Brevet FR3083227A1 — publié le 20200103

VITRAGE MUNI D'UN EMPILEMENT DE COUCHES MINCES MUNI D'UNE COUCHE DE PROTECTION L'invention concerne les vitrages munis d'empilements de couches minces agissant sur le rayonnement solaire, notamment ceux destinés à l'isolation thermique et/ou la protection solaire. Ce type de vitrage est plus particulièrement adapté pour équiper to des bâtiments : en agissant, grâce aux couches minces, sur la quantité d'énergie du rayonnement solaire, il permet d'éviter à l'intérieur des locaux un échauffement excessif en été et contribue ainsi à limiter la consommation d'énergie nécessaire à leur climatisation. Cette action sur le contrôle solaire est réalisée par l'utilisation 15 d'une couche de dioxyde de titane (TiO2) ayant une épaisseur d'environ 20 à 30nm. Cette couche de dioxyde de titane permet avantageusement de réfléchir la lumière entrant. Cette couche de dioxyde de titane (TiO2) est généralement recouverte d'une surcouche comprenant une couche de protection 20 chimique et/ou une couche de protection mécanique Néanmoins, cette surcouche ne protège pas suffisamment des agressions physiques de sorte qu'en cas de chocs, des rayures apparaissent. 25 RESUME DE L'INVENTION Le but de l'invention est alors de résoudre le problème de l'art antérieur en proposant un vitrage dont l'empilement, notamment, la 30 couche fonctionnelle, est protégé des agressions extérieures. L'objet de l'invention est tout d'abord un substrat transparent, notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces -2- agissant sur le rayonnement solaire, ledit empilement comprenant au moins une couche fonctionnelle, caractérisé en ce qu'il comprend une surcouche de protection déposée sur la couche fonctionnelle, cette surcouche étant une couche de nitrure de Silicium ayant une épaisseur 5 au moins égale à 12nm. Cette invention permet avantageusement d'opérer une couche de protection sur la couche fonctionnelle de sorte à éviter l'apparition de rayure. Selon un exemple, ladite surcouche de nitrure de Silicium a une lo épaisseur de 25nm. Selon un exemple, une surcouche de dioxyde de silicium pour la protection chimique est agencée sur la couche fonctionnelle, de préférence sur la couche de protection (12). Selon un exemple, ladite surcouche de dioxyde de silicium ayant 15 un effet de protection chimique a une épaisseur comprise entre 5 et 15nm, de préférence égale à lOnm. Selon un exemple, une surcouche de dioxyde de titane ayant un effet de protection mécanique est agencée sur la couche fonctionnelle, de préférence su couche de protection (12). 20 Selon un exemple, ladite surcouche de dioxyde de titane ayant un effet de protection mécanique a une épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm. Selon un exemple, le substrat comprend en outre une sous couche agencée entre le substrat et la couche fonctionnelle, ladite sous 25 couche étant une couche barrière. Selon un exemple, ladite couche barrière est une couche de nitrure de silicium ayant une épaisseur comprise entre 20 et 40nm, de préférence 30nm. Selon un exemple, ladite couche barrière est une couche de 30 dioxyde de silicium ayant une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, de préférence 20nm. -3- Selon un exemple, la couche fonctionnelle est une couche de dioxyde de titane TiO2 d'épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm. L'invention concerne en outre un panneau de parement de façade 5 de type allège incorporant le substrat selon l'invention. Cette protection à la rayure de l'invention est intéressante pour toute la façade car elle permet de mettre en face extérieure une couche magnetron que l'on est autrement obligé de mettre en face intérieure pour la protéger L'invention concerne en outre une façade de bâtiment 10 comprenant une pluralité de panneaux de parement selon l'invention. L'invention concerne en outre une porte de four comprenant le substrat selon l'invention DESCRIYI ION DES FIGURES 15 D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: -la fig. 1 est une représentation schématique du substrat revêtu 20 selon de l'invention; -la fig. 2 est une représentation schématique d'une variante du substrat revêtu selon de l'invention; DESCRIPTION DETAILLEE 25 La présente invention concerne un substrat S sur lequel un revêtement 10 est déposé comme visible à la figure 1. Le substrat est un substrat verrier pouvant être du type sodocalcique ou borosilicate. Ce substrat est agencé pour être incorporé dans un panneau de parement 30 de façade de type allège. Ce revêtement peut comprendre plusieurs couches. Ces couches sont utilisées pour obtenir une fonction. Un exemple de fonction est le contrôle solaire. Une telle fonction consiste à -4- avoir une couche qui protège du rayonnement solaire. Dans le cas d'un contrôle solaire, cette fonction est assurée par une couche fonctionnelle 11 de dioxyde de titane TiO2 d'épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm. 5 Sur cette couche fonctionnelle 11, un émail peut être déposé. Cet émail est composé d'une poudre contenant une fritte de verre (la matrice vitreuse) et des pigments employés comme colorants (la fritte et les pigments étant à base d'oxydes métalliques), et un médium appelé aussi véhicule permettant l'application de la poudre sur le verre et son lo adhésion avec celui-ci au moment du dépôt. Pour obtenir le revêtement émaillé