peuvent se former à la surface de la glace transparente de fermeture. Ces zones de saturation d'eau, à de très basses températures, peuvent endommager le vernis et le micro-fissurer, dégradant ainsi ses propriétés anti-buée et rendant ainsi la glace transparente de 25 fermeture impropre à son utilisation en configuration opérationnelle. Enfin, l'épaisseur de ce vernis appliqué sur la surface intérieure de la glace transparente de fermeture peut ne pas être homogène sur l'ensemble de la surface traitée, et de ce fait, les propriétés anti-buée s'en trouvent affectées. 30 Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients des techniques de l'art antérieur en proposant un élément optique transparent pour véhicule automobile limitant de façon significative, voire évitant, les 3048484 2 zones de coulure d'eau tout en garantissant de bonnes propriétés anti-buée dans le temps, notamment pendant une durée d'au moins deux ans. La présente invention a pour objet un élément optique transparent pour véhicule automobile comprenant au moins une première couche transparente en un matériau polymère, caractérisé en ce que l'élément optique comprend en outre au moins une deuxième couche transparente comprenant au moins du silicium, du titane, de l'oxygène et de l'azote. Grâce à l'invention, l'élément optique, en configuration opérationnelle, présente une activité photocatalytique optimisée, tout en garantissant de très bonnes propriétés anti-buée, et en limitant significativement, voire évitant, la formation de coulures d'eau. En outre, l'élément optique de l'invention est facile à fabriquer et garantit des propriétés homogènes sur l'ensemble de la surface traitée par la deuxième couche. L'activité photocatalytique permet de réaliser des réactions chimiques en présence de lumière. Son principe repose sur la génération de paires électron-trou dans un matériau semi-conducteur par absorption de photons dont l'énergie est au moins égale à la largeur de bande interdite du matériau. Ces porteurs de charge vont ensuite réagir avec des espèces chimiques en surface du matériau par photocatalyse oxydante. Plus particulièrement, l'activité photocatalytique de l'élément optique de l'invention peut être réalisée à des longueurs d'onde À allant de 380 nm à 780 nm (lumière visible), et de préférence à des longueurs d'onde À supérieures ou égales à 400 nm. Dans la présente invention, on entend par « élément transparent ou couche transparente », un élément ou une couche transmettant la lumière par réfraction et au travers duquel/de laquelle les objets sont visibles avec plus ou moins de netteté. Plus particulièrement, c'est un élément ou une couche à travers lequel/laquelle une image est observée sans perte significative de contraste : l'interposition dudit élément transparent ou de ladite couche transparente entre une image et un observateur de celle-ci ne réduit pas significativement la qualité de l'image. En effet, au sens de l'invention, un élément transparent peut transmettre au moins une partie de la lumière incidente (ou rayon lumineux incident) avec très peu voire sans dispersion. De 3048484 3 préférence, la transmission lumineuse, notamment la transmission de la lumière visible, à travers l'élément transparent ou couche transparente est d'au moins 87%. La transmission lumineuse est la quantité de lumière que laisse passer l'élément transparent ou couche transparente à partir d'un rayon 5 lumineux incident. Une fois la deuxième couche transparente déposée sur la première couche, la couleur de la première couche est visible au travers de la deuxième couche. La transparence de la deuxième couche est telle que la couleur de la première couche, perçue à travers la deuxième couche est sensiblement la 10 même que la couleur de la première couche. La même couleur signifie que la variation des paramètres L*a*b selon la méthode CIELab respecte notamment les valeurs suivantes AL 2,0, 3.a 1,0, Ab 1,0, le paramètre L* définissant la clarté, les paramètres a* et b* définissant la chromaticité. La deuxième couche de l'invention peut comprendre de 30% à 90% en 15 poids de silicium, et de préférence de 40 % à 70% en poids de silicium, par rapport au poids total de la deuxième couche. La deuxième couche de l'invention peut comprendre de 1 % à 70% en poids de titane, et de préférence de 5% à 30% en poids de titane, par rapport au poids total de la deuxième couche. 