FR3101359A1 - Vitrage muni d'un empilement de couches minces - Google Patents

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Bruno Cordier
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Abstract

L'invention a pour objet un substrat muni d’un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée, caractérisé en ce que la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée comprend une bordure s’étendant sur la périphérie du substrat, ladite bordure présentant un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.

Description

VITRAGE MUNI D'UN EMPILEMENT DE COUCHES MINCES
L'invention concerne des substrats munis d'empilements de couches minces agissant sur le rayonnement solaire, notamment ceux destinés à l'isolation thermique et/ou la protection solaire. Ces substrats sont utilisés pour réaliser des vitrages.
Ces couches minces sont réalisées à base de matériaux métalliques tels que de l’argent, du titane, du niobium, etc.
Ces couches minces sont utilisées pour réaliser des empilements ayant des fonctionnalités. Ces fonctionnalités peuvent être, par exemple, le contrôle solaire ou l’antireflet.
Ces substrats revêtus sont utilisés pour fabriquer des vitrages feuilletés ou des doubles vitrages. Un vitrage feuilleté consiste à assembler deux substrats en intercalant entre eux un film intermédiaire en polymère alors qu’un vitrage double consiste à assembler deux substrats avec un cadre laissant un espace vide entre lesdits substrats.
Or, Ces empilements sont sensibles à la corrosion lorsqu’ils sont soumis à des environnements humides, à fort taux d’humidité. Cette corrosion a pour conséquence de s’attaquer aux revêtements à base de matériaux métalliques et d’endommager les empilements. Ces dommages causés aux empilements les rendent moins performants et moins esthétiques ce qui nécessite leur remplacement.
Une solution pour résoudre ce problème consiste à prévoir une étape de meulage durant laquelle l’empilement est traité par une meule pour être localement enlevé sur une bande continue à la périphérie du substrat, cette solution est nommée « edge-deletion » en anglais.
Cette solution de meulage est opérée avant l’assemblage du substrat revêtu avec au moins un second substrat pour former un vitrage feuilleté ou double vitrage.
Cette solution présente donc l’inconvénient de nécessité des étapes supplémentaires qui rendent le procédé plus complexe.
Le but de l'invention est alors de résoudre le problème de l’art antérieur en proposant un substrat ou vitrage dont l’étanchéité à la corrosion est réalisée facilement et de façon fiable.
L'objet de l'invention concerne donc un substrat muni d’un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée, caractérisé en ce que la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée comprend une bordure s’étendant sur la périphérie du substrat, ladite bordure présentant un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.
Selon un exemple, la bordure a une forme de ligne droite.
Selon un exemple, la bordure a une forme de ligne courbe.
Selon un exemple, la bordure est à une distance de 0.1 à 3cm du bord du substrat.
Selon un exemple, la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée est réalisée à base de matériaux métalliques, d’alliages métalliques, d’oxydes métalliques ou de nitrures métalliques.
L’invention concerne en outre un vitrage comprenant au moins deux substrats de verre dont au moins un est un substrat selon l’invention, et un film intercalaire, les substrats et le film intercalaire étant assemblés de sorte que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
Alternativement, l’invention concerne un vitrage comprenant au moins deux substrats dont au moins un est un substrat selon l’invention, les substrats étant assemblés par l’intermédiaire d’un cadre laissant un espace vide entre les deux substrats. Le revêtement du substrat revêtu étant à l’intérieur du double vitrage.
L’invention concerne en outre un procédé de réalisation d’un vitrage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
-Se munir d’un premier substrat ;
-Revêtir le premier substrat avec un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée ;
-Se munir d’un second substrat et d’un film intercalaire ;
-Assembler les substrats et le film intercalaire ensemble afin que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
-Traiter ledit substrat avec un moyen de traitement thermique de telle sorte qu’une bordure s’étendant sur la périphérie du substrat présente un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.
L’invention concerne en outre un procédé de réalisation d’un vitrage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
-Se munir d’un premier substrat ;
-Revêtir le premier substrat avec un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée ;
-Se munir d’un second substrat et d’un film intercalaire ;
-Assembler les substrats et le film intercalaire ensemble afin que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
-Découper le vitrage et le traiter avec un moyen de traitement thermique de telle sorte qu’une bordure s’étendant sur la périphérie du vitrage présente un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.
