WO1997010186A1 - Substrat a revetement photocatalytique - Google Patents

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WO1997010186A1
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Philippe Boire
Xavier Talpaert
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Saint-Gobain Vitrage
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Definitions

  • the invention relates to glass-based, ceramic or vitro-ceramic substrates, more particularly glass, in particular transparent, which are provided with coatings with photo-catalytic properties, in order to produce glazing of various applications, such as utility glazing glazing for vehicles or for buildings.
  • the glazing Increasingly, it is sought to functionalize the glazing by depositing on its surface thin layers intended to give them a particular property according to the intended application.
  • layers with an optical function such as the so-called anti-reflection layers composed of a stack of layers alternately with high and low refractive indices.
  • anti-static or heating function of the anti-frost type it is also possible provide electrically conductive thin layers, for example based on metal or doped metal oxide.
  • a thermal, low-emissivity or anti-solar function for example, one can turn to thin layers of metal of the silver type or based on nitride or metal oxide.
  • hydrophobic layers may be provided, for example based on fluorinated organosilane ...
  • a substrate in particular a glazing which is could qualify as “anti-fouling”, that is to say aiming at the permanence over time of the appearance and surface properties, and making it possible in particular to space cleaning and / or to improve visibility, by managing to remove progressively the deposits gradually deposited on the surface of the substrate, in particular the dirt of organic origin such as fingerprints or volatile organic products present in the atmosphere, or even soils of the fogging type.
  • the object of the invention is therefore to develop photocatalytic coatings on the substrate, which have a marked “anti-fouling” effect on the substrate and which can be manufactured industrially.
  • the subject of the invention is a glass-based, ceramic or vitro-ceramic substrate, in particular made of glass and transparent, provided on at least part of at least one of its faces with a coating with photo-catalytic property comprising l titanium oxide at least partially crystallized. Titanium oxide is preferably crystallized "in situ" during the formation of the coating on the substrate.
  • Titanium oxide is in fact part of the semiconductors which, under the action of light in the visible range or ultraviolet, degrade organic products which deposit on their surface. Choosing titanium oxide to manufacture glazing with an “anti-fouling” effect is therefore particularly recommended, and all the more so since this oxide has good mechanical and chemical resistance: to be effective for a long time, it is obviously important that the coating retains its integrity, even when it is directly exposed to numerous attacks, in particular when mounting glazing on site (building) or on production line (vehicle), which involves repeated handling by gripping means mechanical or pneumatic, and also once the glazing is in place, with risks of abrasion (windscreen wiper, abrasive cloth) and contact with aggressive chemicals (air pollutants of type S0 2 , cleaning product, etc.) .).
  • titanium oxide which is at least partially crystallized because it has been shown to be much more efficient in terms of photo-catalytic property than amorphous titanium oxide.
  • it is crystallized in anatase form, in rutile form or in the form of a mixture of anatase and rutile, with a rate of crystallization of at least 25%, especially around 30 to 80%, especially near the surface, (the property being rather a surface property).
  • the amount by weight of Ti0 2 crystallized relative to the total amount by weight of Ti0 2 in the coating is understood by crystallization rate).
  • the manufacturing of the coating is carried out so that the crystallized titanium oxide which it contains is in the form of "crystallites", at least near the surface, that is to say single crystals, having an average size between 0.5 and 1 00 nm, preferably 1 to 50 nm, in particular 1 0 to 40 nm, more particularly between 20 and 30 nm. It is indeed in this dimension range that titanium oxide appears to have an optimal photo-catalytic effect, probably because the crystallites of this size develop a large active surface.
  • the coating based on titanium oxide can be obtained in many ways:
  • the coating may also comprise, in addition to the crystallized titanium oxide, at least one other type of mineral material, in particular in the form of an amorphous or partially crystallized oxide, for example a silicon oxide (or mixture of oxides), titanium, tin, zirconium or aluminum.
  • This mineral material can also participate in the photocatalytic effect of crystallized titanium oxide, by itself presenting a certain photocatalytic effect, even weak compared to that of crystallized Ti0 2 , which is the case of tin or amorphous titanium oxide.
  • a “mixed” oxide layer thus combining at least partially crystallized titanium oxide with at least one other oxide may be advantageous from the optical point of view, especially if the other or the other oxides are chosen with a lower index.
  • the coating contains at least
  • an oleophobic and / or hydrophobic grafted layer which is stable or resistant to photocatalysis, for example based on the fluorinated organosilane described in US Pat. Nos. 5,368,892 and US Pat. 5,389,427, as well as perfluoroalkylsilane described in patent application FR-94/08734 of July 3, 1,994 published under the number FR-2,722,493 and corresponding to European patent EP-0 692 463, in particular of formula.
  • titanium oxide of the coating it is possible first of all to increase the absorption band of the coating, by incorporating into the coating other particles, in particular metallic and based on cadmium, tin, tungsten, zinc, cerium, or zirconium
  • This doping can also be done by surface doping only of titanium oxide or of the entire coating, surface doping is carried out. by covering at least part of the coating with a layer of oxides or metal salts, the metal being chosen from iron, copper, ruthenium, cerium, molybdenum, vanadium and bismuth.
  • the photocatalytic phenomenon can be amplified by increasing the yield and / or the kinetics of the photocatalytic reactions, by covering the titanium oxide, or at least part of the coating which incorporates it, with a noble metal in the form of a thin layer.
  • a noble metal in the form of a thin layer. platinum, rhodium, silver, palladium type.
  • Such a catalyst for example deposited by a vacuum technique, makes it possible in fact to increase the number and / or the lifetime of the radical entities created by the titanium oxide, and thus to favor the chain reactions leading to the degradation of organic products.
  • the coating actually has not one property but two, as soon as it is exposed to adequate radiation such as in the visible and / or ultraviolet range, such as solar radiation: by the presence of photocatalytic titanium oxide, as already seen, it promotes the gradual disappearance, as and when they accumulate, of dirt of organic origin, by causing their degradation by a process of radical oxidation. Mineral soils are not degraded by this process: they therefore remain on the surface, and, apart from certain crystallizations, they are partly easily removed since they have no reason to adhere to the surface, the sticky organic agents being degraded by photocatalysis.
  • the coating of the invention which is permanently self-cleaning, also preferably has an outer surface with a pronounced hydrophilic and / or oleophilic character, which induces three very advantageous effects:
  • a hydrophilic nature allows perfect wetting of the water which can be deposited on the coating.
  • a phenomenon of water condensation occurs, instead of a deposit of water droplets in the form of a mist which impairs visibility, there is in fact a thin continuous film of water which forms on the surface of the coating. and which is completely transparent.
  • the coating can also have an oleophilic character, allowing the "wetting" of organic dirt which, as for water, then tends to be deposited on the coating in the form of a continuous film less visible than well localized “spots".
  • an “organic anti-fouling” effect which takes place in two stages: as soon as it is deposited on the coating, the soiling is already hardly visible. Then, gradually, it disappears by radical degradation initiated by photo-catalysis.
  • the coating can be chosen more or less smooth surface a certain roughness can indeed be advantageous •
  • the roughness indeed enhances the wetting properties.
  • a smooth hydrophilic surface will be even more hydrophilic when roughened.
  • the term “roughness” means HERE both the surface roughness and the roughness induced by a porosity of the layer in at least part of its thickness. The above effects will be all the more marked when the coating is porous and rough, hence a superhydrophilic effect of the rough photoreactive surfaces. However, too pronounced, the roughness can be penalizing by favoring the incrustation, the accumulation of dirt and / or by making appear a level of blurring optically unacceptable.
  • the Ti0 2 -based coatings have a roughness of approximately 2 to 20 nm, preferably 5 to 15 nm, this roughness being evaluated by atomic force microscopy, by measuring the value of the mean square deviation (known as “Root Mean Square or RMS in English”) over an area of 1 square micrometer.
  • the coatings have a hydrophilic character resulting in a contact angle with water which can be less than 1 °. It has also been found that it is advantageous to promote a certain porosity in the thickness of the coating.
  • the coating consists only of Ti0 2 , it preferably has a porosity of the order of 65 to 99%, in particular from 70 to 90%, the porosity being defined here indirectly by the percentage of the theoretical density of Ti0 2 , which is approximately 3.8.
  • one means consists, for example, of depositing the coating by a technique of the sol-gel type, involving the decomposition of materials of organo-metallic type: it is then possible to introduce into the solution, in addition to the precursor (s) (s) organo ⁇ metallic ⁇ ), an organic polymer of the polyethylene glycol PEG type: by hardening the layer by heating, the PEG is burned, which generates or amplifies a certain porosity in the thickness of the layer.
  • the thickness of the coating according to the invention is variable, it is preferably between 5 nm and 1 micron, in particular between 5 and 1 00 nm, in particular between 10 and 80 nm, or between 20 and 50 nm.
  • the choice of thickness may depend on different parameters, in particular the envisaged application of the glazing type substrate, or the size of the Ti0 2 crystallites in the coating or the presence of alkalies in high proportion. in the substrate.
  • the substrate and the coating according to the invention there may be one or more other thin layers with a different or complementary function. of the coating. It may be, in particular, layers with an anti-static, thermal, optical function, or promoting the crystal growth of T ⁇ 0 2 in anatase or rutile form, or of layers forming a barrier to the migration of certain elements coming from the substrate, in particular acting as a barrier against alkalis and especially sodium ions when the substrate is made of glass.
  • the coating according to the invention constituting the last layer of the stack.
  • the coating be relatively low refractive index, which is the case when it is made of a mixed oxide of titanium and silicon.
  • the layer with an anti-static and or thermal function can in particular be chosen based on a conductive material of the metal type, such as silver.
  • a conductive material of the metal type such as silver.
  • the metal oxide type doped such as indium oxide doped with tin ITO, tin oxide doped with a halogen of the fluorine type Sn0 2 : F, or with antimony Sn0 2 : Sb, or zinc oxide doped with indium ZnO: ln, fluorine ZnO: F, aluminum ZnO.AI or tin ZnO: Sn.
