Brevet FR2501577A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne une couche intercalaire en matière plastique présentant une nouvelle structure de surface et convenant comme film adhésif entrant dans la confection de verres stratifiés et de plaques strati- fiées, par exemple pour batteries solaires ou pour composites de matière plastique et de verre. Une couche intercalaire en une résine plastique telle que le poly- vinyl butyral, les résines polyacryliques et les polyuréthanes a déjà été utilisée comme film adhésif ou comme film de renforcement pour des surfaces de stratification dans des stratifiés en verre et des plaques stratifiées, par exemple pour batterie solaire obtenue en disposant une feuille photogalvanique gaufrée de silicium entre une plaque de verre et une feuille de support. Par exemple, lors de la préparation du verre stratifié, on introduit une couche intercalaire entre les plaques de verre et on réalise une liaison préliminaire par pression puis la liaison finale également par pression. On peut utiliser un procédé à rouleaux de pincement, la compression à chaud de la masse fondue ou une aspiration par poche en caoutchouc pour le pressage et la désaération au cours de l'opération de liaison préliminaire par pression. Pour empêcher le blocage des couches intercalaires, en vue de facili- ter l'insertion d'une couche intercalaire entre des plaques de verre et pour améliorer l'effet de désaération au cours du processus de liaison préliminaire par pression, on réalise une surface inégale ou une surface portant des ondula- tions parallèles, sur au moins l'une des surfaces de la couche, de sorte que la surface inégale forme une surface irrégulière dont les crêtes et les profon- deurs des creux ont des dimensions différentes alors que la surface ondulée présente de nombreuses rainures parallèles. La surface irrégulière ou la surface ondulée confère une certaine amélioration en ce qui concerne l'empêchement du blocage des intercalaires et la facilité d'insertion entre deux plaques de verre. Cependant l'effet de désa- ération lors de la liaison préliminaire par pression n'est pas satisfaisant car de l'air reste emprisonné entre les plaques de verre et la couche intercalaire après l'exécution de la liaison préliminaire, de sorte qu'on observe un effet fâcheux important agissant sur la durabilité du produit et provoquant la for- mation de bulles et la déstratification du verre stratifié après la liaison finale par pression. On a proposé d'employer une couche intercalaire ayant une surface irrégulière et grossière (voir brevet US 4 035 549). Cette surface grossière présente des creux de profondeur différente de sorte que la propriété de désaéra- tion au cours du stade préliminaire de liaison par pression n'est pas satis- faisant et de l'air reste emprisonné entre les plaques de verre et la couche 01577 intercalaire. Dans le cas d'un procédé de désaeration sous vide, pour établir des conditions opératoires optimales et assurer une désaération adéquate, on a procédé à des essais variés pour choisir une vitesse appropriée d'établissement du vide et une température efficace pendant cet établissement. Les résultats des tests montrent qu'une couche intercalaire classique présente des inconvénients lors de la désagration. La couche intercalaire classique présente un intervalle étroit de températures autorisées. Ensuite les verres stratifiés contenant une telle couche classique présententaprès liaison finale par pression,des défauts importants provoqués par l'air résiduel en raison d'une mauvaise désaération pendant la liaison préliminaire. Il n'est donc pas facile d'augmenter le rende- ment du procédé de stratification. Lors de la désaeration par rouleaux de pince- ment ou par compression, on obseve le même inconvénient. En général,le résultat est inférieur à celui d'une désaération sous vide. La présente invention a pour objet une couche intercalaire en matière plastique possédant d'excellentes caractéristiques de prévention du blocage des couches intercalaires et une excellente aptitude au traitement pour en permettre l'insertion entre des plaques; cette couche peut être traitée dans un inter- valle étendu de températures avec d'excellents effets de désagration et une zo bonne aptitude au façonnage et on peut l'employer aussi bien dans un procédé de désaération par compression uniforme que dans un procédé de désa6ration par établissement du vide (réduction de la pression). On réalise les objectifs indiqués ainsi que d'autres au moyen d'une couche intercalaire en matière plastique pour stratification, couche qui est un film ou une feuille en matière plastique dont au moins une surface présente une structure comportant de nombreuses- sillies séparées et des racines continues situées au même niveau. