WO2012153051A2 - Miroir a fine feuille de verre - Google Patents

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WO2012153051A2
WO2012153051A2 PCT/FR2012/051006 FR2012051006W WO2012153051A2 WO 2012153051 A2 WO2012153051 A2 WO 2012153051A2 FR 2012051006 W FR2012051006 W FR 2012051006W WO 2012153051 A2 WO2012153051 A2 WO 2012153051A2
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glass
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Arnaud Verger
Olivier Selles
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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    • B32B17/10761—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer containing vinyl acetal

Definitions

  • the invention relates to a mirror comprising a thin sheet of glass, a light reflecting layer and a support.
  • a mirror usually comprises a transparent panel on which a reflective layer, usually made of silver, has been deposited.
  • the panel is the support of the reflective layer and gives its rigidity to the whole.
  • its thickness is generally greater than 2 mm and generally ranges up to 6 mm or more.
  • the need to have a thick support makes the optical imperfections of the glass are all the more important since the image to be reflected crosses twice the thickness of this support. In particular, the absorption of light by the transparent material of the support is non-negligible.
  • WO2010 / 001061 teach the deposition of the silver reflective layer on the outer face of the mirror, the silver to be protected by transparent dielectric layers at least one of its physicochemical characteristics varies depending on the distance to the substrate.
  • the application WO 2007/089387 describes sol-gel-deposited silica protective layers, in particular for applications in the field of mirrors in face 1 for the concentration of solar energy.
  • US200729138 teaches a method of manufacturing a mirror comprising forming a reflective coating on a flat glass substrate, the reflective coating comprising a tin oxide and / or silane top film, and after the reflective coating has been formed on the flat glass substrate, the glass substrate is bent into the desired shape, the curvature being effected when the glass substrate is at a desired angle. temperature not exceeding 200 ° C, and the glass substrate and its coating are maintained substantially in the desired curved shape using a plate which is laminated to the glass substrate by a polymer-based adhesive layer, the layer of polymer-based glue being in direct contact with the upper film based on tin oxide and / or silane.
  • the invention relates to a mirror comprising a thin glass sheet, a reflective layer and a support.
  • the support gives its rigidity to the mirror.
  • the mirror comprises a thin sheet of transparent glass supporting a reflective layer or alternatively a thin sheet of glass placed on a support on which there is a reflective layer.
  • the silver layer is between the glass sheet and the support, it being understood that it is deposited either on the glass sheet or on the support before assembly of the glass sheet and the support.
  • the reflective layer is deposited on the thin glass sheet (inner side to the mirror) prior to assembling the mirror, as this ensures a better interface between the glass of the thin glass sheet and the silver.
  • the thin glass sheet has a thickness of less than 1, 7 mm, or even less than 1, 6 mm, or even less than 1, 5 mm, or even less than 1, 1 mm. It generally has a thickness greater than 0.1 mm, or even greater than 0.2 mm.
  • the thickness of the thin glass sheet depends on the mechanical properties that are expected. On a purely optical plane, this thickness is preferably the lowest possible.
  • the term "fine" used in the adjective for the glass sheet means that this sheet has a thickness of less than 1.7 mm.
  • the reflective layer may be made on the glass sheet or on the support in a manner known to those skilled in the art. This layer is usually metallic like silver or aluminum.
  • the reflective metal can be deposited in the vapor phase (CVD, PVD, magnetron) or wet.
  • a bonding layer is generally formed on the substrate (glass sheet or support) before depositing the reflective metal.
  • a primer layer also called a primer layer
  • Ni-Cr is generally deposited beforehand.
  • the surface is generally prepared as follows: - brightening of the glass surface (for example by a suspension of a cerium oxide powder in the water),
  • the deposition of a silver layer is preferred because silver reflects light better than aluminum.
  • Deposition of the reflective layer on the thin glass sheet is preferred over the deposition on the support.
  • the reflective layer may have a thickness of between 60 and 200 nm.
  • this layer is preferably thicker than 80 nm, in particular with a thickness between 100 and 200 nm.
  • the light reflecting layer is deposited on the face of the thin transparent glass sheet facing the support. In this way, the reflective layer is protected from the ambient air by the thin glass sheet.
  • the material of the thin sheet of glass allows it to be rollable, which is the case if it is made of organic glass, it is particularly easy to deposit the reflective layer on a ribbon of this glass.
  • This ribbon of glass being available in roll, it is enough to unroll this ribbon, to make it to travel a certain linear distance, to deposit the silver on a face of the ribbon on this linear distance, then to wind the ribbon of glass coated with reflective layer. It is then possible to store the time required for the glass coated with a reflective layer. After storage, it can be unrolled to cut it to the desired dimensions.
  • the mirror is used so that the light to be reflected (incidental) passes through the thin sheet of glass and is reflected by the reflective layer, then crosses (but in reverse) the thin sheet of glass to emerge.
  • the invention lies in the combination of the choice for the thin glass sheet of a high-end material and inherently expensive because of its excellent transparency, with the fact that this sheet is very thin which ultimately makes it inexpensive. This fineness is also very advantageous since it reduces the absorption of light by this thin sheet.
  • the glass sheet is so thin that we can afford to choose it in a particularly transparent quality for example by using the Diamond brand mineral glass marketed by Saint-Gobain Glass France.
  • An ordinary glass usually used for the manufacture of mirrors has a linear absorption of the order of 0.02 mm -1 in the light spectrum ranging from 380 to 1200 nm (large part of the solar spectrum).
