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Procédé de bombage de feuilles de verre
La présente invention concerne un procédé de bombage sur cadre de feuilles de verre.
Le bombage de feuilles de verre sur cadre est très largement utilisé, notamment pour la production de vitrages feuilletés destinés à l'automobile. La production de pare-brise est le plus souvent effectuée par ce moyen.
Dans les techniques de bombage sur cadre, les feuilles de verre planes sont placées sensiblement à l'horizontale sur le cadre qui les supporte à leur périphérie, et introduites dans un four. La température des feuilles est progressivement élevée jusqu'à atteindre le ramollissement du verre. Les feuilles sous l'effet de leur propre poids, et éventuellement de l'action d'organes de pression localisée, se déforment jusqu'à épouser le contour du cadre. Immédiatement après, les feuilles sont refroidies pour figer la forme obtenue.
Les techniques de bombage sur cadre ont été l'objet de perfectionnements multiples visant à permettre des productions de formes plus complexes sans compromettre les qualités requises de ces vitrages, notamment des pare-brise. Il va de soi que plus les déformations sont importantes (flèche, rayon de courbure, composition de plusieurs directions de courbure...), plus grand est le risque de l'apparition de défauts. Parmi les moyens classiques mis en oeuvre, figurent les cadres articulés permettant la formation de courbures plus accentuées. Un autre moyen est constitué par les cadres comportant des moyens de support dits "auxiliaires", qui permettent la déformation périphérique en deux étapes distinctes conduisant au bombage dans une première direction, puis ce premier bombage achevé, le bombage dans une seconde direction.
Dans le domaine des moyens mécaniques figurent encore les organes utilisés pour presser, au moins localement, le verre sur le cadre. Ces derniers ont pour but, de façon générale, de forcer le verre dans une configuration que la gravité seule, ne permet pas d'obtenir.
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Des techniques variées ont également été proposées afin de bien contrôler les conditions de températures imposées aux feuilles de verre au cours du processus de bombage. Il s'agit en particulier de moyens de chauffage localisés sur les zones des feuilles de verre devant subir des courbures particulièrement accentuées, et que, pour cette raison, il est souhaitable de "surchauffer". Il s'agit aussi de moyens ayant pour objet de compenser certaines irrégularités dans la distribution des flux thermiques sur les feuilles, dues aux contraintes notamment liées à la structure du four ou à la position des feuilles par rapport aux moyens de chauffage de ce four.
Il s'agit en particulier de "masses thermiques", autrement dit d'éléments normalement associés aux cadres et dont le rôle est d'absorber localement une partie des flux thermiques, réduisant de ce fait l'énergie absorbée par le verre.
Un autre facteur de complexité dans le processus de bombage vient de ce que les feuilles de verre elles-mêmes ne présentent pas nécessairement des caractéristiques homogènes vis-à-vis des flux thermiques, particulièrement ceux qui font l'objet du rayonnement, et qui en représentent la majeure partie, et jusqu'à 90% de l'énergie échangée dans certains fours.
Les feuilles, ou certaines d'entre elles, comportent souvent des motifs émaillés destinés à masquer les zones de collage ou différents éléments fonctionnels attachés aux vitrages, tels que les embases de rétroviseurs, les connexions électriques pour les détecteurs de pluie etc. La présence de ces motifs émaillés s'accompagne d'une absorption plus importante de l'énergie rayonnée, et par suite, localement d'un échauffement plus rapide du verre. Ces déséquilibres peuvent amener des irrégularités de formage, et sont habituellement évités par les moyens indiqués cidessus, notamment masses thermiques et chauffage différencié suivant les zones des feuilles de verre.
D'autres particularités des vitrages ont pour conséquence des déséquilibres dans le chauffage des feuilles. Il s'agit notamment de la présence de couches fonctionnelles, et particulièrement de celles qui réfléchissent les rayonnements infrarouges. Ces dernières sont destinées à limiter "l'effet de serre" à
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l'intérieur des véhicules exposés au soleil. Mettant à profit leur conductivité, le même type de couches est aussi employé pour chauffer les vitrages par effet joule.
Dans les fours, la majeure partie de l'apport thermique aux feuilles de verre s'opérant par rayonnement infrarouge, la présence de ces couches, et plus encore le fait qu'elles ne soient pas disposées de façon uniforme sur toute la surface des feuilles, cause également des difficultés dans le contrôle des conditions de température appliquées durant le bombage. Ces irrégularités dans les conditions thermiques appliquées aux feuilles peuvent entraîner des défauts dans les courbures des feuilles.
L'invention a pour but d'améliorer les conditions thermiques du bombage des feuilles dans les techniques de bombage sur cadre. Pour cela l'invention propose, dans le bombage simultané de deux feuilles de verre, de revêtir au moins partiellement, l'une au moins des surfaces de l'une des feuilles, d'un matériau modifiant les caractéristiques d'absorption des rayonnements infrarouges
Le verre seul, et en particulier le verre non coloré, n'absorbe qu'une faible partie du rayonnement infrarouge proche (jusqu'à 2750nm) des fours. Ce mécanisme est néanmoins le plus important dans l'échauffement des feuilles. La présence des éléments du type émail, ou de couches réfléchissant les infrarouges, en modifiant profondément les conditions d'absorption des infrarouges, perturbe le bombage de façon significative.
Selon l'invention on s'efforce à l'inverse notamment de favoriser l'absorption, soit localement, soit le plus souvent sur l'ensemble de la surface, pour mieux contrôler l'élément essentiel que constitue la température des feuilles dans le processus de bombage.
L'invention prévoit plus particulièrement l'application d'un revêtement qui, en favorisant l'absorption des infrarouges, permet pour un bombage donné, d'écourter le temps de traitement. La mise en #uvre de l'invention permet aussi, dans un temps déterminé de parvenir à un bombage plus marqué, tout en minimisant les risques de dégradation des couches sensibles éventuellement présentes, en raison même du fait que le temps de traitement reste relativement court pour ces bombages accentués.
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Dans la production, le temps de passage dans le four de bombage constitue un élément qui peut conditionner le volume de production. Le four constitue en effet un investissement important. On s'efforce en conséquence de faire en sorte que cet outil soit utilisé au maximum de ses capacités. Toute réduction du cycle de traitement se traduit par un accroissement de capacité de production pour une installation donnée.
La mise en #uvre de l'invention, en améliorant sensiblement la montée en température des feuilles de verre, peut écourter le temps de cycle dans le four de 10 à 15% ou plus, et génère un surcroît de capacité de production correspondant.
En raccourcissant le temps de traitement il est aussi possible de minimiser certains effets indésirables occasionnés par le passage à des températures élevées. Les couches métalliques réfléchissant les infrarouges sont en règle générale sensibles à la chaleur, même lorsqu'elles sont protégées par des couches protectrices.
L'exposition aux températures les plus élevées peut conduire à des modifications des qualités optiques de ces couches, notamment par une altération de la coloration en réflexion. Le risque d'apparition de ces défauts est d'autant plus important que le maintien aux températures les plus élevées est plus long.
Pour être pleinement efficace, le revêtement appliqué sur au moins une face d'une des feuilles doit présenter une bonne absorption des rayonnements infrarouges. Avantageusement ce revêtement est choisi de telle sorte qu'il absorbe au moins 60% du rayonnement incident et de préférence au moins 80% de ce rayonnement pour les longueurs d'onde comprises entre 500 et 5000nm.
Le matériau absorbant constituant ce revêtement doit conduire à une absorption suffisante même lorsqu'il est présent sous des épaisseurs très faibles. Avantageusement les caractéristiques d'absorption de ce matériau sont telles que pour une masse par unité de surface au plus égale à 10g/m2, il absorbe plus de 60% et de préférence plus de 80% des rayonnements de longueur d'onde comprise entre
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500 et 2500nm, et de préférence même sur les longueurs d'onde comprises entre 500 et 5000nm. Avantageusement cette absorption est obtenue pour une masse par unité de surface inférieure à 5g/m2.
