CA2896742A1 - Procede d'obtention d'un substrat muni d'un revetement - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé d'obtention d'un substrat (1) muni sur au moins une de ses faces d'un revêtement, dans lequel on dépose ledit revêtement sur ledit substrat (1) puis l'on traite thermiquement ledit revêtement à l'aide d'au moins un moyen de chauffage (2a) en regard duquel le substrat (1) défile, le procédé étant tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat (1) en défilement au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
Description
PROCEDE D'OBTENTION D'UN SUBSTRAT MUNI D'UN REVETEMENT
L'invention se rapporte au traitement thermique de substrats munis de revêtements.
Il est connu de la demande WO 2008/096089 un procédé
de traitement thermique rapide de revêtements à l'aide de divers moyens de chauffage, comme des brûleurs, des torches plasma, ou encore des lasers.
L'invention a pour but d'améliorer ce type de procédé, en le rendant plus flexible, encore mieux adapté à
un contexte industriel.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
d'obtention d'un substrat muni sur au moins une de ses faces d'un revêtement, dans lequel on dépose ledit revêtement sur ledit substrat puis l'on traite thermiquement ledit revêtement à l'aide d'au moins un moyen de chauffage en regard duquel le substrat défile, le procédé étant tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat en défilement au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
De préférence, on traite thermiquement le revêtement à l'aide d'au moins deux moyens de chauffage contrôlables indépendamment les uns des autres et en regard desquels le substrat défile, chaque moyen de chauffage traitant une zone différente dudit revêtement, le procédé étant en outre tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat en défilement et pour chacune desdites zones au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique de
L'invention se rapporte au traitement thermique de substrats munis de revêtements.
Il est connu de la demande WO 2008/096089 un procédé
de traitement thermique rapide de revêtements à l'aide de divers moyens de chauffage, comme des brûleurs, des torches plasma, ou encore des lasers.
L'invention a pour but d'améliorer ce type de procédé, en le rendant plus flexible, encore mieux adapté à
un contexte industriel.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé
d'obtention d'un substrat muni sur au moins une de ses faces d'un revêtement, dans lequel on dépose ledit revêtement sur ledit substrat puis l'on traite thermiquement ledit revêtement à l'aide d'au moins un moyen de chauffage en regard duquel le substrat défile, le procédé étant tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat en défilement au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
De préférence, on traite thermiquement le revêtement à l'aide d'au moins deux moyens de chauffage contrôlables indépendamment les uns des autres et en regard desquels le substrat défile, chaque moyen de chauffage traitant une zone différente dudit revêtement, le procédé étant en outre tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat en défilement et pour chacune desdites zones au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique de
2 chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
L'invention a également pour objet un dispositif pour le traitement thermique d'un revêtement déposé sur un substrat, comprenant au moins un moyen de chauffage en regard duquel le substrat peut défiler, au moins un moyen de mesure d'au moins une propriété dudit revêtement, disposé en amont du ou de chaque moyen de chauffage, et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
De préférence, le dispositif comprend au moins deux moyens de chauffage contrôlables indépendamment les uns des autres en regard desquels le substrat peut défiler, chaque moyen de chauffage étant susceptible de traiter une zone différente dudit revêtement, des moyens de mesure locale d'au moins une propriété dudit revêtement dans chacune desdites zones, disposés en amont des moyens de chauffage, et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique de chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
Les étapes de mesure et de traitement thermique, réalisées sur le substrat en défilement, sont avantageusement effectuées en ligne, c'est-à-dire sur la même ligne industrielle, au sein du dispositif selon l'invention.
La possibilité de piloter le traitement thermique en fonction des caractéristiques de la couche permet de rendre le procédé plus souple et/ou d'augmenter l'homogénéité du revêtement après traitement.
En outre, l'utilisation de plusieurs moyens de chauffage traitant chacune une portion du revêtement et la possibilité de les piloter de manière individuelle en fonction des caractéristiques locales de la portion de
L'invention a également pour objet un dispositif pour le traitement thermique d'un revêtement déposé sur un substrat, comprenant au moins un moyen de chauffage en regard duquel le substrat peut défiler, au moins un moyen de mesure d'au moins une propriété dudit revêtement, disposé en amont du ou de chaque moyen de chauffage, et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
De préférence, le dispositif comprend au moins deux moyens de chauffage contrôlables indépendamment les uns des autres en regard desquels le substrat peut défiler, chaque moyen de chauffage étant susceptible de traiter une zone différente dudit revêtement, des moyens de mesure locale d'au moins une propriété dudit revêtement dans chacune desdites zones, disposés en amont des moyens de chauffage, et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique de chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
Les étapes de mesure et de traitement thermique, réalisées sur le substrat en défilement, sont avantageusement effectuées en ligne, c'est-à-dire sur la même ligne industrielle, au sein du dispositif selon l'invention.
La possibilité de piloter le traitement thermique en fonction des caractéristiques de la couche permet de rendre le procédé plus souple et/ou d'augmenter l'homogénéité du revêtement après traitement.
En outre, l'utilisation de plusieurs moyens de chauffage traitant chacune une portion du revêtement et la possibilité de les piloter de manière individuelle en fonction des caractéristiques locales de la portion de
3 revêtement à traiter présentent un grand nombre d'avantages.
Notamment pour des substrats de grande taille, tels que par exemple des panneaux de verre de 6*3,3 m', l'utilisation de plusieurs moyens de chauffage au lieu d'un seul permet de faciliter la conception, la fabrication, le réglage et la maintenance des moyens de chauffage et des dispositifs associés (par exemple des dispositifs de focalisation lorsque les moyens de chauffage sont des lasers ou des sources microondes, comme on le verra plus en détail dans la suite du texte). L'utilisation de plusieurs moyens indépendants les uns des autres permet également d'adapter le traitement à des substrats de tailles différentes, ou à des zones à traiter de tailles différentes, par exemple dans ce dernier cas lorsque seule une partie du substrat d'origine doit être utilisée et sera ultérieurement découpée.
Le choix de moyens indépendants et la possibilité de les piloter pour adapter les conditions du traitement thermique en fonction des caractéristiques locales de la couche permettent de s'adapter à des revêtements dont l'homogénéité n'est pas parfaite, ce qui est fréquemment le cas notamment dans le cas des substrats de grande taille, tels que des substrats de 6*3m' employés dans l'industrie verrière. Il est en effet difficile d'obtenir un revêtement parfaitement homogène sur une surface aussi grande. Par exemple dans le cas de dépôt de revêtement par le procédé
de pulvérisation cathodique magnétron, les cathodes peuvent s'user de manière hétérogène. L'hétérogénéité du dépôt, en particulier lorsqu'elle se traduit par une hétérogénéité
d'absorption, peut être amplifiée par le traitement thermique, notamment par laser.
Notamment pour des substrats de grande taille, tels que par exemple des panneaux de verre de 6*3,3 m', l'utilisation de plusieurs moyens de chauffage au lieu d'un seul permet de faciliter la conception, la fabrication, le réglage et la maintenance des moyens de chauffage et des dispositifs associés (par exemple des dispositifs de focalisation lorsque les moyens de chauffage sont des lasers ou des sources microondes, comme on le verra plus en détail dans la suite du texte). L'utilisation de plusieurs moyens indépendants les uns des autres permet également d'adapter le traitement à des substrats de tailles différentes, ou à des zones à traiter de tailles différentes, par exemple dans ce dernier cas lorsque seule une partie du substrat d'origine doit être utilisée et sera ultérieurement découpée.
Le choix de moyens indépendants et la possibilité de les piloter pour adapter les conditions du traitement thermique en fonction des caractéristiques locales de la couche permettent de s'adapter à des revêtements dont l'homogénéité n'est pas parfaite, ce qui est fréquemment le cas notamment dans le cas des substrats de grande taille, tels que des substrats de 6*3m' employés dans l'industrie verrière. Il est en effet difficile d'obtenir un revêtement parfaitement homogène sur une surface aussi grande. Par exemple dans le cas de dépôt de revêtement par le procédé
de pulvérisation cathodique magnétron, les cathodes peuvent s'user de manière hétérogène. L'hétérogénéité du dépôt, en particulier lorsqu'elle se traduit par une hétérogénéité
d'absorption, peut être amplifiée par le traitement thermique, notamment par laser.
4 PCT/FR2014/050090 Le ou chaque moyen de chauffage est avantageusement choisi parmi les lasers, les torches plasma, les sources microondes, les brûleurs, les inducteurs.
Les lasers sont généralement constitués de modules comprenant une ou plusieurs sources laser ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection. Les lasers se présentent de préférence sous forme d'une ligne, appelée ligne laser dans la suite du texte.
Les sources laser sont typiquement des diodes laser ou des lasers à fibre ou à disque. Les diodes laser permettent d'atteindre de manière économique de fortes densités de puissance par rapport à la puissance électrique d'alimentation pour un faible encombrement. L'encombrement des lasers à fibres est encore plus réduit, et la puissance linéique obtenue peut être encore plus élevée, pour un coût toutefois plus important.
Le rayonnement issu des sources laser peut être continu ou pulsé, de préférence continu. Lorsque le rayonnement est pulsé, la fréquence de répétition est avantageusement d'au moins 10 kHz, notamment 15 kHz et même 20 kHz de manière à être compatible avec les grandes vitesses de déplacement utilisées.
La longueur d'onde du rayonnement de la ou chaque ligne laser est de préférence comprise dans un domaine allant de 800 à 1100 nm, notamment de 800 à 1000 nm. Des diodes laser de puissance émettant à une longueur d'onde choisie parmi 808 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm ou 980 nm se sont révélées particulièrement bien appropriées.
Les optiques de mise en forme et de redirection comprennent de préférence des lentilles et des miroirs, et sont utilisées comme moyens de positionnement, d'homogénéisation et de focalisation du rayonnement.
Les moyens de positionnement ont pour but le cas échéant de disposer selon une ligne les rayonnements émis par les sources laser. Ils comprennent de préférence des miroirs. Les moyens d'homogénéisation ont pour but de
Les lasers sont généralement constitués de modules comprenant une ou plusieurs sources laser ainsi que des optiques de mise en forme et de redirection. Les lasers se présentent de préférence sous forme d'une ligne, appelée ligne laser dans la suite du texte.
Les sources laser sont typiquement des diodes laser ou des lasers à fibre ou à disque. Les diodes laser permettent d'atteindre de manière économique de fortes densités de puissance par rapport à la puissance électrique d'alimentation pour un faible encombrement. L'encombrement des lasers à fibres est encore plus réduit, et la puissance linéique obtenue peut être encore plus élevée, pour un coût toutefois plus important.
Le rayonnement issu des sources laser peut être continu ou pulsé, de préférence continu. Lorsque le rayonnement est pulsé, la fréquence de répétition est avantageusement d'au moins 10 kHz, notamment 15 kHz et même 20 kHz de manière à être compatible avec les grandes vitesses de déplacement utilisées.
La longueur d'onde du rayonnement de la ou chaque ligne laser est de préférence comprise dans un domaine allant de 800 à 1100 nm, notamment de 800 à 1000 nm. Des diodes laser de puissance émettant à une longueur d'onde choisie parmi 808 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm ou 980 nm se sont révélées particulièrement bien appropriées.
Les optiques de mise en forme et de redirection comprennent de préférence des lentilles et des miroirs, et sont utilisées comme moyens de positionnement, d'homogénéisation et de focalisation du rayonnement.
Les moyens de positionnement ont pour but le cas échéant de disposer selon une ligne les rayonnements émis par les sources laser. Ils comprennent de préférence des miroirs. Les moyens d'homogénéisation ont pour but de
5 superposer les profils spatiaux des sources laser afin d'obtenir une puissance linéique homogène tout au long de la ligne. Les moyens d'homogénéisation comprennent de préférence des lentilles permettant la séparation des faisceaux incidents en faisceaux secondaires et la recombinaison desdits faisceaux secondaires en une ligne homogène. Les moyens de focalisation du rayonnement permettent de focaliser le rayonnement sur le revêtement à
traiter, sous la forme d'une ligne de longueur et de largeur voulues. Les moyens de focalisation comprennent de préférence une lentille convergente.
La ou chaque ligne possède une longueur et une largeur. On entend par longueur de la ligne la plus grande dimension de la ligne, mesurée sur la surface du revêtement, et par largeur la dimension selon une direction transversale à la direction de la plus grande dimension. Comme il est d'usage dans le domaine des lasers, la largeur w de la ligne correspond à la distance (selon cette direction transversale) entre l'axe du faisceau (où
l'intensité du rayonnement est maximale) et le point où
l'intensité du rayonnement est égale à 1/e2 fois l'intensité maximale. Si l'axe longitudinal de la ligne laser est nommé x, on peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommée w(x).
La largeur moyenne de la ou chaque ligne laser est de préférence d'au moins 35 micromètres, notamment comprise dans un domaine allant de 40 à 100 micromètres ou de 40 à
70 micromètres. Dans l'ensemble du présent texte on entend par moyenne la moyenne arithmétique. Sur toute la longueur de la ligne, la distribution de largeurs est
traiter, sous la forme d'une ligne de longueur et de largeur voulues. Les moyens de focalisation comprennent de préférence une lentille convergente.