  • the scope of the invention has a linear absorption of less than 0.008 mm -1 and preferably less than 0.005 mm -1 in the wavelength range from 380 to 1200 nm.
  • the invention relates first of all to a mirror comprising a transparent glass sheet having a thickness of less than 1.7 mm, said glass having a linear absorption of less than 0.008 mm -1 in the light spectrum ranging from 380 to 1200 nm, a more rigid support than the glass sheet and a light reflecting layer disposed between the sheet and the support.
  • the glass constituting the thin sheet of glass supporting the reflecting layer may be a mineral glass or an organic glass. If the glass is inorganic, it generally comprises at least 40% by weight of silica. If the glass is organic, it may in particular be polycarbonate (PC) or polymethyl methacrylate (PMMA) or polyethylene terephthalate (PET) or poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene) (ETFE).
  • PC polycarbonate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PET polyethylene terephthalate
  • ETFE poly (ethylene-co-tetrafluoroethylene)
  • the thin sheet of glass can be a complex of several sheets of different materials. In case of application in solar collector, it is advisable to choose a material sufficiently resistant to the submitted temperatures.
  • the thin sheet of glass is kept in shape because of its assembly with the support which is rigid.
  • the support may be a thick sheet or a thinner sheet if it is of an inherently more rigid material.
  • the support is more rigid than the glass sheet.
  • the support can be of any kind since it provides the rigidity that is expected of a mirror and supports the environment for which it is intended. It preferably supports a static charge that can generate at any point on its surface a surface stress of 10 MPa. Preferably, it also supports a dynamic load (less than 1 minute) that can generate at any point on its surface a surface stress of 20 MPa.
  • the support may be a sheet of metal such as steel or a sheet of mineral glass thicker than the thin sheet of glass.
  • the thickness is generally greater than 1, 4 mm and preferably greater than 1, 9 mm and generally less than 5 mm.
  • it is a mineral glass sheet its thickness is generally greater than 2.9 mm and preferably greater than 3.9 mm.
  • This support glass may be mineral, in particular of the ordinary silicosodocalcic type and may for example be a Planilux brand marketed by Saint-Gobain Glass France. This mineral glass of the support can be tempered. If the support is metal, it is preferred to avoid direct contact between the mirror silver and the support metal, as this can cause electrochemical phenomena.
  • the reflective metal layer is deposited on the thin sheet of glass and placed between the reflective metal and the support metal a spacer such as a plastic sheet or elastomer or a grid of an inert material such as a plastic or elastomer or an adhesive.
  • a spacer of the polymer type can be used to assemble the mirror according to the invention.
  • This polymer spacer can be used to assemble the entire mirror by gluing to the thin layer of glass on one side and the support on the other side.
  • the interlayer plays the role of adhesive.
  • the interlayer may in particular be polyvinyl butyral (PVB) or polyurethane (PU) or methylmethacrylate (MMA) or polyethylene (PE) or compolymer (Ethyl-Vinyl-Acetate) (EVA).
  • PVB polyvinyl butyral
  • PU polyurethane
  • MMA methylmethacrylate
  • PE polyethylene
  • EVA Ethyl-Vinyl-Acetate
  • the invention also relates to a method of manufacturing a mirror according to the invention, the glass sheet and the support being assembled by gluing, an adhesive being inserted between the glass sheet and the support.
  • the layer Reflective material was deposited on the thin glass sheet, so that the adhesive is actually between the reflective layer and the support.
  • the adhesive may be an intermediate sheet of polyvinyl butyral.
  • the thin glass sheet, the support and any additional sheet to be integrated into the mirror are cut to the desired dimensions for the mirror before assembly.
  • a polymer interlayer sheet it is possible to assemble all the elements (sheet (s) and support) to constitute the mirror in an autoclave in the same manner as a laminated windshield is assembled. (laminated windshield in English).
  • the silver layer is preferably deposited directly on the fine glass sheet before assembling the mirror. Indeed, in this case, the transparency of the additional material does not matter.
  • the reflective layer is thus absent in the margin (that is to say in withdrawal) from the edge of the thin glass sheet over its entire perimeter of at least 1 mm, or even at least 2 mm. It is generally not necessary that this margin exceeds 5 mm, but of course this margin can reach 1 cm, or even 3 cm or more. This margin is therefore generally between 1 mm and 3 cm from the edge of the thin sheet of glass.
  • the polymer interlayer makes a direct link between the thin sheet of glass and the support and thus protects the edge of the reflective layer (especially silver) against corrosion. Because of this embodiment, depending on the moisture resistance of the interlayer polymer, it may be unnecessary to provide additional means of protecting the edge of the reflective layer of the peripheral seal type. In the case where the interlayer is a PVB, the addition of a peripheral seal is preferred because the PVB has limited moisture resistance.
  • the withdrawal (or absence margin) of the reflective layer can be achieved by scraping after deposition of the metal reflective, for example using a wire brush or an abrasive grinding wheel.
  • the set of different sheets constituting the mirror can be assembled by a peripheral seal making the complete turn of the mirror, on its edges (that is to say its edge) or between the thin sheet of glass and the support, the case in the absence of other means of connection between the glass sheet and the support.
  • This seal is generally of the polymer type, especially crosslinked polymer and may for example be an elastomer such as silicone or acrylate or butyl.
  • this seal also plays a protective role of the reflective layer so that it is not necessarily necessary to emarge before assembly.
  • the mirror is assembled by pressing the thin glass sheet and the support together and the peripheral seal is allowed to harden, generally by crosslinking.