20 La deuxième couche de l'invention peut comprendre de 40 % à 60% en poids d'oxygène, et de préférence de 45% à 55% en poids d'oxygène, par rapport au poids total de la deuxième couche. La deuxième couche de l'invention peut comprendre de 0.0001 % à 5% en poids d'azote, et de préférence de 0,02 % à 0,1 % en 25 poids d'azote, par rapport au poids total de la deuxième couche. La détermination des différents pourcentages en poids indiqués ci-dessus peut être classiquement réalisée par spectroscopie d'analyse élémentaire par exemple XPS (Spectroscopie de Photoélectrons X). L'analyse de la structure est réalisée par MEB/EDS (Microspcope Electronique à Balayage 30 avec sonde pour spectroscopie à dispersion d'énergie). La deuxième couche La deuxième couche de l'invention peut comprendre : 3048484 4 - un ou plusieurs groupement(s) silicium-oxygène (Si-0), - un ou plusieurs groupement(s) titane-oxygène (Ti-0), et - un ou plusieurs groupement(s) titane-azote (Ti-N). Dans la présente invention, on entend par : 5 - « groupement silicium-oxygène », un groupement comprenant au moins un atome de silicium lié de façon covalente à un atome d'oxygène (Si-0) ; - « groupement titane-oxygène », un groupement comprenant au moins un atome de titane lié de façon covalente à un atome d'oxygène (Ti-0) ; et - « groupement titane-azote », un groupement comprenant au moins un 10 atome de titane lié de façon covalente à un atome d'azote (Ti-N). Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la deuxième couche peut comprendre un dérivé azoté de dioxyde de titane, et plus particulièrement un dérivé de dioxyde de titane dopé à l'azote. De préférence, le dérivé azoté de dioxyde de titane a pour formule Ti02_,(Nx avec 15 0,001 REVENDICATIONS1. Elément optique transparent pour véhicule automobile comprenant au moins une première couche transparente en un matériau polymère, caractérisé en ce que l'élément optique comprend en outre au moins une deuxième couche transparente comprenant au moins du silicium, du titane, de l'oxygène et de l'azote. 2. Elément optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième couche comprend : - un ou plusieurs groupement(s) silicium-oxygène (Si-0), - un ou plusieurs groupement(s) titane-oxygène (Ti-0), et - un ou plusieurs groupement(s) titane-azote (Ti-N). 3. Elément optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la deuxième couche comprend un dérivé azoté de dioxyde de titane de formule Ti02_xNx avec 0,001 4. Elément optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que 0,01 x 0,10. 5. Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche a une épaisseur d'au plus 100 nm. 6. Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche est une couche hydrophile. 7. Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche est directement en contact physique avec la première couche. 8. Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième couche est obtenue à partir d'au 3048484 13 moins un précurseur PR1 comprenant de l'oxygène et du silicium, et d'au moins un précurseur PR2 comprenant de l'oxygène et du titane. 9. Elément optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le précurseur PR1 est choisi parmi un silane hydrocarboné, un fluorosilane, 5 un organo-silicate, un monomère de siloxane, le dioxyde de silicium (SiO2), et un de leurs mélanges. 10.Elément optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le silane hydrocarboné est le tétraméthysilane (TMS). 11.Elément optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le 10 fluorosilane est le triéthoxyfluorosilane (TEOF). 12.Elément optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organo-silicate est choisi parmi l'orthosilicate de tétraéthyle (TEOS), le tétraméthyl orthosilicate (TMOS), et un de leurs mélanges. 13.Elément optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le 15 monomère de siloxane est choisi parmi l'hexaméthyldisiloxane (HMDSO), le tétraméthyldisiloxane (TMDSO), l'octaméthylcyclotétrasiloxane (OMCTSO), et un de leurs mélanges. 14.Elément optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le précurseur PR2 est le titanium tétraisopropoxide (TTIP) ou un de ses 20 dérivés, le bis(acétylacétonate) diisopropoxyde de titane (TIPO), l'orthotitanate de tetrabutyle (TBOT), l'orthotitanate de tétrapropyle (TPOT), le citratoperoxotitanate d'ammonium, le tetrakis (9H-carbazole9-yl-ethyl-oxy) titanium (Ti(OeCarb)4), le dioxyde de titane (TiO2), et un de leurs mélanges. 25 15.Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère de la première couche comprend au moins un polymère P choisi parmi le polycarbonate (PC), le polycarbonate modifié haute température (PC-HT), le 3048484 14 polyméthacrylate de méthyle (PMMA), le polymetacryl Imide (PMMI), le cyclo olefine polymer (COP), le cyclo olefin copolymer (COC), le polysulfone (PSU), le polyarylate (PAR), le polyamide transparent (PA), et un de leurs mélanges. 5 16.Elément optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est une glace de fermeture d'un dispositif lumineux. 17.Elément optique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la glace de fermeture d'un dispositif lumineux comprend une face 10 intérieure et une face extérieure, la première couche étant la face extérieure de la glace de fermeture. 18.Dispositif lumineux de véhicule automobile comprenant l'élément optique transparent selon l'une quelconque des revendications précédentes. 15 19.Procédé de fabrication d'un élément optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la deuxième couche transparente est formée par au moins un procédé choisi parmi le flammage, un dépôt chimique en phase vapeur, un dépôt physique en phase vapeur, et un dépôt d'une couche atomique sous basse pression. 20