EP0854403B1 - Verre de montre inrayable et transparent et boíte de montre équipée d'un tel verre - Google Patents

Verre de montre inrayable et transparent et boíte de montre équipée d'un tel verre Download PDF

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EP0854403B1
EP0854403B1 EP97100591A EP97100591A EP0854403B1 EP 0854403 B1 EP0854403 B1 EP 0854403B1 EP 97100591 A EP97100591 A EP 97100591A EP 97100591 A EP97100591 A EP 97100591A EP 0854403 B1 EP0854403 B1 EP 0854403B1
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glass
glasses
polycrystalline diamond
same
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Michael Bach
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B39/00—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses
    • G04B39/004—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass
    • G04B39/006—Watch crystals; Fastening or sealing of crystals; Clock glasses from a material other than glass out of wear resistant material, e.g. sapphire

Definitions

  • the present invention relates to a watch glass transparent and scratch-resistant, and in particular a glass of shows having a low cost regardless of the complexity of its shape, for example flat or spherical, while having a very high hardness, of the order of 98 GPa (10,000 HV).
  • the present invention also relates to a box of watch provided with such a glass.
  • Watch glasses for the protection of dials and needles or the like are made the most often made of synthetic material or mineral glass because of their relatively low cost price.
  • the respective hardness of these categories of materials determines of course the scratch resistance of the glasses.
  • a watch glass made of materials synthetic materials such as Plexiglas have a hardness Vickers of about 0.98 GPa (100) and mineral or natural glass has a Vickers hardness of about 8.8 GPa (900).
  • Gold experience showed that glasses made in these two categories of materials withstand scratches by some agents very hard, such as silica contained in dust, marble or sand constantly present in our environment, even if the mineral glass resists better to these aggressions than the synthetic materials. he This results in a relatively rapid alteration of the aesthetic appearance by stripes of these types of glasses or watch funds.
  • sapphire or artificial corundum for making glasses of shows.
  • Such glasses are described for example respectively in the patent CH 632 891 and in the patent FR 1 238 069.
  • These glasses are very resistant to attacks by external agents but the major disadvantage of being long, complex and laborious to manufacture and to have a very high cost price, this which greatly limits their use to very large ladder.
  • a medium-sized plant manufacture of sapphire "pears” consumes annually as much electricity as a city of about 50,000 inhabitants.
  • the object of the present invention is therefore precisely a scratchproof and transparent watch glass, characterized in that it is made of polycrystalline diamond.
  • the hardness of shows according to the invention is of the order of 98 GPa (10,000 HV) which makes them almost scratch-proof.
  • Diamond glasses polycrystalline of the invention also show the advantage of having excellent resistance to chemical aggressions.
  • the present invention also relates to a watch case comprising a case and a bottom, characterized in that it further comprises a glass which consists of polycrystalline diamond.
  • the box 10 includes a middle 16, a first and a second closure element of the box, respectively a glass 18 and a bottom 20, as well as a casing ring 22.
  • the middle 16 is provided with four horns 24 which extend above the body of the middle part and form claws 26 defining with the body of the middle part a slide inside which the glass 18 is housed.
  • the bottom 20 is attached to the middle part 16 by means of screws represented in the drawing. He also relies on the 22. The latter extends over the whole of height of the middle part 16 and it is in support against the 18.
  • the casing ring 22 exerts pressure on the glass 18 that leans on the claws 26.
  • the glass 18 is an element virtually scratch-resistant made of polycrystalline diamond.
  • the glass 18 can be obtained as follows. We first prepares a graphite substrate comprising an upper surface having the negative form of glass that one wishes to obtain. This negative form is plane in the case of the glass 18 but may well be heard non planar for example curved cylindrical, convex spherical or a combination of these forms.
  • the face substrate is polished and then coated with thin layer of silicon carbide (SiC).
  • SiC silicon carbide
  • a layer of polycrystalline diamond is then deposited on the layer of SiC by chemical vapor deposition. During this deposit operation a layer of polycrystalline diamond grows on the SiC surface to the desired thickness.
  • the polycrystalline diamond to form the glass 18 is then polished and, if necessary, put to the dimensions final to form a watch glass such as glass 18. This dimensioning step is for example performed by laser machining.
  • the polycrystalline diamond layer is finally disintegrated from the substrate, for example by elimination chemical substrate.
  • the glass thus produced is of course completely transparent in the visible spectrum after polishing and thus protects the display means while allowing their reading.
  • the thickness of the watch glass according to the invention is depending on the size of the desired glass and the effect obtain, it will generally be between 0.5 and 2 mm.
  • a method for obtaining a glass according to the invention such as glass 18 is described in more detail in the patent application EP-A-0 693 573. It is understood that any other process for obtaining plates or blades in polycrystalline diamond are conceivable.
  • the watch case has a upper shell 28 in the shape of a spherical cap, of which at least one part is transparent and forms a first watch glass according to the invention.
  • the box still has a lower shell 30, also shaped spherical cap, and a middle 32 disposed in the vicinity of the periphery of the shells 28 and 30, the lower shell 30 forming a second watch glass according to the invention.
  • the glasses 28 and 30 therefore have non-planar shapes.
  • the shells 28 and 30 define an interior space in which takes place a movement (not shown) and the middle part 32 is arranged to fit respectively the shape of the faces lower and upper than the shells upper 28 and lower 30 to serve them of support surface. So when the box is assembled, the edges 34 and 36 of the upper and lower shells are joined throughout their periphery with the exception of places 38 and 40 provided for attaching the strands of bracelet 42 and 44, and the middle part no longer appears.
  • the upper shell 28, the glass, and the lower shell 30, the bottom, forming the glasses scratchproof transparencies are made like glass described in conjunction with FIGS. 1 and 2.
  • the box thus produced is completely scratchproof.
  • the box thus obtained presents shock absorption characteristics that it can undergo because shocks are transmitted to the seat of shells located on the middle on which they are fixed, thus benefiting from the vault effect.
  • the two shells may have on the periphery of their inner face a masking layer such as a metallization for hide some elements of the box like the middle part.
  • Watch glasses could be used as transparent background for watch box.