  • a peripheral seal around the mirror protects the edge of the reflective layer. If an adhesive is present between the reflective layer and the support, the peripheral seal also protects the edge of the adhesive layer.
  • the mirror comprises a reflective layer, in particular of silver, deposited on the thin sheet of glass, not or little (covering less than 50%, or even less than 10% of the area of a main face the reflective layer) of adhesive between the silver and the support, a peripheral seal imparting at least a portion of its strength to the assembly.
  • the strength of the assembly is also conferred by other means such as clamps clamping on the one hand the back of the mirror and on the other hand the front face of the mirror.
  • the mirror can be maintained in the assembled state on all four sides by grooved structures in particular of the grooved frame type or clamps (in particular with ceramic or polymer tips) ensuring a flexible contact with the thin sheet of glass and able to maintain the whole if it is not assembled by use of a hot interlayer.
  • This type of support can be used permanently and become part of the mirror, or only transiently the time that an assembly polymer (interlayer, glue, peripheral seal, etc.) hardens.
  • the mirror according to the invention is very durable in time since the reflective metal layer, in particular silver, is extremely well protected from the ambient atmosphere by the thin sheet of glass on one side, and by the support of the other side.
  • the reflective metal layer in particular silver
  • the paint or varnish on the back of the mirror is sensitive to corrosion, moisture, and can degrade over time.
  • these solutions require solvents that are dangerous for the environment and / or harmful.
  • the face of the glass sheet facing outwards may be covered with one or more transparent layers such as a photocatalytic layer (self-cleaning) or water-repellent or hydrophilic or dust-proof.
  • the mirror according to the invention may be of planar shape. It can also be curved, especially to act as a solar mirror. If the curvature of the mirror is sufficiently small and preferably of the cylindrical type, its cold curvature can be given to the thin glass sheet coated with its reflective layer. In this case, the curvature of the rigid support is irreversibly attained before assembly of the mirror, in particular when it is hot in the case of a mineral glass, and the thin glass sheet is applied to the ambient temperature at room temperature. optionally coated with its reflective layer against the rigid support to give it cold the same curvature as said support. Generally, if the mirror is curved, the face of the thin glass sheet facing outwards (and towards the light to be reflected) is concave. After cold application of the thin glass sheet on the rigid support, the assembly is assembled using an assembly means (peripheral seal, glue between the silver and the support if the silver has been deposited beforehand on the thin sheet of glass, peripheral clamps, etc.).
  • an assembly means peripheral seal, glue between the silver and the
  • the possible seal around the mirror can maintain the curvature imposed cold to the thin sheet of glass coated with the reflective metal. Because of its very high reflectivity and excellent durability over time, the mirror according to the invention is particularly suitable as a solar mirror used outdoors.
  • the mirror according to the invention is intended to act as a solar mirror, it may be curved or planar. If it is flat, the mirror is generally an element forming part of a set of mirror elements arranged so as to constitute a mirror Fresnel or Heliostat type. This set converges the sunlight to a heat collector.
  • this manifold consists of a tube traversed by a coolant (water, molten salts, synthetic oils, or steam). This fluid is heated by solar energy and it is made to return this energy in the form of electricity by any suitable method such as the so-called "Rankine Cycle".
  • the various mirror elements are generally smaller than 3 m 2 .
  • the smaller these flat mirrors the easier it will be to arrange them to converge the light rays towards the collector.
  • the different mirror elements can have a surface ranging from 1 m 2 to 25 m 2 .
  • the invention also relates to a device for collecting energy from solar radiation comprising a mirror according to the invention for reflecting sunlight and a heat collector receiving the light reflected by said mirror.
  • the invention also relates to a method for collecting the solar radiation energy produced by this device placed outside.
  • Figure 1 shows a mirror according to the invention seen in section. Its different components are not represented in scale.
  • the mirror includes:
  • a thick 3 support (which can be in Planilux glass 5 mm thick) giving its rigidity to the whole, a "peripheral" gasket 4 (which may be made of silicone elastomer) all around the edges of components 1, 2 and 3 and assembling them together.
  • the light ray 5 has only a thin glass thickness 1 very transparent to cross in both directions.
  • FIG. 2 represents the reflectivity of the mirror of FIG. 1 as a function of the wavelength, in the case where the thin glass sheet is 0.7 mm thick, made of Diamant brand glass marketed by Saint-Gobain Glass France, and in the case where the reflective layer is silver and has been deposited on the thin sheet of glass. A solar reflectivity of 93% is obtained, which is remarkable for a large mirror with the mechanical stresses to which these mirrors are subjected.
  • FIG. 3 shows a mirror according to the invention assembled using a hot polymer interlayer autoclave in the manner of laminated windshields.
  • This mirror includes:
  • a support sheet 13 made of Planilux glass 5 mm thick giving its rigidity to the assembly.
  • FIG. 4 represents a mirror according to the invention assembled using a cross-linked polymer peripheral seal placed at the edge of the mirror between the thin glass sheet and the support. This mirror includes:

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Abstract

L'invention concerne un miroir comprenant une feuille de verre transparente d'épaisseur inférieure à 1,7 mm, ledit verre présentant une absorption linéique inférieure à 0,008 mm"1 dans le spectre lumineux allant de 380 à 1200 nm, un support plus rigide que la feuille de verre et une couche réfléchissant la lumière disposée entre la feuille et le support. Le miroir peut servir de miroir solaire.

Description

MIROIR A FINE FEUILLE DE VERRE
L'invention concerne un miroir comprenant une fine feuille de verre, une couche réfléchissant la lumière et un support.