Le matériau absorbant doit être mis en #uvre dans des conditions telles qu'il conserve ses qualités aux températures les plus élevées atteintes pour les opérations de bombage, au moins sous l'influence de la seule température. On verra plus loin, qu'il est possible, dans certaines conditions, d'employer des matériaux qui peuvent s'éliminer en partie au cours du processus de bombage.
En pratique pour les verres de type silico-sodo-calcique les températures de ramollissement permettant le bombage des feuilles se situent entre 570 et 670 C. Les matériaux utilisés doivent, pour l'essentiel, conserver leurs propriétés d'absorption des infrarouges à ces températures. Ceci exclut pratiquement tous les matériaux organiques qui sont décomposés au-delà de 250 C. Il est possible par carbonisation de matériaux organiques de former in situ un résidu carboné satisfaisant aux conditions d'absorption requises de l'invention. Néanmoins il est de loin préférable d'utiliser un matériau qui n'est pas significativement altéré par l'élévation de température.
La décomposition des matériaux organiques s'accompagne en effet de l'élimination de produits qui peuvent se révéler néfastes, en particulier vis-à-vis des couches fonctionnelles présentes sur les feuilles de verre.
Pour ces raisons, selon l'invention, il est préférable d'utiliser des composés inorganiques.
Pour avoir un effet bien uniforme sur les feuilles, le revêtement est luimême aussi uniforme que possible. Il est préférable que le matériau soit appliqué sous forme de particules de très faibles dimensions pour offrir une grande surface couvrante. Les dimensions moyennes des particules sont avantageusement inférieures à 20 , et, de préférence, inférieures à 10 . Pour les matériaux offrant le pouvoir couvrant le plus élevé, et notamment pour les particules de carbone pyrogèné, les dimensions sont ordinairement inférieures à 1 .
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Le matériau absorbant est constitué notamment d'oxydes métalliques tels que des oxydes de fer, de manganèse. De façon générale les produits utilisés, parce qu'ils sont fortement absorbants, sont de couleur sombre. Des matériaux naturellement peu absorbants tels que des sels métalliques comme les carbonates notamment des carbonates de calcium ou de magnésium, sont également utilisables, mais pour cela, ils sont préalablement "colorés" pour améliorer leur capacité d'absorption lorsque celle-ci est insuffisante.
Les matériaux préférés sont à base de carbone en raison de leur capacité d'absorption. Il s'agit notamment de noir de carbone et de graphite.
Le noir de carbone, ou carbone pyrogèné, est obtenu par combustion en atmosphère insuffisamment riche en oxygène, de produits hydrocarbonés. Le plus usuellement le noir de carbone est préparé à partir d'acétylène. Les dimensions des particules obtenues sont très inférieures au micron, garantissant un pouvoir couvrant extrêmement élevé. L'application est faite par exemple en dirigeant les flammes de combustion directement sur la surface à recouvrir en maintenant les flammes à distance suffisantes pour minimiser l'échauffement du substrat sur lequel la couche de carbone est déposée.
En dehors de l'application à la flamme pour le noir de carbone, les couches de produits absorbants selon l'invention sont formées soit par dépôt direct de la poudre soit par application d'une suspension de ces produits dans un vecteur gazeux ou liquide. Dans ce dernier cas on utilise comme vecteur un liquide très volatile qui est rapidement éliminé par séchage. Le cas échéant la poudre peut être accompagnée d'un produit destiné à la fixer momentanément sur le verre. Cet agent liant, est avantageusement sous forme d'une cire ou d'un polymère à bas poids moléculaire, et par suite, facilement soluble dans les solvants très volatiles dans lesquels les particules sont mises en suspension.
L'agent de fixation est toujours en très faible quantité pour que son élimination à température élevée se fasse sans dommage pour les couches fonctionnelles éventuellement présentes.
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Dans la majorité des cas, l'usage de la couche absorbante selon l'invention, vise à améliorer l'élévation de température uniformément sur toute la surface des feuilles de verre, et l'application de la couche se fait sur toute la surface concernée. Dans tous les cas, que l'application s'effectue sur une partie seulement ou sur la totalité de la surface, les zones concernées sont revêtues de manière aussi homogène que possible. Les particules constituant la couche absorbante sont en conséquence distribuées de manière régulière de telle sorte que l'apport thermique résultant de leur présence se fasse également de manière homogène. En particulier la couche absorbante doit conduire à une élévation de température sans "point chaud" sur toute la surface revêtue. Ce sont les températures les plus élevées qui sont génératrices de défauts.
Il faut donc veiller à ce que la présence de la couche absorbante, ne soit pas à l'origine de perturbation locale de la température.
On peut vérifier la distribution de la couche sur la surface par une mesure d'opacité de la couche constituée. Même si elle est faite dans le visible (sur des longueurs d'onde de 200 à 700nm), alors que la couche est appliquée pour absorber les IR, la mesure permet de constater l'uniformité de l'application. Pour une couche uniforme la transmission lumineuse est très réduite. Elle l'est d'autant plus que l'absorption des infrarouges est importante. Lorsque que cette absorption est d'au moins 60%, la transmission lumineuse n'est pas supérieure à 15%. Dans la majorité des cas l'absorption des IR étant beaucoup plus forte, la transmission lumineuse est pratiquement nulle en tout point. De façon avantageuse elle n'est pas supérieure à 3% et de préférence est inférieure à 2%.
Les matériaux absorbants utilisés selon l'invention sont appliqués sur une ou plusieurs des faces des feuilles de verre. Le plus souvent, pour des raisons de commodité, une seule couche de matériau absorbant est appliquée, pour limiter le plus possible les opérations d'élimination postérieures au bombage.
Lorsqu'une seule couche est appliquée et que l'on s'efforce d'obtenir un chauffage aussi homogène que possible des deux feuilles, il est souhaitable de
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placer la couche de telle sorte qu'elle favorise l'absorption aux emplacements nécessitant un apport thermique supplémentaire.
De façon générale la couche absorbante est avantageusement située entre les deux feuilles de verre, donc en face II ou en face III, suivant la numérotation habituelle. La présence de la couche absorbante entre les deux feuilles favorise une absorption homogène et surtout accrue des rayonnements infrarouges du four, que ceux-ci proviennent de la voûte ou de la sole. L'absorption au centre de l'assemblage, favorise l'élévation de température en un emplacement que la convection ne touche pas. Le fléchissement du verre conduisant au bombage est bien entendu tributaire des températures les moins élevées. En permettant d'aboutir plus tôt, en tout point des feuilles aux températures adéquates, on peut accélérer globalement le processus de bombage de façon sensible.
Lorsque l'une des feuilles présente une couche réfléchissante, cette couche est habituellement placée également sur l'une des faces II ou III, afin de la protéger au cours de la fabrication du vitrage, mais aussi et surtout au cours de l'utilisation ultérieure du vitrage. Dans la mesure où le matériau de la couche absorbante est parfaitement stable, son contact avec la couche réfléchissante ne cause aucun dommage. Dans ce cas la couche absorbante peut être déposée directement sur la couche réfléchissante. Dans la mesure où cela est possible, il est néanmoins préférable de placer la couche absorbante sur la face ne comportant pas la couche réfléchissante pour en faciliter l'enlèvement ultérieur.
En effet, le contact entre la face portant la couche absorbant les IR et celle portant la couche réfléchissante, n'occasionne habituellement pas ou peu de transfert du matériau absorbant sur cette dernière. L'enlèvement du matériau absorbant à l'issue de l'opération de bombage, peut être entrepris sans précaution particulière. A l'inverse la présence des couches réfléchissantes, qui demeurent dans l'ensemble sensibles aux agressions mécaniques ou chimiques, nécessite un contrôle rigoureux des conditions dans lesquelles cette opération d'élimination est conduite lorsqu'elle s'opère sur la couche réfléchissante.
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Un cas particulièrement utile est celui dans lequel la couche réfléchissante est sur la face II. La mise en place de la couche absorbante sur la face III permet de minimiser l'effet réfléchissant qui conduirait à un fort déséquilibre dans le chauffage des deux feuilles. La position en face III, comme indiqué ci-dessus, est préférable à celle en face II, c'est-à-dire celle dans laquelle la couche absorbante serait appliquée directement sur la couche réfléchissante, notamment pour les raisons indiquées concernant l'enlèvement de la couche absorbante.