  • It can also be metallic oxides substoichiometric in oxygen, such as Sn0 2 x or Zn0 2x with x ⁇ 2.
  • the anti-static function layer preferably has a square resistance value of 20 to 1000 ohms / square. Provision can be made for supplying current in order to polarize it (supply voltages for example between 5 and 100V). This controlled polarization makes it possible in particular to combat the deposition of dust of size on the order of a millimeter capable of being deposited on the coating, in particular adherent dry dust only by electro-static effect: by brutally reversing the polarization of the layer, "Ejects" this dust.
  • the thin layer with an optical function can be chosen in order to reduce the light reflection and / or make the color in reflection of the substrate more neutral.
  • it preferably has an intermediate refractive index between that of the coating and that of the substrate and a thickness appropriate optic, and may consist of an oxide or a mixture of oxides of the aluminum oxide Al 2 0 3 type , tin oxide Sn0 2 , indium oxide ln 2 0 3 , oxycarbide or oxynitride of silicon.
  • this thin layer has an index of refraction close to the square root of the product of the squares of the indices of refraction of the two materials which surround it, that is to say say the substrate and the coating according to the invention.
  • the thin layer with an alkali barrier function can be chosen in particular based on silicon oxide, nitride, oxynitride or oxycarbide, in aluminum oxide containing fluorine AI 2 0 3 : F, or also in aluminum nitride.
  • silicon oxide, nitride, oxynitride or oxycarbide in aluminum oxide containing fluorine AI 2 0 3 : F, or also in aluminum nitride.
  • the nature of the substrate or of the sub-layer also has an additional advantage; it can promote the crystallization of the photocatalytic layer which is deposited, in particular in the case of CVD deposition.
  • a sublayer of crystallized Sn0 2 : F promotes the growth of T ⁇ 0 2 in predominantly rutile form, in particular for deposition temperatures of the order of 400 ° to 500 ° C, whereas the surface of a soda-lime glass or a silicon oxycarbide sublayer rather induces anatase growth, in particular for deposition temperatures of the order of 400 ° to 600 ° C.
  • All these optional thin layers can, in known manner, be deposited by vacuum techniques of the sputtering type or by other techniques of the thermal decomposition type such as pyrolysis in solid, liquid or gas phase.
  • Each of the pre-mentioned layers can combine several functions, but they can also be superimposed.
  • the invention also relates to “anti-fouling” glazing
  • the invention therefore relates to the manufacture of glass, ceramic or vitro-ceramic products, and more particularly the manufacture of "self-cleaning" glazing.
  • These can advantageously be building glazing, such as double glazing (it is then possible to have the coating “outside side” and / or “inside side”, that is to say on face 1 and / or on face 4).
  • This is particularly advantageous for glazing that is difficult to access for cleaning and / or that needs to be cleaned very frequently, such as roof glazing, airport glazing, etc.
  • It can also be glazing for vehicles where maintaining visibility is an essential safety criterion.
  • This coating can thus be arranged on windshields, lateral or rear windows of the car, in particular on the face of the glazing turned towards the interior of the passenger compartment.
  • This coating can then prevent the formation of fogging, and / or remove the traces of soiling of the fingerprint type, nicotine or organic material of the volatile plasticizer type released by the plastic covering the interior of the passenger compartment, in particular that of the switchboard. edge (salting known sometimes under the English term of "fogging").
  • Other vehicles such as planes or trains may also find it advantageous to use glazing provided with the coating of the invention.
  • the invention thus makes it possible to functionalize these known products, by giving them anti-ultraviolet, anti-fouling, bactericidal, anti-reflection, anti-static, anti-microorganism, ... properties.
  • Another interesting application of the coating according to the invention consists in associating it with an electrically controlled variable absorption glazing of the electrochromic glazing type, liquid crystal glazing. optionally with dichroic dye, glazing with suspended particle system, viologen glazing, etc. All these glazings being generally made up of a plurality of transparent substrates between which the "active" elements are placed, the coating can then advantageously be placed on the outer face of at least one of these substrates.
  • an electrochromic glazing when the latter is in the colored state, its absorption leads to a certain heating on the surface, which, in fact, is capable of accelerating the photocatalytic decomposition of the carbonaceous substances depositing on the coating according to the invention.
  • the coating according to the invention can preferably be arranged in side 1.
  • the invention also relates to the various methods of obtaining the coating according to the invention. It is possible to use a deposition technique of the pyrolysis type, which is advantageous because it allows the coating to be deposited continuously, directly on the ribbon of float glass, when a glass substrate is used.
  • Pyrolysis can be carried out in the solid phase, using powder (s) of precursor (s) of the organo-metallic type (s).
  • Pyrolysis can be carried out in the liquid phase, starting from a solution comprising an organometallic titanium precursor of the titanium chelate and / or titanium alcoholate type. Such precursors are mixed with at least one other organometallic precursor.
  • organometallic titanium precursor of the titanium chelate and / or titanium alcoholate type.
  • Such precursors are mixed with at least one other organometallic precursor.
  • Pyrolysis can also be carried out in the vapor phase, a technique which is also designated by the term CVD (Chemical Vapor Deposition), from at least one halide type titanium precursor such as TiCl 4 or titanium alcoholate. of the Ti tetraisopropylate type, Ti (OiPr) 4 .
  • the crystallization of the layer can also be controlled by the type of sublayer, as mentioned above.
  • the coating can also be deposited by other techniques, in particular by the techniques associated with “sol-gel”. Different methods of deposition are possible, such as “quenching” also called “dip-coating” or deposition using a cell called “cell-coating”.
  • a heat treatment is essential for a technique of the sol-gel or laminar coating type in order to decompose the organo ⁇ metallic precursor (s) into oxide, once the coating of the substrate has been carried out and to improve resistance to it.
  • abrasion which is not the case when using a pyrolysis technique where the precursor decomposes as soon as it comes into contact with the substrate.
  • a post-deposition heat treatment once the Ti0 2 has formed, improves its rate of crystallization.
  • the treatment temperature chosen can also allow better control of the crystallization rate and the crystalline, anatase and / or rutile nature of the oxide.
  • FIG. 1 a cross section of a glass substrate provided with the coating according to the invention
  • FIG. 2 a diagram of a sol-gel deposition technique, known as “by dipping” or by “dip-coating” of the coating,
  • FIG. 3 a diagram of a so-called “cell-coating” deposition technique
  • FIG. 4 a diagram of a so-called “spray-coating” deposition technique
  • Figure 5 a diagram of a deposition technique by laminar coating.
  • the substrate 1 is made of clear soda-lime-silica glass 4 mm thick and 50 cm long and wide. It goes without saying that the invention is not limited to this specific type of glass. The glass may also not be flat, but curved.
  • an optional thin layer 2 either based on silicon oxycarbide denoted SiOC in order to constitute a barrier to diffusion to alkalis and / or a layer attenuating light reflection, or based on tin oxide doped with fluorine Sn0 2 : F in order to constitute an anti-static and / or low-emissive layer, even with a low-emissive effect that is not very accentuated, and / or attenuating the color, in particular in reflection.
  • SiOC silicon oxycarbide denoted SiOC
  • F tin oxide doped with fluorine Sn0 2 : F in order to constitute an anti-static and / or low-emissive layer, even with a low-emissive effect that is not very accentuated, and / or attenuating the color, in particular in reflection.
  • Examples 1 to 3 relate to a coating 3 deposited using a liquid phase pyrolysis technique. It is possible to proceed continuously, using a suitable dispensing nozzle arranged transversely and above the float glass ribbon, out of the enclosure of the float bath itself. Here, we proceeded discontinuously, using a movable nozzle arranged opposite the substrate 1 already cut to the dimensions indicated, substrate which is first heated in an oven at a temperature of 400 to 650 ° C before running at constant speed in front of the nozzle projecting an appropriate solution.
  • the coating 3 is deposited using a solution comprising two organometallic precursors of titanium, the titanium di-iso-propoxy di-acetylacetonate and the titanium tetra-octylene glycolate dissolved in a mixture of two solvents, which are ethyl acetate and isopropanol.
  • the substrate 1 has reached the desired temperature in the oven, in particular around 500 ° C., the latter passes past the nozzle, projecting the indicated mixture at ambient temperature using compressed air.
  • a Ti0 2 layer approximately 90 nm thick is then obtained, the thickness being able to be controlled by the running speed of the substrate 1 in front of the nozzle and / or the temperature of said substrate.
  • the layer is partially crystallized in anatase form.
  • This layer has excellent mechanical strength. Its resistance to abrasion tests is comparable to that obtained for the surface of bare glass.
  • This layer is obtained by powder pyrolysis from dibutyltin difluoride DBTF. It can also be obtained, in a known manner, by pyrolysis in the liquid or vapor phase, as is for example described in patent application EP-A-0 648 1 96. In the vapor phase, a mixture of mono- butyl tin trichloride and a fluorinated precursor optionally combined with a "mild" oxidant of the H 2 0 type.
  • the index of the layer obtained is approximately 1.9. Its square resistance is around 50 ohms.
  • Example 1 the coated substrate 1, mounted in double glazing so that the coating is on face 1 (with another substrate 1 'not coated but of the same nature and dimensions as the substrate 1 by the (1 2 mm air gap) has a color purity value in reflection of 26% and a color purity value in transmission of 6.8%.
  • the color purity in reflection (in gold) is no more than 3.6%, and it is 1.1% in transmission.
  • the Sn0 2 : F sublayer makes it possible to give the substrate anti-static properties due to its electrical conductivity, it also has a favorable influence on the colorimetry of the substrate, by making its coloration much more "neutral", too both in transmission and in reflection, coloring caused by the presence of the titanium oxide coating 3 having a relatively high refractive index. It can be polarized by providing it with a suitable electrical supply, in order to limit the deposition of dust of relatively large size of the order of a millimeter.
