BE1016494A3 - Vitrage anti-feu. - Google Patents

Abstract

Les vitrages selon l'invention comprennent au moins une couche intumescente à base de silicate alcalin hydraté comprise entre des feuilles de verre dont au moins une revêtue d'une couche mince filtrant les rayons ultraviolets auxquels le vitrage est exposé, la couche filtrant les ultraviolets ne transmettant pas plus de 20%, des rayons de longueurs d'onde égales et inférieures à 345nm. Les vitrages obtenus résistent bien au vieillissement.

Description

  2995/9197
Vitrage anti-feu
La présente invention concerne les vitrages anti-feu comportant une couche de matériau intumescent à base de silicate alcalin hydraté.
Les vitrages anti-feu comportant en plus de feuilles de verre, une ou plusieurs feuilles de matériau intumescent sont largement répandus dans le commerce. Ils présentent des qualités de résistance au feu variées en fonction de leur constitution. En dehors de leur qualité de résistance au feu ils doivent aussi assurer une certaine résistance mécanique. Ces deux propriétés peuvent être obtenues également par un choix approprié de structure comprenant notamment plusieurs feuilles de verre associées à plusieurs feuilles de matériau intumescent.
Pour une utilisation satisfaisante les produits en question doivent être exempts de défauts, et en particulier de défauts qui en altèrent la transparence.

   Il est connu que parmi les défauts possibles pour ce type de produits, les plus fréquents concernent la formation de bulles et/ou de voile (haze). Ces défauts apparaissent le plus souvent à l'épreuve du vieillissement. Pour être parfaitement satisfaisants il convient que ces produits conservent leur qualité optique au moins sur une durée qui n'est pas inférieure à 10 ans.
Un facteur reconnu comme favorisant le vieillissement accéléré est l'exposition aux rayons ultraviolets.

   Compte tenu de ce que les produits en question sont très souvent exposés à des rayonnements riches en ultraviolets, notamment aux rayonnements solaires, la conservation des qualités optiques nécessite la mise en oeuvre de dispositions spécifiques.
Différents moyens ont été proposés pour prévenir l'altération des propriétés optiques des vitrages comportant des couches à base de silicates alcalins hydratés, étant entendu que les feuilles de verre clair traditionnelles qui enveloppent ces couches, à l'évidence ne constituent pas une barrière suffisante aux rayons ultraviolets.
Parmi les moyens proposés figure en particulier l'utilisation d'une feuille connue pour constituer un filtre efficace aux UV, et qui par ailleurs est couramment utilisée dans la constitution de vitrages feuilletés pour leur conférer des propriétés de résistance aux impacts.

   Les feuilles de polyvinylbutyral sont 2995/9197 particulièrement appropriées. On sait notamment que même sous une épaisseur relativement faible, de 0,38 mm environ, plus de 95% des rayons UV sont arrêtés. Cependant l'utilisation de feuilles polymères dans les vitrages anti-feu n'est pas toujours appropriée. La présence de matériaux organiques est de préférence évitée dans ce type de produits en raison de leur comportement au feu.

   Par ailleurs la mise en oeuvre impose une disposition bien définie de cette feuille sur le trajet du rayonnement incident de telle sorte qu'elle fasse effectivement obstacle aux rayons UV avant que ceux-ci ne parviennent jusqu'à la couche sensible qui doit être protégée.
D'autres propositions ont étés faites qui consistent à utiliser notamment une couche mince d'oxyde de titane déposée sur la feuille de verre au moins du côté de la lumière incidente.

   Les études des inventeurs ont montré que la présence d'une couche de ce type en termes de protection contre les UV, est insuffisante pour prévenir la dégradation de la couche intumescente.
L'invention a donc pour but de fournir des vitrages anti-feu comportant des couches intumescentes à base de silicates alcalins protégés contre les altérations résultant de l'exposition aux rayons ultraviolets.
Selon l'invention, des vitrages de ce type comprennent au moins une feuille de verre comportant une couche, ou un ensemble de couches, dont la transmission des ultraviolets de longueur d'onde inférieure à 345 nm, n'est pas supérieure à 20%, de préférence pas supérieure à 15% et façon particulièrement avantageuse n'est pas supérieure à 10%.

   Pour les plus performantes les couches filtrant les UV ne transmettent pas plus de 5% et même moins de 5% des longueurs d'onde inférieures à 345 nm. La ou les couches en question par ailleurs offrent une transmission dans le visible qui n'est pas inférieure à 80% et de préférence pas inférieure à 85%.
Pour être parfaitement satisfaisants, les produits selon l'invention doivent être pratiquement "neutres" en coloration ou légèrement gris ou bleutés.
Les éléments concernant les paramètres optiques utilisés dans la définition de l'invention suivent les formes normalisées suivantes:
- la transmission lumineuse totale (TL).