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Description

La présente invention concerne un verre de montre transparent et inrayable, et en particulier un verre de montre ayant un faible prix de revient indépendamment de la complexité de sa forme, par exemple plane ou sphérique, tout en ayant une dureté très élevée, de l'ordre de 98 GPa (10' 000 HV).
La présente invention concerne également une boíte de montre munie d'un tel verre.
Les verres de montre pour la protection des cadrans et des aiguilles ou analogues sont réalisés le plus souvent soit en matière synthétique, soit en verre minéral en raison de leur prix de revient relativement faible. La dureté respective de ces catégories de matériaux détermine bien entendu la résistance aux rayures des verres. Pour fixer les idées, un verre de montre réalisé en matériaux synthétiques tel que le Plexiglas présente une dureté Vickers d'environ 0.98 GPa (100) et le verre minéral ou naturel présente une dureté Vickers d'environ 8.8 GPa (900). Or l'expérience a montré que les verres réalisés dans ces deux catégories de matériaux résistent mal aux rayures par certains agents très durs tels que la silice contenue dans des poussières, le marbre ou encore le sable présent constamment dans notre environnement, même si le verre minéral résiste mieux à ces agressions que les matériaux synthétiques. Il en résulte donc une altération relativement rapide de l'aspect esthétique par rayures de ces types de verres ou fonds de montres.
Pour éviter ces inconvénients on a utilisé le saphir ou corindon artificiel pour fabriquer des verres de montre. De tels verres sont décrits par exemple respectivement dans le brevet CH 632 891 et dans le brevet FR 1 238 069. Ces verres résistent très bien aux agressions des agents extérieurs mais présentent toutefois l'inconvénient majeur d'être longs, complexes et laborieux à fabriquer et d'avoir un prix de revient très élevé, ce qui limite considérablement leur utilisation à très grande échelle. A titre d'illustration, les besoins en énergie électrique représentent 80 % du coût de la seule fabrication des "poires" de saphir à partir desquelles sont découpées les plaques qui, après de nombreuses opérations d'usinage ultérieures, formeront ces verres de montres. En outre, une usine de taille moyenne de fabrication de "poires" de saphir consomme annuellement autant d'électricité qu'une ville d'environ 50'000 habitants.
On comprend donc aisément, compte tenu des préoccupations actuelles grandissantes en matière d'économie d'énergie, la nécessité de trouver une solution alternative, notamment plus économique, à l'utilisation du saphir artificiel pour réaliser des verres de montres ayant une grande résistance aux rayures et destinés à une large gamme de montres.
Par ailleurs, la réalisation principalement lors de l'usinage du produit fini à partir de ces "poires" conduit à des pertes en matière première importantes.
La titulaire s'est aperçue au cours de l'étude de nouvelles solutions que l'application du diamant polycristallin sous forme de minces lames, notamment obtenues par dépôt chimique en phase vapeur sur un substrat, à la constitution de verres de montre est particulièrement intéressante car les verres ainsi réalisés remplissent parfaitement les exigences requises pour la réalisation de verres de montre inrayables tant du point de vue économique que du point de vue de leurs propriétés de mise en oeuvre, de leurs propriétés mécaniques et de leur transparence.
La présente invention a donc précisément pour objet un verre de montre inrayable et transparent, caractérisé en ce qu'il est réalisé en diamant polycristallin.
Par conséquent, la fabrication compliquée et coûteuse du saphir artificiel, ainsi que sa transformation laborieuse et également coûteuse en verres de montres sont remplacées par une simple opération de dépôt chimique en phase vapeur de diamant polycristallin sur un substrat ayant la forme du verre que l'on souhaite obtenir, ledit dépôt étant suivi d'une opération de polissage.