Dans le cas où l'apport rayonné est fortement déséquilibré entre celui provenant de la sole et celui provenant de la voûte du four, il peut être envisagé de placer la couche absorbante sur la face inférieure, autrement dit en face I. Dans cette position il faut cependant faire en sorte que le matériau absorbant adhère convenablement sur la feuille de verre. La position du matériau absorbant sur une face exposée à l'environnement, et de surcroît tournée vers le bas, n'est pas la plus favorable pour son maintien pendant toute l'opération de bombage. Par ailleurs, l'application de la couche s'effectuant le plus souvent par dépôt sur la feuille, ceci nécessite un retournement de la feuille pour sa mise en place sur le cadre, opération qui est encore susceptible de conduire au détachement du matériau absorbant.
Dans l'hypothèse précédente, s'il s'avère difficile de stabiliser le matériau absorbant sur la face I, il faut encore que le matériau absorbant résiste à l'atmosphère du four aux températures de bombage.
Lorsqu'une couche réfléchissante est portée sur une face au contact de laquelle se trouve la couche absorbante, il est particulièrement nécessaire de s'assurer que cette couche absorbante est pratiquement inerte vis-à-vis de la couche réfléchissante. Ceci se traduit en particulier par une absence quasi totale de variation de la transmission lumineuse des feuilles considérées au cours du processus de bombage. Dans tous les cas le choix des conditions, et en particulier, celui du matériau absorbant, doit être tel que la variation de transmission lumineuse observée après bombage, n'occasionne une perte de transmission lumineuse incompatible avec l'usage considéré. Pour les pare-brise, on sait par exemple que cette
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transmission doit rester supérieure à 75% selon les normes européennes (ou 70% selon les normes nord-américaines).
Dans l'absolu, il est préférable que la variation de transmission lumineuse ne soit pas supérieure à 2% dans les conditions d'essai suivantes :
Les échantillons de 200x200mm sont constitués de feuilles de verre clair de 2,lmm d'épaisseur. Deux feuilles sont superposées. La couche réfléchissant les IR est en position III. Les échantillons placés sur un cadre sont introduits dans un four dont la température est maintenue à 675 C. Ils séjournent pendant un temps qui peut varier de 6 à 16mn selon l'importance du bombage à réaliser. Ils sont ensuite refroidis. Les mesures optiques sont effectuées après assemblage des deux feuilles avec un intercalaire de polyvinylbutyral (PVB) de 0,76mm d'épaisseur.
Dans la pratique traditionnelle du bombage des vitrages feuilletés, le contact direct des deux feuilles superposées est évité en utilisant un matériau pulvérulent répandu sur toute la surface des feuilles qui se font face. Le matériau en question est typiquement une poudre minérale inerte dans les conditions d'utilisation, poudre qui s'élimine sans difficulté par un simple lavage. Pour que ce matériau ne marque pas les surfaces des feuilles, ou celle des couches qu'elles portent, les poudres utilisées sont de granulométrie très fine. Une poudre utilisée traditionnellement, est un carbonate de calcium. Ce matériau est distribué en très faible quantité sur la surface, et de surcroît, est très peu absorbant dans ces conditions d'utilisation.
Dans les conditions usuelles de son utilisation son influence sur l'absorption de l'énergie rayonnée ne dépasse pas au plus quelques pourcents de celle-ci.
Dans la mise en #uvre de l'invention, l'usage de la poudre séparant les feuilles peut avantageusement être supprimé lorsque la couche absorbant les infrarouges est située sur une des faces II ou III. Dans ce cas le matériau absorbant se substitue avantageusement à cette poudre de séparation pour éviter le contact direct entre les feuilles de verre. Bien évidemment il est possible de maintenir également la présence de la poudre intercalaire.
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Le choix des matériaux carbonés, connus pour servir de "lubrifiant", en particulier le graphite, mais aussi le noir de carbone, est particulièrement avantageux.
L'utilisation de ces matériaux dispense le plus souvent d'avoir à utiliser une poudre supplémentaire de séparation.
A l'issue de la phase de bombage les feuilles de verre, ou au moins celle sur laquelle la couche absorbant les infrarouges a été appliquée, sont soumises à un lavage. La nature de ce lavage dépend de celle de la couche absorbante d'une part, et de la présence éventuelle de couches fragiles comme les couches réfléchissantes métalliques, d'autre part.
Le lavage est effectué avantageusement à l'eau additionnée d'un agent tensioactif chimiquement non agressif. L'enlèvement peut être facilité par passage de moyens mécaniques, brosses ou équivalents.
L'invention est décrite de façon plus détaillée dans la suite en faisant référence aux figures annexées dans lesquelles : - les figures la et lb sont des schémas illustrant le comportement thermique des feuilles soumises aux rayonnements à l'intérieur d'un four de bombage ; - la figure 2 est un graphique présentant l'incidence de la mise en #uvre de l'invention sur la courbure atteinte ; - la figure 3 est analogue à la précédente, et vise le cas de feuilles comportant une couche réfléchissant les infrarouges ; - la figure 4 présente différents profils de température au cours du cycle de bombage sur une ligne de production ;
- la figure 5 présente les courbes d'absorption en fonction de la longueur d'onde pour le verre clair de 2,lmm (V), le verre comportant une poudre de carbonate de calcium telle que celle destinée à séparer les feuilles (KC), mais en
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quantité très supérieure à celle utilisée habituellement, et l'absorption lorsqu'une couche de noir de carbone est déposée sur une feuille de verre (NC).
La figure la présente un ensemble de deux feuilles de verre 5 et 6 superposées. Le schéma concerne particulièrement le cas d'un vitrage automobile du type pare-brise. Les faces des feuilles sont numérotées de la façon traditionnelle, la face extérieure I, la face tournée vers l'habitacle IV, et les deux faces en contact II et III.
Sur cette représentation la feuille 6 comporte une couche 7 réfléchissant les infrarouges. Le rayonnement infrarouge incident et réfléchi est représenté par les flèches. La proportion de rayonnement absorbé après la double traversée des feuilles pour des épaisseurs totale de l'ordre de 4mm et pour des verres clairs, peut atteindre globalement 60% du rayonnement incident dans la gamme des longueurs d'onde de 500 à 5000nm. Cette absorption est distribuée de façon très différenciée selon les longueurs d'onde. Elle est faible jusqu'à environ 2750nm et relativement importante pour les longueurs d'onde plus grandes.
Cette distribution d'absorption est particulièrement nette sur la figure 5.
Le verre seul n'absorbe pratiquement pas les infrarouges jusqu'au seuil de 2750nm.
Ensuite cette absorption s'élève rapidement pour atteindre un palier à environ 50% et s'élève encore ensuite au-delà de 4000nm. Mais le rayonnement pour les températures atteintes dans les fours de bombage décroît sensiblement pour les longueurs d'onde supérieures à 4000nm. Sur cette figure 5 on voit aussi que la présence de la poudre de carbonate de calcium (KC) en quantité surabondante n'accroît que très faiblement l'absorption qui reste inférieure globalement à 15% (dans les conditions usuelles de mise en #uvre de cette poudre intercalaire, l'absorption ne dépasse pas 2%). La présence de noir de carbone (NC) se traduit par une absorption quasi totale sur toute l'étendue du spectre.
La présence de la couche réfléchissant les infrarouges fait obstacle au passage du rayonnement d'un côté à l'autre des feuilles. Chaque feuille reçoit
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essentiellement le rayonnement d'un seul côté. La montée en température occasionnée par l'absorption est donc loin d'être optimisée. De surcroît dans nombre de fours industriels existants, les moyens de chauffage ne sont pas distribués de manière symétrique par rapport aux feuilles, le chauffage par la voûte est habituellement le plus important sinon le seul, le chauffage par la sole étant obtenu indirectement par ré-émission de l'énergie rayonnée précédemment absorbée par les réfractaires de la sole. Dans ce cas, en règle générale, l'énergie rayonnée sur la feuille supérieure est plus importante que celle rayonnée sur la feuille inférieure.