   Cette transmission totale est le résultat de l'intégration entre les longueurs d'onde de 380 et 780 nm de l'expression:
[Sigma] T[lambda]-E .S[lambda]/ [Sigma] E .S[lambda], dans laquelle 1 est la transmission à la longueur d'onde [lambda], E[lambda]est la distribution spectrale de l'illuminant et S est la sensibilité de l'oeil humain 2995/9197 normal en fonction de la longueur d'onde [lambda];
- la transmission totale dans l'ultraviolet (TUV).

   Cette transmission totale est le résultat de l'intégration entre 280 et 380 nm de l'expression: [Sigma] T[chi].U[chi] / [Sigma] U^. dans laquelle Ux est la distribution spectrale du rayonnement ultraviolet ayant traversé l'atmosphère, déterminée dans la norme DIN 67507.
Pour les produits traditionnels dans lesquels la couche intumescente est à base de silicates alcalins hydratés, il est apparu à l'expérience que la dégradation était essentiellement due à des longueurs d'onde inférieures à 345 nm. La dégradation pour des longueurs d'ondes plus grandes n'est pas perceptible dans la durée des essais de vieillissement.

   De façon analogue, les mesures entreprises par les inventeurs ont permis de déterminer le seuil quantitatif au-delà duquel les rayons UV de longueur d'onde inférieure à 345 nm pouvaient conduire à l'apparition de défauts dans les limites de temps compatibles avec une utilisation normale.
Les inventeurs ont également établi que la sensibilité aux UV de la couche intumescente dépend pour partie de la nature de cette couche. L'apparition des défauts de type "bulles" ou "voile", semble d'autant plus marquée que la teneur en eau de cette couche est plus élevée.

   Dans ce sens les silicates de sodium hydratés qui sont les produits les plus usuels sont particulièrement sensibles.
En fonction des essais, et selon la nature des silicates, la valeur de 20% des rayons UV pour la longueur d'onde de 345 nm de la lumière solaire apparaît comme le seuil le plus haut qui puisse être supporté sans risque d'apparition des défauts. De préférence cette valeur est au plus de 15%, ou même 10%, et avantageusement est aussi faible que possible. Autrement dit une filtration des UV qui ne permet pas de descendre en dessous de cette proportion, n'améliore pas la résistance aux UV de manière suffisante pour tout produit du type silicate alcalin hydraté.

   Pour les produits les plus sensibles à cette possible altération comme les silicates alcalins de sodium, le seuil est de préférence de seulement 5% du rayonnement UV.
Les vitrages anti-feu selon l'invention comportent une ou plusieurs couches, ou ensembles de couches minces, dont une couche au moins choisie dans le groupe de matériaux comprenant l'oxyde de zinc ou d'un alliage à base de zinc, les oxydes mixtes d'étain et de zinc, l'oxyde de cérium. 2995 197
Les épaisseurs mises en oeuvre sont choisies en fonction de cette capacité à faire obstacle à la transmission des UV. Le choix tient encore compte de la transmission dans le visible des couches en question. Mais d'autres facteurs, en particulier la commodité de production de ces couches, sont aussi déterminants dans le choix effectué.

   Pour l'ensemble de ces raisons une couche préférée selon l'invention est à base d'oxyde de zinc. Les couches d'oxyde de zinc sont relativement faciles à déposer, et sont relativement peu coûteuses.
Pour une couche d'oxyde de zinc seul, l'épaisseur n'est pas inférieure à 60 nm. Elle est avantageusement d'au moins 100 nm, et de préférence d'au moins 150 nm. Pour des épaisseurs moindres la fraction des UV de moins de 345 nm de longueur d'onde effectivement filtrée n'est pas suffisante pour garantir la longévité recherchée des produits lorsque ceux-ci sont exposés à des rayonnements solaires.
Dans la détermination de l'épaisseur nécessaire de la couche filtrant les UV, il faut aussi tenir compte des autres éléments entrant dans la composition du vitrage, susceptibles de réduire la transmission des UV.

   A titre indicatif même les feuilles de verre ont une incidence sur cette transmission. Pour les feuilles de verre clair ordinaire la transmission des UV en fonction de l'épaisseur de la ou des feuilles est de l'ordre indiqué dans le tableau suivant.
Epaisseur en mm 2 3 4 5 6 8 10 12
 <EMI ID=4.1> 
TUV % 70 64 57 55 53 48 44 41
Dans la détermination de la transmission des UV comme indiqué précédemment, la plage considérée comporte une part importante supérieure au seuil retenu de 345 nm. L'influence effective de la feuille de verre tient compte de cette distribution spectrale. Autrement dit, elle est un peu moindre que ne le laisse supposer le tableau précédent.
Les vitrages anti-feu comportent sur leurs faces des feuilles de verre qui sont le plus usuellement de 3 ou 4 mm.