Un miroir comprend habituellement un panneau transparent sur lequel a été déposée une couche réfléchissante, généralement en argent. Le panneau est le support de la couche réfléchissante et donne sa rigidité à l'ensemble. De ce fait son épaisseur est généralement supérieure à 2 mm et va généralement jusqu'à 6 mm, voire plus. La nécessité d'avoir un support épais fait que les imperfections optiques du verre sont d'autant plus importantes puisque l'image à réfléchir traverse deux fois l'épaisseur de ce support. Notamment, l'absorption de la lumière par la matière transparente du support est non-négligeable. De plus, au dos du miroir, il est nécessaire de protéger la couche d'argent par des couches de protection contre la corrosion comme une couche de cuivre ou des couches de peintures spéciales. On sait faire des verres à faible absorptivité, mais ils sont bien plus onéreux que les verres ordinaires, ce qui augmente sensiblement les coûts dans ce type d'épaisseur.
Le WO2010/001061 enseignent le dépôt de la couche réfléchissante en argent sur la face extérieur du miroir, l'argent devant être protégé par des couches diélectriques transparentes dont au moins une de ses caractéristiques physicochimiques varie en fonction de la distance au substrat.
La demande WO 2007/089387 décrit des couches protectrices de silice déposées par procédé sol-gel, notamment pour des applications dans le domaine des miroirs en face 1 pour la concentration d'énergie solaire.
La demande US 4,780,372 décrit quant à elle des couches de nitrure de silicium déposées sous vide pour protéger une couche d'argent déposée en face 1 d'un miroir.
Le US200729138 enseigne un procédé de fabrication d'un miroir comprenant la formation d'un revêtement réfléchissant sur un substrat de verre plat, le revêtement réfléchissant comprenant un film à base d'oxyde d'étain et/ou de silane en position supérieure, puis, après que le revêtement réfléchissant ait été formé sur le substrat de verre plat, on courbe le substrat de verre dans la forme désirée, la courbure étant effectuée lorsque le substrat en verre est à une température ne dépassant pas 200°C, et l'on maintient le substrat en verre et son revêtement sensiblement dans la forme courbée désirée en utilisant une plaque qui est laminée sur le substrat de verre grâce à une couche de colle à base de polymère, la couche de colle à base de polymère étant en contact direct avec le film en position supérieure à base d'oxyde d'étain et/ou de silane.
L'invention concerne un miroir comprenant une fine feuille de verre, une couche réfléchissante et un support. Le support donne sa rigidité au miroir. Selon l'invention, le miroir comprend une fine feuille de verre transparent supportant une couche réfléchissante ou selon une variante une fine feuille de verre posée sur un support sur lequel se trouve une couche réfléchissante. Dans tous les cas, la couche d'argent se trouve entre la feuille de verre et le support, étant entendu qu'elle est déposée soit sur la feuille de verre soit sur le support avant assemblage de la feuille de verre et du support. On préfère généralement que la couche réfléchissante soit déposée sur la fine feuille de verre (côté intérieur au miroir) avant assemblage du miroir, car cela garantit un meilleur interface entre le verre de la fine feuille de verre et l'argent.
La fine feuille de verre présente une épaisseur inférieure à 1 ,7 mm, voire même inférieure à 1 ,6 mm, voire même inférieure à 1 ,5 mm, voire même inférieure à 1 ,1 mm. Elle présente généralement une épaisseur supérieure à 0,1 mm, voire supérieure à 0,2 mm. L'épaisseur de la fine feuille de verre dépend des propriétés mécaniques que l'on en attend. Sur un plan purement optique, cette épaisseur est de préférence la plus faible possible. Le terme « fine » utilisé en adjectif pour la feuille de verre signifie que cette feuille a une épaisseur inférieure à 1 ,7 mm.
La couche réfléchissante peut être réalisée sur la feuille de verre ou sur le support de façon connue de l'homme du métier. Cette couche est généralement métallique comme en argent ou en aluminium. Le métal réfléchissant peut être déposé en phase vapeur (CVD, PVD, magnetron) ou par voie humide. Une couche d'accrochage est généralement réalisée sur le substrat (feuille de verre ou support) avant le dépôt du métal réfléchissant. Dans le cas d'un dépôt du métal réfléchissant par magnétron, on dépose généralement au préalable une couche d'accrochage (également appelée couche d'apprêt) en Ni-Cr. Dans le cas d'un dépôt d'argent par voie humide sur du verre minéral, avant le dépôt d'argent, on prépare généralement la surface ainsi : - avivage de la surface du verre (par exemple par une suspension d'une poudre d'oxyde de cérium dans l'eau),
- sensibilisation par une solution de chlorure stanneux, puis
- activation par une solution de chlorure de Palladium PdC^.
Le dépôt d'une couche d'argent est préféré car l'argent réfléchit mieux la lumière que l'aluminium. Le dépôt de la couche réfléchissante sur la fine feuille de verre est préféré par rapport au dépôt sur le support.
On ne décrit pas plus en détail ces techniques de réalisation de la couche métallique réfléchissante ni de la préparation de la surface de la fine feuille de verre car elles sont bien connues de l'homme du métier. La couche réfléchissante peut avoir une épaisseur comprise entre 60 et 200 nm. Pour les applications en miroirs solaires, cette couche est de préférence d'épaisseur supérieure à 80 nm, notamment d'épaisseur comprise entre 100 et 200 nm.