La présence d'une couche réfléchissant les infrarouges constitue alors un facteur supplémentaire de déséquilibre thermique entre les deux feuilles.
La figure 1b est analogue à la précédente, mais cette fois une couche absorbante 8 selon l'invention, est interposée entre les deux feuilles de verre. Une part significative de l'énergie rayonnée est alors absorbée par la couche 8, et se dissipe soit par ré-émission soit plus encore par conduction. Dans les deux cas cette dissipation s'effectue indifféremment dans la feuille 5 et dans la feuille 6. Autrement dit une part significative de l'énergie rayonnée, provenant de la voûte dans le cas représenté, même en présence de la couche réfléchissante 7, chauffe la feuille inférieure 6. Dans ce cas, un déséquilibre dans l'énergie rayonnée par la sole par rapport à celle rayonnée par la voûte, est en partie au moins compensée.
L'effet de la présence d'une couche absorbant les infrarouges est illustré à la figure 2. L'essai rapporté est effectué sur un ensemble composé de feuilles échantillons de 200x200mm, et de 2,3mm d'épaisseur. La feuille supérieure est une feuille ordinaire légèrement teintée (vert), et la feuille inférieure est une feuille de verre clair. Les feuilles ne comportent aucun motif ou couche réfléchissant les infrarouges. Les feuilles superposées sont placées dans un four de laboratoire assurant un chauffage par rayonnement sensiblement plus fort au-dessus des feuilles. La température des feuilles dans le four s'élève progressivement pour atteindre 670 C.
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La progression du bombage est suivie tout au long du processus. On mesure la déformation par l'affaissement, en mm, au centre des échantillons. Une première mesure est opérée sur les verres sans interposition d'une couche absorbante. Les résultats correspondent à la courbe inférieure (losanges). Une mesure identique est ensuite pratiquée sur l'ensemble de deux feuilles de verre, dont la feuille inférieure comporte en face II, une couche de noir de carbone déposée par combustion incomplète d'acétylène. La couche recouvre la totalité de la surface de l'échantillon de façon uniformément opaque.
Comme précédemment, l'affaissement est mesuré au centre de l'échantillon. La courbe supérieure (carrés), pour un temps donné, marque un accroissement de l'effet de bombage d'au moins 10%. Si l'on considère le temps de traitement on constate par exemple pour une déformation de 20mm, pratiquement un temps inférieur de près de deux minutes pour les feuilles mises en oeuvre selon l'invention.
L'essai suivant, rapporté à la figure 3, est réalisé sur des échantillons de 420x420mm. Il s'agit de verre clair de 2,3mm d'épaisseur, avec une couche réfléchissante à base d'argent située en position II. L'essai est également réalisé dans un four pilote assurant un rayonnement plus fort par le dessus. Comme précédemment, on mesure l'affaissement au centre des feuilles en fonction du temps de traitement.
La première courbe (losange) correspond aux feuilles sans couche absorbante. La courbe supérieure (carrés) est obtenue pour avec un revêtement analogue à celui mis en oeuvre à l'essai précédent, disposé en face II, autrement dit sur une face qui se situe au contact entre les deux feuilles. La courbe intermédiaire (triangles), correspond à la présence de la même couche, mais située cette fois sur la face IV, autrement dit, sur la face supérieure exposée à l'atmosphère du four.
Les observations faites à l'exemple précédent pour les verres, sans interposition de couche absorbante, et ceux comportant une couche absorbante en
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face II, s'appliquent également à cet essai. La présence de la couche absorbante en face II, introduit un accroissement du bombage pour une même durée de traitement, ou une durée plus courte pour un même bombage.
Le cas du revêtement en face IV se distingue en raison du comportement de la couche de carbone au contact de l'atmosphère. Au début du traitement, lorsque la température est relativement peu élevée, l'échantillon se comporte comme celui présentant la couche absorbante en position II. Mais très rapidement la température de la couche est telle que le carbone se consume au contact de l'atmosphère. Ce mécanisme n'intervient pratiquement pas lorsque la couche est située entre les deux feuilles de verre, l'air ne pouvant pratiquement pas pénétrer entre ces deux feuilles.
On constate ainsi, une diminution progressive de l'influence de la couche absorbante, correspondant aussi à une diminution de l'absorption. Le phénomène est pourtant suffisamment lent pour que l'on atteigne les températures les plus élevées avec un effet encore bien net.
Si la présence de la couche de carbone est plus efficace lorsqu'elle se situe entre les feuilles de verre, il peut être avantageux néanmoins de préférer les faces extérieures. Pour les feuilles comportant une couche réfléchissante fragile, il peut être préférable d'éviter de mettre en contact la couche absorbante qui se trouve nécessairement portée à température élevée.
Par ailleurs, la couche absorbante doit être éliminée une fois le bombage achevé. L'enlèvement de cette couche ou du résidu de cette couche peut être relativement vigoureux. Dans le cas de sa situation sur la couche réfléchissant les infrarouges, le traitement d'élimination peut entraîner une dégradation de la couche réfléchissante. En plaçant la couche absorbante en position sur une face extérieure le problème ne se pose pas. Il est ainsi possible de disposer la couche absorbant les IR sur la face IV. On évite dans ce cas tout contact avec la couche réfléchissante. La position IV ne rétablit pas un équilibre entre les rayonnements provenant de la voûte
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et de la sole du four, mais globalement accroît l'absorption et permet au moins une accélération du processus de bombage.
En principe il est aussi possible de préserver la couche absorbante tout en ne dégradant pas la couche réfléchissante en disposant chacune sur une des faces II et III. Néanmoins lorsque les couches sont en contact, il n'est pas possible d'éviter un certain transfert du matériau de la couche absorbante sur la couche réfléchissante.
Il est alors nécessaire de procéder au nettoyage de cette dernière. Les inconvénients indiqués précédemment sont susceptibles de se retrouver, même si, s'agissant de traces de matériau, le traitement d'élimination est beaucoup moins vigoureux.
Des essais ont été effectués sur un four de bombage industriel pour mesurer l'incidence de la présence d'une couche de carbone du même type que celles des essais précédents sur les températures des feuilles de verre constituant un pare-brise de très fort bombage. La figure 4 illustre cet essai.
Les essais sont effectués avec une paire de feuilles de verre clair de 2,lmm d'épaisseur. La feuille extérieure porte sur la face en position II une couche réfléchissante du type à couche d'argent, tel que décrit dans le brevet EP 336 257.
Les mesures sont effectuées sur les faces extérieures des deux feuilles et au centre de celles-ci.
Une première série d'essais est menée sans utilisation de couche absorbante selon l'invention. On constate une différence non négligeable de température entre les deux faces extrêmes I(B) et IV(A). Le four utilisé étant principalement chauffé par la voûte, la température la plus élevée se situe bien évidemment sur la face IV(A) tournée directement vers cette voûte. A l'inverse, la face 1 (B) tournée vers la sole du four est relativement moins élevée. L'écart de température est accru du fait de la présence de la couche réfléchissante qui isole la feuille inférieure du rayonnement provenant de la voûte. L'écart le plus sensible est noté au début du chauffage et tend à se réduire vers les températures les plus élevées. Il demeure cependant un écart d'une vingtaine de degrés.
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Le même essai est reproduit en interposant la couche absorbante de carbone appliquée sur la couche réfléchissante (en position II). Dans la pratique on constate que les températures progressent plus rapidement, aussi bien pour la feuille supérieure (C) que pour la feuille inférieure (D). Pour un même de temps de traitement, l'augmentation de température est de l'ordre de 20 à 30 C.
L'interposition de la couche absorbante dans le cas considéré conduit aussi à une diminution de l'écart existant entre les températures des faces 1 (D) et IV (C) sans toutefois permettre une disparition totale de cet écart en raison du déséquilibre profond existant dans les conditions de rayonnement dans ce four entre la voûte et la sole.