   Les UV qui atteignent la première couche intumescente sont donc déjà réduits d'environ un tiers. Cette proportion pour des feuilles de verre plus épaisses, moins usuelles, peut descendre à moins de la moitié. Les couches filtrant les UV, selon l'invention peuvent être adaptées en conséquence. En particulier leur épaisseur peut être moindre si la feuille de verre externe sur laquelle cette couche est disposée est relativement épaisse. 2995/9197
Si pour la couche filtrante une épaisseur minimum est requise, il n'y a pas en principe de limite supérieure à ne pas dépasser en dehors de celle conduisant à une diminution excessive de la transmission lumineuse visible qui pourrait en résulter. Pour les couches à base d'oxyde de zinc il n'est pas souhaitable d'utiliser des couches dont l'épaisseur serait de plus de 300 nm.

   Audelà le gain en terme de filtration des UV n'est plus significatif, mais l'augmentation de l'épaisseur de la couche a pour conséquence une réduction possible de la transmission dans le visible.
Un facteur supplémentaire conduit à limiter les épaisseurs des couches filtrant les UV. Il s'agit de la structure de ces couches. Compte tenu de leur mode de production les couches filtrant les UV, et particulièrement les couches à base d'oxyde de zinc peuvent se développer sous des structures plus ou moins sensibles à l'action corrosive des couches de silicates alcalins.

   La formation de ces couches peut conduire soit à des formes relativement "compactes" ou, à l'inverse, à des structures présentant des points facilitant l'altération de ces couches.
Les couches à base d'oxyde de zinc sont déposées de manière traditionnelle, notamment dans les techniques utilisant un dépôt sous vide par pulvérisation cathodique sous champ magnétique ("magnetron sputtering"). Ces couches peuvent aisément être portées aux épaisseurs requises. Les couches en question peuvent aussi avantageusement être déposées par pyrolyse, ces dernières présentant l'avantage d'un coût de production moindre et d'une meilleure compacité.
Les couches minces à base d'oxyde de zinc comprennent souvent un autre métal en faibles proportions.

   C'est le cas notamment de l'aluminium qui est introduit à des pourcentages de l'ordre de 2 à 4% pour des raisons liées au processus de formation de ces couches. La présence d'aluminium, notamment dans les techniques de pulvérisation cathodique, permet de bien stabiliser le fonctionnement de la cathode métallique formée de cet alliage. On évite de ce fait les irrégularités dans la couche provenant d'une certaine instabilité du système.
Quel que soit son mode de préparation, mais particulièrement lorsque la couche à base d'oxyde de zinc est formée par pulvérisation cathodique, si l'épaisseur dépasse quelques dizaines de nanomètres, la couche tend à prendre une structure qualifiée de "colonnaire". Ce type de structure comme son nom l'indique conduit à des amas d'oxyde séparés par des interfaces propices à la pénétration des agents corrosifs.

   Pour limiter ce mécanisme, il est préférable selon l'invention de limiter l'épaisseur de chaque couche d'oxyde de telle sorte que le dépôt ne développe pas, ou peu, ce type de structure.
Lorsque les couches sont d'épaisseur telle qu'il est difficile de prévenir l'apparition de ce type de structure colonnaire, il est avantageux selon l'invention de diviser la couche de manière à réduire l'épaisseur de chacune au niveau où une telle structure ne se manifeste pas ou de manière limitée. Dans ce cas les couches divisées sont séparées par une couche intermédiaire d'un autre matériau, lequel est avantageusement du type de ceux indiqués ci-dessous pour protéger les couches filtrant les UV.
Les silicates alcalins hydratés constituant les couches intumescentes sont relativement agressifs. Il s'agit de produits fortement basiques.

   Le contact direct de la couche anti-UV avec le matériau intumescent peut occasionner une altération de la couche. Il est préférable selon l'invention de protéger la couche par interposition d'une barrière parfaitement inerte vis-à-vis du silicate.
Avantageusement, la protection de la couche à base d'oxyde de zinc est obtenue par interposition d'une couche mince résistante à des pH supérieurs à 11 et présentant une transmission lumineuse visible au moins égale à 80%. Des couches mince de ce type sont par exemple à base d'oxyde d'étain, d'oxyde, de nitrure ou d'oxy-nitrure d'aluminium de titane ou de zirconium. Cette couche protectrice est d'épaisseur limitée à ce qui est strictement nécessaire pour le rôle de protection de la couche filtrant les UV.