La ou chaque ligne possède une longueur et une largeur. On entend par longueur de la ligne la plus grande dimension de la ligne, mesurée sur la surface du revêtement, et par largeur la dimension selon une direction transversale à la direction de la plus grande dimension. Comme il est d'usage dans le domaine des lasers, la largeur w de la ligne correspond à la distance (selon cette direction transversale) entre l'axe du faisceau (où
l'intensité du rayonnement est maximale) et le point où
l'intensité du rayonnement est égale à 1/e2 fois l'intensité maximale. Si l'axe longitudinal de la ligne laser est nommé x, on peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommée w(x).
La largeur moyenne de la ou chaque ligne laser est de préférence d'au moins 35 micromètres, notamment comprise dans un domaine allant de 40 à 100 micromètres ou de 40 à
70 micromètres. Dans l'ensemble du présent texte on entend par moyenne la moyenne arithmétique. Sur toute la longueur de la ligne, la distribution de largeurs est
6 étroite afin d'éviter toute hétérogénéité de traitement.
Ainsi, la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut de préférence au plus 10% de la valeur de la largeur moyenne. Ce chiffre est de préférence d'au plus 5% et même 3%.
La longueur de la ou chaque ligne laser est de préférence d'au moins 10 cm ou 20 cm, notamment comprise dans un domaine allant de 30 à 100 cm, notamment de 30 à
75 cm, voire de 30 à 60 cm. On peut par exemple utiliser, pour un substrat de 3,3 m de large, 11 lignes de 30 cm de longueur.
Les optiques de mise en forme et de redirection, notamment les moyens de positionnement, peuvent être ajustées manuellement ou à l'aide d'actuateurs permettant de régler leur positionnement à distance. Ces actuateurs (typiquement des moteurs ou des cales piézoélectriques) peuvent être commandés manuellement et/ou être réglés automatiquement. Dans ce dernier cas, les actuateurs seront de préférence connectés à des détecteurs ainsi qu'à une boucle de rétroaction.
Au moins une partie des modules laser, voire leur totalité est de préférence disposée en boîte étanche, avantageusement refroidie, notamment ventilée, afin d'assurer leur stabilité thermique.
Les modules laser sont de préférence montés sur une structure rigide, appelée pont , à base d'éléments métalliques, typiquement en aluminium. La structure ne comprend de préférence pas de plaque de marbre. Le pont est de préférence positionné de manière parallèle aux moyens de convoyage de sorte que le plan focal de la ou chaque ligne laser reste parallèle à la surface du substrat à traiter.
De préférence, le pont comprend au moins quatre pieds, dont la hauteur peut être individuellement ajustée pour assurer un positionnement parallèle en toutes circonstances.
Ainsi, la différence entre la largeur la plus grande et la largeur la plus petite vaut de préférence au plus 10% de la valeur de la largeur moyenne. Ce chiffre est de préférence d'au plus 5% et même 3%.
La longueur de la ou chaque ligne laser est de préférence d'au moins 10 cm ou 20 cm, notamment comprise dans un domaine allant de 30 à 100 cm, notamment de 30 à
75 cm, voire de 30 à 60 cm. On peut par exemple utiliser, pour un substrat de 3,3 m de large, 11 lignes de 30 cm de longueur.
Les optiques de mise en forme et de redirection, notamment les moyens de positionnement, peuvent être ajustées manuellement ou à l'aide d'actuateurs permettant de régler leur positionnement à distance. Ces actuateurs (typiquement des moteurs ou des cales piézoélectriques) peuvent être commandés manuellement et/ou être réglés automatiquement. Dans ce dernier cas, les actuateurs seront de préférence connectés à des détecteurs ainsi qu'à une boucle de rétroaction.
Au moins une partie des modules laser, voire leur totalité est de préférence disposée en boîte étanche, avantageusement refroidie, notamment ventilée, afin d'assurer leur stabilité thermique.
Les modules laser sont de préférence montés sur une structure rigide, appelée pont , à base d'éléments métalliques, typiquement en aluminium. La structure ne comprend de préférence pas de plaque de marbre. Le pont est de préférence positionné de manière parallèle aux moyens de convoyage de sorte que le plan focal de la ou chaque ligne laser reste parallèle à la surface du substrat à traiter.
De préférence, le pont comprend au moins quatre pieds, dont la hauteur peut être individuellement ajustée pour assurer un positionnement parallèle en toutes circonstances.
7 L'ajustement peut être assuré par des moteurs situés au niveau de chaque pied, soit manuellement, soit automatiquement, en relation avec un capteur de distance.
La hauteur du pont peut être adaptée (manuellement ou automatiquement) pour prendre en compte l'épaisseur du substrat à traiter, et s'assurer ainsi que le plan du substrat coïncide avec le plan focal de la ou chaque ligne laser.
La puissance linéique divisée par la racine carrée du rapport cyclique des sources laser est de préférence d'au moins 300 W/cm, avantageusement 350 ou 400 W/cm, notamment 450 W/cm, voire 500 W/cm et même 550 W/cm. La puissance linéique divisée par la racine carrée du rapport cyclique est même avantageusement d'au moins 600 W/cm, notamment 800 W/cm, voire 1000 W/cm. Lorsque le rayonnement laser est continu, le rapport cyclique vaut 1, si bien que ce chiffre correspond à la puissance linéique. La puissance linéique est mesurée à l'endroit où la ou chaque ligne laser est focalisée sur le revêtement. Elle peut être mesurée en disposant un détecteur de puissance le long de la ligne, par exemple un puissance-mètre calorimétrique, tel que notamment le puissance-mètre Beam Finder de la société Coherent Inc. La puissance est avantageusement répartie de manière homogène sur toute la longueur de la ou chaque ligne. De préférence, la différence entre la puissance la plus élevée et la puissance la plus faible vaut moins de 10% de la puissance moyenne.
La densité d'énergie fournie au revêtement divisée par la racine carrée du rapport cyclique est de préférence d'au moins 20 J/cm2, voire 30 J/cm2. Ici encore, le rapport cyclique vaut 1 lorsque le rayonnement laser est continu.
Afin de renforcer l'efficacité du traitement, il est préférable qu'au moins une partie du rayonnement laser (principal) transmise au travers du substrat et/ou
La hauteur du pont peut être adaptée (manuellement ou automatiquement) pour prendre en compte l'épaisseur du substrat à traiter, et s'assurer ainsi que le plan du substrat coïncide avec le plan focal de la ou chaque ligne laser.
La puissance linéique divisée par la racine carrée du rapport cyclique des sources laser est de préférence d'au moins 300 W/cm, avantageusement 350 ou 400 W/cm, notamment 450 W/cm, voire 500 W/cm et même 550 W/cm. La puissance linéique divisée par la racine carrée du rapport cyclique est même avantageusement d'au moins 600 W/cm, notamment 800 W/cm, voire 1000 W/cm. Lorsque le rayonnement laser est continu, le rapport cyclique vaut 1, si bien que ce chiffre correspond à la puissance linéique. La puissance linéique est mesurée à l'endroit où la ou chaque ligne laser est focalisée sur le revêtement. Elle peut être mesurée en disposant un détecteur de puissance le long de la ligne, par exemple un puissance-mètre calorimétrique, tel que notamment le puissance-mètre Beam Finder de la société Coherent Inc. La puissance est avantageusement répartie de manière homogène sur toute la longueur de la ou chaque ligne. De préférence, la différence entre la puissance la plus élevée et la puissance la plus faible vaut moins de 10% de la puissance moyenne.
La densité d'énergie fournie au revêtement divisée par la racine carrée du rapport cyclique est de préférence d'au moins 20 J/cm2, voire 30 J/cm2. Ici encore, le rapport cyclique vaut 1 lorsque le rayonnement laser est continu.
Afin de renforcer l'efficacité du traitement, il est préférable qu'au moins une partie du rayonnement laser (principal) transmise au travers du substrat et/ou
8 réfléchie par le revêtement soit redirigée en direction dudit substrat pour former au moins un rayonnement laser secondaire, qui de préférence impacte le substrat au même endroit que le rayonnement laser principal, avec avantageusement la même profondeur de foyer et le même profil. La formation du ou de chaque rayonnement laser secondaire met avantageusement en uvre un montage optique ne comprenant que des éléments optiques choisis parmi les miroirs, les prismes et les lentilles, notamment un montage optique constitué de deux miroirs et d'une lentille, ou d'un prisme et d'une lentille. En récupérant au moins une partie du rayonnement principal perdu et en le redirigeant vers le substrat, le traitement thermique s'en trouve considérablement amélioré. Le choix d'utiliser la partie du rayonnement principal transmise au travers du substrat (mode transmission ) ou la partie du rayonnement principal réfléchie par le revêtement (mode réflexion ), ou éventuellement d'utiliser les deux, dépend de la nature du revêtement et de la longueur d'onde du rayonnement laser.
Lorsque chaque moyen de chauffage est un laser, l'absorption du revêtement à la longueur d'onde du laser est de préférence d'au moins 5%, notamment 10%. Elle est avantageusement d'au plus 90%, notamment 80% ou 70%, voire 60% ou 50%, et même 40% ou encore 30%.
Les moyens de chauffage peuvent également être des brûleurs. Les brûleurs peuvent être à combustion externe, au sens où le mélange entre le combustible et le comburant est réalisé au nez du brûleur ou dans le prolongement de ce dernier. Dans ce cas, le substrat est soumis à l'action d'une flamme. Les brûleurs peuvent également être à
combustion interne, au sens où le combustible et le comburant sont mélangés à l'intérieur du brûleur : le substrat est alors soumis à l'action de gaz chauds. Tous
Lorsque chaque moyen de chauffage est un laser, l'absorption du revêtement à la longueur d'onde du laser est de préférence d'au moins 5%, notamment 10%. Elle est avantageusement d'au plus 90%, notamment 80% ou 70%, voire 60% ou 50%, et même 40% ou encore 30%.
Les moyens de chauffage peuvent également être des brûleurs. Les brûleurs peuvent être à combustion externe, au sens où le mélange entre le combustible et le comburant est réalisé au nez du brûleur ou dans le prolongement de ce dernier. Dans ce cas, le substrat est soumis à l'action d'une flamme. Les brûleurs peuvent également être à
combustion interne, au sens où le combustible et le comburant sont mélangés à l'intérieur du brûleur : le substrat est alors soumis à l'action de gaz chauds. Tous
9 les cas intermédiaires sont bien entendu possibles, au sens où une partie seulement de la combustion peut intervenir à
l'intérieur du brûleur, et l'autre partie à l'extérieur.
Certains brûleurs, en particulier les brûleurs aérauliques, c'est-à-dire utilisant l'air comme comburant, possèdent des chambres de pré-mélange dans lesquelles a lieu tout ou partie de la combustion. Dans ce cas, le substrat peut être soumis à l'action d'une flamme et/ou de gaz chauds. Les brûleurs à oxycombustion, c'est-à-dire utilisant de l'oxygène pur, ne contiennent généralement pas de chambre de pré-mélange. Le gaz utilisé pour le flammage peut être un mélange d'un gaz oxydant, notamment choisi parmi l'air, l'oxygène ou leurs mélanges, et d'un gaz combustible, notamment choisi parmi le gaz naturel, le propane, le butane, voire l'acétylène ou l'hydrogène, ou leurs mélanges. L'oxygène est préféré comme gaz oxydant, en particulier en combinaison avec le gaz naturel (méthane) ou le propane, d'une part car il permet d'atteindre des températures plus élevées et par conséquent de raccourcir le traitement et d'éviter la chauffe du substrat, et d'autre part car il permet d'éviter la création d'oxydes d'azote NON. Pour atteindre les températures souhaitées au niveau de la couche mince, le substrat revêtu est généralement positionné au sein de la flamme visible, notamment au niveau de la zone la plus chaude de la flamme, une partie de la flamme visible s'étendant alors autour de la zone traitée.
Les moyens de chauffage peuvent aussi être des torches plasma. Un plasma est un gaz ionisé généralement obtenu en soumettant un gaz dit plasmagène à une excitation telle qu'un fort champ électrique continu ou alternatif (par exemple un arc électrique). Sous l'action de cette excitation, des électrons sont arrachés aux atomes du gaz et les charges ainsi créées migrent vers les électrodes de charge opposée. Ces charges excitent ensuite d'autres atomes du gaz par collision, créant par effet d'avalanche une décharge homogène ou microfilamentaire ou encore un arc. Les plasmas peuvent être chauds (le gaz est alors entièrement ionisé et la température du plasma 5 est de l'ordre de 106 C), ou thermiques (le gaz est presque entièrement ionisé et la température du plasma est de l'ordre de 104 C, cas par exemple des arcs électriques).
Les plasmas contiennent beaucoup d'espèces actives, c'est-à-dire susceptibles d'interagir avec la matière, dont les
l'intérieur du brûleur, et l'autre partie à l'extérieur.
