Brevet FR2120012A1 — publié le 19720811

k6601 1 2120012 La présente invention se rapporte à un empilement comprenant deux ou plusieurs plaquettes, notamment, en verre ou en matière plastique, qui sont étroitement rapprochées, leur espacement maximal ne dépassant pas ,environ ,100 microns, l'invention 5 concerne, aussi, un procédé pour produire cet empilement. De tels empilements de plaquettes sont utilisés, par exemple, dans certains systèmes d'électrodes, en particulier dans les cellules à combustible pour les surfaces lumineuses et les condensateurs quand il est nécessaire de maintenir à une 10 valeur précise tout l'espacement libre entre les plaquettes, espacement qui est petit par rapport à la longueur et à la largeur de celles-ci et, ce, même sous l'action de la pression. En outre, il est souhaitable que cet empilement soit robuste de façon à supporter un service rude. 15 Jusqu'à présent, on disposait, entre les plaquettes ,et notamment le long des bords de celles-ci, une bande ou un cadre, relativement mince, dont l'épaisseur correspondait à l'espacement libre voulu. Le brevet Autrichien ÏT° 284.361 décrit un procédé • pour produire des unités multiples dans lequel les plaquettes 20 sont soudées l'une à l'autre en formant une barrette le long de leurs bords. L'un des inconvénients de la technique connue réside dans le fait que l'uniformité de l'espacement libre entre les plaquettes laisse à désirer lorsqu'on s'éloigne du bord, et en particulier, j 25 sous l'action de la pression. Ceci a, en premier lieu, pour : conséquence de rendre difficile la fabrication de piles de i plaquettes de grandes dimensions. Certains procédés connus ne sont même pas utilisables pour produire des piles de plaquettes très étroitement rapprochées. 30 Selon l'invention, l'espacement entre les plaquettes est réalisé par une monocouche de grains qui détermine l'espacement libre entre celles-ci, la distance moyenne entre les grains de cette couche étant sensiblement supérieure au décuple de la grandeur moyenne des grains par exemple. 35 Indépendamment du fait que le procédé de l'invention permet d'améliorer considérablement la résistance et la précision d'espacement entre les plaquettes, il devient ainsi possible d'utiliser des plaquettes plus minces ce qui étend le domaine d'application pratique de ces piles de plaquettes. Les grains 71 46601 2 2120012 n'occupent, tout au plus, qu'environ 1 °/o de l'espace compris entre les plaquettes de sorte qu'ils ne sont, généralement, pas gênants. les plaquettes sont, avantageusement, faites d'une matière 5 transparente. De préférence, les surfaces en regard des plaquettes sont couvertes, au moins en partie, par une mince couche étrangère éventuellement transparente et conductrice de 1'électricité ; dans ce cas, les grains d'espacement, qui sont réalisés en une 10 matière isolante, peuvent aussi s'appliquer contre les emplacements des plaquettes couvertes par cette couche étrangère. Pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre conforme à l'invention, on procède, avantageusement, comme suit : on couvre la première plaquette avec des grains dont le diamètre, 15 pour une limite de granulométrie supérieure qui est inférieure ou égale à 25 microns, ne s'écarte pas de plus de 6 microns de cette limite et, pour une limite de granulométrie supérieure dépassant 25 microns, ne s'écarte p'as de plus de 25 % de la dite limite de granulométrie supérieure, ces grains étant déposés, par tamisage, 20 par saupoudrage, par sérigraphie,etc., en une monocouche dans laquelle l'espacement entre les grains est sensiblement supérieur à la grandeur moyenne de ceux-ci, puis on place une seconde plaquette de verre sur la première plaquette couverte avec les dits grains et on continue de procéder ainsi jusqu'à ce que le 25 nombre voulu de plaquettes aient été superposées, après quoi on chauffe l'empilage résultant sous pression puis on le laisse finalement refroidir. Pour réaliser un espacement particulièrement précis entre les deux plaquettes de verre, on couvre une partie de la face de 30 la première plaquette, qui est en regard de la seconde, avec des éléments d'espacement réalisés en une matière résistante à la chaleur et, de préférence, sous forme de bandes,puis on couvre la partie restante de la surface de la première plaquette avec des grains dont la limite de granulométrie inférieure est au 35 moins égale à l'épaisseur des dits éléments d'espacement, ces grains étant déposés par tamisage, saupoudrage, par sérigraphie, par vibrage, etc., en une monocouche dans laquelle leur espacement mutuel est sensiblement supérieur à leur grandeur moyenne,puis on place la seconde plaquette de verre sur la première ainsi 71 46601 3 2120012 préparée et on continue de procéder,ainsi,jusqu'à ce que le nombre voulu de plaquettes de verre aient été empilées, après quoi on cliauffe toute la pile sous pression avant de la laisser refroidir, les éléments d'espacement pouvant ensuite, le cas 5 échéant, être enlevés. De préférence, les éléments d'espacement sont faits d'une matière ayant un coefficient de dilatation plus grand que celui des grains. Selon une autre particularité du procédé de l'invention, une partie des éléments d'espacement est constituée par une 10 matière conductrice de l'électricité ayant approximativement le même coefficient de dilatation thermique que la matière des grains, ces éléments d'espacement restant en place entre les plaquettes de verre après le refroidissement et servant de connexions électriques pour les couches étrangères (couches-15 électrodes). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif et faite en référence au dessin annexé, sur lequel : 20 La figure 1 est une coupe schématique d'un empilement, conforme à 1'invention,de deux plaquettes ; La figure 2 est une perspective cavalière à plus grande échelle ,avec arrachement,d'un tel empilement ; Les figures 3 à 6 sont des vues de détail à très grande 25 échelle illustrant différents modes de réalisation possibles ; La figure 7 est une vue en coupe à travers un autre exemple de réalisation. L'empilement,représenté sur les figures 1 à 6 ,se compose de deux plaquettes 1, 2,étroitement rapprochées ,dont l'espacement 30 est assuré par des grains 3 qui sont espacés, mutuellement, d'une distance très supérieure à leur grosseur comme le montre clairement la figure 2. Bien que l'on ait pris pour exemple des plaquettes de verre pour décrire l'invention, il est bien évident qu'il ne s'agit là que d'un exemple nullement limitatif, la seule 35 condition nécessaire étant que l'une, au moins, des matières utilisées pour les grains 3 ou pour les plaquettes 1, 2 devienne moins tenace lorsque la température augmente ce qui, en plus du verre, est également le cas de certaines matières céramiques comme, par exemple, les thermoplastes. 71 46601 4 212-0012 Les figures J à 6, qui sont des vues partielles très agrandies de la figure 1, illustrent un certain nombre de possibilités d'e sp ac ement de s plaquettes de verre 1, 2 par les grains 3» Dans le mode de réalisation des figures 3 et 5? la matière des grains 5 s'amollit avant celle des plaquettes alors que c'est l'inverse dans le mode de réalisation des figures 4 et 6. Ces résultats sont obtenus du fait que les plaquettes et les grains sont faits de verres ayant des domaines de transformation différents. Ces exemples de réalisation doivent être considérés comme 10 des extrêmes entre lesquels viennent s'intercaler toute une série de possibilités intermédiaires. C'est ainsi, par exemple, que, quand les plaquettes de verre 1 et 2 et les grains 3 sont faits du même verre, il se produit, • d'une manière analogue à celle représentée sur la figure 4 ,bien que moins fortement, une 15 pénétration des grains 3 dans les plaquettes de verre 1, 2 du fait que les grains 3 s'échauffent moins vite que ces dernières. » Ce dernier mode d'exécution a pour résultat une résistance optimale. Pour fabriquer un tel empilement de plaquettes, on procède 20 avantageusement comme suit : lorsqu'on utilise des grains dont la matière présente une température de détente en quinze heures (Strain-Point) relativement basse par rapport à celle de la matière des plaquettes, on chauffe toute la pile à une température qui est supérieure à la température de détente en quinze heures 25 (Strain-Point) du verre utilisé pour les grains sans pour autant atteindre la température de détente en quinze heures (Strain-Point) du verre utilisé pour les plaquettes, après quoi on comprime les grains à l'espacement libre qu'on veut établir et on les fait adhérer par une surface de contact à ces plaquettes de 30 verre ou aux couches couvrant ces dernières, puis on laisse l'empilement refroidir avant d'enlever les dispositifs d'espacement le cas échéant. Dans un autre mode de réalisation avantageux dans lequel on utilise des grains dont la matière a une température de détente 35 en quinze heures (Strain-Point) égale ou supérieure à celle de la matière des plaquettes, on chauffe toute la pile à une température qui est supérieure à la température de détente en quinze heures (Strain-Point) de la matière utilisée pour les plaquettes. Dans certaines applications, il est nécessaire de pourvoir COPY 71 46601 5 2120012 les surfaces en regard des plaquettes 1 et 2 d'électrodes qui, dans les exemples de réalisation des figures 5 6, se présentent sous~JL,a forme de couclies minces 6, 7* L'épaisseur de ces couches-électrodes n'est généralement que de 0,5 microns alors 5 que l'espacement entre les plaquettes 1 et 2 est, par exemple, de 20 microns. L'espacement mutuel des grains 3 est fonction de l'épaisseur des plaquettes 1, 2. En effet, plus ces plaquettes sont minces, plus les grains 3 doivent être rapprochés tout en conservant entre eux un écart très supérieur à leur grandeur. 