  • Example 2 It repeats Example 2, but this time intercalating between substrate 1 and coating 3 a layer 2 based on silicon oxycarbide, with an index of about 1.75 and a thickness of about 50 nm, which layer is can be obtained by CVD from a mixture of SiH 4 and ethylene diluted in nitrogen, as described in patent application EP-A-0 51 8 755.
  • This layer is particularly effective in preventing the tendency to diffusion of alkalines (Na + , K + ) and alkaline earths (Ca ++ ) from the substrate 1 towards the coating 3 and therefore the photocatalytic activity is markedly improved.
  • This example relates to the CVD deposition of the coating 3 directly on the substrate 1, using a standard nozzle such as that shown in the abovementioned patent application EP-A-0 51 8 755.
  • a standard nozzle such as that shown in the abovementioned patent application EP-A-0 51 8 755.
  • an organometallic or a metallic halide is used as precursors.
  • organo-metallic titanium tetra-isopropylate interesting for its great volatility and its wide range of temperatures of use, from 300 to 650 ° C.
  • the deposition is carried out in this example at approximately 425 ° C., the thickness of Ti0 2 is 15 nm.
  • Tetraethoxy titanium Ti (0-Et) 4 may also be suitable, and as halide, mention may be made of TiCI 4 .
  • Example 5 It is carried out as in Example 5, except that here the thickness of the layer of Ti0 2 is 60 nm.
  • This example uses a technique associated with sol-gel using a “hardened” deposition method also called “dip-coating”, the principle of which emerges in FIG. 2: it involves immersing the substrate 1 in the liquid solution 4 containing the appropriate precursor (s) of the coating 3, then extracting the substrate 1 therefrom at a controlled speed at 1 using a motor means 5, the choice of the extraction speed making it possible to adjust the thickness of solution remaining on the surface of the two faces of the substrate and, in fact, the thickness of the coatings deposited, after heat treatment of the latter to both evaporate the solvent and decompose the precursor (s) into oxide.
  • a technique associated with sol-gel using a “hardened” deposition method also called “dip-coating” the principle of which emerges in FIG. 2: it involves immersing the substrate 1 in the liquid solution 4 containing the appropriate precursor (s) of the coating 3, then extracting the substrate 1 therefrom at a controlled speed at 1 using a motor means 5, the choice of the extraction speed making it possible to adjust the thickness of solution remaining on the surface
  • a solution 4 comprising either titanium tetrabutoxide Ti (0-Bu) 4 stabilized with diethanol amine DEA in molar ratio 1: 1 in an ethanol type solvent at 0.2 mole of tetrabutoxide per liter ethanol, i.e. the mixture of precursors and solvents described in Example 1. (Can also be used another precursor such as titanium dibutoxy-diethanolamine).
  • the substrates 1 may include SiOC sublayers.
  • the substrates 1 After extraction of each of the solutions 4, the substrates 1 are heated for 1 hour at 1 00 ° C and then about 3 hours at 550 ° C with a gradual rise in temperature.
  • This example uses the technique called “cell-coating”, the principle of which is recalled in FIG. 3. It involves forming a narrow cavity delimited by two substantially parallel faces 6, 7 and two seals 8, 9, at least one of these faces 6, 7 being constituted by the face of the substrate 1 to be treated. Then the cavity is filled with the solution 4 of precursor (s) of the coating, and the solution 4 is removed in a controlled manner, so as to form a wetting meniscus using a peristaltic pump 1 0 for example, leaving a film of the solution 4 on the face of the substrate 1 as the solution is withdrawn.
  • the cavity 5 is then maintained at least the time necessary for drying.
  • the hardening of the film is carried out by heat treatment.
  • the advantage of this technique compared to “dip-coating” is notably that only one of the two faces of the substrate 1 can be treated, and not both systematically, unless a masking system is used.
  • the substrates 1 include thin layers 2 based on silicon oxycarbide SiOC.
  • Example 6 uses the solutions 4 described in Example 8 respectively. The same heat treatments are then carried out to obtain the coating 3 of Ti0 2 .
  • the coating 3 has good mechanical durability. A field effect appears in SEM (scanning electron microscope) in the form of “grains” of single crystals with a diameter of about 30 nm. The roughness of this coating induces enhanced wetting properties compared to a non-rough coating.
  • solutions 4 can also be used to deposit coatings by “spray-coating”, as shown in FIG. 4, where the solution 4 is sprayed in the form of a cloud against the substrate 1 in static form, or by laminar coating. as shown in Figure 5.
  • the substrate 1 is passed, maintained by suction under vacuum, against a support 1 1 made of stainless steel and Teflon over a tank 1 2 containing the solution, solution in which is partially submerged a split cylinder 1 4, then the whole of the reservoir 1 2 and of the cylinder 14 is moved over the entire length of the substrate 1, the mask 13 avoiding too rapid evaporation of the solvent from the solution 4.
  • a support 1 1 made of stainless steel and Teflon
  • the whole of the reservoir 1 2 and of the cylinder 14 is moved over the entire length of the substrate 1, the mask 13 avoiding too rapid evaporation of the solvent from the solution 4.
  • Tests were carried out on the substrates obtained according to the previous examples in order to characterize the coatings deposited and assess their "anti-fog” and "anti-fouling" performances.
  • Q Test 1 this is the fogging pattern test. It consists in observing the consequences of photo-catalysis and of the structure of the coating (rate of hydroxyl groups, porosity, roughness) on the wetting. If the surface is photo-reactive, the carbonaceous micro-pollution that is deposited on the coating is permanently destroyed, and the surface is hydrophilic therefore anti-fog. We can also make a quantitative evaluation by warming up suddenly the initially coated substrate, stored in the cold or simply by blowing on the substrate, measuring whether it appears to be fogging and if so, when, then measuring the time necessary for the disappearance of said fogging.
  • Q Test 2 this involves evaluating the hydrophilicity and oleophilicity on the surface of the coating 3, in comparison with those of the surface of a bare glass, by measuring the contact angles of a drop of water and a drop of DOP (di-octyl-phthalate) on their surfaces, after having left the substrates for one week in the ambient atmosphere under natural light, in the dark and then having subjected them for 20 minutes to UVA radiation .
  • DOP di-octyl-phthalate
  • G Test 3 it consists in depositing on the substrate to be evaluated a layer of an organosilane and in irradiating it with U.V.A. so as to degrade it by photocatalysis.
  • the organosilane modifies the wetting properties
  • the measurements of the contact angle with water of the substrate during the irradiation indicate the state of degradation of the grafted layer.
  • the rate of disappearance of this layer is related to the photocatalytic activity of the substrate.
  • the grafted organosilane is a trichlorosilane: octadecyltrichlorosilane
  • the grafting is carried out by soaking.
  • the test device consists of a carousel rotating around 1 to 6 U.V.A. lamps. low pressure.
  • the test pieces to be assessed are placed in the carousel, the side to be assessed on the U.V.A. radiation side. Depending on their position and the number of lights on, each specimen receives irradiation
  • UVA varying from 0.5 W / m 2 to 50 W / m 2 .
  • the irradiation power is chosen from 1.8 W / m 2 , and for Examples 4 to 7 from
  • the time between each measurement of the contact angle varies between 20 min and
  • the glasses Before irradiation, the glasses have an angle of approximately 1,00 °. It is considered that the layer is destroyed after irradiation when the angle is less than 20 °.
  • Each test piece tested is characterized by the average speed of disappearance of the layer, given in nanometers per hour, that is to say the thickness of the layer of organosilane deposited divided by the duration of irradiation making it possible to reach a final plateau of less than 20 ° (time of disappearance of the layer of organosilane).
  • the examples underwent test 2 the coated substrates, after exposure to UVA radiation, have a contact angle with water and with DOP of at most 5 °. On the contrary, a bare glass under the same conditions has a contact angle with water of 40 ° and a contact angle with DOP of 20 °
  • the thickness of the coating containing Ti0 2 also plays a role (comparison of examples 1 and 3): for a coating thickness of Ti0 2 greater than the average size of the monocrystals or "crystallites", we obtain a better photocatalytic effect.
  • Example 5 it has been observed that it is the TiO 2 coatings obtained by CVD which exhibit the most advanced crystallization, with crystallite sizes of the order of 20 to 30 nm. It can be seen that the photocatalytic activity of Example 6 (65 nm of Ti0 2 ) is much higher than that of Example 4 (1 5 nm of Ti0 2 only). It is therefore advantageous to provide a coating thickness of Ti0 2 at least twice the average diameter of the crystallites it contains. Alternatively, as in Example 5, a thin thickness of Ti0 2 coating can be kept, but then choose to use an undercoat of the appropriate type and thickness to best promote the crystal growth of Ti0 2 from the "first" layer of crystallites.

Abstract

L'invention a pour objet un substrat (1) à base verrière, céramique ou vitro-céramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) a propriété photocatalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé. Elle concerne également les applications d'un tel substrat et son mode d'obtention.

Description

SUBSTRAT A REVETEMENT PHOTOCATALYTIQUE
L'invention concerne des substrats à base verrière, céramique ou vitro- céramique, plus particulièrement en verre, notamment transparents, que l'on munit de revêtements à propriétés photo-catalytiques, en vue de fabriquer des vitrages d'applications diverses, comme les vitrages utilitaires vitrages pour véhicules ou pour bâtiments.
De plus en plus, on cherche à fonctionnaliser les vitrages en déposant à leur surface des couches minces destinées à leur conférer une propriété particulière selon l'application visée. Ainsi, il existe des couches à fonction optique, comme les couches dites anti-reflet composées d'un empilement de couches alternativement à haut et bas indices de réfraction Pour une fonction anti-statique, ou chauffante du type anti-givre, on peut aussi prévoir des couches minces conductrices électriquement, par exemple à base de métal ou d'oxyde métallique dopé. Pour une fonction thermique, de bas-émissivité ou anti-solaire par exemple, on peut se tourner vers des couches minces en métal du type argent ou à base de nitrure ou d'oxyde métallique. Pour obtenir un effet « anti-pluie », peuvent être prévues des couches à caractère hydrophobe, par exemple à base d'organo-silane fluoré ... Cependant, il existe encore un besoin pour un substrat, notamment un vitrage que l'on pourrait qualifier « d'anti-salissures » , c'est-à-dire visant la permanence dans le temps des propriétés d'aspect et de surface, et permettant notamment d'espacer les nettoyages et/ou d'améliorer la visibilité, en parvenant à éliminer au fur et à mesure les salissures se déposant progressivement à la surface du substrat, notamment les salissures d'origine organique comme les traces de doigts ou des produits organiques volatils présents dans l'atmosphère, ou même des salissures du type buée.
FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) Or on sait qu'il existe certains matériaux semi-conducteurs, à base d'oxyde métallique, qui sont aptes, sous l'effet d'un rayonnement de longueur d'onde adéquate, à initier des réactions radicalaires provoquant l'oxydation de produits organiques : on parle en général de matériaux « photo-catalytiques » ou encore « photo-réactifs ».
L'invention a alors pour but la mise au point de revêtements photo- catalytiques sur substrat, qui présentent un effet « anti-salissures » marqué vis-à-vis du substrat et que l'on puisse fabriquer de manière industrielle.
L'invention a pour objet un substrat à base verrière, céramique ou vitro- céramique, notamment en verre et transparent, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement à propriété photo-catalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé. L'oxyde de titane est cristallisé de préférence « in situ », lors de la formation du revêtement sur le substrat.
L'oxyde de titane fait en effet partie des semi-conducteurs qui, sous l'action de la lumière dans le domaine visible ou des ultraviolets, dégradent des produits organiques qui se déposent à leur surface. Choisir l'oxyde de titane pour fabriquer un vitrage à effet « anti-salissures » est donc particulièrement indiqué, et ce d'autant plus que cet oxyde présente une bonne résistance mécanique et chimique : pour être efficace longtemps, il est évidemment important que le revêtement conserve son intégrité, alors même qu'il se trouve directement exposé à de nombreuses agressions, notamment lors du montage du vitrage sur chantier (bâtiment) ou sur ligne de production (véhicule), ce qui implique des manipulations répétées par des moyens de préhension mécaniques ou pneumatiques, et également une fois le vitrage en place, avec des risques d'abrasion (essuie-glace, chiffon abrasif) et de contact avec des produits chimiques agressifs (polluants atmosphériques du type S02, produit d'entretien, ...).
Le choix s'est porté, en outre, sur un oxyde de titane qui soit au moins partiellement cristallisé parce qu'il a été montré qu'il était beaucoup plus performant en termes de propriété photo-catalytique que l'oxyde de titane amorphe. De préférence, il est cristallisé sous forme anatase, sous forme rutile ou sous forme d'un mélange d'anatase et de rutile, avec un taux de cristallisation d'au moins 25%, notamment d'environ 30 à 80%, notamment près de la surface, (la propriété étant plutôt une propriété de surface). (On comprend par taux de cristallisation la quantité en poids de Ti02 cristallisé par rapport à la quantité en poids totale de Ti02 dans le revêtement).
On a également pu observer, notamment dans le cas d'une cristallisation sous forme anatase, que l'orientation des cristaux de Ti02 croissant sur le substrat avait une influence sur les performances photo-catalytiques de l'oxyde : il existe une orientation privilégiée ( 1 , 1 ,0) qui favorise nettement la photocatalyse.
Avantageusement, la fabrication du revêtement est opérée de manière à ce que l'oxyde de titane cristallisé qu'il contient se trouve sous forme de « cristallites », au moins près de la surface, c'est-à-dire de monocristaux, ayant une taille moyenne comprise entre 0,5 et 1 00 nm, de préférence 1 à 50 nm, notamment 1 0 à 40 nm, plus particulièrement entre 20 et 30 nm. C'est en effet dans cette gamme de dimension que l'oxyde de titane paraît avoir un effet photo-catalytique optimal, vraisemblablement parce que les cristallites de cette taille développent une surface active importante.
Comme on le verra plus en détail ultérieurement, on peut obtenir le revêtement à base d'oxyde de titane de multiples façons :
D par décomposition de précurseurs de titane (techniques de pyrolyse : pyrolyse liquide, pyrolyse de poudre, pyrolyse en phase valeur dite CVD (Chemical Vapor Déposition), techniques associées au sol-gel : trempé ou dipping, cell-coating, ...),
O par une technique sous vide (pulvérisation cathodique réactive ou non).
Le revêtement peut comporter également, outre l'oxyde de titane cristallisé, au moins un autre type de matériau minéral, notamment sous forme d'un oxyde amorphe ou partiellement cristallisé, par exemple un oxyde de silicium (ou mélange d'oxydes), de titane, d'étain, de zirconium ou d'aluminium. Ce matériau minéral peut aussi participer à l'effet photocatalytique de l'oxyde de titane cristallisé, en présentant lui-même un certain effet photocatalytique, même faible par rapport à celui du Ti02 cristallisé, ce qui est le cas de l'oxyde d'étain ou de l'oxyde de titane amorphe. Une couche d'oxyde « mixte » combinant ainsi de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé à au moins un autre oxyde peut être intéressante sur le plan optique, tout particulièrement si l'autre ou les autres oxydes sont choisis d'indice inférieur à celui du Tι02 ' en abaissant l'indice de réfraction « global » du revêtement, on peut jouer sur la réflexion lumineuse du substrat muni du revêtement, notamment abaisser cette réflexion C'est le cas si, par exemple, on choisit une couche en Tι02/Al203, dont un mode d'obtention est décrit dans le brevet EP-0 465 309, ou en Tι02/Sι02. II est nécessaire, bien sûr, que le revêtement contienne cependant une teneur en
Tι02 suffisante pour conserver une activité photocatalytique notable On considère, ainsi, qu'il est préférable que le revêtement contienne au moins
40% en poids, notamment au moins 50% en poids de Tι02 par rapport au poids total d'oxyde(s) dans le revêtement
On peut aussi choisir de superposer au revêtement selon l'invention une couche oleophobe et/ou hydrophobe greffée stable ou résistant à la photocatalyse, par exemple à base de l'organo-silane fluoré décrit dans les brevets US-5 368 892 et US-5 389 427, ainsi que du perfluoroalkylsilane décrit dans la demande de brevet FR-94/08734 du 1 3 juillet 1 994 publiée sous le suméro FR-2 722 493 et correspondant au brevet européen EP-0 692 463, notamment de formule .
CF3-(CF2)n-(CH2)m-S.X3 dans laquelle n est de 0 à 1 2, m est de 2 à 5 et X est un groupe hydrolysable
Pour amplifier l'effet photocatalytique de l'oxyde de titane du revêtement selon l'invention, on peut tout d'abord augmenter la bande d'absorption du revêtement, en incorporant au revêtement d'autres particules notamment métalliques et à base de cadmium, d'étain, de tungstène, de zinc, de cérium, ou de zirconium
On peut aussi augmenter le nombre de porteurs de charge par dopage du réseau cristallin de l'oxyde de titane, en y insérant au moins un des éléments métalliques suivants niobium, tantale, fer, bismuth, cobalt, nickel, cuivre, ruthénium, cérium, molybdène.
Ce dopage peut aussi se faire par un dopage de surface seulement de l'oxyde de titane ou de l'ensemble du revêtement, dopage de surface réalise en recouvrant au moins une partie du revêtement d'une couche d'oxydes ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le vanadium et le bismuth.
Enfin, on peut amplifier le phénomène photocatalytique en augmentant le rendement et/ou la cinétique des réactions photocatalytiques, en recouvrant l'oxyde de titane, ou au moins une partie du revêtement qui l'incorpore, par un métal noble sous forme de couche mince du type platine, rhodium, argent, palladium.
Un tel catalyseur, par exemple déposé par une technique sous vide, permet en fait d'augmenter le nombre et/ou la durée de vie des entités radicalaires créées par l'oxvde de titane, et ainsi de favoriser les réactions en chaîne conduisant à la dégradation de produits organiques.
De manière tout-à-fait surprenante, le revêtement présente en fait non pas une propriété mais deux, dès qu'il est exposé à un rayonnement adéquat comme dans le domaine du visible et/ou les ultraviolets, tel qu'un rayonnement solaire : par la présence d'oxyde de titane photocatalytique, comme déjà vu, il favorise la disparition progressive, au fur et à mesure de leur accumulation, de salissures d'origine organique, en provoquant leur dégradation par un processus d'oxydation radicalaire. Les salissures minérales ne sont, elles, pas dégradées par ce processus : elles restent donc sur la surface, et, à part certaines cristallisations, elles sont en partie facilement évacuées puisqu'elles n'ont plus de raison d'adhérer à la surface, les agents organiques collants étant dégradés par photocatalyse.
Mais le revêtement de l'invention, s'auto-nettoyant en permanence, présente également de préférence une surface extérieure à caractère hydrophile et/ou oléophile prononcé, ce qui induit trois effets très avantageux :
O un caractère hydrophile permet un mouillage parfait de l'eau qui peut se déposer sur le revêtement. Quand un phénomène de condensation de l'eau se produit, au lieu d'un dépôt de gouttelettes d'eau sous forme de buée gênant la visibilité, on a en fait un mince film continu d'eau qui se forme à la surface du revêtement et qui est tout-à-fait transparent. Cet effet « anti-buée » est notamment démontré par la mesure d'un angle de contact à l'eau inférieur à 5 °après exposition à la lumière, et, D après ruissellement d'eau, de pluie notamment, sur une surface non traitée par une couche photocatalytique, de nombreuses gouttes d'eau de pluie restent accrochées sur la surface et laissent, une fois évaporées, des traces inesthétiques et gênantes, d'origine principalement minérale En effet, une surface exposée à l'air ambiant se recouvre rapidement d'une couche de salissure qui limite son mouillage par l'eau. Ces salissures viennent s'ajouter aux autres salissures, notamment minérales (cristallisations, .) apportées par l'atmosphère dans laquelle baigne le vitrage Dans le cas d'une surface photoréactive, ces salissures minérales ne sont pas directement dégradées par photocatalyse. En fait, elles sont en très grande partie éliminées grâce au caractère hydrophile induit par l'activité photocatalytique Ce caractère hydrophile provoque en effet un étalement parfait des gouttes de pluie Les traces d'évaporation ne sont donc plus présentes. De plus, les autres salissures minérales présentes sur la surface sont lavées, ou redissoutes dans le cas de cristallisation, par le film d'eau et donc en grande partie évacuées
On obtient un effet « anti-salissure minérale » notamment induit par la pluie,
O conjointement à un caractère hydrophile, le revêtement peut aussi présenter un caractère oléophile, permettant le « mouillage » des salissures organiques qui, comme pour l'eau, tendent alors à se déposer sur le revêtement sous forme d'un film continu moins visible que des « taches » bien localisées. On obtient ainsi un effet « anti-salissures organiques » qui s'opère en deux temps : dès qu'elle se dépose sur le revêtement, la salissure est déjà peu visible. Ensuite, progressivement, elle disparaît par dégradation radicalaire amorcée par photo-catalyse.