   Ordinairement cette couche n'a pas d'épaisseur inférieure à 10 nm et, dans la mesure du possible cette épaisseur reste inférieure à 70 nm, et de préférence inférieure à 50 nm, pour minimiser son influence sur la transmission lumineuse.
La couche protectrice est éventuellement une couche d'un polymère organique résistant aux conditions alcalines indiquées suffisamment transparent. Il s'agit par exemple de films de polyuréthanes, de polytéréphtalate d'éthylène glycol (PET), d'AAE, ou encore de couche de silicones.
Les couches organiques sont sensiblement plus épaisses que les couches minérales indiquées ci-dessus. Typiquement leur épaisseur se situe entre 5 et 70 [mu], et le plus souvent entre 10 et 30 [mu].
Le caractère corrosif de la couche intumescente est variable selon sa composition. Il est d'autant plus marqué que la teneur en eau est plus élevée.

   Il 2995/9197 varie aussi en fonction des additifs contenus dans la couche et qui peuvent influer sur son caractère plus ou moins caustique. C'est le cas par exemple des additifs fortement basiques, notamment de la présence d'urée. En conséquence la barrière protectrice de la couche anti-UV peut aussi être plus ou moins importante pour s'adapter à la nature du silicate utilisé pour composer la couche intumescente.
L'introduction d'un filtre anti-UV ne se justifie que dans les utilisations dans lesquelles la couche de silicates est effectivement soumise à un rayonnement susceptible d'altérer la transparence du vitrage. Dans ce sens, si une face seulement du vitrage est exposée à un tel rayonnement, le filtre anti-UV peut être limité au côté correspondant à l'incidence de ce rayonnement.

   Dans l'hypothèse inverse, à savoir où le rayonnement UV peut provenir indifféremment d'un côté ou de l'autre du vitrage, il conviendra de disposer d'un filtre UV de chaque côté de la couche intumescente.
Dans les vitrages comportant une pluralité de feuilles de verre et de couches intumescentes, il va de soi que la protection des couches doit être effectuée sur les faces exposées les premières aux UV. Pour les couches ou les faces situées plus profondément dans le vitrage, elles bénéficient automatiquement de la protection des couches précédentes.
Les vitrages anti-feu tels que décrits précédemment peuvent aussi faire l'objet d'un montage sous forme de vitrage double. Comme précédemment il suffit pour garantir les propriétés optiques que le rayonnement incident soit filtré avant de parvenir jusqu'à la couche intumescente.

   Si la première feuille du vitrage double n'est pas de type anti-feu, il peut être avantageux d'y déposer la couche filtrante de sorte que celle-ci n'étant pas au contact des silicates alcalins, elle ne nécessite pas la présence d'une couche de protection.
L'invention est décrite de façon plus détaillée en faisant référence aux dessins dans lesquels:
- la figue 1 est une vue schématique en coupe montrant une structure de base d'un vitrage anti-feu;
-la figure 2 analogue à la précédente présente un vitrage anti-feu selon l'invention, dont la couche intumescente est protégée contre les altérations dues aux UV;
- la figure 3 analogue à la figure 2, est un mode de réalisation dans 2995/9197 lequel le filtre UV est isolé de la couche intumescente;

  
- la figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention comportant un ensemble anti-UV de chaque côté de la couche intumescente;
- la figure 5 présente un mode de réalisation selon l'invention dans lequel une feuille de verre est remplacée par un ensemble feuilleté;
- la figure 6 illustre la mise en oeuvre d'un vitrage anti-feu dans une structure de vitrage double;

  
- la figure 7 est un graphique montrant les variations de transmission de différents vitrages en fonction de la longueur d'onde considérée
- la figure 8 montre l'incidence de l'épaisseur d'une couche anti-UV à base d'oxyde de zinc
- la figure 9 illustre l'influence de l'épaisseur de la feuille de verre pour deux couches anti-UV identiques
- la figure 10 montre la variation de transmission pour une couche anti-
UV à base d'oxyde de zinc protégée par une couche d'oxyde d'étain.
Le type de vitrage concerné par l'invention est représenté en coupe à la figure 1.

   Le vitrage anti-feu dans sa configuration la plus élémentaire comprend deux feuilles de verre (1 et 2) , réunies au moyen d'une feuille de matériau intumescent (3) constitué de silicate alcalin hydraté.
Les feuilles de verre sont soit de verre" float" usuel, soit le cas échéant de verre à faible coefficient de dilatation thermique du type borosilicaté.
Les structures des vitrages anti-feu du commerce peuvent assembler plusieurs feuilles de matériaux intumescents et un nombre correspondant de feuilles de verre. De même l'épaisseur des feuilles de verre et celle de la, ou des feuilles de matériau intumescent, varient en fonction des modes de production et des applications envisagées.