En effet, on s'est aperçu qu'une couche d'argent d'épaisseur classique telle que 80 nm d'argent, bien suffisante pour les applications domestiques (miroirs de salle-de-bain par exemple) ne réfléchissait pas toute la lumière dans le spectre de la lumière solaire, notamment dans le domaine de l'ultra-violet. En d'autres termes, les UV traversent partiellement les couches d'argent trop fines, ce qui n'est pas un inconvénient dans les applications domestiques puisque ces UV non réfléchis ne sont pas dans le domaine du visible. En revanche, pour une application en miroir solaire, la bonne réflexion de ces UV est souhaitable car il s'agit d'une énergie lumineuse non négligeable que l'on gagne à collecter.
Généralement , la couche réfléchissant la lumière est déposée sur la face de la fine feuille de verre transparente tournée vers le support. De la sorte, la couche réfléchissante est protégée de l'air ambiant par la fine feuille de verre.
Si le matériau de la fine feuille de verre permet à celle-ci d'être enroulable, ce qui est le cas si elle est en verre organique, il est particulièrement aisé de déposer la couche réfléchissante sur un ruban de ce verre. Ce ruban de verre étant disponible en rouleau, il suffit de dérouler ce ruban, lui faire parcourir une certaine distance linéaire, déposer l'argent sur une face du ruban sur cette distance linéaire, puis enrouler le ruban de verre revêtu de couche réfléchissante. On peut alors stocker la durée nécessaire le verre revêtu de couche réfléchissante. Après stockage, on peut le dérouler pour le découper aux dimensions souhaitées. Le miroir est utilisé de sorte que la lumière à réfléchir (incidente) traverse la fine feuille de verre puis est réfléchie par la couche réfléchissante, puis traverse de nouveau (mais en sens inverse) la fine feuille de verre pour en émerger.
L'invention réside dans la combinaison du choix pour la fine feuille de verre d'un matériau haut de gamme et intrinsèquement onéreux du fait de sa transparence excellente, avec le fait que cette feuille est très fine ce qui la rend finalement peu onéreuse. Cette finesse est de plus très avantageuse puisque cela réduit d'autant l'absorption de lumière par cette fine feuille. La feuille de verre est tellement fine que l'on peut se permettre de la choisir en une qualité particulièrement transparente par exemple en utilisant le verre minéral de marque Diamant commercialisé par la société Saint-Gobain Glass France. Un verre ordinaire habituellement utilisés pour la fabrication de miroirs présente une absorption linéique de l'ordre de 0,02 mm"1 dans le spectre lumineux allant de 380 à 1200 nm (partie importante du spectre solaire). Le verre en feuille mince utilisé dans le cadre de l'invention présente une absorption linéique inférieure à 0,008 mm"1 et de préférence inférieure à 0,005 mm"1 dans le spectre des longueurs d'ondes allant de 380 à 1200 nm.
Ainsi, l'invention concerne en premier lieu un miroir comprenant une feuille de verre transparente d'épaisseur inférieure à 1 ,7 mm, ledit verre présentant une absorption linéique inférieure à 0,008 mm"1 dans le spectre lumineux allant de 380 à 1200 nm, un support plus rigide que la feuille de verre et une couche réfléchissant la lumière disposée entre la feuille et le support.
Le verre constituant la fine feuille de verre supportant la couche réfléchissante peut être un verre minéral ou un verre organique. Si le verre est minéral, il comprend généralement au moins 40% en poids de silice. Si le verre est organique, il peut notamment être en polycarbonate (PC) ou en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) ou en polyéthylène téréphtalate (PET) ou en poly(éthylène-co-tétrafluoroéthyléne) (ETFE). La fine feuille de verre peut être un complexe de plusieurs feuilles de différents matériaux. En cas d'application en collecteur d'énergie solaire, il convient de choisir un matériau résistant suffisamment aux températures soumises.
La fine feuille de verre est maintenue en forme du fait de son assemblage avec le support qui est rigide. Le support peut être une feuille épaisse ou une feuille moins épaisse si elle est en un matériau intrinsèquement plus rigide. Le support est plus rigide que la feuille de verre. Le support peut être de toute nature dès lors qu'il apporte la rigidité que l'on attend d'un miroir et supporte l'environnement auquel il est destiné. Il supporte de préférence une charge statique pouvant générer en n'importe quel point de sa surface une contrainte de surface de 10 MPa. De préférence, il supporte également une charge dynamique (inférieure à 1 minute) pouvant générer en n'importe quel point de sa surface une contrainte de surface de 20 MPa. Le support peut être une feuille en métal tel qu'un acier ou une feuille de verre minéral plus épaisse que la fine feuille de verre. Si c'est une feuille en métal, son épaisseur est généralement supérieure à 1 ,4 mm et de préférence supérieure à 1 ,9 mm et généralement inférieure à 5 mm. Si c'est une feuille en verre minéral, son épaisseur est généralement supérieure à 2,9 mm et de préférence supérieure à 3,9 mm. Ce verre du support peut être minéral, notamment du type silicosodocalcique ordinaire et peut par exemple être de marque Planilux commercialisé par Saint-Gobain Glass France. Ce verre minéral du support peut être trempé. Si le support est en métal, on préfère éviter un contact direct entre l'argent du miroir et le métal du support, car cela peut provoquer des phénomènes électrochimiques. Ainsi, dans ce cas, on dépose la couche métallique réfléchissante sur la fine feuille de verre et l'on place entre le métal réfléchissant et le métal du support un intercalaire comme une feuille en plastique ou en élastomère ou une grille en un matériau inerte comme un plastique ou élastomère ou un adhésif.