Certains brûleurs, en particulier les brûleurs aérauliques, c'est-à-dire utilisant l'air comme comburant, possèdent des chambres de pré-mélange dans lesquelles a lieu tout ou partie de la combustion. Dans ce cas, le substrat peut être soumis à l'action d'une flamme et/ou de gaz chauds. Les brûleurs à oxycombustion, c'est-à-dire utilisant de l'oxygène pur, ne contiennent généralement pas de chambre de pré-mélange. Le gaz utilisé pour le flammage peut être un mélange d'un gaz oxydant, notamment choisi parmi l'air, l'oxygène ou leurs mélanges, et d'un gaz combustible, notamment choisi parmi le gaz naturel, le propane, le butane, voire l'acétylène ou l'hydrogène, ou leurs mélanges. L'oxygène est préféré comme gaz oxydant, en particulier en combinaison avec le gaz naturel (méthane) ou le propane, d'une part car il permet d'atteindre des températures plus élevées et par conséquent de raccourcir le traitement et d'éviter la chauffe du substrat, et d'autre part car il permet d'éviter la création d'oxydes d'azote NON. Pour atteindre les températures souhaitées au niveau de la couche mince, le substrat revêtu est généralement positionné au sein de la flamme visible, notamment au niveau de la zone la plus chaude de la flamme, une partie de la flamme visible s'étendant alors autour de la zone traitée.
Les moyens de chauffage peuvent aussi être des torches plasma. Un plasma est un gaz ionisé généralement obtenu en soumettant un gaz dit plasmagène à une excitation telle qu'un fort champ électrique continu ou alternatif (par exemple un arc électrique). Sous l'action de cette excitation, des électrons sont arrachés aux atomes du gaz et les charges ainsi créées migrent vers les électrodes de charge opposée. Ces charges excitent ensuite d'autres atomes du gaz par collision, créant par effet d'avalanche une décharge homogène ou microfilamentaire ou encore un arc. Les plasmas peuvent être chauds (le gaz est alors entièrement ionisé et la température du plasma 5 est de l'ordre de 106 C), ou thermiques (le gaz est presque entièrement ionisé et la température du plasma est de l'ordre de 104 C, cas par exemple des arcs électriques).
Les plasmas contiennent beaucoup d'espèces actives, c'est-à-dire susceptibles d'interagir avec la matière, dont les
10 ions, les électrons ou les radicaux libres. Dans le cas d'une torche plasma, un gaz est insufflé à travers un arc électrique, et le plasma thermique formé est soufflé vers le substrat à traiter. La torche plasma est couramment employée pour déposer des couches minces sur des substrats divers en ajoutant dans le plasma des précurseurs sous forme de poudres. Le gaz insufflé est de préférence de l'azote, de l'air ou de l'argon, comprenant avantageusement une teneur volumique en hydrogène comprise entre 5 et 50%, notamment entre 15 et 30%.
Les moyens de chauffage peuvent également être des sources micro-ondes. Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde est comprise entre 1 mm et 1 m, adaptées au traitement thermique des revêtements diélectriques. Les sources micro-ondes (magnétrons) sont de préférence associées à des guides d'onde rayonnants ou des cavités (monomode ou multimodes).
A titre d'exemple, le substrat peut défiler sous des guides d'onde rayonnants disposés dans un tunnel. Des pièges d'onde constitués de filtres absorbants refroidis par eau sont de préférence disposés en amont et en aval des sources afin d'éviter toute fuite d'ondes vers l'extérieur.
Lorsque le revêtement comprend une couche électroconductrice (cas de l'argent par exemple), le
Les moyens de chauffage peuvent également être des sources micro-ondes. Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde est comprise entre 1 mm et 1 m, adaptées au traitement thermique des revêtements diélectriques. Les sources micro-ondes (magnétrons) sont de préférence associées à des guides d'onde rayonnants ou des cavités (monomode ou multimodes).
A titre d'exemple, le substrat peut défiler sous des guides d'onde rayonnants disposés dans un tunnel. Des pièges d'onde constitués de filtres absorbants refroidis par eau sont de préférence disposés en amont et en aval des sources afin d'éviter toute fuite d'ondes vers l'extérieur.
Lorsque le revêtement comprend une couche électroconductrice (cas de l'argent par exemple), le
11 traitement thermique peut être réalisé par induction. Les moyens de chauffage sont alors des inducteurs.
Le chauffage par induction de pièces métalliques est un procédé bien connu pour atteindre de façon rapide et contrôlée des températures élevées au sein de pièces massives conductrices (renforcement des aciers, fusion de zone du silicium...). Les principales applications concernent les domaines de l'agroalimentaire (chauffage de cuves, cuisson de produits plats sur bandes métalliques, cuisson-extrusion) et de la fabrication des métaux (fusion, réchauffage avant formage, traitement thermique dans la masse, traitement thermique superficiel, traitement des revêtements, soudage, brasage).
Un courant alternatif parcourant un bobinage (appelé
solénoïde ou spire) génère à l'intérieur de celui-ci un champ magnétique oscillant à la même fréquence. Si une pièce conductrice de l'électricité est placée à l'intérieur de la bobine (ou solénoïde), des courants induits par le champ magnétique s'y développent et chauffent la pièce par effet Joule.
Les courants apparaissent à la surface de la pièce à
chauffer. Une profondeur caractéristique appelée épaisseur de peau peut être définie, donnant en première approche l'épaisseur de la couche de courant. L'épaisseur de peau des courants dépend de la nature du métal chauffé et décroît quand la fréquence du courant augmente.
Dans le cas du chauffage d'un substrat isolant recouvert d'une couche conductrice, il est préférable d'utiliser une polarisation à fréquence élevée afin de concentrer l'influence de l'inducteur sur la partie superficielle du matériau. La fréquence est de préférence comprise entre 500 kHz et 5 MHz, notamment entre 1 MHz et 3 MHz. Un inducteur spécialement adapté au traitement de surfaces planes est de préférence employé.
Le chauffage par induction de pièces métalliques est un procédé bien connu pour atteindre de façon rapide et contrôlée des températures élevées au sein de pièces massives conductrices (renforcement des aciers, fusion de zone du silicium...). Les principales applications concernent les domaines de l'agroalimentaire (chauffage de cuves, cuisson de produits plats sur bandes métalliques, cuisson-extrusion) et de la fabrication des métaux (fusion, réchauffage avant formage, traitement thermique dans la masse, traitement thermique superficiel, traitement des revêtements, soudage, brasage).
Un courant alternatif parcourant un bobinage (appelé
solénoïde ou spire) génère à l'intérieur de celui-ci un champ magnétique oscillant à la même fréquence. Si une pièce conductrice de l'électricité est placée à l'intérieur de la bobine (ou solénoïde), des courants induits par le champ magnétique s'y développent et chauffent la pièce par effet Joule.
Les courants apparaissent à la surface de la pièce à
chauffer. Une profondeur caractéristique appelée épaisseur de peau peut être définie, donnant en première approche l'épaisseur de la couche de courant. L'épaisseur de peau des courants dépend de la nature du métal chauffé et décroît quand la fréquence du courant augmente.
Dans le cas du chauffage d'un substrat isolant recouvert d'une couche conductrice, il est préférable d'utiliser une polarisation à fréquence élevée afin de concentrer l'influence de l'inducteur sur la partie superficielle du matériau. La fréquence est de préférence comprise entre 500 kHz et 5 MHz, notamment entre 1 MHz et 3 MHz. Un inducteur spécialement adapté au traitement de surfaces planes est de préférence employé.
12 La température subie par le revêtement lors du traitement thermique est de préférence d'au moins 300 C, notamment 350 C, voire 400 C.
De préférence, la température du substrat au niveau de la face opposée à la face revêtue ne dépasse pas 100 C, notamment 50 C et même 30 C pendant le traitement thermique.
Selon l'invention, plusieurs moyens de chauffage (notamment des lignes laser) sont de préférence utilisés.
Le nombre de moyens de chauffage (notamment les lignes laser) est de préférence d'au moins 3, voire 4, ou même 5, ou encore 6, ou 7, voire 8, et même 9, ou encore 10 ou 11, en fonction de la largeur des substrats à traiter. Le nombre de moyens de chauffage est de préférence compris entre 3 et 11 (bornes comprises), notamment entre 5 et 10 (bornes comprises).
Il est préférable que les moyens de chauffage soient disposés de sorte que toute la surface de l'empilement puisse être traitée. Plusieurs dispositions sont envisageables selon la taille et la forme des moyens de chauffage. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de chauffage présentent une géométrie linéaire ; il peut s'agir par exemple de brûleurs ou d'inducteurs linéaires ou encore de lignes laser.
Lorsque les moyens de chauffage présentent une telle géométrie linéaire, notamment sont des lignes laser, chaque moyen est de préférence disposé perpendiculairement à la direction de défilement du substrat, ou disposé de manière oblique. Les moyens de chauffage sont généralement parallèles entre eux. Les différents moyens peuvent traiter le substrat simultanément, ou de manière décalée dans le temps. A titres d'exemples, les moyens de chauffage (notamment les lignes laser) peuvent être disposés en forme de V, en quinconce ou encore en épis.
De préférence, la température du substrat au niveau de la face opposée à la face revêtue ne dépasse pas 100 C, notamment 50 C et même 30 C pendant le traitement thermique.
Selon l'invention, plusieurs moyens de chauffage (notamment des lignes laser) sont de préférence utilisés.
Le nombre de moyens de chauffage (notamment les lignes laser) est de préférence d'au moins 3, voire 4, ou même 5, ou encore 6, ou 7, voire 8, et même 9, ou encore 10 ou 11, en fonction de la largeur des substrats à traiter. Le nombre de moyens de chauffage est de préférence compris entre 3 et 11 (bornes comprises), notamment entre 5 et 10 (bornes comprises).
Il est préférable que les moyens de chauffage soient disposés de sorte que toute la surface de l'empilement puisse être traitée. Plusieurs dispositions sont envisageables selon la taille et la forme des moyens de chauffage. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de chauffage présentent une géométrie linéaire ; il peut s'agir par exemple de brûleurs ou d'inducteurs linéaires ou encore de lignes laser.
Lorsque les moyens de chauffage présentent une telle géométrie linéaire, notamment sont des lignes laser, chaque moyen est de préférence disposé perpendiculairement à la direction de défilement du substrat, ou disposé de manière oblique. Les moyens de chauffage sont généralement parallèles entre eux. Les différents moyens peuvent traiter le substrat simultanément, ou de manière décalée dans le temps. A titres d'exemples, les moyens de chauffage (notamment les lignes laser) peuvent être disposés en forme de V, en quinconce ou encore en épis.
13 Les moyens de chauffage peuvent être disposés en rangs perpendiculaires à la direction de défilement du substrat. Le nombre de rangs est par exemple d'au moins 2, voire 3. Avantageusement, le nombre de rangs n'est pas supérieur à 3 pour limiter l'emprise au sol de la zone de traitement thermique.
Pour s'assurer que le substrat soit concerné par le traitement dans sa totalité, il est préférable de disposer les moyens de chauffage de manière à ce qu'il y ait un recouvrement, c'est-à-dire que certaines zones (de faible dimension, typiquement inférieure à 10 cm, voire 1 cm) soient traitées au moins deux fois.
Dans la direction de défilement du substrat, la distance entre deux moyens de chauffage traitant des zones adjacentes est de préférence telle que les zones de recouvrement aient le temps de retourner à une température proche de l'ambiante pour éviter un endommagement du revêtement. Typiquement, dans le cas où les moyens de chauffage sont des lignes laser, la distance entre deux moyens de chauffage traitant des zones adjacentes est avantageusement d'au moins trois fois la distance parcourue par un point de la couche sous la ligne laser.
Alternativement, les moyens de chauffage peuvent être disposés sur une seule et même ligne (autrement dit le nombre de rangs est de 1). Dans ce cas, et lorsque les moyens de chauffage sont des lignes laser, il est préférable de choisir un profil permettant d'obtenir une ligne continue et homogène au niveau du revêtement.
De préférence, au moins une propriété du revêtement mesurée avant le traitement thermique est choisie parmi les propriétés optiques, électriques, ou dimensionnelles.
Les propriétés optiques sont avantageusement choisies parmi l'absorption, la réflexion, la transmission,
Pour s'assurer que le substrat soit concerné par le traitement dans sa totalité, il est préférable de disposer les moyens de chauffage de manière à ce qu'il y ait un recouvrement, c'est-à-dire que certaines zones (de faible dimension, typiquement inférieure à 10 cm, voire 1 cm) soient traitées au moins deux fois.
Dans la direction de défilement du substrat, la distance entre deux moyens de chauffage traitant des zones adjacentes est de préférence telle que les zones de recouvrement aient le temps de retourner à une température proche de l'ambiante pour éviter un endommagement du revêtement. Typiquement, dans le cas où les moyens de chauffage sont des lignes laser, la distance entre deux moyens de chauffage traitant des zones adjacentes est avantageusement d'au moins trois fois la distance parcourue par un point de la couche sous la ligne laser.
Alternativement, les moyens de chauffage peuvent être disposés sur une seule et même ligne (autrement dit le nombre de rangs est de 1). Dans ce cas, et lorsque les moyens de chauffage sont des lignes laser, il est préférable de choisir un profil permettant d'obtenir une ligne continue et homogène au niveau du revêtement.
De préférence, au moins une propriété du revêtement mesurée avant le traitement thermique est choisie parmi les propriétés optiques, électriques, ou dimensionnelles.
Les propriétés optiques sont avantageusement choisies parmi l'absorption, la réflexion, la transmission,
14 la couleur. La mesure de ces propriétés peut par exemple être réalisée au moyen d'au moins une caméra CCD ou photodiode couplée à au moins une source de lumière, cohérente ou non, et éventuellement à des filtres, prismes ou réseaux. La mesure de ces propriétés peut être réalisée à l'aide d'un spectrophotomètre.