10 C'est ainsi, par exemple, qu'avec des plaquettes ayant' environ 0,8 millimètres d'épaisseur' et dont l'espacement est de 20 microns, une distance moyenne de 150 microns entre les grains a donné des résultats satisfaisants. Dans les exemples de réalisation ^représentés sur les 15 figures 5 et 6, les grains 3 peuvent s'appliquer contre les électrodes comme c'est le cas sur les figures 5 et 6 pour la , plaquette 1 (couche-électrode 6), l'électrode 6 pouvant aussi être légèrement refoulée dans la plaquette (figure 6). Toutefois, ces grains peuvent aussi traverser les électrodes comme c'est le 20 "cas sur les figures 5 et 6 pour la plaquette 2 (couche-électrode 7). En prévoyant des couches-électrodes, l'empilement de plaquettes peut être utilisé, de façon connue, pour représenter toutes sortes d'images, de lettres, de chiffres, etc.; à cette 25 fin, on utilise des paires d'électrodes dont l'une, au moins, doit avoir la forme du signe à représenter. Cette solution peut avantageusement être utilisée pour des "barrières lumineuses, des cellules à cristal liquide, etc. Dans ce cas, les plaquettes 1 et 2 sont, de préférence, reliées au moins partiellement le long 30 de leurs bords 4, 5- Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, cette liaison est réalisée par soudage sous pression, c'est-à-dire en utilisant de la chaleur et de la pression. Dans ce cas, certaines parties de la "bordure des plaquettes 35 sont comprimées pendant le chauffage ce qui les relie. Selon une autre variante avantageuse, on relie hermétiquement certaines parties, au moins, des zones marginales des plaquettes de verre au moyen d'une soudure de verre. Cette soudure de verre peut, avantageusement, être appliquée . f CQPY 71 46601 6 2120012 par sérigraphie. La figure 7 est une vue en coupe à travers un empilement de plaquettes conforme à l'invention comprenant, notamment, trois coucb.es. Quatre plaquettes de verre 8, 95 10, 11 sont respective-5 ment espacées par une monocouclie de grains 3- Selon l'application envisagée pour cette pile de plaquettes, les plaquettes 8, 9, 10 et 11 peuvent être reliées le long de leurs bords,comme le montre, par exemple, la figure 1 pour les plaquettes 1, 2,par soudage sous pression. Toutefois, les 10 plaquettes 8, 9j 10 et 11 pourraient également être solidarisées par une soudure de verre. Dans le cas où il ne serait pas nécessaire, de fermer l'intervalle entre les plaquettes 8, 9, 10 et 11 le long de leurs bords, l'opération de soudure ci-dessus pourrait être supprimée du fait que,par suite de la présence des 15 grains 3, les plaquettes 8, 95 10 et 11 adhèrent les unes aux autres puisque, par suite des mesures prévues par l'invention, l'une, au moins, des matières utilisées est chauffée à sa température de transformation et que, de ce fait, les forces moléculaires entrent en action. 20 L'invention n'est nullement limitée à un empilement de plaquettes planes. En effet, pour fabriquer des empilements de plaquettes incurvées, il suffit de partir d'un empilement de plaquettes planes et de lui faire subir,tout entier,un traitement par la chaleur pour le cambrer. 25 Le traitement de cambrage,par la chaleur,peut avantageuse ment être exécuté en même temps qu'on relie les bords des plaquettes par l'action de la chaleur et de la pression. 71 46601 7 2120012 REVENDICATIONS 1 - Empilement comprenant deux ou plusieurs plaquettes, notamment en verre ou en matière plastique, étroitement rapprochées, dont l'espacement maximal est d'environ 100 microns, caractérisé en ce que l'espacement litre entre les plaquettes est 5 déterminé par une monocouche de grains interposée entre elles, la distance moyenne entre les grains de cette couche étant sensiblement supérieure au décuple de leur grandeur moyenne. 2 - Empilement de plaquettes, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières constituant les plaquettes "et les grains ont des températures d'amollissement différentes. 3 - Empilement de plaquettes, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les plaquettes sont faites d'une matière transparente. 4 - Empilement de plaquettes, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces en regard des plaquettes sont couvertes,en partie au moins,par une _ couche étrangère, éventuellement transparente, telle qu'une mince couche de matière conductrice de l'électricité, tandis que les grains d'espacement, qui sont réalisés en une matière isolante, s'appliquent, également, contre les emplacements des plaquettes couverts par la dite couche étrangère. 5 - Empilement de plaquettes, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les plaquettes et les grains sont faits de verres ayant des domaines de transformation différents. 6 - Empilement de plaquettes, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5? caractérisé en ce que les plaquettes et les grains sont reliés par adhérence. 7 - Empilement de plaquettes, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les plaquettes sont reliées, au moins partiellement, le long de leurs "bords, notamment, au moyen d'une soudure ou par fusion. 