Dans tous les cas, on peut utiliser un intercalaire du type polymère pour assembler le miroir selon l'invention. Cet intercalaire polymère peut servir à assembler tout le miroir en collant à la fine couche de verre d'un côté et au support de l'autre côté. De ce point de vue, l'intercalaire joue le rôle d'adhésif. L'intercalaire peut notamment être en polyvinyle de butyral (PVB) ou en polyuréthane (PU) ou en méthylméthacrylate (MMA) ou en polyéthylène (PE) ou en compolymère (Ethyle-Vinyle-Acétate) (EVA). L'intercalaire polymère doit pouvoir servir à l'assemblage à une température inférieure à celle à laquelle un autre polymère faisant partie de l'assemblage (comme le cas échéant la fine feuille de verre) viendrait à se dégrader ou se ramollir.
Ainsi l'invention concerne également un procédé de fabrication d'un miroir selon l'invention, la feuille de verre et le support étant assemblés par collage, un adhésif étant insérée entre la feuille de verre et le support. Dans ce cas, la couche réfléchissante a été déposée sur la fine feuille de verre, de sorte que l'adhésif est en fait entre la couche réfléchissante et le support. Notamment, l'adhésif peut être une feuille intercalaire de polyvinyle de butyral.
La fine feuille de verre, le support et une éventuelle feuille supplémentaire devant être intégrés au miroir sont découpées aux dimensions souhaitées pour le miroir avant assemblage. Dans le cas de l'utilisation d'une feuille intercalaire en polymère, on peut assembler l'ensemble des éléments (feuille(s) et support) devant constituer le miroir en autoclave de la même manière qu'on assemble un pare-brise feuilleté (laminated windshield en anglais). On peut aussi assembler le miroir en plaçant une colle entre la feuille de verre et le support. Dans tous les cas où un matériau additionnel autre que la couche d'argent est placé entre la fine feuille de verre et le support (colle, intercalaire notamment en PVB, etc.), la couche d'argent est de préférence déposée directement sur la fine feuille de verre avant assemblage du miroir. En effet, dans ce cas, la transparence du matériau additionnel n'a pas d'importance.
Pour le cas de l'utilisation d'un intercalaire polymère et d'un assemblage du miroir à chaud de façon à jouer sur l'adhérence de l'intercalaire sur la fine feuille de verre et sur le support pour assembler l'ensemble, on a intérêt à réduire la surface de la couche réfléchissante pour que celle-ci n'atteigne pas les bords du miroir. La couche réfléchissante est ainsi absente en marge (c'est-à-dire en retrait) du bord de la fine feuille de verre sur tout son périmètre d'au moins 1 mm, voire même au moins 2 mm. Il n'est généralement pas nécessaire que cette marge dépasse 5 mm, mais bien entendu cette marge peut atteindre 1 cm, voire 3 cm, voire plus. Cette marge est donc généralement comprise entre 1 mm et 3 cm à compter du bord de la fine feuille de verre. Ainsi, à l'endroit de la marge où le métal réfléchissant est absent, l'intercalaire polymère fait un lien direct entre la fine feuille de verre et le support et protège de ce fait la tranche de la couche réfléchissante (notamment en argent) contre la corrosion. Du fait de ce mode de réalisation, selon la résistance à l'humidité du polymère en intercalaire, il est éventuellement inutile de prévoir un moyen supplémentaire de protection de la tranche de la couche réfléchissante du type joint périphérique. Pour le cas où l'intercalaire est un PVB, l'ajout d'un joint périphérique est préféré, car le PVB présente une résistance à l'humidité limitée. Le retrait (ou marge d'absence) de la couche réfléchissante peut être réalisée par grattage après dépôt du métal réfléchissant, par exemple à l'aide d'une brosse métallique ou d'une meule abrasive.
L'ensemble des différentes feuilles constituant le miroir peut être assemblé par un joint périphérique faisant le tour complet du miroir, sur ses chants (c'est-à- dire sa tranche) ou entre la fine feuille de verre et le support, le cas échéant en l'absence d'autre moyen de liaison entre la feuille de verre et le support. Ce joint est généralement du type polymère, notamment polymère réticulé et peut par exemple être en un élastomère tel qu'un silicone ou acrylate ou butyle. Dans ce cas, ce joint joue aussi un rôle protecteur de la couche réfléchissante qu'il n'est alors pas forcément nécessaire d'émarger avant assemblage. On peut cependant aussi émarger la couche réfléchissante et prévoir de placer le joint périphérique en cordon entre les feuilles à assembler, notamment à la place de la marge d'argent (absence d'argent). On assemble le miroir en pressant l'une vers l'autre la fine feuille de verre et le support et on laisse durcir le joint périphérique, généralement par réticulation.
Généralement, un joint périphérique faisant le tour du miroir protège la tranche de la couche réfléchissante. Si un adhésif est présent entre la couche réfléchissante et le support, le joint périphérique protège aussi la tranche de la couche d'adhésif.
Selon un mode de réalisation, le miroir comprend une couche réfléchissante, notamment d'argent, déposée sur la fine feuille de verre, pas ou peu (couvrant moins de 50%, voire moins de 10% de l'aire d'une face principale de la couche réfléchissante) d'adhésif entre l'argent et le support, un joint périphérique conférant au moins une partie de sa solidité à l'ensemble. Dans ce cas, de préférence, la solidité de l'ensemble est également conférée par d'autres moyens tels que des pinces serrant d'une part le dos du miroir et d'autre part la face avant du miroir.