Le revêtement peut être choisi de surface plus ou moins lisse Une certaine rugosité peut en effet être avantageuse •
D elle permet de développer une surface photocatalytique active plus grande et donc elle induit une plus grande activité photocatalytique,
O elle a une influence directe sur le mouillage. La rugosité exalte en effet les propriétés de mouillage. Une surface lisse hydrophile sera encore plus hydrophile une fois rendue rugueuse. On comprend par « rugosité », ICI, aussi bien la rugosité de surface, que la rugosité induite par une porosité de la couche dans au moins une partie de son épaisseur Les effets précédents seront d'autant plus marqués que le revêtement est poreux et rugueux, d'où un effet superhydrophile des surfaces photoréactives rugueuses. Cependant, trop prononcée, la rugosité peut être pénalisante en favorisant l'incrustation, l'accumulation des salissures et/ou en faisant apparaître un niveau de flou inacceptable optiquement.
II s'est ainsi avéré intéressant d'adapter le mode de dépôt des revêtements à base de Ti02 de manière à ce qu'ils présentent une rugosité d'environ 2 à 20 nm, de préférence de 5 à 1 5 nm, cette rugosité étant évaluée par microscopie à force atomique, par mesure de la valeur de l'écart quadratique moyen (dit « Root Mean Square ou RMS en anglais) sur une surface de 1 micromètre carré. Avec de telles rugosités, les revêtements présentent un caractère hydrophile se traduisant par un angle de contact à l'eau pouvant être inférieur à 1 ° . On a également constaté qu'il était avantageux de favoriser une certaine porosité dans l'épaisseur du revêtement. Ainsi, si le revêtement n'est constitué que de Ti02, il présente de préférence une porosité de l'ordre de 65 à 99%, notamment de 70 à 90%, la porosité étant définie ici de manière indirecte par le pourcentage de la densité théorique du Ti02, qui est d'environ 3,8. Pour favoriser une telle porosité, un moyen consiste, par exemple, à déposer le revêtement par une technique du type sol- gel, impliquant la décomposition de matériaux de type organo-métalliques : on peut alors introduire dans la solution, outre le ou les précurseur(s) organo¬ métallique^), un polymère organique du type polyéthylène glycol PEG : en durcissant la couche par chauffage, on brûle le PEG, ce qui engendre ou amplifie une certaine porosité dans l'épaisseur de la couche.
L'épaisseur du revêtement selon l'invention est variable, elle est de préférence comprise entre 5 nm et 1 micron, notamment entre 5 et 1 00 nm, notamment entre 10 et 80 nm, ou entre 20 et 50 nm. En fait, le choix de l'épaisseur peut dépendre de différents paramètres, notamment de l'application envisagée du substrat du type vitrage, ou encore de la taille des cristallites de Ti02 dans le revêtement ou de la présence d'alcalins en forte proportion dans le substrat.
Entre le substrat et le revêtement selon l'invention, on peut disposer une ou plusieurs autres couches minces à fonction différente ou complémentaire de celle du revêtement. II peut s'agir, notamment, de couches à fonction anti¬ statique, thermique, optique, ou favorisant la croissance cristalline de Tι02 sous forme anatase ou rutile, ou de couches faisant barrière à la migration de certains éléments provenant du substrat, notamment faisant barrière aux alcalins et tout particulièrement aux ions sodium quand le substrat est en verre.
On peut aussi envisager un empilement de couches « anti-reflets » alternant des couches minces à haut et bas indices, le revêtement selon l'invention constituant la dernière couche de l'empilement Dans ce cas, il est préférable que le revêtement soit d'indice de réfraction relativement peu élevé, ce qui est le cas quand il est constitué d'un oxvde mixte de titane et de silicium.
La couche à fonction anti-statique et ou thermique (chauffante en la munissant d'amenées de courant, bas-émissive, anti solaire, . .) peut notamment être choisie à base d'un matériau conducteur du type métal, comme l'argent, ou du type oxyde métallique dopé comme l'oxyde d'indium dopé à l'étain ITO, l'oxyde d'étain dopé avec un halogène du type fluor Sn02:F, ou avec de l'antimoine Sn02:Sb, ou de l'oxyde de zinc dopé à l'indium ZnO:ln, au fluor ZnO:F, à l'aluminium ZnO.AI ou à l'étain ZnO:Sn. II peut aussi s'agir d'oxydes métalliques sous-stoechiometriques en oxygène, comme Sn02 x ou Zn02x avec x < 2.
La couche à fontion anti-statique a de préférence une valeur de résistance carrée de 20 à 1000 ohms/carré. On peut prévoir de la munir d'amenées de courant afin de la polariser (tensions d'alimentation par exemple comprises entre 5 et 100V). Cette polarisation contrôlée permet notamment de lutter contre le dépôt de poussières de taille de l'ordre du millimètre susceptibles de se déposer sur le revêtement, notamment des poussières sèches adhérentes que par effet électro-statique : en inversant brutalement la polarisation de la couche, on « éjecte » ces poussières.
La couche mince à fonction optique peut être choisie afin de diminuer la réflexion lumineuse et/ou rendre plus neutre la couleur en réflexion du substrat. Elle présente dans ce cas, de préférence, un indice de réfraction intermédiaire entre celui du revêtement et celui du substrat et une épaisseur optique appropriée, et peut être constituée d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes du type oxyde d'aluminium Al203, oxyde d'étain Sn02, oxyde d'indium ln203, oxycarbure ou oxynitrure de silicium. Pour obtenir une atténuation maximale de la couleur en réflexion, il est préférable que cette couche mince présente un indice de réfraction proche de la racine carrée du produit des carrés des indices de réfraction des deux matériaux qui l'encadrent, c'est-à-dire le substrat et le revêtement selon l'invention.
Parallèlement, il est avantageux de choisir son épaisseur optique (c'est-à-dire le produit de son épaisseur géométrique et de son indice de réfraction) voisine de lambda/4, lambda étant approximativement la longueur d'onde moyenne dans le visible, notamment d'environ 500 à 550 nm.
La couche mince à fonction de barrière aux alcalins peut être notamment choisie à base d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure ou d'oxycarbure de silicium, en oxyde d'aluminium contenant du fluor AI203:F, ou encore en nitrure d'aluminium. En fait, elle s'est avérée utile quand le substrat est en verre, car la migration d'ions sodium dans le revêtement selon l'invention peut, dans certaines conditions, en altérer les propriétés photocatalytiques.
La nature du substrat ou de la sous-couche a en outre un intérêt supplémentaire elle peut favoriser la cristallisation de la couche photocatalytique que l'on dépose, notamment dans le cas du dépôt CVD
Ainsi, lors de dépôt par CVD de Tι02, une sous-couche de Sn02:F cristallisée favorise la croissance de Tι02 sous forme majoritairement rutile, notamment pour des températures de dépôt de l'ordre de 400° à 500°C, alors que la surface d'un verre sodo-calcique ou d'une sous-couche d'oxycarbure de silicium induit plutôt une croissance anatase, notamment pour des températures de dépôt de l'ordre de 400° à 600°C.
Toutes ces couches minces optionnelles peuvent, de manière connue, être déposées par des techniques sous vide du type pulvérisation cathodique ou par d'autres techniques du type décomposition thermique telles que les pyrolyses en phase solide, liquide ou gazeuse. Chacune des couches pré¬ mentionnées peut cumuler plusieurs fonctions, mais on peut aussi les superposer. L'invention a également pour objet les vitrages « anti-salissures »
(salissures organiques et/ou minérales) et/ou « anti-buée », qu'ils soient monolithiques, multiples isolants du type double-vitrage ou feuilletés, et qui incorporent les substrats revêtus précédemment décrits.
L'invention vise donc la fabrication de produits verriers, céramiques ou vitro-céramiques, et tout particulièrement la fabrication de vitrages « auto¬ nettoyants ». Ceux-ci peuvent avantageusement être des vitrages de bâtiment, comme des double-vitrages (on peut alors disposer le revêtement « côté extérieur » et/ou « côté intérieur », c'est-à-dire en face 1 et/ou en face 4). Cela s'avère tout particulièrement intéressant pour les vitrages peu accessibles au nettoyage et/ou qui ont besoin d'être nettoyés très fréαuemment, comme des vitrages de toiture, des vitrages d'aéroports, ... II peut aussi s'agir de vitrages pour véhicules où le maintien de la visibilité est un critère essentiel de sécurité. Ce revêtement peut ainsi être disposé sur des pare-brise, latéraux ou lunettes arrière de voiture, notamment sur la face des vitrages tournée vers l'intérieur de l'habitacle. Ce revêtement peut alors éviter la formation de buée, et/ou supprimer les traces de salissures du type trace de doigts, nicotine ou matériau organique du type plastifiant volatil relargué par le plastique habillant l'intérieur de l'habitacle, notamment celui du tableau de bord (relargage connu parfois sous le terme anglais de « fogging »). D'autres véhicules tels qu'avions ou trains peuvent aussi trouver intérêt à utiliser des vitrages munis du revêtement de l'invention.
