FR2861386A1

Structure comprising a substrate, notably glass, carrying a photocatalytic layer coated with a thin protective film for use in household appliance, motor vehicle and building glazing

Abstract

Structure comprising a substrate bearing, on at least part of its surface, a layer with photocatalytic property, anti-fouling, based on titanium dioxide (TiO2), characterized in that said layer with photocatalytic property is coated with a layer thin with silicon and oxygen content, with covering power, non-porous, capable of ensuring mechanical and chemical protection of the underlying photocatalytic layer while maintaining the photocatalytic activity of TiO2.

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20 claims: 14 independent, 6 dependent

  1. 1
    REVENDICATIONS 5 1 - Structure comprenant un substrat portant, sur au moins une partie de sa surface, une couche à propriété photocatalytique, anti-salissures, à base de dioxyde de titane (TiO 2 ) , caractérisée par le fait que ladite couche à propriété photocatalytique est revêtue par une couche mince 10 à teneur en silicium et en oxygène, à pouvoir couvrant, non poreuse, apte à assurer une protection mécanique et chimique de la couche photocatalytique sous-jacente en maintenant l'activité photocatalytique de TiO 2 .
  2. 2
    2 - Structure selon la revendication l, 15 caractérisée par le fait que ladite couche mince à teneur en silicium et en oxygène est présente sous la forme d'un film continu.
  3. 3
    3 - Structure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ladite couche mince à 20 teneur en silicium et en oxygène se présente sous la forme d'un film épousant les rugosités de surface de la couche à propriété photocatalytique sous-jacente.
  4. 4
    4 - Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la couche mince à teneur en 25 silicium et en oxygène est une couche d'au moins un composé du silicium et de l'oxygène choisi parmi SiO 2 , SiOC, SiON, SiO x avec x 2, et SiOCH.
  5. 5
    5 - Structure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la couche mince à teneur en 30 silicium et en oxygène est une couche d'au moins un composé du silicium et de l'oxygène auquel est associé au moins un composé choisi parmi Al 2 O 3 et ZrO 2 .
  6. 6
    6 - Structure selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le rapport atomique (Al et/ou 35 Zr)/Si n'est pas supérieur à 1.
  7. 7
    7 - Structure selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée par le fait que le rapport Al/Si est compris entre 0,03 et 0,5, en particulier entre 0,05 et 0,1.
  8. 8
    8 - Structure selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée par le fait que le rapport Zr/Si est compris entre 0,05 et 0,4.
  9. 9
    9 - Structure selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que la couche mince à teneur en silicium et en oxygène a une épaisseur d'au plus 15 nm, notamment d'au plus 10 nm, et en particulier d'au plus 8 nm, étant de préférence d'au plus 5 nm ou environ 5 nm, en particulier de 2 à 3 nm.
  10. 10
    10 - Structure selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que la couche à hase de dioxyde de titane est constituée par du TiO 2 seul ou par du TiO 2 dopé par au moins un dopant choisi notamment parmi N ;les cations pentavalents tels que Nb, Ta, V ;Fe ;et Zr.
  11. 11
    11 - Structure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que la couche à base de TiO 2 a été déposée par un procédé sol-gel, ou par un procédé de pyrolyse notamment en phase gazeuse, ou par pulvérisation cathodique, à température ambiante, sous vide, le cas échéant assistée par champ magnétique et/ou faisceau d'ions, avec utilisation d'une cible métallique ou TiO x avec x 2 et d'une atmosphère oxydante, ou avec utilisation d'une cible TiO 2 et d'une atmosphère inerte, le TiO 2 produit par la pulvérisation cathodique pouvant avoir été ensuite soumis à un traitement thermique afin de se présenter à l'état cristallisé sous une forme photocatalytiquement active.
  12. 12
    12 - Structure selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que la couche mince à teneur en silicium et en oxygène a été déposée par pulvérisation cathodique, à température ambiante, sous vide, le cas échéant assistée par champ magnétique et/ou faisceau d'ions, avec utilisation d'une cible de Si dopé Al (8% atomique) sous atmosphère Ar + 0 2 à une pression de 0,2 Pa.
  13. 13
    13 - Structure selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait qu'elle comporte, immédiatement au-dessous de la couche à base de TiO2, une sous-couche présentant une structure cristallographique ayant permis une assistance à la cristallisation par croissance hétéroépitaxiale dans la forme anatase de la couche supérieure à base de TiO 2 , notamment constituée de ATiO 3 , A désignant le baryum ou le strontium.