Les propriétés électriques sont avantageusement choisies parmi la résistivité, la conductivité, la résistance carrée. La mesure de ces propriétés peut par exemple être réalisée au moyen d'au moins un capteur inductif ou capacitif sans contact, par exemple des moyens de mesure de la résistance carrée commercialisés par la société Nagy Messsysteme GmbH.
Les propriétés dimensionnelles sont avantageusement choisies parmi la position et l'épaisseur.
Les mesures de ces propriétés sont réalisées sur le substrat en défilement, de préférence sans contact avec le substrat et/ou le revêtement. Ainsi, le substrat défile en continu et sur une même ligne, d'abord en regard de moyens de mesure, lesquels réalisent la mesure locale de la propriété (le cas échéant dans différentes zones du revêtement), puis en regard du ou des moyen(s) de chauffage.
Les moyens de mesure sont avantageusement répartis en une ou plusieurs lignes (de préférence une ligne), en fonction de leur encombrement. La ou chaque ligne est typiquement disposée perpendiculairement à la direction de défilement du substrat, ou éventuellement en oblique.
Pour chaque zone, on peut réaliser une ou plusieurs mesures, par exemple deux, trois ou encore quatre mesures.
L'adaptation des conditions du traitement thermique (le cas échéant de chaque zone) est de préférence réalisée de manière automatique. Les valeurs mesurées peuvent être par exemple traitées par un algorithme calculant la valeur de correction à appliquer. Un délai approprié est appliqué
entre la mesure et la correction, calculé en fonction de la vitesse de défilement et de la distance séparant le moyen 5 de mesure du moyen de chauffage correspondant. A titres d'exemples, l'algorithme peut être mis en uvre par un circuit électronique, un programme d'ordinateur ou encore un système expert.
L'adaptation peut aussi être réalisée manuellement.
10 il peut être utile de pouvoir adapter les conditions du traitement à la fois de manière automatique et de manière manuelle. Un opérateur peut par exemple arrêter manuellement un moyen de chauffage pour adapter le traitement à un substrat moins large mais conserver une
Les propriétés électriques sont avantageusement choisies parmi la résistivité, la conductivité, la résistance carrée. La mesure de ces propriétés peut par exemple être réalisée au moyen d'au moins un capteur inductif ou capacitif sans contact, par exemple des moyens de mesure de la résistance carrée commercialisés par la société Nagy Messsysteme GmbH.
Les propriétés dimensionnelles sont avantageusement choisies parmi la position et l'épaisseur.
Les mesures de ces propriétés sont réalisées sur le substrat en défilement, de préférence sans contact avec le substrat et/ou le revêtement. Ainsi, le substrat défile en continu et sur une même ligne, d'abord en regard de moyens de mesure, lesquels réalisent la mesure locale de la propriété (le cas échéant dans différentes zones du revêtement), puis en regard du ou des moyen(s) de chauffage.
Les moyens de mesure sont avantageusement répartis en une ou plusieurs lignes (de préférence une ligne), en fonction de leur encombrement. La ou chaque ligne est typiquement disposée perpendiculairement à la direction de défilement du substrat, ou éventuellement en oblique.
Pour chaque zone, on peut réaliser une ou plusieurs mesures, par exemple deux, trois ou encore quatre mesures.
L'adaptation des conditions du traitement thermique (le cas échéant de chaque zone) est de préférence réalisée de manière automatique. Les valeurs mesurées peuvent être par exemple traitées par un algorithme calculant la valeur de correction à appliquer. Un délai approprié est appliqué
entre la mesure et la correction, calculé en fonction de la vitesse de défilement et de la distance séparant le moyen 5 de mesure du moyen de chauffage correspondant. A titres d'exemples, l'algorithme peut être mis en uvre par un circuit électronique, un programme d'ordinateur ou encore un système expert.
L'adaptation peut aussi être réalisée manuellement.
10 il peut être utile de pouvoir adapter les conditions du traitement à la fois de manière automatique et de manière manuelle. Un opérateur peut par exemple arrêter manuellement un moyen de chauffage pour adapter le traitement à un substrat moins large mais conserver une
15 adaptation automatique pour les sources de chaleur encore actives.
L'adaptation des conditions du traitement thermique peut être réalisée de différentes manières.
Avantageusement, on adapte les conditions du traitement thermique en modifiant la puissance délivrée par le moyen de chauffage. De préférence, on adapte les conditions du traitement thermique de chaque zone en modifiant la puissance délivrée par le moyen de chauffage traitant ladite zone. Par exemple, la puissance (l'intensité) de la ou d'une des sources laser peut être modifiée, en fonction de la mesure obtenue pour la propriété mesurée en amont. Dans le cas des brûleurs, la puissance d'un brûleur peut être augmentée en augmentant le débit de gaz.
D'autres adaptations des conditions du traitement thermique sont possibles. Par exemple, dans le cas de moyens de chauffage associés à des moyens de focalisation (lignes laser, sources microondes...) l'adaptation peut consister en un déplacement des moyens de focalisation,
L'adaptation des conditions du traitement thermique peut être réalisée de différentes manières.
Avantageusement, on adapte les conditions du traitement thermique en modifiant la puissance délivrée par le moyen de chauffage. De préférence, on adapte les conditions du traitement thermique de chaque zone en modifiant la puissance délivrée par le moyen de chauffage traitant ladite zone. Par exemple, la puissance (l'intensité) de la ou d'une des sources laser peut être modifiée, en fonction de la mesure obtenue pour la propriété mesurée en amont. Dans le cas des brûleurs, la puissance d'un brûleur peut être augmentée en augmentant le débit de gaz.
D'autres adaptations des conditions du traitement thermique sont possibles. Par exemple, dans le cas de moyens de chauffage associés à des moyens de focalisation (lignes laser, sources microondes...) l'adaptation peut consister en un déplacement des moyens de focalisation,
16 permettant un déplacement du plan focal. L'adaptation peut également comprendre une modification d'au moins une dimension de la ligne laser pour modifier son intensité au niveau du revêtement, ou une modification de la longueur d'onde du laser (dans le cas de lasers accordables).
L'adaptation du traitement thermique peut également comprendre une modification de la vitesse de défilement du substrat ou un modification du rapport cyclique dans le cas de sources laser pulsées.
L'adaptation des conditions du traitement thermique peut comprendre l'arrêt d'un des moyens de chauffage, voire de tous les moyens de chauffage. Par exemple, si les moyens de mesure détectent l'absence de revêtement dans une zone donnée (du fait notamment d'une différence de taille de substrat), le moyen de chauffage (par exemple la ligne laser) en regard de la zone où le revêtement est absent peut être arrêté. En cas d'incident lors du dépôt du revêtement (par exemple dans le cas d'un retournement de cathode conduisant à déposer au moins localement un revêtement de réflectivité très élevée), la ou les sources laser concernées peuvent être arrêtées (automatiquement, voire manuellement) pour éviter leur endommagement.
Toutes les combinaisons possibles entre les propriétés mesurées (ou les moyens de mesure) et les moyens de chauffage sont bien entendu possibles, même si pour des raisons de concision elles ne sont pas toutes exposées en détail dans la présente description.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, on mesure localement une propriété optique (notamment l'absorption) du revêtement à l'aide de capteurs optiques et l'on adapte la puissance des lignes laser en fonction de la mesure (d'absorption) obtenue. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté au cas des couches absorbantes traitées par des lignes laser, le traitement
L'adaptation du traitement thermique peut également comprendre une modification de la vitesse de défilement du substrat ou un modification du rapport cyclique dans le cas de sources laser pulsées.
L'adaptation des conditions du traitement thermique peut comprendre l'arrêt d'un des moyens de chauffage, voire de tous les moyens de chauffage. Par exemple, si les moyens de mesure détectent l'absence de revêtement dans une zone donnée (du fait notamment d'une différence de taille de substrat), le moyen de chauffage (par exemple la ligne laser) en regard de la zone où le revêtement est absent peut être arrêté. En cas d'incident lors du dépôt du revêtement (par exemple dans le cas d'un retournement de cathode conduisant à déposer au moins localement un revêtement de réflectivité très élevée), la ou les sources laser concernées peuvent être arrêtées (automatiquement, voire manuellement) pour éviter leur endommagement.
Toutes les combinaisons possibles entre les propriétés mesurées (ou les moyens de mesure) et les moyens de chauffage sont bien entendu possibles, même si pour des raisons de concision elles ne sont pas toutes exposées en détail dans la présente description.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, on mesure localement une propriété optique (notamment l'absorption) du revêtement à l'aide de capteurs optiques et l'on adapte la puissance des lignes laser en fonction de la mesure (d'absorption) obtenue. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté au cas des couches absorbantes traitées par des lignes laser, le traitement
17 selon l'invention permettant de compenser des hétérogénéités de composition, d'épaisseur, ou de stoechiométrie de la couche en agissant sur la puissance des sources laser. Lorsque l'absorption est localement plus élevée dans une zone donnée, la puissance de la source laser traitant cette zone est diminuée, et vice versa. A
contrario, l'utilisation d'une seule ligne laser, ou de plusieurs lignes traitant de la même manière toute la largeur du substrat, pourrait amplifier les hétérogénéités du revêtement. Il est bien entendu que dans ce mode de réalisation l'absorption n'est pas nécessairement mesurée directement par les capteurs, mais peut par exemple être calculée à l'aide d'une mesure de transmission et de réflexion.
Le substrat peut être mis en mouvement à l'aide de tous moyens mécaniques de convoyage, par exemple à l'aide de bandes, de rouleaux, de plateaux en translation. Le système de convoyage permet de contrôler et réguler la vitesse du déplacement. Le moyen de convoyage comprend de préférence un châssis rigide et une pluralité de rouleaux.
Le pas des rouleaux est avantageusement compris dans un domaine allant de 50 à 300 mm. Les rouleaux comprennent de préférence des bagues métalliques, typiquement en acier, recouvertes de bandages en matière plastique. Les rouleaux sont de préférence montés sur des paliers à jeu réduit, typiquement à raison de trois rouleaux par palier. Afin d'assurer une parfaite planéité du plan de convoyage, le positionnement de chacun des rouleaux est avantageusement réglable. Les rouleaux sont de préférence mus à l'aide de pignons ou de chaînes, de préférence de chaînes tangentielles, entraînés par au moins un moteur.
Si le substrat est en matière organique polymérique souple, le déplacement peut être réalisé à l'aide d'un système d'avance de films sous forme d'une succession de
contrario, l'utilisation d'une seule ligne laser, ou de plusieurs lignes traitant de la même manière toute la largeur du substrat, pourrait amplifier les hétérogénéités du revêtement. Il est bien entendu que dans ce mode de réalisation l'absorption n'est pas nécessairement mesurée directement par les capteurs, mais peut par exemple être calculée à l'aide d'une mesure de transmission et de réflexion.
Le substrat peut être mis en mouvement à l'aide de tous moyens mécaniques de convoyage, par exemple à l'aide de bandes, de rouleaux, de plateaux en translation. Le système de convoyage permet de contrôler et réguler la vitesse du déplacement. Le moyen de convoyage comprend de préférence un châssis rigide et une pluralité de rouleaux.
Le pas des rouleaux est avantageusement compris dans un domaine allant de 50 à 300 mm. Les rouleaux comprennent de préférence des bagues métalliques, typiquement en acier, recouvertes de bandages en matière plastique. Les rouleaux sont de préférence montés sur des paliers à jeu réduit, typiquement à raison de trois rouleaux par palier. Afin d'assurer une parfaite planéité du plan de convoyage, le positionnement de chacun des rouleaux est avantageusement réglable. Les rouleaux sont de préférence mus à l'aide de pignons ou de chaînes, de préférence de chaînes tangentielles, entraînés par au moins un moteur.
Si le substrat est en matière organique polymérique souple, le déplacement peut être réalisé à l'aide d'un système d'avance de films sous forme d'une succession de
18 rouleaux. Dans ce cas, la planéité peut être assurée par un choix adéquat de la distance entre les rouleaux, en tenant compte de l'épaisseur du substrat (et donc de sa flexibilité) et de l'impact que peut avoir le traitement thermique sur la création d'une éventuelle flèche.
La vitesse de déplacement du substrat est avantageusement d'au moins 4 m/min, notamment 5 m/min et même 6 m/min ou 7 m/min, ou encore 8 m/min et même 9 m/min ou 10 m/min. Selon certains modes de réalisation, la vitesse de déplacement du substrat est d'au moins 12 m/min ou 15 m/min, notamment 20 m/min et même 25 ou 30 m/min.
Afin d'assurer un traitement qui soit le plus homogène possible, la vitesse de déplacement du substrat varie lors du traitement d'au plus 10% en relatif, notamment 2% et même 1% par rapport à sa valeur nominale.