Selon un exemple, le traitement par un moyen de traitement thermique est opéré à la température de fusion de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
-la fig. 1 est une représentation schématique d’un vitrage feuilleté;
-la fig. 2 est une représentation schématique d’un double vitrage;
-la fig. 3 est une représentation schématique du procédé de traitement thermique ;
-la fig. 4 est une vue microscopique du revêtement après traitement thermique;
-la fig. 5 est une représentation schématique de la zone traité d’un substrat revêtu;
-la fig. 6 est une vue de photos comparatives entre un substrat traité et non traité après test de vieillissement;
DESCRIPTION DETAILLEE
La présente invention concerne un substrat 3, préférentiellement en verre, sur lequel un revêtement comprenant au moins une couche 7 est agencée. Cette couche est une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée. Cette couche peut être remplacée par un empilement comprenant une pluralité de couches réalisées à base de matériaux métalliques, d’alliages métalliques, d’oxydes métalliques ou de nitrures métalliques. Par exemple, l’empilement peut comprend une couche à base d’argent, de titane, de niobium, d’oxyde de titane, d’oxyde de silicium, d’oxyde de zinc, nitrure de silicium, etc…
Ce substrat 3 peut être associé à un second substrat 5 non revêtu pour former un vitrage 1. Ce vitrage peut être un vitrage feuilleté consistant à intercalé un film intercalaire type PVB, EVA 9 entre les deux substrats en verre comme visible à la figure 1. Le vitrage peut également se présenter sous la forme d’un double vitrage 1’ comme visible à la figure 2. Pour cela, les deux substrats 3, 5 sont montés dans un cadre 11 et espacés entre deux par un espace vide 13, la face revêtue se trouvant sur une face intérieure c’est-à-dire dans l’espace vide 13.
Selon l’invention, le substrat revêtu est traité pour permettre la création d’une barrière empêchant la corrosion du revêtement.
Le traitement utilisé est un traitement thermique. Un tel traitement thermique sert à modifier localement le revêtement et est opéré par un moyen de traitement thermique 20 pouvant utiliser différentes technologies.
Dans le cas de la technologie laser, des sources laser sont utilisées et sont typiquement des diodes laser ou des lasers fibrés, le rayonnement issu des sources laser étant de préférence continu.
La longueur d’onde du rayonnement laser est comprise dans un domaine allant de 500 à 2000 nm, de préférence de 700 à 1100 nm, en particulier de 800 à 1000 nm.
Enfin, des moyens de focalisation du rayonnement peuvent être utilisés pour focaliser le rayonnement au niveau du plan de travail, c’est-à-dire dans le plan de la couche à traiter sous la forme d’un point. Les moyens de focalisation comprennent de préférence un miroir focalisant ou une lentille convergente.
La puissance linéique de la ligne laser est de préférence d’au moins 50 W/cm, avantageusement 100 W/cm, notamment 200 W/cm, voire 300 W/cm et même 400 W/cm. Elle est même avantageusement d’au moins 600 W/cm, notamment 800 W/cm, voire 1000 W/cm.
Alternativement, le rayonnement est issu d’au moins une lampe à lumière intense pulsée (IPL, Intense Pulsed Light) ci-après appelée lampe flash.
De telles lampes flash se présentent généralement sous la forme de tubes en verre ou en quartz scellés et remplis d’un gaz rare, munis d’électrodes à leurs extrémités. Sous l’effet d’une impulsion électrique de courte durée, obtenue par décharge d’un condensateur, le gaz s’ionise et produit une lumière incohérente particulièrement intense. Le spectre d’émission comporte généralement au moins deux raies d’émission, il s’agit de préférence d’un spectre continu présentant un maximum d’émission dans le proche ultraviolet.
La lampe est de préférence une lampe au xénon. Elle peut également être une lampe à l’argon, à l’hélium ou au krypton. Le spectre d’émission comprend de préférence plusieurs raies, notamment à des longueurs d’onde allant de 160 à 1000 nm.