  14. 14
    14 - Structure selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que le substrat est constitué par une plaque, plane ou à faces courbes ou cintrées, de verre monolithique ou feuilleté, de matériau vitrocéramique ou d'une matière thermoplastique dure, telle que le polycarbonate, ou encore par des fibres de verre ou de vitrocéramique, lesdites plaques ou lesdites fibres ayant, le cas échéant, reçu au moins une autre couche fonctionnelle, avant l'application de la couche à base de TiO 2 ou d'une couche d'assistance à la cristallisation par croissance hétéroépitaxiale de cette dernière.
  15. 15
    15 - Structure selon la revendication 14, caractérisée par le fait que la ou les autres couches fonctionnelles sont choisies parmi les couches à fonctionnalité optique, les couches de contrôle thermique, les couches conductrices, ainsi que, dans le cas où le substrat est en verre ou en matériau vitrocéramique, les couches faisant barrière à la migration des alcalins du verre ou du matériau vitrocéramique.
  16. 16
    16 - Procédé de fabrication d'une structure telle que définie à l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que l'on dépose sur un substrat de verre ou de matériau vitrocéramique ou de matière plastique dure de type polycarbonate, de type plaque, ou sur des fibres de verre ou de vitrocéramique, une couche de TiO 2 éventuellement dopé que l'on soumet à un traitement thermique pour lui conférer une propriété photocatalytique dans le cas où celle-ci n'est pas apportée par les conditions utilisées pour son dépôt, puis que l'on dépose sur ladite couche à propriété photocatalytique une couche mince à teneur en silicium et en oxygène telle que définie à l'une des revendications 1 à 9.
  17. 17
    17 - Procédé selon la revendication 16, caractérisé par le fait que l'on effectue successivement le dépôt d'une couche de TiO 2 et celui de la couche mince à teneur en silicium et en oxygène à température ambiante, par pulvérisation cathodique sous vide, le cas échéant assistée par champ magnétique et/ou faisceau d'ions, dans la même enceinte, les conditions étant les suivantes :- pour le dépôt de la couche à base de TiO 2 , alimentation en mode à courant continu ou en courant alternatif sous une pression de 1-3 mbar, et sous atmosphère d'oxygène + gaz inerte (argon), à partir d'une cible de Ti ou TiO x , x = 1,5 à 2 ;- pour le dépôt de la couche à teneur en silicium et en oxygène, une alimentation en mode à courant alternatif sous une pression de 0,1 à 1,0 Pa et une atmosphère Ar + 0 2 à partir d'une cible à forte teneur en silicium ;le dépôt de la couche de Ti0 2 étant éventuellement précédé par le dépôt d'une sous-couche d'assistance à la cristallisation par croissance épitaxiale dans la forme anatase de la couche de TiO 2 .
  18. 18
    18 - Procédé selon l'une des revendications 16 et 17, dans lequel on réalise le revêtement d'un substrat en verre ou en matériau vitrocéramique, caractérisé par le fait qu'avant l'application delà couche de TiO 2 ou de la sous-couche associée à celle-ci, on dépose sur le substrat au moins une couche formant barrière à la migration des alcalins présents dans le verre ou le matériau vitrocéramique, un recuit ou une trempe pouvant alors être effectué après le dépôt de la couche de TiO 2 et de la couche mince à base de silicium qui la recouvre à une température comprise entre 250°C et 550°C, de préférence I entre 350°C et 500°C pour le recuit, et à une température d'au moins 600°C pour la trempe.
  19. 19
    19 - Procédé selon l'une des revendications 16 à 18 , caractérisé par le fait qu'après l'application 5 éventuelle d'au moins une couche formant barrière à la migration des alcalins et qu'avant l'application de la couche de TiO 2 ou de la sous-couche associée à celle-ci, on dépose au moins une couche fonctionnelle choisie parmi les couches à fonctionnalité optique, les couches de contrôle 10 thermique et les couches conductrices, lesdites couches fonctionnelles étant avantageusement déposées par pulvérisation cathodique, sous vide, le cas échéant assistée par champ magnétique et/ou faisceau d'ions.
  20. 20
    20 - Vitrage simple ou multiple, en particulier, 15 pour l'automobile ou le bâtiment, comprenant sur au moins une face respectivement, une structure telle que définie à l'une des revendications 1 à 15, ladite face étant notamment celle orientée vers l'extérieur, mais pouvant également être celle orientée vers l'intérieur.
Independent claims20