Le miroir peut être maintenu à l'état assemblé par les quatre côtés par des structures rainurées notamment du type cadre rainuré ou des pinces (notamment avec des embouts en céramique ou en polymère) assurant un contact souple avec la fine feuille de verre et pouvant maintenir l'ensemble s'il n'est pas assemblé par usage d'un intercalaire à chaud. Ce type de maintien peut être utilisé de façon définitive et faire partie intégrante du miroir, ou seulement de manière transitoire le temps qu'un polymère d'assemblage (intercalaire, colle, joint périphérique, etc) durcisse.
Le miroir selon l'invention est très durable dans le temps puisque la couche métallique réfléchissante, notamment d'argent, est extrêmement bien protégée de l'atmosphère ambiante par la fine feuille de verre d'un côté, et par le support de l'autre côté. De plus, il n'y a plus nécessité de couvrir le dos du miroir avec des peintures ou vernis, ce qui procure un avantage au niveau de sa fixation en son dos, notamment lorsque le miroir est destiné à être fixé par des plots, comme c'est souvent le cas des miroirs solaires. En effet, la peinture ou le vernis au dos du miroir sont sensibles à la corrosion, à l'humidité, et peuvent se dégrader avec le temps. D'autre part, ces solutions nécessitent des solvants qui sont dangereux pour l'environnement et/ou nocifs.
La face de la fine feuille de verre tournée vers l'extérieur (c'est-à-dire vers la lumière à réfléchir) peut être recouverte d'une ou plusieurs couches transparentes comme une couche à fonction photo-catalytique (auto-nettoyante) ou hydrofuge ou hydrophile ou anti-poussière.
Le miroir selon l'invention peut-être de forme plane. Il peut aussi être courbé, notamment pour faire office de miroir solaire. Si la courbure du miroir est suffisamment faible et de préférence du type cylindrique, on peut donner sa courbure à froid à la fine feuille de verre revêtu de sa couche réfléchissante. Dans ce cas, on réalise avant assemblage du miroir la courbure du support rigide de façon irréversible, notamment à chaud s'il s'agit d'un verre minéral et l'on vient appliquer à la température ambiante la fine feuille de verre, le cas échéant revêtue de sa couche réfléchissante contre le support rigide pour lui donner à froid la même courbure que ledit support. Généralement, si le miroir est courbé, la face de la fine feuille de verre tournée vers l'extérieur (et vers la lumière à réfléchir) est concave. Après application à froid de la fine feuille de verre sur le support rigide, l'ensemble est assemblé à l'aide d'un moyen d'assemblage (joint périphérique, colle entre l'argent et le support si l'argent a été déposé au préalable sur la fine feuille de verre, pinces périphériques, etc).
L'éventuel joint autour du miroir peut maintenir la courbure imposée à froid à la fine feuille de verre revêtu du métal réfléchissant. En raison de son très fort pouvoir réfléchissant et de son excellente tenue dans le temps, le miroir selon l'invention est particulièrement adapté comme miroir solaire utilisé en extérieur.
Si le miroir selon l'invention est destiné à faire office de miroir solaire, il peut-être courbé ou plan. S'il est plan, le miroir est généralement un élément faisant partie d'un ensemble d'éléments miroirs disposés de sorte à constituer un miroir de Fresnel ou du type Heliostat. Cet ensemble fait converger la lumière solaire vers un collecteur de chaleur. Généralement, ce collecteur est constitué d'un tube parcouru par un fluide caloporteur (eau, sels fondus, huiles synthétiques, ou de la vapeur). Ce fluide est chauffé par l'énergie solaire et on lui fait restituer cette énergie sous forme d'électricité par tout procédé adapté comme par exemple celui dit de « Rankine Cycle ». Les problèmes liés aux fluctuations d'énergie inhérentes à l'énergie solaire (alternance du jour et de la nuit, passage de nuages) peuvent être contournées soit en stockant de la chaleur (avec un réservoir de fluide chaud) soit en hybridant les concentrateurs solaires avec une centrale thermique classique (la chaudière et la chaleur solaire alimentant la même turbine à vapeur).
Dans le cas d'un miroir de Fresnel, les différents éléments miroir sont généralement de taille inférieure à 3 m2. En effet, plus ces miroirs plans sont petits, plus on aura de facilité à les disposer pour converger les rayons lumineux vers le collecteur.
Dans le cas de miroirs du type heliostat, les différents éléments miroirs peuvent avoir une surface allant de 1 m2 à 25 m2.
L'invention concerne également un dispositif de collecte de l'énergie du rayonnement solaire comprenant un miroir selon l'invention pour réfléchir la lumière solaire et un collecteur de chaleur recevant la lumière réfléchie par ledit miroir. L'invention concerne également un procédé de collecte de l'énergie du rayonnement solaire réalisé par ce dispositif placé en extérieur.
La figure 1 représente un miroir selon l'invention vu en coupe. Ses différents composants ne sont pas représentés à l'échelle. Le miroir comprend :
- une fine feuille de verre 1 ,
- une couche 2 réfléchissante qui a été déposée sur la fine feuille 1 ,
- un support 3 épais (pouvant être en verre Planilux de 5 mm d'épaisseur) donnant sa rigidité à l'ensemble, - un joint 4 « périphérique » (pouvant être en élastomère silicone) faisant tout le tour des chants des constituants 1 , 2 et 3 et les assemblant ensemble.
Le rayon lumineux 5 n'a qu'une fine épaisseur de verre 1 très transparent à traverser dans les deux sens.