   Les structures les plus épaisses, et celles constituées de multiples feuilles de verre et de matériau intumescent conduisant normalement aux vitrages les 2995/9197 plus résistant à l'épreuve du feu.
Quelle que soit la structure choisie, la question de la transparence, et plus précisément de l'absence d'apparition de bulles ou de voile dans le temps, reste attachée à la présence de ces feuilles de matériau intumescent exposées aux rayons UV. Dans une certaine mesure plus l'épaisseur totale du matériau intumescent est grande, plus les défauts liés au vieillissement altèrent la transparence du vitrage, et donc plus il est nécessaire de faire en sorte d'éviter l'apparition de ces défauts.
Dans la forme présentée les feuilles de verre sont "simples".

   Dans certaines réalisations une ou plusieurs feuilles de verre "monolithiques "peuvent être remplacées par une ou plusieurs feuilles stratifiées constituées par exemple de deux feuilles de verre réunies au moyen d'une feuille intercalaire thermoplastique du type polyvinylbutyral (PVB), vinyl-acétate d'éthylène (EVA) etc. L'utilisation des feuilles de ce type a pour but généralement d'améliorer les qualités mécaniques du vitrage. Les propriétés des matériaux constitutifs de ces intercalaires présentent cependant un certain nombre d'inconvénients lorsqu'ils sont soumis à l'épreuve du feu, notamment du fait qu'ils conduisent à un dégagement de fumées provenant de leur décomposition. Lorsqu'ils sont présents dans un vitrage, on s'efforce de les disposer de telle sorte que ces inconvénients soient minimisés.

   En particulier ils sont placés de préférence du coté des vitrages les moins susceptibles d'être exposé au feu ou, dans les structures plus complexes comportant plus de deux feuilles de verre, ils sont situés éventuellement au centre de ces structures.
Comme indiqué précédemment les feuilles de PVB constituent accessoirement un filtre très puissant contre les rayons UV.

   L'utilisation systématique de ces feuilles comme protection contre la dégradation des couches intumescentes n'est cependant pas souhaitable généralement en raison des difficultés indiquées ci-dessus à propos de la tenue au feu de ces matériaux, en raison aussi de ce qu'ils s'accompagnent d'un accroissement de l'épaisseur totale du vitrage, en raison encore de leur coût, les feuilles de PVB constituant un élément important du coût de l'ensemble.
Les matériaux intumescents dont il est question sont de natures variées. Leur composition à base de silicates alcalins hydratés se distingue, notamment par la nature des silicates utilisés. Les plus usuels sont les silicates de 2995/9197 sodium, mais les silicates de potassium sont également souvent utilisés éventuellement en mélange avec les silicates de sodium.

   Le choix de l'un ou l'autre de ces alcalins influe aussi sur les proportions des autres constituants et notamment sur la teneur en eau.
Les matériaux intumescents se caractérisent encore par les proportions relatives de Si et d'alcalins présents dans la composition. Ce rapport définit ce qui est présenté habituellement comme reflétant le caractère plus ou moins "réfractaire" de ces matériaux. Une autre caractéristique significative de ces matériaux est leur teneur en eau, qui est parfois présentée indirectement par la "perte au feu" du produit, désignant le pourcentage pondéral de ce qui est éliminé lorsque le matériau est calciné.

   L'eau présente dans le matériau intumescent, en se dégageant sous l'effet de la chaleur, est responsable de la formation de la mousse dont dépend la qualité anti-feu.
D'autres constituants participent à la composition de ces matériaux. II s'agit d'éléments variés qui, soit contribuent à l'amélioration des propriétés antifeu, soit participent de la stabilité du produit dans le temps, soit facilitent la production de ces vitrages. Parmi les éléments les plus utilisés figurent notamment les composés polyols et en particulier la glycérine qui favorise notamment une certaine plasticité du matériau intumescent.
La nature et les propriétés des matériaux en question font l'objet de nombreuses publications antérieures.

   A titre indicatif on peut se reporter notamment aux publications de brevet: EP 1 027 404, FR 2 607 491, FR 2 399 513.
Dans un premier temps les inventeurs ont recherché les conditions d'exposition susceptibles de conduire à l'apparition de défauts lorsque le vitrage est soumis à un vieillissement dans des conditions accélérées. Ils ont ainsi pu déterminer les caractéristiques des radiations responsables de la formation de ces défauts. Pour cela ils ont soumis des échantillons de vitrages identiques à un même rayonnement mais en filtrant ce rayonnement au moyen de filtres connus permettant d'éliminer les longueurs d'onde inférieures à des valeurs déterminées.
Pour ces essais le vitrage est constitué de deux feuilles de verre clair ordinaire de 2,85 mm d'épaisseur, réunies au moyen d'une couche de silicate de sodium hydraté de 1mm d'épaisseur.