On a encore vérifié dans le mode de mise en #uvre de l'invention et sur des pare-brise fortement bombés que la présence de la couche absorbante de carbone, et le fait que le processus de bombage pouvait être écourté, n'avait pas d'effet néfaste sur les propriétés optiques. Pour cela comme précédemment une couche de carbone est déposée sur la couche réfléchissante du type indiqué cidessus. On compare les valeurs de transmission lumineuse de pare-brise obtenu avec et sans couche absorbante de carbone. Après lavage de la couche absorbante, les variations de transmission lumineuse observées ne sont pas significatives. Elles restent extrêmement faibles, 1 à 2%, et sont positives ou négatives indifféremment.
Toujours sur les propriétés optiques dépendant de la présence de la couche réfléchissante, on a observé la coloration de la couche en réflexion dans les deux cas précédents, à savoir avec ou sans couche absorbante dans l'étape de bombage. On sait la sensibilité particulière de la coloration induite par les couches réfléchissantes aux traitements thermiques. Même lorsque toutes les propriétés optiques sont conservées par ailleurs, le passage à température élevée entraîne fréquemment l'apparition de colorations parasites indésirables.
L'expérience conduite sur les pare-brise dans les conditions indiquées précédemment, montre que la présence de la couche absorbante de carbone est très
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limitée sur les qualités optiques et en particulier sur la couleur en réflexion. Le traitement selon l'invention peut conduire une modification des paramètres colorimétriques (L*, a*, b* dans le système de coordonnées CIELAB) mais de façon qui reste pratiquement imperceptible, par exemple 1 point ou 2 sur a*et/ou b*. Les variations qui restent d'ampleur limitée, peuvent aisément être compensées par un choix approprié des caractéristiques des couches réfléchissantes, pour faire en sorte d'aboutir exactement aux couleurs souhaitées.
Les vitrages feuilletés destinés à l'automobile comportent souvent des parties émaillées. Ce sont en particulier les bords des vitrages qui sont revêtus d'émaux opaques de couleurs sombres. Ces émaux servent notamment à dissimuler les collages des vitres en question sur la carrosserie. La cuisson de l'émail est traditionnellement effectuée au cours du bombage ou de la trempe du verre pour n'opérer qu'un traitement thermique.
Après son application, la composition d'émail est préalablement séchée à température peu élevée. La vitrification de l'émail n'intervient qu'au cours du bombage ou de la trempe à des températures dépassant 350 C. La cuisson s'accompagne de la dégradation des composés liants présents dans la composition de l'émail, libérant normalement des éléments réducteurs.
Pour prévenir l'attaque des couches fonctionnelles, notamment réfléchissantes, les compositions d'émail, lorsqu'elles se trouvent avec ces couches sur les faces en regard (position II et III), sont complétées par des éléments de nature oxydante, dont le rôle est de "neutraliser" les réducteurs libérés par les liants. Un ajustement rigoureux de ces constituants, de sorte qu'ils se neutralisent complètement, est cependant délicat, avec un risque de conduire à l'oxydation des couches métalliques réfléchissantes. La présence de carbone dans la couche absorbant les infrarouges garantit contre tout risque d'oxydation.
Le caractère "réducteur", ou "anti-oxydant", des couches de carbone, qui sont préférées selon l'invention, se manifeste encore par la protection des
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couches métalliques notamment sur les bords du vitrage, c'est à dire dans les zones les plus exposées au risque d'oxydation.
Des essais sont effectués pour assurer la qualité d'un vitrage comportant une bande émaillée à la périphérie en face II, et une couche réfléchissante à base d'argent (type brevet EP0336 257) en face III. On compare les valeurs de transmission et de voile, obtenues au cours du même processus de bombage. Les deux feuilles de verre sont de 2,lmm, et sont toutes de verre clair.
Un premier essai est réalisé sans émail et sans noir de carbone. Un second essai, dans les mêmes conditions, est réalisé avec l'émail en périphérie de la face II et avec une couche de noir de carbone déposée sur la couche réfléchissant les infrarouges.
L'émail utilisé est fabriqué par la société Johnson Matthey et porte la référence commerciale RD 689 MS 089 S2. Appliqué sur une largeur de 70mm par sérigraphie, il est séché à 150 C pendant 15minutes.
Les feuilles sont ensuite assemblées de façon traditionnelle avec un intercalaire de polyvivylbutyral (PVB) de 0,76mm d'épaisseur. La transmission lumineuse mesurée est respectivement de 76,2% pour le vitrage sans émail et bombé sans carbone, et de 76,4% pour celui comportant l'émail et bombé en présence d'une couche absorbante de carbone. Le voile, correspondant à la fraction de lumière diffusée pour ces vitrages, est respectivement de 0,41 et 0,47. La présence de carbone limite donc les pertes de propriétés optiques fondamentales causées par la présence de l'émail.
La constatation est encore plus manifeste en ce qui concerne les variations de colorations. En présence d'émail, et sans couche absorbante de carbone, par rapport à la couleur du vitrage correspondant réalisé avec la couche réfléchissante seule, on observe un déplacement vers les colorations rouge-jaune, inacceptables pour les utilisateurs. En présence de la couche de carbone et de l'émail
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la variation de coloration est beaucoup plus faible, mais surtout s'opère vers le bleuvert.
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Method of bending glass sheets
The present invention relates to a bending process on a frame of glass sheets.
The bending of glass sheets on frame is widely used, especially for the production of laminated glazing for the automobile. The production of windshields is most often done by this means.
In the frame bending techniques, the flat glass sheets are placed substantially horizontally on the frame which supports them at their periphery, and introduced into an oven. The temperature of the leaves is gradually raised until the softening of the glass. Leaves under the effect of their own weight, and possibly the action of localized pressure organs, deform to marry the outline of the frame. Immediately thereafter, the leaves are cooled to freeze the resulting shape.
Frame bending techniques have been the subject of multiple refinements to allow productions of more complex shapes without compromising the qualities required of these windows, including windshields. It goes without saying that more deformations are important (arrow, radius of curvature, composition of several directions of curvature ...), the greater the risk of the appearance of defects. Among the conventional means used, articulated frames allow the formation of curvatures more accentuated. Another means consists of the frames comprising so-called "auxiliary" support means, which allow the peripheral deformation in two distinct steps leading to bending in a first direction, and this first bending completed, the bending in a second direction.
In the field of mechanical means still include the organs used to press, at least locally, the glass on the frame. These are intended, in general, to force the glass in a configuration that the gravity alone, does not obtain.
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Various techniques have also been proposed to control the temperature conditions imposed on the glass sheets during the bending process. These are in particular heating means located on the areas of the glass sheets to undergo particularly sharp curvatures, and that for this reason, it is desirable to "overheat". It is also a means for compensating for certain irregularities in the distribution of heat fluxes on the sheets, due to constraints particularly related to the structure of the oven or the position of the sheets relative to the heating means of the oven.
In particular, these are "thermal masses", ie elements normally associated with the frames and whose role is to locally absorb a portion of the heat flows, thereby reducing the energy absorbed by the glass.
Another complexity factor in the bending process is that the glass sheets themselves do not necessarily have homogeneous characteristics with respect to heat fluxes, particularly those which are the subject of the radiation, and which in turn account for most, and up to 90% of the energy exchanged in some ovens.
The sheets, or some of them, often have enamelled patterns for masking the bonding areas or different functional elements attached to the glazings, such as mirror bases, electrical connections for rain detectors, etc. The presence of these enamelled patterns is accompanied by a greater absorption of the radiated energy, and hence, locally a faster heating of the glass. These imbalances can lead to forming irregularities, and are usually avoided by the means indicated above, in particular thermal masses and differentiated heating according to the zones of the glass sheets.
Other peculiarities of the windows result in imbalances in the heating of the leaves. These include the presence of functional layers, particularly those that reflect infrared radiation. These are intended to limit the "greenhouse effect" to
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inside vehicles exposed to the sun. Taking advantage of their conductivity, the same type of layers is also used to heat glazing by joule effect.
In furnaces, most of the thermal contribution to the glass sheets by infrared radiation, the presence of these layers, and even more the fact that they are not arranged uniformly over the entire surface of the sheets also causes difficulties in controlling the temperature conditions applied during the bending. These irregularities in the thermal conditions applied to the leaves may cause defects in the curvatures of the leaves.