Nombre d'autres applications sont possibles, notamment pour les verres d'aquarium, les vitrines de magasin, les serres, les vérandas, les verres utilisés dans l'ameublement intérieur ou le mobilier urbain, mais aussi les miroirs, les écrans de télévision, le domaine de la lunetterie ou tout matériau d'architecture du type matériau de façade, de bardage, de toiture tel que des tuiles, ...
L'invention permet ainsi de fonctionnaliser ces produits connus, en leur conférant des propriétés anti-ultraviolet, anti-salissure, bactéricide, anti-reflet, anti-statique, anti-microorganisme, ...
Une autre application intéressante du revêtement selon l'invention consiste à l'associer à un vitrage à absorption variable commandée électriquement du type vitrage électrochrome, vitrage à cristaux liquides éventuellement avec colorant dichroïque, vitrage à système de particules suspendues, vitrage viologène... Tous ces vitrages étant constitués en général d'une pluralité de substrats transparents entre lesquels sont disposés les éléments « actifs », on peut alors avantageusement disposer le revêtement sur la face extérieure d'au moins un de ces substrats.
Notamment dans le cas d'un vitrage électrochrome, lorsque ce dernier est à l'état coloré, son absorption conduit à un certain échauffement en surface, ce qui, de fait, est susceptible d'accélérer la décomposition photocatalytique des substances carbonées se déposant sur le revêtement selon l'invention. Pour plus de détails sur la structure d'un vitrage électrochrome, on se reportera avantageusement à la demande de brevet EP-A-0 575 207 décrivant un double vitrage feuilleté électrochrome, le revêtement selon l'invention pouvant, de préférence, être disposé en face 1 .
L'invention a également pour objet les différents procédés d'obtention du revêtement selon l'invention. On peut avoir recours à une technique de dépôt du type pyrolyse, intéressante car elle permet notamment le dépôt du revêtement en continu, directement sur le ruban de verre float, lorsqu'on utilise un substrat verrier.
La pyrolyse peut s'effectuer en phase solide, à partir de poudre(s) de précurseur(s) du type organo-métallιque(s).
La pyrolyse peut s'effectuer en phase liquide, à partir d'une solution comprenant un précurseur organo-métallique de titane du type chélate de titane et/ou alcoolate de titane. On mélange de tels précurseurs à au moins un autre précurseur organo-métallique. Pour plus de détails sur la nature du précurseur de titane ou sur les conditions de dépôt, on se rapportera par exemple aux brevets FR-2 310 977 et EP-0 465 309.
La pyrolyse peut aussi s'effectuer en phase vapeur, technique que l'on désigne également sous le terme de CVD (Chemical Vapor Déposition), à partir d'au moins un précurseur de titane du type halogénure tel que TiCI4 ou alcoolate de titane du type tétraisopropylate de Ti, Ti(OiPr)4. La cristallisation de la couche peut en outre être contrôlée par le type de sous-couche, comme évoqué précédemment. On peut également déposer le revêtement par d'autres techniques, notamment par les techniques associées au « sol-gel ». Différents modes de dépôt sont possibles, comme le « trempé » aussi appelé « dip-coating » ou un dépôt à l'aide d'une cellule appelé « cell-coating » . II peut aussi s'agir d'un mode de dépôt par « spray-coating » ou par enduction laminaire, cette dernière technique étant détaillée dans la demande de brevet WO-94/01 598. Tous ces modes de dépôt utilisent en général une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique, notamment de titane du type alcoolate que l'on décompose thermiquement après enduction du substrat par la solution sur l'une de ses faces, ou sur ses deux faces.
II peut être intéressant, par ailleurs, de déposer le revêtement, quelle que soit la technique de dépôt envisagée, non pas en une seule fois, mais par au moins deux étapes successives, ce qui paraît favoriser la cristallisation de l'oxyde de titane sur toute l'épaisseur du revêtement lorsqu'on le choisit relativement épais.
De même, il est avantageux de faire subir au revêtement à propriété photo-catalytique, après dépôt, un traitement thermique du type recuit. Un traitement thermique est indispensable pour une technique du type sol-gel ou enduction laminaire afin de décomposer le (s) précurseur(s) organo¬ métallique^) en oxyde, une fois l'enduction du substrat effectuée et améliorer la résistance à l'abrasion, ce qui n'est pas le cas lorsqu'on utilise une technique de pyrolyse où le précurseur se décompose dès qu'il se trouve au contact du substrat. Dans le premier cas comme dans le second, cependant, un traitement thermique post-dépôt, une fois le Ti02 formé, améliore son taux de cristallisation. La température de traitement choisie peut en outre permettre de mieux contrôler le taux de cristallisation et la nature cristalline, anatase et/ou rutile, de l'oxyde.
Cependant, dans le cas d'un substrat de verre sodo-calcique, des recuissons multiples et prolongées peuvent favoriser une atténuation de l'activité photocatalytique à cause d'une trop grande migration des alcalins du substrat vers la couche photoréactive. L'utilisation d'une couche barrière entre le substrat, s'il est en verre standard, et le revêtement, ou le choix d'un substrat de verre de composition adéquate, ou encore le choix d'un verre sodo-calcique dont la surface est désalcalinisée, permettent de s'affranchir de ce risque.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortent de la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, à l'aide des figures suivantes :
• figure 1 : une coupe transversale d'un substrat verrier muni du revêtement selon l'invention,
• figure 2 : un schéma d'une technique de dépôt sol-gel, dite « par trempé » ou par « dip-coating » du revêtement,
• figure 3 : un schéma d'une technique de dépôt dite « cell-coating »,
• figure 4 : un schéma d'une technique de dépôt dite « spray-coating »,
• figure 5 : un schéma d'une technique de dépôt par enduction laminaire.
Comme représenté de manière extrêmement schématique en figure 1 , tous les exemples suivants concernent le dépôt d'un revêtement 3 dit « anti¬ salissures » essentiellement à base d'oxyde de titane sur un substrat transparent 1 .
Le substrat 1 est en verre clair silico-sodo-calcique de 4 mm d'épaisseur et 50 cm de long et de large. II va de soi que l'invention n'est pas limitée à ce type spécifique de verre. Le verre peut en outre ne pas être plan, mais bombé.
Entre le revêtement 3 et substrat 1 , se trouve une couche mince optionnelle 2 soit à base d'oxycarbure de silicium noté SiOC en vue de constituer une barrière à la diffusion aux alcalins et/ou une couche atténuant la réflexion lumineuse, soit à base d'oxyde d'étain dopé au fluor Sn02:F en vue de constituer une couche anti-statique et/ou bas-émissive, même à effet bas- émissif peu accentué, et/ou atténuant la couleur notamment en réflexion.
EXEMPLES 1 A 3
Les exemples 1 à 3 concernent un revêtement 3 déposé à l'aide d'une technique de pyrolyse en phase liquide. On peut procéder en continu, en utilisant une buse de distribution adaptée disposée transversalement et au- dessus du ruban de verre float, au sortir de l'enceinte du bain float proprement dit. Ici, on a procédé de façon discontinue, en utilisant une buse mobile disposée face au substrat 1 déjà découpé aux dimensions indiquées, substrat qui est d'abord chauffé dans un four à une température de 400 à 650°C avant de défiler à vitesse constante devant la buse projetant une solution appropriée.
EXEMPLE 1
Dans cet exemple, il n'y a pas de couche optionnelle 2. Le revêtement 3 est déposé à l'aide d'une solution comprenant deux précurseurs organo- métalliques de titane, le di-iso-propoxy di-acétylacétonate de titane et le tétra- octylène glycolate de titane dissous dans un mélange de deux solvants, qui sont de l'acétate d'éthyle et de l'isopropanol.
On peut noter que d'autres précurseurs de même type sont tout-à-fait utilisables également, notamment d'autres chélates de titane du type acétylacétonate de titane, méthylacétoacétate de titane, éthylacétoacétate de titane ou encore le titane tri-éthanol amine ou le titane di-éthanol amine.
Dès que le substrat 1 a atteint la température voulue dans le four, soit notamment environ 500 °C, celui-ci défile devant la buse projetant à température ambiante le mélange indiqué à l'aide d'air comprimé.
On obtient alors une couche de Ti02 d'environ 90 nm d'épaisseur, l'épaisseur pouvant être contrôlée par la vitesse de défilement du substrat 1 devant la buse et/ou la température dudit substrat. La couche est partiellement cristallisée sous forme anatase.
Cette couche présente une excellente tenue mécanique. Sa résistance aux tests d'abrasion est comparable à celle obtenue pour la surface du verre nu.
Elle est bombable et trempable. Elle ne présente pas de voile : la transmission lumineuse diffuse du substrat revêtu est inférieure à 0.6% (mesurée selon l'illuminant D65 à 560 nm). EXEMPLE 2
II renouvelle l'exemple 1 , mais en intercalant entre le substrat 1 et revêtement 3 une couche 2 en Sn02:F de 73 nm d'épaisseur. Cette couche est obtenue par pyrolyse de poudre à partir de difluorure de dibutylétain DBTF. On peut aussi l'obtenir, de manière connue, par pyrolyse en phase liquide ou vapeur, comme cela est par exemple décrit dans la demande de brevet EP-A-0 648 1 96. En phase vapeur, on peut notamment utiliser un mélange de mono- butyl trichlorure d'étain et d'un précurseur fluoré associé éventuellement à un oxydant « doux » du type H20.
L'indice de la couche obtenue est d'environ 1 ,9. Sa résistance carrée est d'environ 50 ohms.
Dans l'exemple 1 précédent, le substrat 1 revêtu, monté en double- vitrage de manière à ce que le revêtement soit en face 1 (avec un autre substrat 1 ' non revêtu mais de même nature et dimensions que le substrat 1 par l'intermédiaire d'une lame d'air de 1 2 mm) présente une valeur de pureté de couleur en réflexion de 26% et une valeur de pureté de couleur en transmission de 6,8%.