8 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on couvre la première plaquette avec des grains dont les dimensions limites, pour une limite de granulométrie supérieure qui est inférieure ou égale à 25 microns, ne s'écar 71 46601 8 2120012 tent pas de plus de 6 microns et, pour une limite de granulométrie supérieure dépassant 25 microns, ne s'écartent pas de plus de 25 % de la dite limite de granulométrie supérieure, ces grains étant déposés par tamisage ou par saupoudrage, par sérigraphie, 5 par vitrage, etc., en une monocouche dans laquelle ils sont espacés mutuellement d'une distance sensiblement supérieure à leur grandeur moyenne, puis on place sur la première plaquette de verre, ainsi préparée, une seconde plaquette de verre et on continue à procéder ainsi jusqu'à ce que le nombre voulu de 10 plaquettes de verre aient été superposées, après quoi on chauffe la pile résultante sous pression puis on laisse finalement refroidir. 9 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7? caracté- 15 risé en ce qu'on couvre une partie de la surface de la première plaquette de verre,qui est en regard de la seconde5d'éléments d'espacement réalisés en une matière résistante à la chaleur, de préférence, sous la forme de bandes, puis on couvre le reste de la surface de la première plaquette avec des grains d'un diamètre 20 dont la limite inférieure est, au moins, égale à l'épaisseur des éléments d'espacement, ces grains étant déposés par tamisage, par saupoudrage, par sérigraphie, par vibrage, etc., en une monocouche dans laquelle ils sont espacés mutuellement d'une distance sensiblement supérieure à leur grandeur moyenne, puis on place 25 sur la première plaquette ,ainsi préparée ,une seconde plaquette et on continue de procéder ainsi jusqu'à ce que le nombre voulu de plaquettes de verre aient été superposées, après quoi on chauffe la pile résultante sous pression puis on la laisse finalement refroidir avant d'enlever, éventuellement, les éléments d'espace-30 ment. 10 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon la revendication 9, caractérisé en ce que les éléments d'espacement sont faits d'une matière ayant un coefficient de dilatation thermique plus grand que celui de la matière 35 des grains. 11 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon la revendication 95 caractérisé en ce qu'une partie des éléments d'espacement est faite d'une matière conductrice de l'électricité ayant approximativement le même coefficient de 71 46601 9 2120012 dilatation thermique que la matière des grains, ces éléments d'espacement restant en place entre les plaquettes de verre après le refroidissement et servant de connexions électriques avec les couches étrangères conductrices (couches-électrodes). 5 12 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que dans le cas de l'utilisation de plaquettes faites d'une matière ayant une température de détente en quinze heures relativement basse (Strain-Point),on chauffe toute la 10 pile à une température qui est supérieure à laxtempérature de détente en quinze heures (Strain-Point) du verre utilisé pour les grains tout en étant inférieure à la température de détente en quinze heures (Strain-Point) du verre utilisé pour les plaquettes, les grains étant comprimés à 1'espacement libre devant 15 être établi et adhérant, par une surface, contre les plaquettes de verre ou les couches étrangères, après quoi on laisse la pile refroidir avant d'enlever, éventuellement, les éléments d'espacement. 15 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de 20 verre, selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'on relie hermétiquement une partie, au moins, de la région marginale des plaquettes de verre au moyen d'une soudure de verre. 14 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de 25 verre, selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'on appose la soudure de verre par sérigraphie. 15 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon l'une quelconque des revendications 8 et 9j caractérisé en ce que lors de l'utilisation de grains faits d'une 30 matière ayant une température de détente en quinze heures (Strain-Point) égale ou supérieure à celle des plaquettes, on chauffe toute la pile à une température qui est supérieure à la température de détente en quinzë heures (Strain-Point) de la matière utilisée pour les plaquettes de verre» 35 16 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon la revendication 15,. caractérisé en ce qu'on comprime plus fortement certaines parties du bord des plaquettes de verre pendant le chauffage afin de les relier ensemble. 17 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de 71 46601 10 2120012 verre, selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que pour produire un empilement de plaquettes bombées, en partant d'un empilement composé de plaquettes planes, on cambre cet empilement à chaud. 5 18 - Procédé pour fabriquer un empilement de plaquettes de verre, selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'on procède au cambrage pendant l'étape de chauffage au cours de laquelle les bords des plaquettes sont soudés sous pression. 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