Toutes les positions relatives du substrat et des moyens de chauffage sont bien entendu possibles, du moment que la surface du substrat peut être convenablement irradiée. Le substrat sera le plus généralement disposé de manière horizontale ou sensiblement horizontale, mais il peut aussi être disposé verticalement, ou selon toute inclinaison possible. Lorsque le substrat est disposé
horizontalement, les moyens de chauffage sont généralement disposés de manière à traiter la face supérieure du substrat. Les moyens de chauffage peuvent également traiter la face inférieure du substrat. Dans ce cas, il faut que le système de convoyage du substrat laisse passer la chaleur vers la zone à traiter. C'est le cas par exemple lorsque l'on utilise des rouleaux de convoyage : les rouleaux étant disjoints, il est possible de disposer les moyens de chauffage dans une zone située entre deux rouleaux successifs.
Lorsque les deux faces du substrat sont à traiter, il est possible d'employer plusieurs moyens de chauffage
La vitesse de déplacement du substrat est avantageusement d'au moins 4 m/min, notamment 5 m/min et même 6 m/min ou 7 m/min, ou encore 8 m/min et même 9 m/min ou 10 m/min. Selon certains modes de réalisation, la vitesse de déplacement du substrat est d'au moins 12 m/min ou 15 m/min, notamment 20 m/min et même 25 ou 30 m/min.
Afin d'assurer un traitement qui soit le plus homogène possible, la vitesse de déplacement du substrat varie lors du traitement d'au plus 10% en relatif, notamment 2% et même 1% par rapport à sa valeur nominale.
Toutes les positions relatives du substrat et des moyens de chauffage sont bien entendu possibles, du moment que la surface du substrat peut être convenablement irradiée. Le substrat sera le plus généralement disposé de manière horizontale ou sensiblement horizontale, mais il peut aussi être disposé verticalement, ou selon toute inclinaison possible. Lorsque le substrat est disposé
horizontalement, les moyens de chauffage sont généralement disposés de manière à traiter la face supérieure du substrat. Les moyens de chauffage peuvent également traiter la face inférieure du substrat. Dans ce cas, il faut que le système de convoyage du substrat laisse passer la chaleur vers la zone à traiter. C'est le cas par exemple lorsque l'on utilise des rouleaux de convoyage : les rouleaux étant disjoints, il est possible de disposer les moyens de chauffage dans une zone située entre deux rouleaux successifs.
Lorsque les deux faces du substrat sont à traiter, il est possible d'employer plusieurs moyens de chauffage
19 situés de part et d'autre du substrat, que ce dernier soit en position horizontale, verticale, ou selon toute inclinaison. Ces moyens de chauffage peuvent être identiques ou différents, en particulier dans le cas de lasers, leurs longueurs d'onde peuvent être différentes, notamment adaptées à chacun des revêtements à traiter. A
titre d'exemple, un premier revêtement (par exemple bas-émissif) situé sur une première face du substrat peut être traité par un premier rayonnement laser émettant par exemple dans le visible ou le proche infrarouge tandis qu'un second revêtement (par exemple un revêtement photocatalytique) situé sur la deuxième face dudit substrat peut être traité par un second rayonnement laser, émettant par exemple dans l'infrarouge.
Le dispositif de traitement thermique selon l'invention peut être intégré dans une ligne de dépôt de couches, par exemple une ligne de dépôt par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique (procédé
magnétron), ou une ligne de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), notamment assistée par plasma (PECVD), sous vide ou sous pression atmosphérique (APPECVD). La ligne comprend en général des dispositifs de manutention des substrats, une installation de dépôt, des dispositifs de contrôle optique, des dispositifs d'empilage. Les substrats défilent, par exemple sur des rouleaux convoyeurs, successivement devant chaque dispositif ou chaque installation.
Le dispositif de traitement thermique selon l'invention est de préférence situé juste après l'installation de dépôt du revêtement, par exemple à la sortie de l'installation de dépôt. Le substrat revêtu peut ainsi être traité en ligne après le dépôt du revêtement, à
la sortie de l'installation de dépôt et avant les dispositifs de contrôle optique, ou après les dispositifs de contrôle optique et avant les dispositifs d'empilage des substrats.
Le dispositif de traitement thermique peut aussi, dans certains cas, être intégré à l'installation de dépôt.
5 Par exemple, des sources laser peuvent être introduites dans une des chambres d'une installation de dépôt par pulvérisation cathodique, notamment dans une chambre où
l'atmosphère est raréfiée, notamment sous une pression comprise entre 10-6 mbar et 10-2 mbar. Le dispositif de 10 traitement thermique peut aussi être disposé en dehors de l'installation de dépôt, mais de manière à traiter un substrat situé à l'intérieur de ladite installation. On peut par exemple, dans le cas de l'utilisation de laser, prévoir à cet effet un hublot transparent à la longueur 15 d'onde du rayonnement utilisé, au travers duquel le rayonnement laser viendrait traiter la couche. Il est ainsi possible de traiter une couche (par exemple une couche d'argent) avant le dépôt subséquent d'une autre couche dans la même installation.
titre d'exemple, un premier revêtement (par exemple bas-émissif) situé sur une première face du substrat peut être traité par un premier rayonnement laser émettant par exemple dans le visible ou le proche infrarouge tandis qu'un second revêtement (par exemple un revêtement photocatalytique) situé sur la deuxième face dudit substrat peut être traité par un second rayonnement laser, émettant par exemple dans l'infrarouge.
Le dispositif de traitement thermique selon l'invention peut être intégré dans une ligne de dépôt de couches, par exemple une ligne de dépôt par pulvérisation cathodique assistée par champ magnétique (procédé
magnétron), ou une ligne de dépôt chimique en phase vapeur (CVD), notamment assistée par plasma (PECVD), sous vide ou sous pression atmosphérique (APPECVD). La ligne comprend en général des dispositifs de manutention des substrats, une installation de dépôt, des dispositifs de contrôle optique, des dispositifs d'empilage. Les substrats défilent, par exemple sur des rouleaux convoyeurs, successivement devant chaque dispositif ou chaque installation.
Le dispositif de traitement thermique selon l'invention est de préférence situé juste après l'installation de dépôt du revêtement, par exemple à la sortie de l'installation de dépôt. Le substrat revêtu peut ainsi être traité en ligne après le dépôt du revêtement, à
la sortie de l'installation de dépôt et avant les dispositifs de contrôle optique, ou après les dispositifs de contrôle optique et avant les dispositifs d'empilage des substrats.
Le dispositif de traitement thermique peut aussi, dans certains cas, être intégré à l'installation de dépôt.
5 Par exemple, des sources laser peuvent être introduites dans une des chambres d'une installation de dépôt par pulvérisation cathodique, notamment dans une chambre où
l'atmosphère est raréfiée, notamment sous une pression comprise entre 10-6 mbar et 10-2 mbar. Le dispositif de 10 traitement thermique peut aussi être disposé en dehors de l'installation de dépôt, mais de manière à traiter un substrat situé à l'intérieur de ladite installation. On peut par exemple, dans le cas de l'utilisation de laser, prévoir à cet effet un hublot transparent à la longueur 15 d'onde du rayonnement utilisé, au travers duquel le rayonnement laser viendrait traiter la couche. Il est ainsi possible de traiter une couche (par exemple une couche d'argent) avant le dépôt subséquent d'une autre couche dans la même installation.
20 Que le dispositif de traitement thermique soit en dehors de ou intégré à l'installation de dépôt, ces procédés en ligne sont préférables à un procédé en reprise dans lequel il serait nécessaire d'empiler les substrats de verre entre l'étape de dépôt et le traitement thermique.
Les procédés en reprise peuvent toutefois avoir un intérêt dans les cas où la mise en uvre du traitement thermique selon l'invention est faite dans un lieu différent de celui où est réalisé le dépôt, par exemple dans un lieu où est réalisée la transformation du verre. Le dispositif de traitement thermique peut donc être intégré à
d'autres lignes que la ligne de dépôt de couches. Il peut par exemple être intégré à une ligne de fabrication de vitrages multiples (doubles ou triples vitrages notamment),
Les procédés en reprise peuvent toutefois avoir un intérêt dans les cas où la mise en uvre du traitement thermique selon l'invention est faite dans un lieu différent de celui où est réalisé le dépôt, par exemple dans un lieu où est réalisée la transformation du verre. Le dispositif de traitement thermique peut donc être intégré à
d'autres lignes que la ligne de dépôt de couches. Il peut par exemple être intégré à une ligne de fabrication de vitrages multiples (doubles ou triples vitrages notamment),
21 à une ligne de fabrication de vitrages feuilletés, ou encore à une ligne de fabrication de vitrages bombés et/ou trempés. Les vitrages feuilletés ou bombés ou trempés peuvent être utilisés aussi bien en tant que vitrages bâtiment ou automobile. Dans ces différents cas, le traitement thermique selon l'invention est de préférence réalisé avant la réalisation du vitrage multiple ou feuilleté. Le traitement thermique peut toutefois être mis en uvre après réalisation du double vitrage ou du vitrage feuilleté.
Lorsque les moyens de chauffage sont des sources laser, le dispositif de traitement thermique est de préférence disposé dans une enceinte close permettant de sécuriser les personnes en évitant tout contact avec le rayonnement laser et d'éviter toute pollution, notamment du substrat, des optiques ou de la zone de traitement.
Le dépôt du revêtement sur le substrat peut être réalisé par tout type de procédé, en particulier des procédés générant des couches majoritairement amorphes ou nano-cristallisées, tels que le procédé de pulvérisation cathodique, notamment assisté par champ magnétique (procédé
magnétron), le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), le procédé d'évaporation sous vide, ou le procédé sol-gel.
Le revêtement est de préférence déposé par pulvérisation cathodique, notamment assistée par champ magnétique (procédé magnétron).
Pour plus de simplicité, le traitement thermique du revêtement se fait de préférence sous air et/ou à pression atmosphérique. Il est toutefois possible de procéder au traitement thermique de l'empilement au sein même de l'enceinte de dépôt sous vide, par exemple avant un dépôt subséquent.
Lorsque les moyens de chauffage sont des sources laser, le dispositif de traitement thermique est de préférence disposé dans une enceinte close permettant de sécuriser les personnes en évitant tout contact avec le rayonnement laser et d'éviter toute pollution, notamment du substrat, des optiques ou de la zone de traitement.
Le dépôt du revêtement sur le substrat peut être réalisé par tout type de procédé, en particulier des procédés générant des couches majoritairement amorphes ou nano-cristallisées, tels que le procédé de pulvérisation cathodique, notamment assisté par champ magnétique (procédé
magnétron), le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), le procédé d'évaporation sous vide, ou le procédé sol-gel.
Le revêtement est de préférence déposé par pulvérisation cathodique, notamment assistée par champ magnétique (procédé magnétron).
Pour plus de simplicité, le traitement thermique du revêtement se fait de préférence sous air et/ou à pression atmosphérique. Il est toutefois possible de procéder au traitement thermique de l'empilement au sein même de l'enceinte de dépôt sous vide, par exemple avant un dépôt subséquent.
22 Le substrat est de préférence en verre, en vitrocéramique ou en matière organique polymérique. Il est de préférence transparent, incolore (il s'agit alors d'un verre clair ou extra-clair) ou coloré, par exemple en bleu, gris, vert ou bronze. Le verre est de préférence de type silico-sodo-calcique, mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-borosilicate. Les matières organiques polymériques préférées sont le polycarbonate, le polyméthacrylate de méthyle, le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène naphtalate (PEN), ou encore les polymères fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). Le substrat possède avantageusement au moins une dimension supérieure ou égale à 1 m, voire 2 m et même 3 m.
L'épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.
Le substrat de verre est de préférence du type flotté, c'est-à-dire susceptible d'avoir été obtenu par un procédé consistant à déverser le verre fondu sur un bain d'étain en fusion (bain float ). Dans ce cas, le revêtement à traiter peut aussi bien être déposé sur la face étain que sur la face atmosphère du substrat.
On entend par faces atmosphère et étain , les faces du substrat ayant été respectivement en contact avec l'atmosphère régnant dans le bain float et en contact avec l'étain fondu. La face étain contient une faible quantité
superficielle d'étain ayant diffusé dans la structure du verre. Le substrat de verre peut également être obtenu par laminage entre deux rouleaux, technique permettant en particulier d'imprimer des motifs à la surface du verre.
Le traitement thermique est de préférence destiné à
améliorer la cristallisation du revêtement, notamment par une augmentation de la taille des cristaux et/ou de la
L'épaisseur du substrat varie généralement entre 0,5 mm et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9 mm, notamment entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé, voire flexible.
Le substrat de verre est de préférence du type flotté, c'est-à-dire susceptible d'avoir été obtenu par un procédé consistant à déverser le verre fondu sur un bain d'étain en fusion (bain float ). Dans ce cas, le revêtement à traiter peut aussi bien être déposé sur la face étain que sur la face atmosphère du substrat.
On entend par faces atmosphère et étain , les faces du substrat ayant été respectivement en contact avec l'atmosphère régnant dans le bain float et en contact avec l'étain fondu. La face étain contient une faible quantité
superficielle d'étain ayant diffusé dans la structure du verre. Le substrat de verre peut également être obtenu par laminage entre deux rouleaux, technique permettant en particulier d'imprimer des motifs à la surface du verre.
Le traitement thermique est de préférence destiné à
améliorer la cristallisation du revêtement, notamment par une augmentation de la taille des cristaux et/ou de la
23 quantité de phase cristalline. Le traitement thermique peut également être destiné à oxyder une couche d'un métal ou d'un oxyde métallique sous-stoechiométrique en oxygène, éventuellement en favorisant la croissance d'une phase cristalline particulière.