The object of the invention is to improve the thermal conditions of the bending of the sheets in frame bending techniques. For this purpose, the invention proposes, in the simultaneous bending of two sheets of glass, at least partially coating, at least one of the surfaces of one of the sheets, a material modifying the absorption characteristics of infrared radiation.
Glass alone, and in particular uncoloured glass, absorbs only a small part of the near infrared radiation (up to 2750 nm) of the furnaces. This mechanism is nevertheless the most important in the heating of the leaves. The presence of the elements of the enamel type, or infrared reflecting layers, by profoundly modifying the infrared absorption conditions, disrupts the bending significantly.
According to the invention, the reverse is sought in particular to promote the absorption, either locally or most often over the entire surface, to better control the essential element that constitutes the temperature of the leaves in the process. bending.
The invention provides more particularly the application of a coating which, by promoting the absorption of infrared, allows for a given bending, to shorten the treatment time. The implementation of the invention also allows, in a determined time to achieve a more pronounced bending, while minimizing the risk of degradation of the sensitive layers may be present, due to the fact that the treatment time remains relatively short for these accentuated bulges.
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In production, the passage time in the bending oven is an element that can condition the volume of production. The oven is indeed an important investment. Efforts are therefore made to ensure that this tool is used to the maximum of its capabilities. Any reduction in the treatment cycle results in an increase in production capacity for a given installation.
The implementation of the invention, by substantially improving the temperature rise of the glass sheets, can shorten the cycle time in the furnace by 10 to 15% or more, and generates an increase in corresponding production capacity.
By shortening the treatment time it is also possible to minimize certain undesirable effects caused by the transition to high temperatures. Infrared reflective metal layers are generally heat sensitive, even when protected by protective layers.
The exposure to the highest temperatures can lead to changes in the optical qualities of these layers, in particular by an alteration of the reflection coloration. The risk of occurrence of these defects is all the more important that the maintenance at the highest temperatures is longer.
To be fully effective, the coating applied to at least one side of one of the sheets must have good absorption of infrared radiation. Advantageously, this coating is chosen so that it absorbs at least 60% of the incident radiation and preferably at least 80% of this radiation for wavelengths between 500 and 5000 nm.
The absorbent material constituting this coating must lead to sufficient absorption even when it is present in very small thicknesses. Advantageously, the absorption characteristics of this material are such that for a mass per unit area at most equal to 10 g / m 2, it absorbs more than 60% and preferably more than 80% of the wavelength radiations between
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500 and 2500nm, and preferably even at wavelengths between 500 and 5000nm. Advantageously, this absorption is obtained for a mass per unit area of less than 5 g / m 2.
The absorbent material must be used under conditions such that it retains its qualities at the highest temperatures reached for bending operations, at least under the influence of temperature alone. As will be seen later, it is possible, under certain conditions, to use materials that can be partially eliminated during the bending process.
In practice for silico-soda-lime glasses, the softening temperatures for bending the leaves are between 570 and 670 ° C. The materials used must, for the most part, retain their infrared absorption properties at these temperatures. . This excludes virtually all organic materials which are decomposed above 250 C. It is possible by carbonization of organic materials to form in situ a carbonaceous residue satisfying the required absorption conditions of the invention. Nevertheless it is far better to use a material that is not significantly impaired by the temperature rise.
The decomposition of organic materials is in fact accompanied by the elimination of products that can be harmful, in particular vis-à-vis the functional layers present on the glass sheets.
For these reasons, according to the invention, it is preferable to use inorganic compounds.
To have a very uniform effect on the leaves, the coating is itself as uniform as possible. It is preferable that the material be applied in the form of particles of very small dimensions to provide a large covering area. The average particle sizes are advantageously less than 20, and preferably less than 10. For materials with the highest hiding power, and particularly for pyrogenic carbon particles, the dimensions are usually less than 1.
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The absorbent material consists in particular of metal oxides such as oxides of iron and manganese. In general, the products used, because they are highly absorbent, are dark in color. Naturally poorly absorbing materials such as metal salts such as carbonates, especially calcium or magnesium carbonates, are also usable, but for this purpose, they are previously "colored" to improve their absorption capacity when this is insufficient.
The preferred materials are carbon-based because of their absorptive capacity. These include carbon black and graphite.
Carbon black, or pyrogenic carbon, is obtained by combustion in an atmosphere insufficiently rich in oxygen, hydrocarbon products. Most commonly carbon black is prepared from acetylene. The particle size obtained is much smaller than one micron, guaranteeing extremely high coverage. The application is made for example by directing the flames of combustion directly on the surface to be covered by keeping the flames at a distance sufficient to minimize the heating of the substrate on which the carbon layer is deposited.
Apart from the flame application for carbon black, the absorbent product layers according to the invention are formed either by direct deposition of the powder or by application of a suspension of these products in a gaseous or liquid vector. In the latter case, a highly volatile liquid is used as the carrier which is rapidly removed by drying. If necessary, the powder may be accompanied by a product intended to fix it momentarily on the glass. This binding agent is advantageously in the form of a wax or a low molecular weight polymer, and consequently easily soluble in the highly volatile solvents in which the particles are suspended.
The fixing agent is always in very small quantities so that its removal at high temperature is without damage to the functional layers that may be present.
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In most cases, the use of the absorbent layer according to the invention aims to improve the temperature rise uniformly over the entire surface of the glass sheets, and the application of the layer is done on the entire surface concerned . In all cases, whether the application is carried out on only a part or on the totality of the surface, the zones concerned are coated as homogeneously as possible. The particles constituting the absorbent layer are consequently regularly distributed so that the thermal contribution resulting from their presence is also homogeneous. In particular the absorbent layer must lead to a temperature rise without "hot spot" over the entire coated surface. It is the higher temperatures that are generating defects.
It must therefore be ensured that the presence of the absorbent layer does not cause local temperature disturbance.
The distribution of the layer on the surface can be checked by a measure of opacity of the formed layer. Even if it is made in the visible (on wavelengths of 200 to 700nm), while the layer is applied to absorb the IR, the measurement makes it possible to note the uniformity of the application. For an even layer, the light transmission is very small. It is all the more important as the absorption of infrared is important. When this absorption is at least 60%, the light transmission is not greater than 15%. In most cases the absorption of IR is much stronger, the light transmission is virtually zero in every respect. Advantageously, it is not greater than 3% and preferably less than 2%.
The absorbent materials used according to the invention are applied to one or more of the faces of the glass sheets. Most often, for the sake of convenience, a single layer of absorbent material is applied, to limit as much as possible the removal operations subsequent to bending.
When only one layer is applied and efforts are made to obtain as homogeneous a heating as possible of the two sheets, it is desirable to
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place the layer so that it promotes absorption at sites requiring additional heat input.
In general, the absorbent layer is advantageously located between the two sheets of glass, therefore in face II or face III, according to the usual numbering. The presence of the absorbent layer between the two sheets promotes a homogeneous and especially increased absorption of the infrared radiation of the furnace, whether they come from the vault or the hearth. Absorption at the center of the assembly, promotes temperature rise in a location that the convection does not touch. The bending of the glass leading to bending is, of course, dependent on the lower temperatures. By making it possible to finish earlier, at any point, leaves at the appropriate temperatures, the bending process can be substantially accelerated overall.
When one of the sheets has a reflective layer, this layer is usually also placed on one of the faces II or III, to protect it during the manufacture of the glazing, but also and especially during the subsequent use glazing. Insofar as the material of the absorbent layer is perfectly stable, its contact with the reflective layer causes no damage. In this case the absorbent layer can be deposited directly on the reflective layer. As far as possible, it is nevertheless preferable to place the absorbent layer on the non-reflecting surface to facilitate subsequent removal.
Indeed, the contact between the face carrying the IR-absorbing layer and that carrying the reflective layer, usually does not cause or little transfer of the absorbent material on the latter. The removal of the absorbent material at the end of the bending operation can be undertaken without special precautions. Conversely, the presence of reflective layers, which generally remain sensitive to mechanical or chemical attack, requires a rigorous control of the conditions in which this elimination operation is conducted when it operates on the reflective layer.