   Le verre est de type silico-sodo-calcique traditionnel. Sa transmission lumineuse sous une épaisseur de 4mm s'établit à 90%. La transmission dans les UV pour la même épaisseur est de 57%. La couche de silicate de sodium présente un rapport Si/alcalins de 3,3. La teneur en eau est de 20%, et la teneur en glycérine est de l'ordre del5%.
Ainsi à l'expérience il est apparu que les longueurs d'onde supérieures à 345 nm n'entraînaient pratiquement l'apparition d'aucun défaut, notamment de bulles après une exposition équivalant à 10 ans dans des conditions d'utilisation naturelles.
La même épreuve de vieillissement a été reproduite avec des éléments constitutifs du vitrage anti-feu lui-même.

   En particulier on a vérifié qu'un vitrage comprenant un ensemble feuilleté constitué de deux feuilles de verre de 1,6 mm d'épaisseur, réunies par une feuille de PVB de 0,38mm était effectivement protégé contre les radiations nuisibles à la longévité du produit. Dans cette configuration après les 1000 heures d'épreuve correspondant aux 10 ans de vieillissement naturel, le produit n'était pas sensiblement altéré par l'apparition de bulles ou de "haze" lorsque que l'irradiation était effectuée du coté comportant le PVB.
La figure 2 illustre de manière le principe de l'invention.

   Dans la structure présentée en plus des deux feuilles de verre (1,2) et de la couche intumescente (3) de la figure 1, une couche (4) faisant office de filtre UV, est disposée sur la feuille (1) du côté exposé au rayonnement UV, de telle sorte que la couche intumescente se situe en aval sur le trajet du rayonnement.
La figure 3 analogue à la précédente comporte en plus une couche ou revêtement 5, dont le rôle est d'éviter le contact du filtre anti-UV et de la couche intumescente, lorsque leurs caractéristiques font que le silicate de la couche intumescente est susceptible de corroder le filtre anti-UV.
La figure 4 présente un vitrage comportant un filtre anti-UV et sa couche de protection de chaque côté de la couche intumescente.

   La présence de deux couches anti-UV est rendue nécessaire lorsque les deux faces du vitrage peuvent être exposées aux UV.
La figure 5 présente un vitrage comportant un ensemble feuilleté formé de deux feuilles de verre (1,1') et d'un intercalaire de type PVB (6). L'autre feuille de verre (2) est simple. La présence de la feuille de PVB qui constitue un puissant filtre UV fait que du côté du feuilleté il est superflu de prévoir un filtre supplémentaire. A l'inverse la face opposée qui ne comporte pas de feuilleté doit faire l'objet d'une protection anti-UV spécifique au moyen des couches (4,5) si elle 2995/9197 est exposée aux UV.
La figure 6 illustre un mode de réalisation d'un vitrage double comportant un élément anti-feu (1,2,3) du type présenté à la figure 1.

   La feuille de verre 7 associée à l'élément anti-feu est séparée de celui-ci par un espacement (8) ordinairement confiné et isolé de l'atmosphère environnante. Dans le cas où le rayonnement incident rencontre en premier la feuille (7), il est avantageux de disposer le filtre anti-UV sur la face interne de cette première feuille. On évite ainsi le contact avec le silicate et la nécessité de protéger le filtre contre l'effet corrosif du silicate. La couche filtrante peut aussi, bien évidemment, se situer sur la face de l'élément anti-feu exposée en premier au rayonnement UV. La mise en oeuvre est néanmoins plus délicate en raison des risques accrus d'altérations notamment mécaniques qui accompagnent la formation de cet élément anti-feu.

   A l'inverse la production, le stockage et la mise en oeuvre d'une feuille simple portant une couche anti-UV telles que celles proposées selon l'invention, correspondent à des opérations courantes, bien maîtrisées.
Les combinaisons indiquées ci-dessus ne sont que quelques unes des possibilités offertes pour constituer des vitrages anti-feu selon l'invention qui peut recouvrir de multiples variantes. En particulier les vitrages anti-feu présentés ne comportent qu'une couche intumescente. L'invention couvre bien entendu les vitrages comportant plusieurs couches de ce type.
La détermination de la transmission lumineuse pour différentes configurations de l'art antérieur fait l'objet de la figure 7.

