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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.