De préférence, l'étape de traitement thermique ne met pas en uvre de fusion, même partielle, du revêtement.
Dans les cas où le traitement est destiné à améliorer la cristallisation du revêtement, le traitement thermique permet d'apporter une énergie suffisante pour favoriser la cristallisation du revêtement par un mécanisme physico-chimique de croissance cristalline autour de germes déjà
présents dans le revêtement, en restant en phase solide. Ce traitement ne met pas en uvre de mécanisme de cristallisation par refroidissement à partir d'un matériau fondu, d'une part car cela nécessiterait des températures extrêmement élevées, et d'autre part car cela serait susceptible de modifier les épaisseurs ou les indices de réfraction du revêtement, et donc ses propriétés, en modifiant par exemple son aspect optique.
Le revêtement traité le revêtement comprend de préférence au moins une couche mince d'un métal, d'un oxyde, d'un nitrure, d'un carbure, d'un oxynitrure ou de l'un quelconque de leurs mélanges. Il comprend de préférence une couche mince choisie parmi les couches métalliques (notamment à base ou constituées d'argent ou de molybdène), les couches d'oxyde de titane et les couches transparentes électroconductrices.
Les couches transparentes électroconductrices sont typiquement à base d'oxydes mixtes d'étain et d'indium (appelées ITO ), à base d'oxydes mixtes d'indium et de zinc (appelées IZO ), à base d'oxyde de zinc dopé au gallium ou à l'aluminium, à base d'oxyde de titane dopé au niobium, à base de stannate de cadmium ou de zinc, à base
De préférence, l'étape de traitement thermique ne met pas en uvre de fusion, même partielle, du revêtement.
Dans les cas où le traitement est destiné à améliorer la cristallisation du revêtement, le traitement thermique permet d'apporter une énergie suffisante pour favoriser la cristallisation du revêtement par un mécanisme physico-chimique de croissance cristalline autour de germes déjà
présents dans le revêtement, en restant en phase solide. Ce traitement ne met pas en uvre de mécanisme de cristallisation par refroidissement à partir d'un matériau fondu, d'une part car cela nécessiterait des températures extrêmement élevées, et d'autre part car cela serait susceptible de modifier les épaisseurs ou les indices de réfraction du revêtement, et donc ses propriétés, en modifiant par exemple son aspect optique.
Le revêtement traité le revêtement comprend de préférence au moins une couche mince d'un métal, d'un oxyde, d'un nitrure, d'un carbure, d'un oxynitrure ou de l'un quelconque de leurs mélanges. Il comprend de préférence une couche mince choisie parmi les couches métalliques (notamment à base ou constituées d'argent ou de molybdène), les couches d'oxyde de titane et les couches transparentes électroconductrices.
Les couches transparentes électroconductrices sont typiquement à base d'oxydes mixtes d'étain et d'indium (appelées ITO ), à base d'oxydes mixtes d'indium et de zinc (appelées IZO ), à base d'oxyde de zinc dopé au gallium ou à l'aluminium, à base d'oxyde de titane dopé au niobium, à base de stannate de cadmium ou de zinc, à base
24 d'oxyde d'étain dopé au fluor et/ou à l'antimoine. Ces différentes couches ont la particularité d'être des couches transparentes et néanmoins conductrices ou semi-conductrices, et sont employées dans de nombreux systèmes où ces deux propriétés sont nécessaires : écrans à cristaux liquides (LCD), capteurs solaires ou photovoltaïques, dispositifs électrochromes ou électroluminescents (notamment LED, OLED)". Leur épaisseur, généralement pilotée par la résistance carrée désirée, est typiquement comprise entre 50 et 1000 nm, bornes comprises.
Les couches minces métalliques, par exemple à base d'argent métallique, mais aussi à base de molybdène ou de niobium métalliques, ont des propriétés de conduction électrique et de réflexion des rayonnements infrarouges, d'où leur utilisation dans des vitrages à contrôle solaire, notamment anti-solaires (visant à diminuer la quantité
d'énergie solaire entrante) ou à faible émissivité (visant à diminuer la quantité d'énergie dissipée vers l'extérieur d'un bâtiment ou d'un véhicule). Leur épaisseur physique est typiquement comprise entre 4 et 20 nm (bornes comprises). Les empilements bas émissifs peuvent fréquemment comprendre plusieurs couches d'argent, typiquement 2 ou 3. La ou chaque couche d'argent est généralement entourée de couches diélectriques la protégeant de la corrosion et permettant d'ajuster l'aspect en réflexion du revêtement. Le molybdène est fréquemment employé comme matériau d'électrodes pour les cellules photovoltaïques à base de CuInxGalõSe2, où x varie de 0 à
1. Le traitement selon l'invention permet de réduire sa résistivité. D'autres métaux peuvent être traités selon l'invention, comme par exemple le titane, dans le but notamment de l'oxyder et d'obtenir une couche d'oxyde de titane photocatalytique.
Lorsque le revêtement à traiter est un empilement bas-émissif, il comprend de préférence, à partir du substrat, un premier revêtement comprenant au moins une première couche diélectrique, au moins une couche d'argent, 5 éventuellement une couche de sur-bloqueur et un deuxième revêtement comprenant au moins une deuxième couche diélectrique.
De préférence, l'épaisseur physique de la ou de chaque couche d'argent est comprise entre 6 et 20 nm.
10 La couche de sur-bloqueur est destinée à protéger la couche d'argent pendant le dépôt d'une couche ultérieure (par exemple si cette dernière est déposée sous atmosphère oxydante ou nitrurante) et pendant un éventuel traitement thermique du type trempe ou bombage.
15 La couche d'argent peut également être déposée sur et en contact avec une couche de sous-bloqueur.
L'empilement peut donc comprendre une couche de sur-bloqueur et/ou une couche de sous-bloqueur encadrant la ou chaque couche d'argent.
20 Les couches de bloqueur (sous-bloqueur et/ou sur-bloqueur) sont généralement à base d'un métal choisi parmi le nickel, le chrome, le titane, le niobium, ou d'un alliage de ces différents métaux. On peut notamment citer les alliages nickel-titane (notamment ceux comprenant
Les couches minces métalliques, par exemple à base d'argent métallique, mais aussi à base de molybdène ou de niobium métalliques, ont des propriétés de conduction électrique et de réflexion des rayonnements infrarouges, d'où leur utilisation dans des vitrages à contrôle solaire, notamment anti-solaires (visant à diminuer la quantité
d'énergie solaire entrante) ou à faible émissivité (visant à diminuer la quantité d'énergie dissipée vers l'extérieur d'un bâtiment ou d'un véhicule). Leur épaisseur physique est typiquement comprise entre 4 et 20 nm (bornes comprises). Les empilements bas émissifs peuvent fréquemment comprendre plusieurs couches d'argent, typiquement 2 ou 3. La ou chaque couche d'argent est généralement entourée de couches diélectriques la protégeant de la corrosion et permettant d'ajuster l'aspect en réflexion du revêtement. Le molybdène est fréquemment employé comme matériau d'électrodes pour les cellules photovoltaïques à base de CuInxGalõSe2, où x varie de 0 à
1. Le traitement selon l'invention permet de réduire sa résistivité. D'autres métaux peuvent être traités selon l'invention, comme par exemple le titane, dans le but notamment de l'oxyder et d'obtenir une couche d'oxyde de titane photocatalytique.
Lorsque le revêtement à traiter est un empilement bas-émissif, il comprend de préférence, à partir du substrat, un premier revêtement comprenant au moins une première couche diélectrique, au moins une couche d'argent, 5 éventuellement une couche de sur-bloqueur et un deuxième revêtement comprenant au moins une deuxième couche diélectrique.
De préférence, l'épaisseur physique de la ou de chaque couche d'argent est comprise entre 6 et 20 nm.
10 La couche de sur-bloqueur est destinée à protéger la couche d'argent pendant le dépôt d'une couche ultérieure (par exemple si cette dernière est déposée sous atmosphère oxydante ou nitrurante) et pendant un éventuel traitement thermique du type trempe ou bombage.
15 La couche d'argent peut également être déposée sur et en contact avec une couche de sous-bloqueur.
L'empilement peut donc comprendre une couche de sur-bloqueur et/ou une couche de sous-bloqueur encadrant la ou chaque couche d'argent.
20 Les couches de bloqueur (sous-bloqueur et/ou sur-bloqueur) sont généralement à base d'un métal choisi parmi le nickel, le chrome, le titane, le niobium, ou d'un alliage de ces différents métaux. On peut notamment citer les alliages nickel-titane (notamment ceux comprenant
25 environ 50% en poids de chaque métal) ou les alliages nickel-chrome (notamment ceux comprenant 80% en poids de nickel et 20% en poids de chrome). La couche de sur-bloqueur peut encore être constituée de plusieurs couches superposées, par exemple, en s'éloignant du substrat, de titane puis d'un alliage de nickel (notamment un alliage nickel-chrome) ou l'inverse. Les différents métaux ou alliages cités peuvent également être partiellement oxydés, notamment présenter une sous-stoechiométrie en oxygène (par exemple TiOx ou NiCrOx).
26 Ces couches de bloqueur (sous-bloqueur et/ou sur-bloqueur) sont très fines, normalement d'une épaisseur inférieure à 1 nm, pour ne pas affecter la transmission lumineuse de l'empilement, et sont susceptibles d'être partiellement oxydées pendant le traitement thermique selon l'invention. D'une manière générale les couches de bloqueur sont des couches sacrificielles, susceptibles de capter l'oxygène provenant de l'atmosphère ou du substrat, évitant ainsi l'oxydation de la couche d'argent.
La première et/ou la deuxième couche diélectrique est typiquement en oxyde (notamment en oxyde d'étain), ou de préférence en nitrure, notamment en nitrure de silicium (en particulier pour la deuxième couche diélectrique, la plus éloignée du substrat). D'une manière générale, le nitrure de silicium peut être dopé, par exemple avec de l'aluminium ou du bore, afin de faciliter son dépôt par les techniques de pulvérisation cathodique. Le taux de dopage (correspondant au pourcentage atomique par rapport à la quantité de silicium) ne dépasse généralement pas 2%. Ces couches diélectriques ont pour fonction de protéger la couche d'argent des agressions chimiques ou mécaniques et influent également sur les propriétés optiques, notamment en réflexion, de l'empilement, grâce à des phénomènes interférentiels.
Le premier revêtement peut comprendre une couche diélectrique, ou plusieurs couches diélectriques, typiquement 2 à 4. Le deuxième revêtement peut comprendre une couche diélectrique, ou plusieurs couches diélectriques, typiquement 2 à 3. Ces couches diélectriques sont de préférence en un matériau choisi parmi le nitrure de silicium, les oxydes de titane, d'étain ou de zinc, ou l'un quelconque de leurs mélanges ou solutions solides, par exemple un oxyde d'étain et de zinc, ou un oxyde de titane et de zinc. Que ce soit dans le premier revêtement ou dans
La première et/ou la deuxième couche diélectrique est typiquement en oxyde (notamment en oxyde d'étain), ou de préférence en nitrure, notamment en nitrure de silicium (en particulier pour la deuxième couche diélectrique, la plus éloignée du substrat). D'une manière générale, le nitrure de silicium peut être dopé, par exemple avec de l'aluminium ou du bore, afin de faciliter son dépôt par les techniques de pulvérisation cathodique. Le taux de dopage (correspondant au pourcentage atomique par rapport à la quantité de silicium) ne dépasse généralement pas 2%. Ces couches diélectriques ont pour fonction de protéger la couche d'argent des agressions chimiques ou mécaniques et influent également sur les propriétés optiques, notamment en réflexion, de l'empilement, grâce à des phénomènes interférentiels.
Le premier revêtement peut comprendre une couche diélectrique, ou plusieurs couches diélectriques, typiquement 2 à 4. Le deuxième revêtement peut comprendre une couche diélectrique, ou plusieurs couches diélectriques, typiquement 2 à 3. Ces couches diélectriques sont de préférence en un matériau choisi parmi le nitrure de silicium, les oxydes de titane, d'étain ou de zinc, ou l'un quelconque de leurs mélanges ou solutions solides, par exemple un oxyde d'étain et de zinc, ou un oxyde de titane et de zinc. Que ce soit dans le premier revêtement ou dans
27 le deuxième revêtement, l'épaisseur physique de la couche diélectrique, ou l'épaisseur physique globale de l'ensemble des couches diélectriques, est de préférence comprise entre 15 et 60 nm, notamment entre 20 et 50 nm.
Le premier revêtement comprend de préférence, immédiatement sous la couche d'argent ou sous l'éventuelle couche de sous-bloqueur, une couche de mouillage dont la fonction est d'augmenter le mouillage et l'accrochage de la couche d'argent. L'oxyde de zinc, notamment dopé à
l'aluminium, s'est révélé particulièrement avantageux à cet égard.
Le premier revêtement peut également contenir, directement sous la couche de mouillage, une couche de lissage, qui est un oxyde mixte partiellement voire totalement amorphe (donc de très faible rugosité), dont la fonction est de favoriser la croissance de la couche de mouillage selon une orientation cristallographique préférentielle, laquelle favorise la cristallisation de l'argent par des phénomènes d'épitaxie. La couche de lissage est de préférence composée d'un oxyde mixte d'au moins deux métaux choisis parmi Sn, Zn, In, Ga, Sb. Un oxyde préféré est l'oxyde d'étain et d'indium dopé à
l'antimoine.