La durée de chaque impulsion de lumière est de préférence comprise dans un domaine allant de 0,05 à 20 millisecondes, notamment de 0,1 à 5 millisecondes. Le taux de répétition est de préférence compris dans un domaine allant de 0,1 à 5 Hz, notamment de 0,2 à 2 Hz.
Le condensateur est typiquement chargé à une tension de 500 V à 500 kV. La densité de courant est de préférence d’au moins 4000 A/cm². La densité d’énergie totale émise par les lampes flash, rapportée à la surface de la couche d’oxyde conducteur transparent, est de préférence comprise entre 1 et 100 J/cm², notamment entre 1 et 30 J/cm², voire entre 5 et 20 J/cm².
Il est également possible d’utiliser la technologie infrarouge ou la technologie des torches plasmas ou toute autre technologie permettant d’obtenir le même résultat.
L’étape de traitement thermique est opérée telle que la température délivrée par ledit moyen de traitement thermique permet audit revêtement de localement démouiller. Le démouillage est un phénomène qui se produit lorsque, qu’après avoir chauffé le matériau jusqu’à son point de fusion pour devenir liquide, on constate un regroupement du matériau fondu sous forme de gouttes. En effet, une fois sous forme liquide, le matériau fondu est soumis à des forces, contraintes, phénomènes physiques qui tendent à provoquer un regroupement des molécules entre elles pour former des gouttes comme visible à la figure 4.
Ainsi, les moyens de traitement thermique 20 sont conçus de telle sorte qu’ils peuvent chauffer ledit revêtement jusqu’à sa température de fusion sans atteindre l’ablation. Dans le cas d’une couche à base d’argent, cette température est d’environ 962 degré Celsius.
Cette étape de traitement thermique permettant le démouillage du revêtement est opérée telle que le revêtement est traité sur une zone ayant la forme d’une bande s’étendant sur le pourtour du substrat, de préférence à la périphérie. Cette bande est réalisée à une distance de 0.1 à 3cm du bord du substrat, de préférence à 1cm du bord. Cette bande définie une zone centrale comme visible à la figure 5.
Cette configuration de l’étape de démouillage avec la création d’une bande ou zone Z sur le pourtour du substrat permet avantageusement de créer une barrière. Cette barrière est une zone dans laquelle le revêtement comprenant une ou plusieurs couches est discontinu. Cette discontinuité est le résultat de la formation des gouttes. En effet, la formation de ces gouttes par agglomération locale de la matière entraîne une inhomogénéité du revêtement, c’est-à-dire l’apparition de zones dépourvues de matières. Cette zone traitée par démouillage présente donc une discontinuité entraînant l’apparition d’une barrière isolant le revêtement de la zone centrale de l’extérieur.
Cette zone discontinue agit comme une zone oxydée et empêche la corrosion de s’étendre dans la zone intérieure du revêtement c’est-à-dire la zone délimitée par cette bande de revêtement traitée thermiquement. En figure 6, on peut voir des photos de face d’un panneau de verre à couche contrôle solaire feuilleté traité thermiquement sur le bord (gauche) et d’un panneau de verre à couche contrôle solaire feuilleté standard (droite), après 4 mois dans un test de vieillissement « neutral salt spray », NSS (norme EN1096). Les échantillons font 10x10cm, à gauche l’échantillon présent de minuscules point de corrosion pendant que à droite le produit non-traité thermiquement présent de corrosion jusqu’à 3cm.
Contrairement aux méthodes connues, l’étape de traitement thermique selon l’invention ne cherche pas à diminuer la conductivité électrique en modifiant la conductivité électrique intrinsèque du revêtement traité ou en réalisant une ablation locale dudit revêtement ou en dissolvant localement ledit revêtement dans le substrat ou l’intercalaire de feuilletage. Il s’agit d’un réagencement local de la matière formant ledit revêtement pour rendre localement ledit revêtement non conducteur.
Pour la réalisation d’un tel substrat, le procédé consiste à se munir d’un substrat.
Ensuite, ce substrat est revêtu par un procédé de dépôt de couches connu.
Une première alternative consiste à opérer l’étape de traitement thermique entrainant le démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée juste après le dépôt de ladite couche.
Cette étape de démouillage consiste alors à chauffer localement ladite couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée jusqu’à la température de fusion pour ensuite laisser la couche se refroidir et démouiller c’est-à-dire qu’un réarrangement de la matière s’opère.