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A particularly useful case is that in which the reflective layer is on the face II. The placement of the absorbent layer on the face III minimizes the reflective effect that would lead to a strong imbalance in the heating of the two sheets. The position in face III, as indicated above, is preferable to that in face II, that is to say the one in which the absorbent layer would be applied directly to the reflective layer, in particular for the reasons stated concerning the removal. of the absorbent layer.
In the case where the radiated input is strongly unbalanced between the one coming from the hearth and that coming from the vault of the furnace, it can be envisaged to place the absorbent layer on the lower face, in other words in front I. In this position it However, it must be ensured that the absorbent material adheres properly to the glass sheet. The position of the absorbent material on a face exposed to the environment, and in addition turned downward, is not the most favorable for its maintenance throughout the bending operation. Moreover, the application of the layer being performed most often by deposition on the sheet, this requires a reversal of the sheet for its implementation on the frame, which operation is still likely to lead to the detachment of the absorbent material.
In the previous hypothesis, if it proves difficult to stabilize the absorbent material on the face I, it is still necessary that the absorbent material withstands the furnace atmosphere at bending temperatures.
When a reflective layer is carried on a face in contact with which is the absorbent layer, it is particularly necessary to ensure that the absorbent layer is substantially inert vis-à-vis the reflective layer. This results in particular in an almost total absence of variation in the light transmission of the sheets considered during the bending process. In all cases the choice of conditions, and in particular that of the absorbent material, must be such that the variation of light transmission observed after bending, does not cause a loss of light transmission incompatible with the use in question. For windshields, we know for example that this
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Transmission must remain above 75% according to European standards (or 70% according to North American standards).
In absolute terms, it is preferable that the light transmission variation not be greater than 2% under the following test conditions:
The 200x200mm samples are made of clear glass sheets 2.1 mm thick. Two sheets are superimposed. The IR reflecting layer is in position III. The samples placed on a frame are introduced into an oven whose temperature is maintained at 675 C. They stay for a time that can vary from 6 to 16 minutes depending on the amount of bending to be done. They are then cooled. The optical measurements are performed after assembly of the two sheets with a polyvinyl butyral interlayer (PVB) 0.76 mm thick.
In the traditional practice of bending laminated glazing, the direct contact of the two superposed sheets is avoided by using a powdery material spread over the entire surface of the leaves that face each other. The material in question is typically a mineral powder inert under the conditions of use, which powder is easily removed by a simple washing. So that this material does not mark the surfaces of the leaves, or that of the layers which they carry, the powders used are of very fine granulometry. A powder traditionally used is a calcium carbonate. This material is distributed in very small quantities on the surface, and moreover, is very little absorbent under these conditions of use.
Under the usual conditions of its use its influence on the absorption of the radiated energy does not exceed at most a few percent of it.
In the practice of the invention, the use of the powder separating the sheets can advantageously be eliminated when the infrared absorbing layer is located on one of the faces II or III. In this case, the absorbent material advantageously replaces this separation powder to prevent direct contact between the glass sheets. Of course it is possible to maintain also the presence of the interlayer powder.
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The choice of carbon materials, known to be used as "lubricant", in particular graphite, but also carbon black, is particularly advantageous.
The use of these materials usually dispenses with having to use an additional separation powder.
At the end of the bending phase, the sheets of glass, or at least the one on which the infrared-absorbing layer has been applied, are subjected to washing. The nature of this washing depends on that of the absorbent layer on the one hand, and the possible presence of fragile layers such as metal reflective layers, on the other hand.
The washing is advantageously carried out with water added with a chemically non-aggressive surfactant. The removal can be facilitated by passing mechanical means, brushes or the like.
The invention is described in more detail hereinafter with reference to the appended figures in which: - Figures la and lb are diagrams illustrating the thermal behavior of the sheets subjected to radiation inside a bending furnace; FIG. 2 is a graph showing the impact of the implementation of the invention on the curvature reached; - Figure 3 is similar to the previous one, and is the case of sheets having an infrared reflective layer; - Figure 4 shows different temperature profiles during the bending cycle on a production line;
FIG. 5 shows the absorption curves as a function of wavelength for clear glass of 2.1 mm (V), the glass comprising a calcium carbonate powder such as that intended for separating sheets (KC) , but in
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much higher than usual, and absorption when a layer of carbon black is deposited on a glass sheet (NC).
Figure la presents a set of two sheets of glass 5 and 6 superimposed. The diagram particularly relates to the case of a windshield-type automotive glazing. The faces of the sheets are numbered in the traditional way, the outer face I, the side facing the passenger compartment IV, and the two faces in contact II and III.
In this representation the sheet 6 has a layer 7 reflecting the infrared. The incident and reflected infrared radiation is represented by the arrows. The proportion of radiation absorbed after the double crossing of the sheets for total thicknesses of the order of 4 mm and for clear glasses, can reach globally 60% of the incident radiation in the range of wavelengths from 500 to 5000 nm. This absorption is distributed in a very different way according to the wavelengths. It is weak up to about 2750nm and relatively large for longer wavelengths.
This absorption distribution is particularly clear in FIG.
Glass alone hardly absorbs infrared radiation up to 2750 nm.
Then this absorption rises rapidly to reach a plateau at about 50% and then rises further beyond 4000 nm. But the radiation for the temperatures reached in the bending furnaces decreases substantially for wavelengths greater than 4000 nm. In this FIG. 5 it can also be seen that the presence of the calcium carbonate powder (KC) in superabundant quantity only slightly increases the absorption which remains lower overall than 15% (under the usual conditions of implementation of this interlayer powder, the absorption does not exceed 2%). The presence of carbon black (NC) results in almost complete absorption across the spectrum.
The presence of the infrared reflecting layer hinders the passage of radiation from one side to the other of the sheets. Each sheet receives
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basically radiation from one side only. The rise in temperature caused by the absorption is therefore far from being optimized. Moreover, in a number of existing industrial furnaces, the heating means are not distributed symmetrically with respect to the sheets, the heating by the vault is usually the most important if not the only one, the heating by the hearth being obtained indirectly by re-heating. emission of the radiated energy previously absorbed by the hearth refractories. In this case, as a general rule, the energy radiated on the upper sheet is greater than that radiated on the lower sheet.
The presence of an infrared reflecting layer then constitutes an additional factor of thermal imbalance between the two sheets.
Figure 1b is similar to the previous one, but this time an absorbent layer 8 according to the invention is interposed between the two sheets of glass. A significant part of the radiated energy is then absorbed by the layer 8, and dissipates either by re-emission or even more by conduction. In both cases this dissipation is carried out indifferently in the sheet 5 and in the sheet 6. In other words a significant part of the radiated energy, coming from the vault in the case shown, even in the presence of the reflective layer 7, heats In this case, an imbalance in the energy radiated by the hearth relative to that radiated by the vault is at least partially compensated.
The effect of the presence of an infrared-absorbing layer is shown in FIG. 2. The reported test is carried out on a set composed of 200 × 200 mm, and 2.3 mm thick, sample sheets. The top sheet is a plain, slightly tinted (green) sheet, and the bottom sheet is a clear sheet of glass. The leaves have no infrared reflective pattern or layer. The superimposed sheets are placed in a laboratory furnace providing substantially stronger radiant heating over the leaves. The temperature of the leaves in the oven rises gradually to reach 670 C.
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The progression of the bending is followed throughout the process. Deformation is measured by sagging, in mm, at the center of the samples. A first measurement is made on the glasses without the interposition of an absorbent layer. The results correspond to the lower curve (diamonds). An identical measurement is then performed on the set of two sheets of glass, the lower sheet has in face II, a layer of carbon black deposited by incomplete combustion of acetylene. The layer covers the entire surface of the sample in a uniformly opaque manner.
As before, sag is measured at the center of the sample. The upper curve (squares), for a given time, indicates an increase in the bending effect of at least 10%. If we consider the processing time is found for example for a deformation of 20mm, almost a time of less than two minutes for the sheets used according to the invention.