   Sur le graphique, la transmission lumineuse est reportée en fonction de la longueur d'onde.
Sur ce graphique la courbe I est celle correspondant à une feuille de verre "float" clair seule, de 2,85 mm d'épaisseur. On constate que les longueurs d'onde inférieures à 345 nm sont largement transmises. L'élimination totale n'est atteinte de façon progressive que pour des longueurs d'onde inférieures à environ 310 nm. Une partie significative des rayons UV responsables de l'altération de la couche intumescente est donc transmise jusqu'à celle-ci. En pratique cela conduit à l'apparition de défauts gênants, après seulement l'équivalent d'une année d'exposition dans les conditions naturelles.
La courbe II est donnée à titre indicatif de l'influence du verre luimême sur la transmission aux diverses longueurs d'onde.

   Dans le cas considéré, la feuille de verre clair a cette fois une épaisseur de 4,85 mm. Globalement le profil de la courbe de transmission est analogue au précédent avec un décalage vers les 2995/9197 longueurs d'onde un peu plus grandes. La disparition complète de la transmission ne débute qu'à environ 320 nm. Globalement le maximum de transmission aussi bien pour les faibles longueurs d'onde que pour le visible est abaissé. Cependant on constate que la fraction transmise, dont la longueur d'onde est inférieure à 345 nm, reste très significative. L'accroissement de l'épaisseur de la feuille de verre protégeant la couche intumescente ne permet pas de protéger convenablement celle-ci contre les altérations liées au vieillissement.

   Comme précédemment après une année d'exposition aux conditions naturelles, la couche présente de bulles en quantité indésirable.
La courbe III est obtenue en utilisant pour "filtre" un feuilleté constitué de deux feuilles de verre de 1,6 mm d'épaisseur chacune, et d'un intercalaire de PVB de 0,38 mm d'épaisseur. L'ensemble feuilleté constitue contrairement aux cas précédents un filtre particulièrement efficace pour toutes les longueurs d'onde inférieures à environ 380 nm. Ceci explique la très bonne tenue de la couche intumescente protégée par la présence de la feuille de PVB.

   Après une année d'exposition naturelle pratiquement aucune modification n'est décelable pour les propriétés optiques de la couche intumescente et des vitrages comportant cette couche.
La courbe IV correspond à la transmission d'une feuille de verre de même type que celle faisant l'objet de la courbe I, mais cette fois une couche d'oxyde de titane de 100 nm d'épaisseur est ajoutée sur toute la surface de la feuille, comme proposé antérieurement. On constate que la présence de la couche d'oxyde de titane modifie sensiblement le spectre de transmission. Néanmoins dans les longueurs d'onde inférieures à 345 nm, la proportion d'UV transmis reste significative. A 345 nm elle est encore de l'ordre de 30%.

   Le filtre est insuffisant pour les couches intumescentes sensibles aux UV.
La figure 8 montre les spectres de transmission de feuilles de verre de 2,85 mm d'épaisseur revêtues de couches d'oxyde de zinc.
Les couches sont déposées par "magnetron sputtering" de façon traditionnelle à partir d'une cathode de Zn, par dépôt réactif en atmosphère riche en oxygène (80%).
Trois épaisseurs de couches sont essayées pour déterminer l'influence de cette épaisseur sur la transmission. Les épaisseurs sont respectivement de 70 (V), 100 (VI) et 170 nm (VII). La présence des couches modifie un peu la transmission lumineuse globale dans le visible. Le graphique ne permet pas de rendre compte de cette faible variation, la contribution à cette transmission se situant essentiellement entre 400 et 800 nm.

   Au total la présence de la couche réduit cette transmission d'environ 1 à 2%.
Avec ces couches d'oxyde de zinc on constate qu'en dessous d'environ 360 nm, la transmission tombe à des niveaux suffisamment bas pour que le matériau intumescent soit convenablement protégé par ce filtre, pour toutes les épaisseurs essayées. Les transmissions des UV en dessous du seuil de 345 nm montrent une décroissance quand l'épaisseur augmente. L'influence de l'épaisseur s'atténue au-delà de lOOnm. Une augmentation ne modifie plus sensiblement la transmission des UV. L'accroissement de l'épaisseur à pour conséquence une diminution de la transmission dans le visible.

   Pour cette raison, s'il est souhaitable d'avoir une épaisseur suffisante pour réduire la transmission des UV à des niveaux permettant de protéger efficacement les couches intumescentes, il est préférable de ne pas trop augmenter l'épaisseur pour ne pas réduire sensiblement la transmission lumineuse.
A titre de comparaison des différentes structures, il est commode de mesurer leur taux de transmission des UV à 345 nm. Pour les structures précédentes les valeurs de transmission sont:
verre clair 2,85 mm 75%
verre clair 4,85 mm 65%
feuilleté avec PVB -0%
verre clair 2,85mm et couche ZnO 170 nm 2%
Le rôle de l'épaisseur du verre qui paraît significatif, est en fait relativement modéré lorsque l'on introduit une couche faisant obstacle de façon efficace à la transmission des UV.

