5 - Le vitrage autonettoyant
5.1 - Introduction
Les architectes conçoivent des immeubles de grandes
dimensions (hauteurs). Ces façades de grandes surfaces et de grandes
hauteurs posent un problème car elles sont difficiles à atteindre
et donc difficiles à nettoyer. En 2001, la société
Pilkington a commencé à commercialiser le vitrage
`autonettoyant', suivie par Saint-Gobain ... et d'autres manufacturiers.
Le principe d'un vitrage autonettoyant est basé sur une
couche transparente déposée en face 1 et qui a la
particularité d'être photocatalytique (sous l'effet des UV A de la
lumière solaire) et hyper hydrophile. L'effet photocatalytique provoque
la destruction d'impuretés déposées sur la vitre tandis
que la propriété de superhydrophilicité favorise
l'élimination de ces impuretés avec la pluie.
5.2 - Principe d'un vitrage autonettoyant
Plusieurs composés sont capables de provoquer l'effet
photocatalytique favorisant la destruction de composés organiques comme
par exemple:
TiO2, SnO2, WO3, ZnO, CdS ... L'oxyde de titane TiO2 (sous forme
cristalline anatase) est le plus actif et de plus présente un aspect
d'hyperphilicité.
Le principe actif d'un vitrage autonettoyant est un mince film
d'oxyde de titane TiO2 déposé sur la face extérieure de la
vitre. Sous l'effet du rayonnement solaire, ce film provoque des
réactions d'oxydo-réduction qui détruisent les
composés organiques en formant du CO2 et de l'eau. Le nettoyage de la
surface de la vitre est obtenu par la pluie qui achève l'action par
lavage. L'effet hydrophile empêche la formation de gouttelettes d'eau qui
concentreraient les impuretés et laisseraient des traces après
séchage. En outre, l'eau formant un film mince sur la vitre est
évacuée rapidement par évaporation.
Un verre autonettoyant est donc efficace quand il est
exposé alternativement au soleil et à la pluie. Cette action
n'est pas efficace directement pour la destruction particules minérales,
mais diminue considérablement leur adhésion au vitrage par
élimination des salissures organiques. Les salissures minérales
sont donc aussi éliminées avec la pluie.
5.3 - Caractéristiques et techniques de
dépôt du film autonettoyant TiO2
a) le film doit être déposé en face 1 du
vitrage Il s'agit d'une couche mince transparente d'oxyde de titane TiO2 sous
forme anatase. Le dépôt est généralement est
appliqué `en ligne' à haute température pendant la
fabrication de la feuille de verre.
b) Il s'agit donc d'un dépôt de type pyrolytique
transparent d'oxyde de titane, dit `dépôt dur', est très
résistant chimiquement et mécaniquement, ce qui est indispensable
pour une
application en face1 (face extérieure). En outre, la
manipulation est plus facile et le délai de stockage `avant pose' n'est
pas limité.
c) l'épaisseur du dépôt est de quelques
dizaines de nm (quelques millièmes de micromètres).
d) les vitrages autonettoyants réduisent la transmission
des rayonnements UV (A et B) de 20 à 40 % ce qui est un avantage
certain.
d) la pollution possible par les ions sodium Na+ provenant du
verre pourrait poser un problème si l'épaisseur du
dépôt était trop faible.
e) outre le dépôt pyrolytique en ligne (qui est le
dépôt le plus courant), d'autres procédés de
dépôt sont possibles :
- l'enduction, non utilisée pour les vitrages (poudre de
TiO2 + liant)
- le dépôt par procédé sol-gel (`dip
coating'), suivi d'un recuit à haute température (300°C
à400°C) pendant lequel le composé organo-métallique
est transformé en oxyde de titane.
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