final, une étape de cuisson est opérée. Astucieusement selon l'invention, l'empilement comprend en outre une couche de protection anti-rayure 12. Une telle couche 12 est agencée sur la couche fonctionnelle. Cette couche de protection anti- 15 rayure est une couche de nitrure de silicium Si3N4. Cette couche de nitrure de silicium Si3N4 présente une épaisseur minimale de 12nm. Or, cette couche de nitrure de silicium Si3N4 coopère avec la couche fonctionnelle de dioxyde de titane pour donner au substrat revêtu, sa couleur. On entend donc par la que le réglage de la teinte du substrat 20 revêtu se fait par ajustement de l'épaisseur de la couche fonctionnelle et de la couche de nitrure de silicium. Ce matériau, qui est une base céramique, présente des propriétés de résistances mécaniques supérieures. Ainsi, déposer une telle couche de nitrure de silicium sur la 25 couche fonctionnelle permet de protéger celle-ci. Dans une variante visible à la figure 2, une couche barrière 13 est agencée entre le substrat verrier S et la couche fonctionnelle 11 de dioxyde de titane. Cette couche barrière 13 est utilisée pour empêcher la diffusion du sodium du substrat verrier. 30 Cette couche barrière 13 est une couche de dioxyde de Silicium SiO2. Cette couche d'oxyde de Silicium SiO2 présente une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, avec une valeur préférée à 20nm. -5- Cette couche barrière peut aussi être une couche de nitrure de silicium Si3N4 d'épaisseur 20-40nm, de préférence 30nm. Dans une autre variante, le substrat comprend au moins une surcouche 14 déposée sur la couche fonctionnelle 11, plus particulièrement sur la couche de protection anti-rayure 12. Cette surcouche peut être composée d'une multitude de couches déposées les unes sur les autres. Une configuration consiste à avoir une première couche 14a qui est une couche de dioxyde de silicium qui est déposée sur la couche de protection 12. Cette couche de dioxyde de lo silicium présente une épaisseur comprise entre 5 et 15nm, de préférence égale à lOnm. Cette couche de dioxyde de Silicium est une couche de protection chimique, notamment contre les acides. Par-dessus cette couche de dioxyde de silicium, une couche de dioxyde de Titane TiO2 14b est déposée. Cette couche présente une 15 épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm. Cette couche de dioxyde de titane fait office également de protection mécanique. Le substrat selon l'invention peut être utilisé dans diverses applications. Une première application consiste utiliser ce substrat pour 20 la réalisation de panneau de verre, par exemple du type allège, pour façade. Une seconde application consiste à utiliser ce substrat pour la réalisation de porte de four. Bien entendu, ce substrat sera utilisé dans toutes les applications pour lequel on a besoin d'appliquer un émail noir sur l'empilement 25 déposé sur le substrat. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 30 - 6_ REVENDICATIONS1. Substrat (S) transparent, notamment en verre, muni d'un empilement de couches minces (10) agissant sur le rayonnement solaire, ledit empilement comprenant au moins une couche fonctionnelle (11), caractérisé en ce qu'il comprend une couche de protection (12) déposée sur la couche fonctionnelle, cette couche étant une couche de nitrure de Silicium ayant une épaisseur au moins égale à 12nin. k) 2. Substrat transparent selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surcouche de nitrure de Silicium à une épaisseur de 25nm. 3. Substrat transparent selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une surcouche de dioxyde de silicium (14a) pour la protection chimique est agencée sur la couche de protection (12). 15 4. Substrat transparent selon la revendication 3, dans lequel ladite surcouche de dioxyde de silicium a une épaisseur comprise entre 5 et 15nm, de préférence égale à lOnm. 5. Substrat transparent selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une surcouche de dioxyde de titane offrant une protection 20 mécanique (14b) est agencée sur la couche de protection (12). 6. Substrat transparent selon la revendication 5, dans lequel ladite surcouche de dioxyde de titane a une épaisseur comprise entre 1 et 5nm, de préférence égale à 2nm. 7. Substrat transparent selon l'une des revendications précédentes, 25 dans lequel il comprend en outre une sous couche (13) agencée entre le substrat (S) et la couche fonctionnelle (11), ladite sous couche étant une couche barrière. 8. Substrat transparent selon la revendication précédénte, dans lequel ladite couche barrière est une couche de nitrure de silicium 3Ç) ayant une épaisseur comprise entre 20 et 40nm, de préférence 30nrn. - 7 - 9. Substrat transparent selon la revendication 7, dans lequel ladite couche barrière est une couche de dioxyde de silicium ayant une épaisseur comprise entre 15 et 25nm, de préférence 20rim. 5 10. Substrat transparent selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la couche fonctionnelle est une couche de dioxyde de titane TiO2 d'épaisseur comprise entre 20 et 30nm, préférentiellement 24nm. 11. Panneau de parement de façade de type allège incorporant le to substrat selon l'une des revendications précédentes. 12. Façade de bâtiment comprenant une pluralité de panneaux de parement selon la revendication précédente_ 13. Porte de four comprenant le substrat selon l'une des revendications 1 à 10.