The following test, reported in Figure 3, is performed on samples of 420x420mm. This is clear glass of 2.3mm thick, with a reflective silver-based layer located in position II. The test is also performed in a pilot oven providing stronger radiation from above. As before, the sag in the center of the sheets is measured as a function of the treatment time.
The first curve (rhombus) corresponds to leaves without absorbent layer. The upper curve (squares) is obtained for with a coating similar to that used in the previous test, arranged in face II, in other words on a face which is in contact between the two sheets. The intermediate curve (triangles), corresponds to the presence of the same layer, but this time on the face IV, in other words, on the upper face exposed to the furnace atmosphere.
The observations made in the preceding example for the glasses, without interposition of absorbing layer, and those comprising an absorbent layer in
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face II, also apply to this test. The presence of the absorbent layer in face II, introduces an increase in the bending for the same duration of treatment, or a shorter duration for the same bending.
The case of face coating IV is distinguished by the behavior of the carbon layer in contact with the atmosphere. At the beginning of the treatment, when the temperature is relatively low, the sample behaves like that having the absorbent layer in position II. But very quickly the temperature of the layer is such that the carbon is consumed in contact with the atmosphere. This mechanism is practically not involved when the layer is located between the two sheets of glass, the air can hardly penetrate between these two sheets.
There is thus a gradual decrease in the influence of the absorbing layer, also corresponding to a decrease in absorption. However, the phenomenon is slow enough to reach the highest temperatures with a still clear effect.
If the presence of the carbon layer is more effective when it is between the glass sheets, it may be advantageous nevertheless to prefer the outer faces. For sheets having a fragile reflective layer, it may be preferable to avoid contacting the absorbent layer which is necessarily brought to high temperature.
In addition, the absorbent layer must be removed once the bending is completed. The removal of this layer or the residue of this layer can be relatively vigorous. In the case of its location on the infrared reflective layer, the removal treatment may cause degradation of the reflective layer. By placing the absorbent layer in position on an outer face the problem does not arise. It is thus possible to arrange the IR absorbing layer on the IV face. In this case, any contact with the reflective layer is avoided. Position IV does not restore a balance between radiation from the vault
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and the furnace hearth, but overall increases the absorption and allows at least an acceleration of the bending process.
In principle it is also possible to preserve the absorbent layer while not degrading the reflective layer by placing each on one of the faces II and III. Nevertheless, when the layers are in contact, it is not possible to avoid a certain transfer of the material of the absorbent layer onto the reflective layer.
It is then necessary to clean the latter. The disadvantages indicated above are likely to be found, even if, in the case of traces of material, the elimination treatment is much less vigorous.
Tests have been carried out on an industrial bending furnace to measure the incidence of the presence of a layer of carbon of the same type as those of the previous tests on the temperatures of the glass sheets constituting a very strong bending windshield. Figure 4 illustrates this test.
The tests are carried out with a pair of clear glass sheets 2, 1 mm thick. The outer sheet bears on the face in position II a reflective layer of the silver layer type, as described in patent EP 336 257.
The measurements are made on the outer faces of the two sheets and in the center thereof.
A first series of tests is conducted without using an absorbent layer according to the invention. There is a significant difference in temperature between the two extreme faces I (B) and IV (A). The furnace used being mainly heated by the vault, the highest temperature is of course on the face IV (A) turned directly towards this vault. Conversely, the face 1 (B) facing the bottom of the furnace is relatively lower. The temperature difference is increased due to the presence of the reflective layer which isolates the lower sheet from the radiation from the vault. The most sensitive difference is noted at the beginning of the heating and tends to be reduced to the highest temperatures. There remains, however, a gap of about twenty degrees.
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The same test is reproduced by interposing the absorbent layer of carbon applied on the reflective layer (in position II). In practice it is found that the temperatures progress more rapidly, both for the upper sheet (C) and the lower sheet (D). For the same treatment time, the temperature increase is of the order of 20 to 30 C.
The interposition of the absorbent layer in the case considered also leads to a decrease in the difference existing between the temperatures of the faces 1 (D) and IV (C) without however allowing a total disappearance of this difference because of the existing profound imbalance under the radiation conditions in this furnace between the vault and the hearth.
It was further verified in the embodiment of the invention and on strongly curved windshields that the presence of the carbon absorbing layer, and the fact that the bending process could be shortened, did not adverse effect on optical properties. For this purpose, as previously, a carbon layer is deposited on the reflective layer of the type indicated above. The windshield light transmission values obtained with and without the carbon absorbing layer are compared. After washing the absorbing layer, the observed variations in light transmission are not significant. They remain extremely weak, 1 to 2%, and are positive or negative indifferently.
Still on the optical properties depending on the presence of the reflective layer, the coloration of the reflection layer was observed in the two previous cases, namely with or without absorbent layer in the bending step. The particular sensitivity of the coloration induced by the reflective layers to the heat treatments is known. Even when all the optical properties are conserved elsewhere, the passage to high temperature frequently causes the appearance of undesirable parasitic colorations.
The experiment conducted on the windshields under the conditions indicated above, shows that the presence of the absorbent carbon layer is very
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limited on the optical qualities and in particular on the color in reflection. The treatment according to the invention can lead to a modification of the colorimetric parameters (L *, a *, b * in the CIELAB coordinate system) but in a manner that remains practically imperceptible, for example 1 point or 2 on a * and / or b *. Variations that remain limited in size can easily be compensated for by an appropriate choice of the characteristics of the reflective layers, to ensure that exactly the desired colors are achieved.
Laminated windows intended for the automobile often include enamelled parts. In particular, the edges of the glazings are coated with opaque enamels of dark colors. These enamels serve in particular to hide the collages of the windows in question on the bodywork. Enamel baking is traditionally performed during the bending or tempering of glass to operate only heat treatment.
After its application, the enamel composition is dried beforehand at a low temperature. Enamel vitrification only occurs during bending or tempering at temperatures above 350 C. Baking is accompanied by degradation of the binding compounds present in the enamel composition, releasing normally elements reducers.
In order to prevent the attack of the functional layers, in particular the reflective layers, the enamel compositions, when they are with these layers on the opposing faces (positions II and III), are supplemented by elements of an oxidizing nature, whose role is to "neutralize" the reducers released by the binders. A rigorous adjustment of these constituents, so that they completely neutralize themselves, is however delicate, with a risk of leading to the oxidation of reflective metal layers. The presence of carbon in the infrared absorbing layer guarantees against any risk of oxidation.
The "reducing" or "antioxidant" character of the carbon layers, which are preferred according to the invention, is still manifested by the protection of the
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metal layers especially on the edges of the glazing, that is to say in the areas most exposed to the risk of oxidation.
Tests are carried out to ensure the quality of a glazing unit having an enamelled strip at the periphery on the face II, and a reflective layer based on silver (type EP0336 257 patent) on the face III. The transmission and sail values obtained during the same bending process are compared. The two glass sheets are 2.1mm, and are all clear glass.
A first test is performed without enamel and without carbon black. A second test, under the same conditions, is performed with the enamel at the periphery of the face II and with a layer of carbon black deposited on the infrared reflective layer.
The enamel used is manufactured by the company Johnson Matthey and bears the commercial reference RD 689 MS 089 S2. Applied on a width of 70mm by screen printing, it is dried at 150 C for 15 minutes.
The sheets are then conventionally assembled with a polyvinyl butyral interlayer (PVB) 0.76 mm thick. The measured light transmission is respectively 76.2% for glazing without enamel and convex without carbon, and 76.4% for that comprising enamel and curved in the presence of a carbon absorbent layer. The haze, corresponding to the fraction of light scattered for these windows, is 0.41 and 0.47, respectively. The presence of carbon therefore limits the loss of fundamental optical properties caused by the presence of enamel.
The observation is even more obvious with regard to the variations of colorations. In the presence of enamel, and without a carbon absorbing layer, compared to the color of the corresponding glazing made with the reflective layer alone, there is a shift towards the red-yellow colorings, unacceptable for the users. In the presence of the carbon layer and enamel
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the color variation is much lower, but especially towards the bluegreen.