Dans le premier revêtement, la couche de mouillage ou l'éventuelle couche de lissage est de préférence déposée directement sur la première couche diélectrique. La première couche diélectrique est de préférence déposée directement sur le substrat. Pour adapter au mieux les propriétés optiques de l'empilement (notamment l'aspect en réflexion), la première couche diélectrique peut alternativement être déposée sur une autre couche en oxyde ou en nitrure, par exemple en oxyde de titane.
Au sein du deuxième revêtement, la deuxième couche diélectrique peut être déposée directement sur la couche
Le premier revêtement comprend de préférence, immédiatement sous la couche d'argent ou sous l'éventuelle couche de sous-bloqueur, une couche de mouillage dont la fonction est d'augmenter le mouillage et l'accrochage de la couche d'argent. L'oxyde de zinc, notamment dopé à
l'aluminium, s'est révélé particulièrement avantageux à cet égard.
Le premier revêtement peut également contenir, directement sous la couche de mouillage, une couche de lissage, qui est un oxyde mixte partiellement voire totalement amorphe (donc de très faible rugosité), dont la fonction est de favoriser la croissance de la couche de mouillage selon une orientation cristallographique préférentielle, laquelle favorise la cristallisation de l'argent par des phénomènes d'épitaxie. La couche de lissage est de préférence composée d'un oxyde mixte d'au moins deux métaux choisis parmi Sn, Zn, In, Ga, Sb. Un oxyde préféré est l'oxyde d'étain et d'indium dopé à
l'antimoine.
Dans le premier revêtement, la couche de mouillage ou l'éventuelle couche de lissage est de préférence déposée directement sur la première couche diélectrique. La première couche diélectrique est de préférence déposée directement sur le substrat. Pour adapter au mieux les propriétés optiques de l'empilement (notamment l'aspect en réflexion), la première couche diélectrique peut alternativement être déposée sur une autre couche en oxyde ou en nitrure, par exemple en oxyde de titane.
Au sein du deuxième revêtement, la deuxième couche diélectrique peut être déposée directement sur la couche
28 d'argent, ou de préférence sur un sur-bloqueur, ou encore sur d'autres couches en oxyde ou en nitrure, destinées à
adapter les propriétés optiques de l'empilement. Par exemple, une couche d'oxyde de zinc, notamment dopé à
l'aluminium, ou encore une couche d'oxyde d'étain, peut être disposée entre un sur-bloqueur et la deuxième couche diélectrique, qui est de préférence en nitrure de silicium.
L'oxyde de zinc, notamment dopé à l'aluminium, permet d'améliorer l'adhésion entre l'argent et les couches supérieures.
Ainsi, l'empilement traité selon l'invention comprend de préférence au moins une succession ZnO / Ag /
ZnO. L'oxyde de zinc peut être dopé à l'aluminium. Une couche de sous-bloqueur peut être disposée entre la couche d'argent et la couche sous-jacente. Alternativement ou cumulativement, une couche de sur-bloqueur peut être disposée entre la couche d'argent et la couche sus-jacente.
Enfin, le deuxième revêtement peut être surmonté
d'une surcouche, parfois appelée overcoat dans la technique. Dernière couche de l'empilement, donc en contact avec l'air ambiant, elle est destinée à protéger l'empilement contre toutes agressions mécaniques (rayures...) ou chimiques. Cette surcouche est généralement très fine pour ne pas perturber l'aspect en réflexion de l'empilement (son épaisseur est typiquement comprise entre 1 et 5 nm).
Elle est de préférence à base d'oxyde de titane ou d'oxyde mixte d'étain et de zinc, notamment dopé à l'antimoine, déposé sous forme sous-stoechiométrique.
L'empilement peut comprendre une ou plusieurs couches d'argent, notamment deux ou trois couches d'argent.
Lorsque plusieurs couches d'argent sont présentes, l'architecture générale présentée ci-avant peut être répétée. Dans ce cas, le deuxième revêtement relatif à une couche d'argent donnée (donc situé au-dessus de cette
adapter les propriétés optiques de l'empilement. Par exemple, une couche d'oxyde de zinc, notamment dopé à
l'aluminium, ou encore une couche d'oxyde d'étain, peut être disposée entre un sur-bloqueur et la deuxième couche diélectrique, qui est de préférence en nitrure de silicium.
L'oxyde de zinc, notamment dopé à l'aluminium, permet d'améliorer l'adhésion entre l'argent et les couches supérieures.
Ainsi, l'empilement traité selon l'invention comprend de préférence au moins une succession ZnO / Ag /
ZnO. L'oxyde de zinc peut être dopé à l'aluminium. Une couche de sous-bloqueur peut être disposée entre la couche d'argent et la couche sous-jacente. Alternativement ou cumulativement, une couche de sur-bloqueur peut être disposée entre la couche d'argent et la couche sus-jacente.
Enfin, le deuxième revêtement peut être surmonté
d'une surcouche, parfois appelée overcoat dans la technique. Dernière couche de l'empilement, donc en contact avec l'air ambiant, elle est destinée à protéger l'empilement contre toutes agressions mécaniques (rayures...) ou chimiques. Cette surcouche est généralement très fine pour ne pas perturber l'aspect en réflexion de l'empilement (son épaisseur est typiquement comprise entre 1 et 5 nm).
Elle est de préférence à base d'oxyde de titane ou d'oxyde mixte d'étain et de zinc, notamment dopé à l'antimoine, déposé sous forme sous-stoechiométrique.
L'empilement peut comprendre une ou plusieurs couches d'argent, notamment deux ou trois couches d'argent.
Lorsque plusieurs couches d'argent sont présentes, l'architecture générale présentée ci-avant peut être répétée. Dans ce cas, le deuxième revêtement relatif à une couche d'argent donnée (donc situé au-dessus de cette
29 couche d'argent) coïncide généralement avec le premier revêtement relatif à la couche d'argent suivante.
Les couches minces à base d'oxyde de titane ont la particularité d'être autonettoyantes, en facilitant la dégradation des composés organiques sous l'action de rayonnements ultraviolets et l'élimination des salissures minérales (poussières) sous l'action d'un ruissellement d'eau. Leur épaisseur physique est de préférence comprise entre 2 et 50 nm, notamment entre 5 et 20 nm, bornes comprises.
Les différentes couches citées présentent la particularité commune de voir certaines de leurs propriétés améliorées lorsqu'elles sont dans un état au moins partiellement cristallisé. On cherche généralement à
augmenter au maximum le taux de cristallisation de ces couches (la proportion massique ou volumique de matière cristallisée) et la taille des grains cristallins (ou la taille de domaines cohérents de diffraction mesurés par des méthodes de diffraction des rayons X), voire dans certains cas à favoriser une forme cristallographique particulière.
Dans le cas de l'oxyde de titane, il est connu que l'oxyde de titane cristallisé sous la forme anatase est bien plus efficace en terme de dégradation des composés organiques que l'oxyde de titane amorphe ou cristallisé
sous la forme rutile ou brookite.
Il est également connu que les couches d'argent présentant un taux de cristallisation élevé et par conséquent une faible teneur résiduelle en argent amorphe présentent une émissivité et une résistivité plus basses que des couches d'argent majoritairement amorphes. La conductivité électrique et les propriétés de faible émissivité de ces couches sont ainsi améliorées.
De même, les couches transparentes conductrices précitées, notamment celles à base d'oxyde de zinc dopé, d'oxyde d'étain dopé au fluor ou d'oxyde d'indium dopé à
l'étain présentent une conductivité électrique d'autant 5 plus forte que leur taux de cristallisation est élevé.
De préférence, lorsque le revêtement est conducteur, sa résistance carrée est diminuée d'au moins 10%, voire 15%
ou même 20% par le traitement thermique. Il s'agit ici d'une diminution relative, par rapport à la valeur de la 10 résistance carrée avant traitement.
D'autres revêtements peuvent être traités selon l'invention. On peut notamment citer, de manière non limitative, les revêtements à base de (ou constitués de) CdTe ou de chalcopyrites, par exemple du type CuInxGal,Se2, 15 où x varie de 0 à 1. On peut également citer les revêtements de type émail (par exemple déposé par sérigraphie), peinture ou laque (typiquement comprenant une résine organique et des pigments).
Les substrats revêtus obtenus selon l'invention 20 peuvent être utilisés dans des vitrages simples, multiples ou feuilletés, des miroirs, des revêtements muraux en verre. Si le revêtement est un empilement bas émissif, et dans le cas d'un vitrage multiple comportant au moins deux feuilles de verre séparées par une lame de gaz, il est 25 préférable que l'empilement soit disposé sur la face en contact avec ladite lame de gaz, notamment en face 2 par rapport à l'extérieur (c'est-à-dire sur la face du substrat en contact avec l'extérieur du bâtiment qui est en opposée à la face tournée vers l'extérieur) ou en face 3 (c'est-à-
Les couches minces à base d'oxyde de titane ont la particularité d'être autonettoyantes, en facilitant la dégradation des composés organiques sous l'action de rayonnements ultraviolets et l'élimination des salissures minérales (poussières) sous l'action d'un ruissellement d'eau. Leur épaisseur physique est de préférence comprise entre 2 et 50 nm, notamment entre 5 et 20 nm, bornes comprises.
Les différentes couches citées présentent la particularité commune de voir certaines de leurs propriétés améliorées lorsqu'elles sont dans un état au moins partiellement cristallisé. On cherche généralement à
augmenter au maximum le taux de cristallisation de ces couches (la proportion massique ou volumique de matière cristallisée) et la taille des grains cristallins (ou la taille de domaines cohérents de diffraction mesurés par des méthodes de diffraction des rayons X), voire dans certains cas à favoriser une forme cristallographique particulière.
Dans le cas de l'oxyde de titane, il est connu que l'oxyde de titane cristallisé sous la forme anatase est bien plus efficace en terme de dégradation des composés organiques que l'oxyde de titane amorphe ou cristallisé
sous la forme rutile ou brookite.
Il est également connu que les couches d'argent présentant un taux de cristallisation élevé et par conséquent une faible teneur résiduelle en argent amorphe présentent une émissivité et une résistivité plus basses que des couches d'argent majoritairement amorphes. La conductivité électrique et les propriétés de faible émissivité de ces couches sont ainsi améliorées.
De même, les couches transparentes conductrices précitées, notamment celles à base d'oxyde de zinc dopé, d'oxyde d'étain dopé au fluor ou d'oxyde d'indium dopé à
l'étain présentent une conductivité électrique d'autant 5 plus forte que leur taux de cristallisation est élevé.
De préférence, lorsque le revêtement est conducteur, sa résistance carrée est diminuée d'au moins 10%, voire 15%
ou même 20% par le traitement thermique. Il s'agit ici d'une diminution relative, par rapport à la valeur de la 10 résistance carrée avant traitement.
D'autres revêtements peuvent être traités selon l'invention. On peut notamment citer, de manière non limitative, les revêtements à base de (ou constitués de) CdTe ou de chalcopyrites, par exemple du type CuInxGal,Se2, 15 où x varie de 0 à 1. On peut également citer les revêtements de type émail (par exemple déposé par sérigraphie), peinture ou laque (typiquement comprenant une résine organique et des pigments).
Les substrats revêtus obtenus selon l'invention 20 peuvent être utilisés dans des vitrages simples, multiples ou feuilletés, des miroirs, des revêtements muraux en verre. Si le revêtement est un empilement bas émissif, et dans le cas d'un vitrage multiple comportant au moins deux feuilles de verre séparées par une lame de gaz, il est 25 préférable que l'empilement soit disposé sur la face en contact avec ladite lame de gaz, notamment en face 2 par rapport à l'extérieur (c'est-à-dire sur la face du substrat en contact avec l'extérieur du bâtiment qui est en opposée à la face tournée vers l'extérieur) ou en face 3 (c'est-à-
30 dire sur la face du deuxième substrat en partant de l'extérieur du bâtiment tournée vers l'extérieur). Si le revêtement est une couche photocatalytique, il est de préférence disposé en face 1, donc en contact avec l'extérieur du bâtiment.
31 Les substrats revêtus obtenus selon l'invention peuvent aussi être utilisés dans des cellules ou vitrages photovoltaïques ou des panneaux solaires, le revêtement traité selon l'invention étant par exemple une électrode à
base de ZnO : Al ou Ga dans des empilements à base de chalcopyrites (notamment du type CIGS - CuInxGal_xSe2, x variant de 0 à 1) ou à base de silicium amorphe et/ou polycristallin, ou encore à base de CdTe.
Les substrats revêtus obtenus selon l'invention peuvent encore être utilisés dans des écrans de visualisation du type LCD (Liquid Crystal Display), OLED
(Organic Light Emitting Diodes) ou FED (Field Emission Display), le revêtement traité selon l'invention étant par exemple une couche électroconductrice en ITO. Ils peuvent encore être utilisés dans des vitrages électrochromes, la couche mince traitée selon l'invention étant par exemple une couche électroconductrice transparente tel qu'enseignée dans la demande FR-A-2 833 107.