La figure 2 représente la réflectivité du miroir de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde, dans le cas ou la fine feuille de verre est de 0,7 mm d'épaisseur, en verre de marque Diamant commercialisé par Saint-Gobain Glass France, et dans le cas ou la couche réfléchissante est en argent et a été déposée sur la fine feuille de verre. Une réflectivité solaire de 93% est obtenue, ce qui est remarquable pour un miroir de grande taille avec les contraintes mécaniques auxquelles sont soumis ces miroirs.
La figure 3 représente un miroir selon l'invention assemblé à l'aide d'un intercalaire en polymère à chaud en autoclave à la manière des pare-brises feuilletés. Ce miroir comprend :
- une fine feuille de verre 10 de 0,7 mm d'épaisseur en verre de marque Diamant commercialisé par Saint-Gobain Glass France,
- une couche 1 1 en Argent qui a été déposée sur la fine feuille 10,
- une feuille intercalaire 12 en PVB adhérant à l'argent d'une part et au support 13 d'autre part,
- une feuille support 13 en verre Planilux de 5 mm d'épaisseur donnant sa rigidité à l'ensemble.
La couche d'argent a été grattée sur tout son pourtour de façon à ménager une marge de retrait pour tout le périmètre du miroir. Ce retrait x peut aller de 1 mm à 3 cm à partir du bord du miroir. Lors de l'assemblage, le polymère a flué pour prendre la place de la marge d'argent au pourtour du miroir, pour aller adhérer directement jusqu'à la fine feuille de verre. La tranche (c'est-à-dire le chant) de la couche d'argent 14 est ainsi protégée de l'air ambiant par le polymère. Si le polymère est suffisamment résistant à l'humidité, un joint périphérique n'est pas forcément nécessaire. Si le polymère ne résiste pas suffisamment à l'humidité (cas du PVB), il est préférable d'ajouter un joint périphérique (non représenté sur la figure 3), de préférence hydrophobe et barrière à l'humidité. La figure 4 représente un miroir selon l'invention assemblé à l'aide d'un joint périphérique en polymère réticulé placé en bordure du miroir entre la fine feuille de verre et le support. Ce miroir comprend :
- une fine feuille de verre 20,
- une couche 21 en Argent qui a été déposée sur la fine feuille 20,
- une feuille support 23 en verre Planilux de 5 mm d'épaisseur donnant sa rigidité à l'ensemble.
La couche d'argent a été grattée sur tout son pourtour de façon à ménager une marge de retrait d'une profondeur x pour tout le périmètre du miroir. On a placé le joint à l'endroit de la marge d'absence d'argent. La tranche d'argent 24 est ainsi protégée de l'air ambiant par le joint périphérique. On a maintenu l'ensemble le temps que le polymère du joint réticule. C'est le joint seul qui maintien tout l'ensemble du miroir puisqu'il n'y a pas d'adhésion entre l'argent et le support. Cependant, pour donner plus de cohésion à l'ensemble, on a ajouté au moins l'un des moyens suivants non représentés sur la figure 4 : des pinces périphériques enserrant l'ensemble, une colle entre l'argent et le support, cette colle pouvant être de même nature que le joint 24.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Miroir comprenant une feuille de verre transparente d'épaisseur inférieure à 1 ,7 mm, ledit verre présentant une absorption linéique inférieure à 0,008 mm"1 dans le spectre lumineux allant de 380 à 1200 nm, un support plus rigide que la feuille de verre et une couche réfléchissant la lumière disposée entre la feuille et le support.
2. Miroir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le verre présente une absorption linéique inférieure à 0,005 mm"1 dans le spectre lumineux allant de 380 à 1200 nm.
3. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verre est minéral et comprend au moins 40% de silice.
4. Miroir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le verre est organique.
5. Miroir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le verre organique est un polycarbonate ou un polyméthacrylate de méthyle ou un polyéthylène téréphtalate ou un poly(éthylène-co- tétrafluoroéthyléne).
6. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille de verre a une épaisseur inférieure à 1 ,6 mm, voire inférieure à 1 ,5 mm.
7. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la feuille de verre a une épaisseur supérieure à 0,1 mm.
8. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissante présente une épaisseur comprise entre 60 et 200 nm.
9. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissante est en argent.
10. Miroir selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissant la lumière est déposée sur la face de la feuille de verre transparente tournée vers le support.
1 1 . Miroir selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un adhésif est placé entre la feuille de verre et le support.
12. Miroir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'adhésif est en polyvinyle de butyral.
13. Miroir selon l'une des trois revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche réfléchissante est absente en marge de tout le périmètre du miroir.
14. Miroir selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la marge d'absence de la couche réfléchissante est comprise entre 1 mm et 3 cm à compter du bord de la feuille de verre.
15. Miroir selon l'une des revendications précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un joint périphérique en polymère protégeant la tranche de la couche d'argent.
16. Dispositif de collecte de l'énergie du rayonnement solaire comprenant un miroir de l'une des revendications précédentes pour réfléchir la lumière solaire et un collecteur de chaleur recevant la lumière réfléchie par ledit miroir.
17. Procédé de collecte de l'énergie du rayonnement solaire, caractérisé en ce qu'il est réalisé par le dispositif de la revendication précédente placé en extérieur.
18. Procédé de fabrication d'un miroir de l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la feuille de verre et le support sont assemblés par collage, un adhésif étant insérée entre la feuille de verre et le support.
19. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'adhésif est une feuille intercalaire de polyvinyle de butyral.
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