   La figure 9, montre le spectre obtenu pour une même couche d'oxyde de zinc de 170 nm d'épaisseur, respectivement sur une feuille de verre de 2,85 mm d'épaisseur (VIII), et sur une feuille de 5,85 mm (IX). On constate dans les longueurs d'onde inférieures à 370 nm que les courbes sont pratiquement confondues.
Pour protéger la couche filtrant les UV lorsqu'elle peut être sensible au contact avec la couche intumescente de silicate, on interpose par exemple une couche complémentaire de protection.

   La figure 10 illustre le spectre de transmission d'une feuille de verre de 2,85 mm d'épaisseur revêtue d'une couche d'oxyde de zinc de 150 nm d'épaisseur (X), et celui correspondant à l'échantillon analogue au précédent, et dans lequel la couche d'oxyde de zinc est recouverte d'une couche protectrice d'oxyde d'étain de 50 nm d'épaisseur.
On remarque sur ce graphique que le comportement vis-à-vis des UV est pratiquement le même dans les deux cas. La présence de la couche protectrice réduit un peu la transmission dans les longueurs d'onde visibles. Pour cette raison la couche protectrice est d'épaisseur avantageusement aussi petite que possible tout en garantissant une protection suffisante de la couche d'oxyde de zinc.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Vitrage anti-feu comprenant au moins une couche intumescente à base de silicate alcalin hydraté comprise entre des feuilles de verre dont au moins une est revêtue d'une couche mince filtrant les rayons ultraviolets auxquels le vitrage est exposé, la couche filtrant les ultraviolets ne transmettant pas plus de 20%, des rayons de longueurs d'onde égales et inférieures à 345nm.

2. Vitrage selon la revendication 1 dans lequel la couche filtrant les ultraviolets ne transmet pas plus de 15%, des rayons de longueurs d'onde égales et inférieures à 345nm.

3. Vitrage selon l'une des revendications précédentes dans lequel la couche filtrant les ultraviolets présente une transmission lumineuse qui n'est pas inférieure à 70%.

4. Vitrage selon l'une des revendications précédentes dans lequel la transmission des UV du fait de la couche filtrante mais également des autres éléments en aval de la couche intumescente sur le trajet du rayonnement, et notamment des feuilles de verre, cette transmission n'est pas supérieure à 10% des UV incidents de longueur d'onde supérieure à 345 nm lorsqu'ils atteignent la couche intumescente.

5. Vitrage selon l'une des revendications précédentes dans lequel la couche filtrant les ultraviolets est à base d'un des constituants du groupe comprenant: l'oxyde de zinc ou d'un alliage à base de zinc, les oxydes mixtes d'étain et de zinc, l'oxyde de cérium.

6. Vitrage selon la revendication 5 dans lequel la couche filtrant les UV présente une épaisseur qui n'est pas inférieure à 60 nm.

7. Vitrage selon la revendication 5 ou la revendication 6 dans lequel la couche filtrant les UV présente une épaisseur qui n'est pas supérieure à 300 nm. 5 7

8. Vitrage selon l'une des revendications précédentes dans lequel le filtre anti-UV est constitué par de l'oxyde de zinc.

9. Vitrage selon l'une des revendications précédentes dans lequel la couche anti-UV est disposée entre deux feuilles de verre enserrant une couche intumescente.

10. Vitrage selon la revendication 9 dans lequel la couche anti-UV est séparée de la couche intumescente par interposition d'une couche inerte aux silicates alcalins hydratés.

11. Vitrage selon la revendication 10 dans lequel la couche inerte aux silicates alcalins hydratés est une couche d'oxyde d'étain, une couche d'oxyde, de nitrure ou d'oxynitrure d'aluminium de titane ou de zirconium.

12. Vitrage selon la revendication 8 dans lequel la couche inerte aux silicates alcalins hydratés présente une épaisseur qui n'et pas supérieure à 50 nm.

13. Vitrage selon l'une des revendications précédentes constituant un vitrage double, un des éléments de celui-ci étant constitué d'au moins deux feuilles de verre et d'une couche intumescente de silicate alcalin hydraté, l'autre élément comportant une couche mince filtrant les rayons ultraviolets auxquels le vitrage est exposé, la couche filtrant les ultraviolets ne transmettant pas plus de 15%, des rayons de longueurs d'onde égales et inférieures à 345 nm.