On notera par ailleurs que la dureté des verres de montre selon l'invention est de l'ordre de 98 GPa (10'000 HV) ce qui les rend quasiment inrayables. Les verres en diamant polycristallin de l'invention présentent également l'avantage d'avoir une excellente résistance aux agressions chimiques.
Un autre avantage important du choix du diamant pour la fabrication de verres de montre est que, contrairement au saphir artificiel, il est polycristallin ce qui lui confère des propriétés isotropes. Si l'on envisageait de fritter de la poudre de saphir, la pièce obtenue ne serait pas transparente en raison de l'anisotropie des propriétés optiques relatives des grains de saphir. Un tel problème n'existe pas avec le diamant fabriqué par dépôt chimique en phase vapeur.
La présente invention a également pour objet une boíte de montre comprenant une carrure et un fond, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un verre qui est constitué de diamant polycristallin.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite à titre non limitatif et en relation avec les dessins joints parmi lesquels :
  • les figures 1 et 2 représentent une montre munie d'un verre transparent et inrayable selon l'invention respectivement en plan et en coupe selon la ligne II-II, et
  • la figure 3 représente en perspective éclatée une montre munie de deux verres transparents et inrayables selon l'invention, en l'occurrence un verre et un fond.
La montre représentée aux figures 1 et 2 comporte une boíte 10, un mouvement 12 et des moyens d'affichage 14, comprenant en l'occurrence des aiguilles et un cadran. La boíte 10 comprend une carrure 16, un premier et un deuxième élément de fermeture de la boíte, respectivement un verre 18 et un fond 20, ainsi qu'un cercle d'encageage 22. La carrure 16 est munie de quatre cornes 24 qui se prolongent au dessus du corps de la carrure et forment des griffes 26 définissant avec le corps de la carrure une glissière à l'intérieur de laquelle le verre 18 est logé. Le fond 20 est fixé à la carrure 16 au moyen de vis non représentées au dessin. Il s'appuie en outre contre le cercle d'encageage 22. Ce dernier s'étend sur toute la hauteur de la carrure 16 et il est en appui contre le verre 18. Ainsi, lorsque le fond 20 est fixé au moyen de vis, le cercle d'encageage 22 exerce une pression sur le verre 18 qui s'appuie sur les griffes 26. Cette construction est bien connue de l'homme du métier, aussi est-il inutile de la décrire de manière plus explicite.
Selon l'invention, le verre 18 est un élément pratiquement inrayable réalisé en diamant polycristallin. Le verre 18 peut être obtenu de la façon suivante. On prépare tout d'abord un substrat en graphite comprenant une surface supérieure présentant la forme négative du verre que l'on désire obtenir. Cette forme négative est plane dans le cas du verre 18 mais peut bien entendue être non plane par exemple bombée cylindrique, bombée sphérique ou encore une combinaison de ces formes. La face supérieure du substrat est polie puis est revêtue d'une mince couche de carbure de silicium (SiC). Une couche de diamant polycristallin est alors déposée sur la couche de SiC par dépôt chimique en phase vapeur. Au cours de cette opération de dépôt une couche de diamant polycristallin croít à la surface du SiC jusqu'à l'épaisseur désirée.
Une fois l'épaisseur désirée atteinte, la couche de diamant polycristallin destinée à former le verre 18 est alors polie et, le cas échéant, mise aux dimensions finales pour former un verre de montre tel que le verre 18. Cette étape de mise aux dimensions est par exemple réalisée par usinage laser. La couche de diamant polycristallin est enfin désolidarisée du substrat, par exemple par élimination chimique du substrat.
Le verre ainsi réalisé est bien entendu complètement transparent dans le spectre visible après polissage et protège ainsi les moyens d'affichage tout en permettant leur lecture.