Une fois ce démouillage effectué, le procédé consiste à utiliser ledit substrat revêtu traité pour former un vitrage.
Dans le cas d’un vitrage feuilleté, le substrat revêtu est assemblé avec un autre substrat et un film intercalaire afin que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
Dans le cas d’un double vitrage, le substrat revêtu et traité est associé à un autre substrat pour s’installer dans un cadre.
Dans une seconde alternative, après l’étape de dépôt de la couche sur le substrat, une étape d’assemblage du substrat revêtu avec un second substrat est opérée. Préférentiellement, cette étape d’assemblage consiste à assembler les deux substrats et un film intercalaire entre eux afin de former un vitrage feuilleté. Ainsi, l’opération de traitement thermique visant à démouiller localement la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée se fait après ledit assemblage dudit substrat revêtu avec un autre substrat. En effet, l’utilisation d’un moyen de traitement thermique utilisant un faisceau lumineux permet d’agir sur la couche métallique à travers un substrat de verre. Plus particulièrement, dans le cas d’un laser, on agence le faisceau laser pour que le point de focalisation soit à niveau du revêtement.
L’opération de démouillage d’un vitrage feuilleté se fait en disposant le vitrage et les moyens de traitement thermique tels que le film intercalaire ne doit pas se trouver entre le revêtement à démouiller et les moyens de traitement thermique comme visible en figure 3.
Cette seconde alternative permet avantageusement d’assembler des vitrages de grande taille, préférentiellement feuilleté, pour ensuite les découper des vitrages de plus petites dimensions. Ce découpage s’accompagne ainsi du traitement thermique permettant de démouillage les bords de vitrage. On obtient ainsi un procédé plus adaptable.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l’exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l’homme de l’art.

Claims (10)

  1. Substrat (3) muni d’un revêtement comprenant au moins une couche (7) comprenant du métal susceptible d’être corrodée, caractérisé en ce que la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée comprend une bordure s’étendant sur la périphérie du substrat, ladite bordure présentant un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.
  2. Substrat selon la revendication 1, dans lequel la bordure a une forme de ligne droite.
  3. Substrat selon la revendication 1, dans lequel la bordure a une forme de ligne courbe.
  4. Substrat selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la bordure est à une distance de 0.1 à 3cm du bord du substrat.
  5. Substrat selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée est réalisée à base de matériaux métalliques, d’alliages métalliques, d’oxydes métalliques ou de nitrures métalliques.
  6. Vitrage (1) comprenant au moins deux substrats (3, 5) dont au moins un est un substrat selon l’une des revendications précédentes, et un film intercalaire (9), les substrats et le film intercalaire étant assemblés de sorte que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
  7. Vitrage (1’) comprenant au moins deux substrats (3, 5) dont au moins un est un substrat selon l’une des revendications 1 à 5, les substrats étant assemblés par l’intermédiaire d’un cadre (11) laissant un espace vide (13) entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant situé dans l’espace vide (13).
  8. Procédé de réalisation d’un vitrage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
    • Se munir d’un premier substrat ;
    • Revêtir le premier substrat avec un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée ;
    • Traiter ledit substrat avec un moyen de traitement thermique de telle sorte qu’une bordure s’étendant sur la périphérie du substrat présente un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée ;
    • Se munir d’au moins un second substrat;
    • Assembler les substrats pour former un vitrage.
  9. Procédé de réalisation d’un vitrage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes :
    • Se munir d’un premier substrat ;
    • Revêtir le premier substrat avec un revêtement comprenant au moins une couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée ;
    • Se munir d’un second substrat et d’un film intercalaire ;
    • Assembler les substrats et le film intercalaire ensemble afin que le film intercalaire soit intercalé entre les deux substrats, le revêtement du substrat revêtu étant au contact dudit film intercalaire.
    • Découper le vitrage et le traiter avec un moyen de traitement thermique de telle sorte qu’une bordure s’étendant sur la périphérie du vitrage présente un démouillage de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée.
  10. Procédé selon l’une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le traitement par un moyen de traitement thermique est opéré à la température de fusion de la couche comprenant du métal susceptible d’être corrodée
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