Dans cet exemple 2, la pureté de couleur en réflexion (dans les dorés) n'est plus que de 3,6%, et elle est de 1 , 1 % en transmission.
Ainsi, la sous-couche en Sn02:F permet de conférer au substrat des propriétés anti-statiques dues à sa conductivité électrique, elle a également une influence favorable sur la colorimétrie du substrat, en rendant nettement plus « neutre » sa coloration, aussi bien en transmission qu'en réflexion, coloration provoquée par la présence du revêtement 3 d'oxyde de titane présentant un indice de réfraction relativement élevé. On peut la polariser en la munissant d'une alimentation électrique adaptée, pour limiter le dépôt de poussières de taille relativement importante de l'ordre du millimètre.
En outre, cette sous-couche diminue la diffusion des alcalins dans la couche photocatalytique de Ti02. L'activité photocatalytique est donc améliorée. EXEMPLE 3
II renouvelle l'exemple 2, mais en intercalant cette fois entre substrat 1 et revêtement 3 une couche 2 à base d'oxycarbure de silicium, d'indice d'environ 1 ,75 et d'épaisseur environ 50 nm, couche que l'on peut obtenir par CVD à partir d'un mélange de SiH4 et d'ethylène en dilution dans de l'azote, comme décrit dans la demande de brevet EP-A-0 51 8 755. Cette couche est particulièrement efficace pour empêcher la tendance à la diffusion d'alcalins (Na + , K + ) et d'alcalino-terreux (Ca+ + ) provenant du substrat 1 vers le revêtement 3 et donc l'activité photocatalytique est nettement améliorée. Ayant, comme Sn02:F, un indice de réfraction intermédiaire entre celui du substrat (1 ,52) et du revêtement 3 (environ 2,30 à 2,35 ), elle permet également d'atténuer l'intensité de la coloration du substrat aussi bien en réflexion qu'en transmission et de diminuer globalement la valeur de réflexion lumineuse RL dudit substrat.
Les exemples 4 à 7 suivants concernent des dépôts par CVD.
EXEMPLE 4 A 7 EXEMPLE 4
Cet exemple concerne le dépôt par CVD du revêtement 3 directement sur le substrat 1 , à l'aide d'une buse standard comme celle représentée dans la demande de brevet EP-A-0 51 8 755 précitée. Comme précurseurs, on utilise soit un organo-métallique, soit un halogénure métallique. Ici on choisit comme organo-métallique le tétra-isopropylate de titane, intéressant pour sa grande volatilité et sa grande plage de températures d'utilisation, de 300 à 650°C. Le dépôt s'effectue dans cet exemple à environ 425 °C, l'épaisseur de Ti02 est de 1 5 nm.
Le tétra-éthoxy titane Ti(0-Et)4 peut aussi convenir, et comme halogénure, on peut citer TiCI4. EXEMPLE 5
II s'effectue similairement à l'exemple 4, sauf qu'ici on dépose la couche de 1 5 nm de Ti02 non pas directement sur le verre, mais sur une sous-couche en SiOC de 50 nm déposée comme dans l'exemple 3. EXEMPLE 6
II s'effectue comme l'exemple 4, sauf qu'ici l'épaisseur de la couche de Ti02 est de 65 nm. EXEMPLE 7
II s'effectue comme à l'exemple 5, sauf qu'ici l'épaisseur de la couche de Ti02 est de 60 nm.
De ces exemples 4 à 7, on constate que les substrats ainsi revêtus présentent une bonne tenue mécanique aux tests d'abrasion. En particulier, on n'observe pas de délamination de la couche de Ti02. EXEMPLE 8
Cet exemple utilise une technique associée au sol-gel utilisant un mode de dépôt par « trempé » encore appelé « dip-coating » dont le principe ressort de la figure 2: il s'agit d'immerger le substrat 1 dans la solution liquide 4 contenant le(s) précurseur(s) adéquat(s) du revêtement 3, puis d'en extraire le substrat 1 à vitesse contrôlée à l'aide d'un moyen moteur 5, le choix de la vitesse d'extraction permettant d'ajuster l'épaisseur de solution restant à la surface des deux faces du substrat et, de fait, l'épaisseur des revêtements déposés, après traitement thermique de ce dernier pour à la fois évaporer le solvant et décomposer le ou les précurseurs en oxyde.
On utilise pour déposer le revêtement 3 une solution 4 comprenant soit du tétrabutoxyde de titane Ti(0-Bu)4 stabilisé avec de la diéthanol amine DEA en proportion molaire 1 : 1 dans un solvant type ethanol à 0,2 mole de tétrabutoxyde par litre d'ethanol, soit le mélange de précurseurs et de solvants décrits dans l'exemple 1 . ( Peut aussi être utilisé un autre précurseur comme le dibutoxy-diéthanolamine de titane).
Les substrats 1 peuvent comporter des sous-couches SiOC.
Après extraction de chacune des solutions 4, les substrats 1 sont chauffés 1 heure à 1 00°C puis environ 3 heures à 550°C avec une montée en température progressive.
On obtient sur chacune des faces un revêtement 3, dans les deux cas en Ti02 bien cristallisé sous forme anatase. EXEMPLE 9
Cet exemple utilise la technique appelée « cell-coating » dont le principe est rappelé dans la figure 3. II s'agit de former une cavité étroite délimitée par deux faces sensiblement parallèles 6, 7 et deux joints 8, 9, au moins une de ces faces 6, 7 étant constituée par la face du substrat 1 à traiter. Puis on remplit la cavité de la solution 4 de précurseur(s) du revêtement, et on retire la solution 4 de manière contrôlée, de manière à forme un ménisque de mouillage à l'aide d'une pompe 1 0 péristaltique par exemple, en laissant un film de la solution 4 sur le face du substrat 1 au fur et à mesure du retrait de la solution.
La cavité 5 est ensuite maintenue au moins le temps nécessaire à un séchage. Le durcissement du film est effectué par traitement thermique. L'avantage de cette technique par rapport au « dip-coating » est notamment que l'on peut traiter qu'une seule des deux faces du substrat 1 , et non les deux systématiquement, à moins d'avoir recours à un système de masquage.
Les substrats 1 comportent des couches minces 2 à base d'oxycarbure de silicium SiOC.
L'exemple 6 utilise respectivement les solutions 4 décrites dans l'exemple 8. Les mêmes traitements thermiques sont ensuite opérés pour obtenir le revêtement 3 de Ti02.
Le revêtement 3 présente une bonne durabilité mécanique. II apparaît au MEB (microscope électronique à balayage) un effet de champ sous la forme de « grains » de monocristaux de diamètre environ 30 nm. La rugosité de ce revêtement induit des propriétés de mouillage exaltées par rapport à un revêtement non rugueux.
Ces mêmes solutions 4 peuvent être également utilisées pour déposer des revêtements par « spray-coating », comme représenté en figure 4, où l'on pulvérise la solution 4 sous forme d'un nuage contre le substrat 1 en statique, ou par enduction laminaire comme représenté en figure 5. Dans ce dernier cas, on fait passer le substrat 1 , maintenu par succion sous vide, contre un support 1 1 en inox et Téflon au-dessus d'un réservoir 1 2 contenant la solution, solution dans laquelle est partiellement immergé un cylindre 1 4 fendu, on déplace ensuite l'ensemble du réservoir 1 2 et du cylindre 14 sur toute la longueur du substrat 1 , le masque 13 évitant une évaporation trop rapide du solvant de la solution 4. Pour plus de détails sur cette dernière technique, on se reportera avantageusement à la demande de brevet WO-94/01 598 pré¬ citée.
Des tests ont été effectués sur les substrats obtenus selon les exemples précédents afin de caractériser les revêtements déposés et évaluer leurs performances « anti-buée » et « anti-salissures » .
Q Test 1 : c'est le test des figures de buée. II consiste à observer les conséquences de la photo-catalyse et de la structure du revêtement (taux de groupes hydroxyl, porosité, rugosité) sur le mouillage. Si la surface est photo-réactive, les micro-pollutions carbonées qui se déposent sur le revêtement sont détruites en permanence, et la surface est hydrophile donc anti-buée. On peut aussi faire une évaluation quantitative en réchauffant brusquement le substrat revêtu initialement, entreposé au froid ou simplement en soufflant sur le substrat, en mesurant s'il apparaît de la buée et dans l'affirmative, à quel moment, puis en mesurant le temps nécessaire à la disparition de ladite buée.
Q Test 2 : il s'agit d'évaluer l'hydrophilie et l'oléophilie à la surface du revêtement 3, en comparaison de celles de la surface d'un verre nu, par la mesure d'angles de contact d'une goutte d'eau et d'une goutte de DOP (di- octyl-phtalate) à leurs surfaces, après avoir laissé les substrats une semaine à l'atmosphère ambiante sous éclairage naturel, dans le noir puis les avoir soumis 20 minutes à un rayonnement UVA.
G Test 3 : il consiste à déposer sur le substrat à évaluer une couche d'un organosilane et à l'irradier par des U.V.A. de manière à la dégrader par photocatalyse. L'organosilane modifiant les propriétés de mouillage, les mesures d'angle de contact à l'eau du substrat au cours de l'irradiation indiquent l'état de dégradation de la couche greffée. La vitesse de disparition de cette couche est reliée à l'activité photocatalytique du substrat.
L'organosilane greffé est un trichlorosilane : l'octadécyltrichlorosilane
(OTS). Le greffage est réalisé par trempé.
L'appareil de test est constitué d'un carrousel tournant autour de 1 à 6 lampes U.V.A. basse pression. Les éprouvettes à évaluer sont placées dans le carrousel, la face à évaluer du côté du rayonnement U.V.A. Selon leur position et le nombre de lampes allumées, chaque éprouvette reçoit une irradiation
U.V.A. variant de 0,5 W/m2 à 50 W/m2. Pour les exemples 1 , 2, 3, 8 et 9, la puissance d'irradiation est choisie de 1 ,8 W/m2, et pour les exemples 4 à 7 de
0,6 W/m2.