Les mesures effectuées ont donné des résultats de dureté de l'ordre de 98 GPa (10'000 HV). Cette dureté est environ quatre fois supérieure à celle du saphir de sorte que la montre munie du verre 18 selon l'invention est particulièrement bien protégée contre les agressions extérieures et notamment contre les rayures qui ne pourraient être provoquées que par un objet ayant lui-même des portions en diamant.
L'épaisseur du verre de montre selon l'invention est fonction de la dimension du verre désiré et de l'effet à obtenir, elle sera en général comprise entre 0,5 et 2 mm.
Un procédé permettant d'obtenir un verre selon l'invention tel que le verre 18 est décrit plus en détail dans la demande de brevet EP-A-0 693 573. Il est bien entendu que tout autre procédé permettant d'obtenir des plaques ou lames en diamant polycristallin sont envisageables.
En se référant maintenant à la figure 3 on voit un autre mode de réalisation d'une montre munie de verres de montre selon l'invention.
Dans cet exemple, la boíte de montre comporte une coquille supérieure 28 en forme de calotte sphérique, dont au moins une partie est transparente et qui forme un premier verre de montre selon l'invention.
La boíte comporte encore une coquille inférieure 30, également en forme de calotte sphérique, et une carrure 32 disposée dans le voisinage de la périphérie des coquilles 28 et 30, la coquille inférieure 30 formant un deuxième verre de montre selon l'invention. Les verres 28 et 30 présentent donc des formes non planes.
Comme on le voit à la figure 3, les coquilles 28 et 30 définissent un espace intérieur dans lequel prend place un mouvement (non représenté) et la carrure 32 est arrangée pour épouser respectivement la forme des faces inférieure et supérieure que présentent respectivement les coquilles supérieure 28 et inférieure 30 pour leur servir de surface d'appui. Ainsi, lorsque la boíte est assemblée, les bords 34 et 36 des coquilles supérieure et inférieure sont jointifs sur toute leur périphérie à l'exception des endroits 38 et 40 prévus pour l'attache des brins de bracelet 42 et 44, et la carrure n'apparaít plus.
Ici la coquille supérieure 28, soit le verre, et la coquille inférieure 30, soit le fond, formant les verres transparents inrayables sont réalisés comme le verre décrit en liaison avec les figures 1 et 2. Comme les bords des coquilles sont jointifs, la boíte ainsi réalisées est complètement inrayable. De plus, grâce à la forme en calotte sphérique des verres selon l'invention - normalement très coûteux lorsqu'ils sont réalisés en saphir artificiel - la boíte ainsi obtenue présente des caractéristiques d'absorption des chocs qu'elle peut subir élevées car les chocs sont transmis à l'assise des coquilles située sur la carrure sur laquelle elles sont fixées, en bénéficiant ainsi de l'effet de voûte.
Il est bien entendu que là encore les deux coquilles peuvent comporter à la périphérie de leur face intérieure une couche de masquage telle qu'une métallisation pour cacher certains éléments de la boíte comme la carrure.
Les verres de montre pourraient être utilisés comme fond transparent pour boíte de montre.

Claims (6)

  1. Verre de montre inrayable et transparent, caractérisé en ce qu'il est réalisé en diamant polycristallin.
  2. Verre de montre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un forme non plane.
  3. Verre de montre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est bombé sphérique
  4. Verre de montre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est bombé cylindrique.
  5. Verre de montre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm.
  6. Boíte de montre comprenant une carrure et un fond caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un verre selon l'une des revendications précédentes.
EP97100591A 1997-01-16 1997-01-16 Verre de montre inrayable et transparent et boíte de montre équipée d'un tel verre Expired - Lifetime EP0854403B1 (fr)

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