L'invention est illustrée à l'aide des figures et des exemples de réalisation non limitatifs qui suivent.
Les Figures 1 et 2 illustrent schématiquement et en vue de haut deux modes de réalisation de l'invention.
Le substrat 1 muni de son revêtement (non-représenté) est en défilement dans le sens matérialisé par la flèche dans un dispositif de traitement thermique. Ce dispositif comprend des moyens de mesure locale de propriétés 3a à 3g disposés selon une ligne perpendiculaire à la direction de défilement du substrat 1, des moyens de chauffage présentant une géométrie linéaire 2a à 2g, typiquement des lignes laser, ici au nombre de sept. Dans le cas de la Figure 1, les moyens de chauffage 2a à 2g sont disposés en quinconce selon deux rangs perpendiculaires à
la direction de déplacement du substrat 1. Dans le cas de
base de ZnO : Al ou Ga dans des empilements à base de chalcopyrites (notamment du type CIGS - CuInxGal_xSe2, x variant de 0 à 1) ou à base de silicium amorphe et/ou polycristallin, ou encore à base de CdTe.
Les substrats revêtus obtenus selon l'invention peuvent encore être utilisés dans des écrans de visualisation du type LCD (Liquid Crystal Display), OLED
(Organic Light Emitting Diodes) ou FED (Field Emission Display), le revêtement traité selon l'invention étant par exemple une couche électroconductrice en ITO. Ils peuvent encore être utilisés dans des vitrages électrochromes, la couche mince traitée selon l'invention étant par exemple une couche électroconductrice transparente tel qu'enseignée dans la demande FR-A-2 833 107.
L'invention est illustrée à l'aide des figures et des exemples de réalisation non limitatifs qui suivent.
Les Figures 1 et 2 illustrent schématiquement et en vue de haut deux modes de réalisation de l'invention.
Le substrat 1 muni de son revêtement (non-représenté) est en défilement dans le sens matérialisé par la flèche dans un dispositif de traitement thermique. Ce dispositif comprend des moyens de mesure locale de propriétés 3a à 3g disposés selon une ligne perpendiculaire à la direction de défilement du substrat 1, des moyens de chauffage présentant une géométrie linéaire 2a à 2g, typiquement des lignes laser, ici au nombre de sept. Dans le cas de la Figure 1, les moyens de chauffage 2a à 2g sont disposés en quinconce selon deux rangs perpendiculaires à
la direction de déplacement du substrat 1. Dans le cas de
32 la Figure 2, les moyens de chauffage 2a à 2g sont disposés sur un rang, de manière à former une seule ligne.
Le dispositif comprend également des moyens d'adaptation du traitement thermique, par exemple des moyens permettant d'adapter la puissance des lignes laser 2a à 2g. Les moyens de mesure 3a à 3g sont par exemple des capteurs optiques permettant de mesurer l'absorption locale du revêtement.
Les différents points du substrat défilent d'abord en regard des moyens de mesure locale 3a à 3g, permettant une mesure par zone, ici sept mesures. Lorsque chacune de ces zones se retrouve en regard du moyen de chauffage 2a à
2g correspondant, le traitement thermique est adapté en fonction de la mesure effectuée dans la zone. Si, par exemple, le capteur 3c a permis de constater une baisse d'absorption dans une zone donnée, la puissance du laser 2c est augmentée quand la zone en question vient en regard de ce laser.
Dans un exemple selon l'invention, on a traité des substrats de verre silico-sodo-calcique flotté vendu sous la dénomination SGG Planilux par la demanderesse, d'une dimension de 6*3,2 m2 et de 4 mm d'épaisseur, et revêtus par le procédé de pulvérisation cathodique d'un empilement.
Cet empilement était du type bas émissif comprenant une couche mince d'argent, le but de traitement thermique étant de réduire l'émissivité de l'empilement grâce à une meilleure cristallisation de la couche. L'absorption moyenne du revêtement (avant traitement thermique) était de 8% à la longueur d'onde des lasers employés.
Cette absorption n'était pas identique sur toute la largeur des substrats, du fait en particulier de différences d'usure au niveau des cathodes. Ainsi, dans le cas des substrats traités pour cet exemple de réalisation,
Le dispositif comprend également des moyens d'adaptation du traitement thermique, par exemple des moyens permettant d'adapter la puissance des lignes laser 2a à 2g. Les moyens de mesure 3a à 3g sont par exemple des capteurs optiques permettant de mesurer l'absorption locale du revêtement.
Les différents points du substrat défilent d'abord en regard des moyens de mesure locale 3a à 3g, permettant une mesure par zone, ici sept mesures. Lorsque chacune de ces zones se retrouve en regard du moyen de chauffage 2a à
2g correspondant, le traitement thermique est adapté en fonction de la mesure effectuée dans la zone. Si, par exemple, le capteur 3c a permis de constater une baisse d'absorption dans une zone donnée, la puissance du laser 2c est augmentée quand la zone en question vient en regard de ce laser.
Dans un exemple selon l'invention, on a traité des substrats de verre silico-sodo-calcique flotté vendu sous la dénomination SGG Planilux par la demanderesse, d'une dimension de 6*3,2 m2 et de 4 mm d'épaisseur, et revêtus par le procédé de pulvérisation cathodique d'un empilement.
Cet empilement était du type bas émissif comprenant une couche mince d'argent, le but de traitement thermique étant de réduire l'émissivité de l'empilement grâce à une meilleure cristallisation de la couche. L'absorption moyenne du revêtement (avant traitement thermique) était de 8% à la longueur d'onde des lasers employés.
Cette absorption n'était pas identique sur toute la largeur des substrats, du fait en particulier de différences d'usure au niveau des cathodes. Ainsi, dans le cas des substrats traités pour cet exemple de réalisation,
33 l'absorption était-elle de 9% sur un bord et de 7,5% au tiers de la largeur en partant du bord opposé.
Le dispositif de traitement thermique était du type de celui de la Figure 1, à ceci près que l'on a utilisé 11 lignes laser de 30 cm de long chacune. La distance entre les deux rangs de lignes laser (mesurée dans la direction de défilement du substrat) était de 1 mm. Ces lignes laser se chevauchaient très légèrement de sorte que certains points du revêtement ont été traités successivement par deux lignes adjacentes. Compte tenu toutefois de la distance entre les rangs de lignes laser, les zones de recouvrement avaient le temps de refroidir à l'ambiante avant de subir le traitement par les lasers du deuxième rang.
La largeur des lignes laser était de 40 pm et leur puissance linéique de 450 W/cm. Les sources laser étaient des diodes laser InGaAs utilisées en rayonnement continu, à
une longueur d'onde de 980 nm. Dans ces conditions, pour une vitesse de défilement de 10 m/minute, l'élévation de température au niveau du revêtement était de 450 C.
Onze capteurs permettant de mesurer l'absorption locale du revêtement ont été disposés selon une ligne en amont des lignes laser à environ 50 cm de ces dernières.
Les capteurs, commercialisés par la société Optoplex, comprenaient des lampes et des photodiodes. Comme dans le cas de la Figure 1, chacun des capteurs permettait de déterminer l'absorption dans une zone traitée ensuite par une ligne laser.
L'adaptation du traitement a ici consisté à
corriger la puissance des lasers en fonction de l'absorption mesurée en amont. La correction était proportionnelle, la puissance des lasers, via le courant envoyé aux diodes laser, étant diminuée proportionnellement à l'augmentation d'absorption et inversement. Un délai
Le dispositif de traitement thermique était du type de celui de la Figure 1, à ceci près que l'on a utilisé 11 lignes laser de 30 cm de long chacune. La distance entre les deux rangs de lignes laser (mesurée dans la direction de défilement du substrat) était de 1 mm. Ces lignes laser se chevauchaient très légèrement de sorte que certains points du revêtement ont été traités successivement par deux lignes adjacentes. Compte tenu toutefois de la distance entre les rangs de lignes laser, les zones de recouvrement avaient le temps de refroidir à l'ambiante avant de subir le traitement par les lasers du deuxième rang.
La largeur des lignes laser était de 40 pm et leur puissance linéique de 450 W/cm. Les sources laser étaient des diodes laser InGaAs utilisées en rayonnement continu, à
une longueur d'onde de 980 nm. Dans ces conditions, pour une vitesse de défilement de 10 m/minute, l'élévation de température au niveau du revêtement était de 450 C.
Onze capteurs permettant de mesurer l'absorption locale du revêtement ont été disposés selon une ligne en amont des lignes laser à environ 50 cm de ces dernières.
Les capteurs, commercialisés par la société Optoplex, comprenaient des lampes et des photodiodes. Comme dans le cas de la Figure 1, chacun des capteurs permettait de déterminer l'absorption dans une zone traitée ensuite par une ligne laser.
L'adaptation du traitement a ici consisté à
corriger la puissance des lasers en fonction de l'absorption mesurée en amont. La correction était proportionnelle, la puissance des lasers, via le courant envoyé aux diodes laser, étant diminuée proportionnellement à l'augmentation d'absorption et inversement. Un délai
34 était implémenté entre la mesure et la correction, la durée de ce délai correspondant au temps nécessaire au parcours de la distance entre les capteurs et les lignes laser.
La correction était linéaire, au sens où une baisse de 1% de l'absorption était compensée par une augmentation de 1% de la puissance du laser. Ainsi, lorsque l'absorption mesurée localement par un des capteurs n'était que de 7%, la puissance linéique de la ligne laser correspondante était augmentée à environ 500 W/cm. Inversement, au niveau du bord où l'absorption était de 9%, la puissance linéique a été diminuée à 400 W/cm.
La correction était linéaire, au sens où une baisse de 1% de l'absorption était compensée par une augmentation de 1% de la puissance du laser. Ainsi, lorsque l'absorption mesurée localement par un des capteurs n'était que de 7%, la puissance linéique de la ligne laser correspondante était augmentée à environ 500 W/cm. Inversement, au niveau du bord où l'absorption était de 9%, la puissance linéique a été diminuée à 400 W/cm.
Claims (15)
1. Procédé d'obtention d'un substrat (1) muni sur au moins une de ses faces d'un revêtement, dans lequel on dépose ledit revêtement sur ledit substrat (1) puis l'on traite thermiquement ledit revêtement à l'aide d'au moins un moyen de chauffage (2a) en regard duquel le substrat (1) défile, le procédé étant tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat (1) en défilement au moins une mesure d'au moins une propriété dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel on traite thermiquement le revêtement à l'aide d'au moins deux moyens de chauffage (2a, 2b) contrôlables indépendamment les uns des autres et en regard desquels le substrat (1) défile, chaque moyen de chauffage (2a, 2b) traitant une zone différente dudit revêtement, le procédé
étant en outre tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat (1) en défilement et pour chacune desdites zones au moins une mesure d'au moins une propriété
dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique de chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
étant en outre tel qu'avant le traitement thermique on réalise sur le substrat (1) en défilement et pour chacune desdites zones au moins une mesure d'au moins une propriété
dudit revêtement et l'on adapte les conditions du traitement thermique de chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que le ou chaque moyen de chauffage (2a, 2b) est choisi parmi les lasers, les torches plasma, les sources microondes, les brûleurs, les inducteurs.
4. Procédé selon la revendication précédente, tel que les lasers (2a, 2b) se présentent sous forme d'une ligne.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel qu'au moins une propriété du revêtement mesurée avant le traitement thermique est choisie parmi les propriétés optiques, électriques ou dimensionnelles.
6. Procédé selon la revendication précédente, tel que les propriétés optiques sont choisies parmi l'absorption, la réflexion, la transmission, la couleur.
7. Procédé selon la revendication 5, tel que les propriétés électriques sont choisies parmi la résistivité, la conductivité, la résistance carrée.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que l'adaptation des conditions du traitement thermique est réalisée de manière automatique.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que l'on adapte les conditions du traitement thermique en modifiant la puissance délivrée par le ou chaque moyen de chauffage (2a).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que le substrat (1) est en verre, en vitrocéramique ou en matière organique polymérique.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que le revêtement comprend au moins une couche mince d'un métal, d'un oxyde, d'un nitrure, d'un carbure, d'un oxynitrure ou de l'un quelconque de leurs mélanges.
12. Procédé selon la revendication précédente, tel que le revêtement comprend au moins une couche à base d'argent.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, tel que l'étape de traitement thermique ne met pas en uvre de fusion, même partielle, du revêtement.
14. Dispositif pour le traitement thermique d'un revêtement déposé sur un substrat (1), comprenant au moins un moyen de chauffage (2a) en regard duquel le substrat (1) peut défiler, au moins un moyen de mesure (3a) d'au moins une propriété dudit revêtement, disposé en amont du ou de chaque moyen de chauffage (2a), et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique en fonction de la mesure préalablement obtenue.
15. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant au moins deux moyens de chauffage (2a, 2b) contrôlables indépendamment les uns des autres en regard desquels le substrat (1) peut défiler, chaque moyen de chauffage (2a, 2b) étant susceptible de traiter une zone différente dudit revêtement, des moyens de mesure locale (3a, 3b) d'au moins une propriété dudit revêtement dans chacune desdites zones, disposés en amont des moyens de chauffage (2a, 2b), et des moyens d'adaptation des conditions du traitement thermique de chaque zone en fonction de la mesure préalablement obtenue pour la zone en question.
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