Le temps entre chaque mesure de l'angle de contact varie entre 20 min et
3 h, selon l'activité photocatalytique de l'éprouvette considérée. Les mesures sont effectuées à l'aide d'un goniomètre.
Avant irradiation, les verres présentent un angle d'environ 1 00° . On considère que la couche est détruite après irradiation lorsque l'angle est inférieur à 20°.
Chaque éprouvette testée est caractérisée par la vitesse moyenne de disparition de la couche, donnée en nanomètre par heure, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche d'organosilane déposée divisée par la durée d'irradiation permettant d'atteindre un palier final inférieur à 20° (temps de disparition de la couche d'organosilane).
Tous les exemples précédents réussissent le test 1 , c'est-à-dire que lorsqu'on souffle sur les substrats revêtus du revêtement, ils restent parfaitement transparents, alors que se dépose une couche de buée bien visible sur des substrats non revêtus.
Les exemples ont subi le test 2 : les substrats revêtus, après exposition aux rayonnements UVA, présentent un angle de contact à l'eau et au DOP d'au plus 5 ° . Au contraire, un verre nu dans les mêmes conditions présente un angle de contact à l'eau de 40° et un angle de contact au DOP de 20°
Le tableau ci-dessous regroupe les résultats des substrats revêtus selon les exemples précédents au test 3.
Figure imgf000022_0001
Du tableau, on peut constater que la présence de sous-couches, notamment en SiOC, favorise l'activité photocatalytique du revêtement contenant le Ti02, par son effet de barrière aux alcalins et alcalino-terreux pouvant migrer du verre (comparaison des exemples 4 et 5 ou 6 et 7).
On observe aussi que l'épaisseur du revêtement contenant le Ti02 joue également un rôle (comparaison des exemples 1 et 3) : pour une épaisseur de revêtement en Ti02 supérieure à la taille moyenne des mono-cristaux ou « cristallites », on obtient un meilleur effet photocatalytique.
En fait, on a pu observer que ce sont les revêtements en Ti02 obtenus par CVD qui présentent la cristallisation la plus poussée, avec des tailles de cristallites de l'ordre de 20 à 30 nm. On peut constater que l'activité photocatalytique de l'exemple 6 (65 nm de Ti02) est nettement supérieure à celle de l'exemple 4 ( 1 5 nm de Ti02 seulement). II est donc avantageux de prévoir une épaisseur de revêtement de Ti02 au moins deux fois supérieure au diamètre moyen des cristallites qu'il contient. Alternativement, comme c'est le cas de l'exemple 5, on peut conserver une épaisseur mince de revêtement en Ti02 mais alors choisir d'utiliser une sous-couche de nature et d'épaisseur appropriées pour favoriser au mieux la croissance cristalline de Ti02 dès la « première » couche de cristallites.
On a pu observer que la cristallisation du Ti02 était un peu moins poussée pour les revêtements déposés par une autre technique que la CVD. Là encore, tout est cependant affaire de compromis : une cristallisation moins poussée et une activité photocatalytique a priori moins élevée peuvent être « compensées » par l'utilisation d'un procédé de dépôt moins onéreux ou moins complexe, par exemple. De plus, l'utilisation d'une sous-couche appropriée ou le dopage du Ti02 peuvent permettre d'améliorer les performances photocatalytiques si nécessaire.
On vérifie aussi de la comparaison des exemples 2 et 3 que la nature de la sous-couche influe sur le mode de cristallisation et, de fait, sur l'activité photocatalytique du revêtement.

Claims

REVEIMDICATIONS
1 . Substrat (1 ) à base verrière, céramique ou vitro-céramique, muni sur au moins une partie d'au moins une de ses faces d'un revêtement (3) à propriété photo-catalytique comportant de l'oxyde de titane au moins partiellement cristallisé.
2. Substrat (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'oxyde de titane cristallisé est sous forme anatase, sous forme rutile ou sous forme d'un mélange d'anatase et de rutile.
3. Substrat (1 ) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'oxyde de titane est cristallisé avec un taux de cristallisation d'au moins 25%, notamment compris entre 30 et 80%.
4. Substrat (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'oxyde de titane cristallisé est sous forme de cristallites de taille moyenne comprise entre 0,5 et 60 nm, de préférence 1 à 50, notamment 10 à 40 nm.
5. Substrat (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement (3) comporte également un matériau minéral, notamment sous forme d'un oxyde ou mélange d'oxydes amorphe ou partiellement cristallisé du type oxyde de silicium, oxyde de titane, oxyde d'étain, oxyde de zirconium, oxyde d'aluminium.
6. Substrat (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement comprend des additifs aptes à amplifier le phénomène photocatalytique dû à l'oxyde de titane, notamment en augmentant la bande d'absorption du revêtement et/ou en augmentant le nombre de porteurs de charges par dopage du réseau cristallin de l'oxyde ou par dopage de surface du revêtement et/ou en augmentant rendement et cinétique des réactions photocatalytiques en recouvrant au moins une partie du revêtement par un catalyseur.
7. Substrat (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réseau cristallin de l'oxyde de titane est dopé, notamment par au moins un des éléments métalliques du groupe comprenant le niobium, le tantale, le fer, le bismuth, le cobalt, le nickel, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène.
8. Substrat ( 1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'oxyde de titane ou le revêtement (3) dans son ensemble est revêtu d'un catalyseur, notamment sous la forme de couche mince de métal noble du type platine, rhodium, argent, palladium.
9. Substrat ( 1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le revêtement incorpore des éléments métalliques, notamment sous forme de particules, visant à augmenter sa bande d'absorption, éléments choisis parmi l'étain, le cadmium, le tungstène, le cérium ou le zirconium.
10. Substrat ( 1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dopage de surface de l'oxyde de titane ou du revêtement qui le comporte est réalisé en recouvrant au moins une partie dudit revêtement d'une couche d'oxyde ou de sels métalliques, le métal étant choisi parmi le fer, le cuivre, le ruthénium, le cérium, le molybdène, le bismuth, le vanadium.
1 1 . Substrat (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du revêtement (3) est hydrophile, avec notamment un angle de contact à l'eau inférieur à 5 ° après exposition à un rayonnement lumineux, et/ou oléophile.
1 2. Substrat ( 1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement (3) est compris entre 5 nm et 1 micron, notamment entre 5 et 100 nm, de préférence 1 0 à 80, notamment 20 à 50 nanomètres.
1 3. Substrat ( 1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rugosité RMS du revêtement (3) est comprise entre 2 et 20 nm, notamment entre 5 et 20 nm.
1 4. Substrat (1 ) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'est disposée sous le revêtement (3) à propriété photocatalytique au moins une couche mince (2) à fonction anti-statique, thermique, optique, ou faisant barrière à la migration des alcalins provenant du substrat ( 1 ).
1 5. Substrat ( 1 ) selon la revendication 14, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction anti-statique, éventuellement à polarisation contrôlée, et/ou thermique et/ou optique est à base de matériau conducteur du type métal ou du type oxyde métallique dopé tel que ITO, Sn02:F, ZnO:ln, ZnO.F, ZnO:AI, ZnO:Sn ou oxyde métallique sous-stoechiométπque en oxygène comme Sn02 x ou Zn02 x avec x < 2
16. Substrat (1 ) selon la revendication 14, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction optique est à base d'un oxyde ou d'un mélange d'oxydes dont l'indice de réfraction est intermédiaire entre celui du revêtement et celui du substrat, notamment choιsι(s) parmi les oxydes suivants • Al203, Sn02, ln203, oxycarbure ou oxynitrure de silicium.
1 7. Substrat (1 ) selon la revendication 14, caractérisé en ce que la couche mince (2) à fonction de barrière aux alcalins est à base d'oxyde, de nitrure, d'oxynitrure ou d'oxycarbure de silicium, d'AI203.F ou de nitrure d'aluminium.
1 8. Substrat ( 1 ) selon la revendication 1 4, caractérisé en ce que le revêtement (3) constitue la dernière couche d'un empilement de couches anti¬ reflets.
1 9. Vitrage « anti-salissures et/ou anti-buée », monolithique, multiple du type double-vitrage ou feuilleté incorporant le substrat ( 1 ) selon l'une des revendications précédentes.
20. Application du substrat (1 ) selon l'une des revendications 1 à 1 8 à la fabrication de vitrages « auto-nettoyants », anti-buée et/ou anti-salissures, du type salissures organiques et/ou minérales, notamment des vitrages pour le bâtiment du type double-vitrage, des vitrages pour véhicules du type pare- brise, lunette arrière ou latéraux d'automobile, trains, avions, ou vitrages utilitaires comme des verres d'aquarium, de vitrines, de serre, d'ameublement intérieur, de mobilier urbain, ou des miroirs, écrans de télévision, vitrages à absorption variable commandée électriquement.
21 . Procédé d'obtention du substrat (1 ) selon l'une des revendications 1 à 1 8, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) a propriété photo¬ catalytique par pyrolyse en phase liquide, notamment à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type chélate de titane et/ou alcoolate de titane.
22. Procédé d'obtention du substrat (1 ) selon l'une des revendications 1 à 1 8, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) a propriété photo¬ catalytique par une technique de sol-gel, avec un mode de dépôt du type trempé ou dip-coating, cell-coating, spray-coating, ou enduction laminaire, à partir d'une solution comprenant au moins un précurseur organo-métallique de titane du type alcoolate de titane.
23. Procédé d'obtention du substrat ( 1 ) selon l'une des revendications 1 à 1 8, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photo¬ catalytique par pyrolyse en phase vapeur, CVD, à partir d'au moins un précurseur de titane du type halogénure ou organo-métallique.
24. Procédé selon l'une des revendications 21 à 23, caractérisé en ce qu'on dépose le revêtement (3) à propriété photo-catalytique en au moins deux étapes successives.
25. Procédé selon l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce qu'on fait subir au revêtement (3) à propriété photo-catalytique, après dépôt, au moins un traitement thermique du type recuit.
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