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la descrip- tion détaillée qui va suivre en regard du dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique avec coupe partielle d'un mode de réalisation d'une couche intercalaire en matière plastique selon l'invention portant une plaque de verre; - la figure 2 est une vue schématique partiellement en coupe d'une couche intercalaire classique présentant une surface inégale et grossière; et - la figure 3 est une vue schématique d'une couche intercalaire clas- sique présentant une surface parallèle ondulée. Le film ou la feuille en matière plastique, utilisé comme couche intercalaire pour les stratifiés selon l'invention (qu'on appellera simplement "feuille" dans la suite de la description) est en une résine thermoplastique 250 1577 possédant une propriété adhésive et pouvant servir comme une couche interca- laire, par exemple en polyvinyl butyral, un copolymère éthylène/acide acryli- que, un copolymère éthylène/ester acrylique, un copolymère éthylène/acétate de vinyle, un copolymère éthylène/méthacrylate de méthyle, leurs produits hydro- lysés et les polyuréthanes. Il est particulièrement intéressant d'employer un polyuréthane ou un polyvinyl butyral plastifié. Au moins une surface de la couche intercalaire selon l'invention présente de nombreuses saillies séparées telles que des crêtes et des racines continues situées au même niveau. Par exemple, toutes les racines sont connec- tées à la feuille. Mrême si la feuille est construite avec une plus grande épaisseur en certains endroits, les racines restent sur un même niveau et conservent la même profondeur. Au moins une surface doit présenter des saillies. On préfère toutefois que des saillies soient formées sur les deux surfaces. La première surface peut être une surface rugueuse irrégulière ou une surface ondulée, bien que dans ce cas la propriété de désaération soit un peu moins bonne. La configuration des saillies n'est pas critique et on préfère des cônes, des pyramides ou des prismatoides (présentant un sommet arrondi ou un sommet plat), en vue d'une force d'adhésion uniforme et de la désaération désirée au cours du stade préliminaire de liaison par la pression. On préfère des pyramides telles que des pyramides trigonales,. tétra- gonales, etc, ainsi que des pyramides à sommet conique ou plat, par exemple une pyramide trigonale ou tétragonale à sommet plat et un cône à sommet plat. Une pyramide tétragonale ou une pyramide tétragonale à sommet plat constitue la variante la plus efficace en ce qui concerne l'effet de désaération au cours du stade préliminaire de liaison par pression. Les configurations des pyramides sur une surface ne sont pas limitées en ce qui concerne l'uniformité et on peut envisager des configurations diffé- rentes mixtes de pyramides trigonales (ou des pyramides à sommet plat), de pyra- mides tétragonales (ou des pyramides à sommet plat) et de canes (ou cônes à sommet plat). La dimension des saillies ayant la forme d'un cane, d'une pyra- mide, d'un cône à sommet plat ou d'une pyramide à sommet plat dépend de l'usageg envisagé pour la couche intercalaire, de la température et de la durée pour réaliser la liaison, etc, et on préfère une hauteur de 10 à 500 microns et surtout de 15 à 360 microns. Dans le cas d'une pyramide tétragonale ou d'une pyramide tétragonale à sommet plat, la largeur de la base est avantageusement de 100 à 850 microns et mieux encore, de 140 à 450 microns. On peut facilement déterminer le diamètre de la base du cône à partir de la largeur de la pyramide tétragonale. La largeur de la surface supérieure plate peut être choisie à 01577 volonté selon les conditions du traitement. De nombreuses saillies à la surface de la couche intercalaire pré- sentent des dimensions différentes mais on préfère des dimensions égales. Quand de nombreuses saillies ont des dimensions différentes il est préférable d'envisager une répartition similaire des dimensions desdites saillies, c'est- à-dire une répartition au hasard. La répartition des saillies peut être ré- gulière ou irrégulière et on préfère un agencement à réseau orthogonal o les racines sont reliées pour former un réseau. Une partie de la largeur des racines peut constituer un espacement entre les bases de saillies adjacentes et on pré- fère qu'un tel espacement soit plus petit que la largeur de la base de la sail- lie, et est en particulier une dimension représentant un tiers ou moins de la largeur de la base de la saillie. Dans le mode de réalisation le plus avantageux de la couche intercalaire selon l'invention, on réalise de nombreuses pyramides tétragonales régulières ou des pyramides tétragonales régulières ayant chacune un sommet plat et on obtient ainsi des racines orthogonales (réseau). De préférence l'épaisseur de la couche intercalaire selon l'inven- tion est de 0,1 à 5 mm et mieux encore, de 0,2 à 3 mm, ce qui couvre l'épais- seur totale y compris les saillies, pour des usages différents, surtout quand la couche intercalaire doit servir pour des stratifiés de verre. Le cas échéant, O on peut utiliser deux ou plusieurs couches intercalaires ayant l'épaisseur désirée sous forme d'un stratifié. Le procédé de production de la couche intercalaire présentant la structure nouvelle de surface n'est pas critique et peut être un procédé à rouleaux de calandrage, un procédé à rouleaux de gaufrage, un procédé de gau- frage à la presse, un procédé d'extrusion irrégulière, un procédé de soufflage de poudre, un procédé de décapage chimique, un procédé de gravure mécanique ou un procédé-de réalisation de crevasses par étirage. La couche intercalaire obtenue par le procédé à rouleaux de calandrage, le procédé à rouleaux de gau- frage, le procédé de gaufrage à la presse ou le procédé d'extrusion irrégulière, O est particulièrement intéressante, en raison de la facilité de fabrication et de ses propriétés. On va maintenant décrire la couche intercalaire selon l'invention en regard du dessin annexé. La figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation de la couche intercalaire selon l'invention, dans laquelle de nombreuses saillies en forme de pyramides tétragonales sont disposéespour définir un réseau continu de racines à la surface de la couche intercalaire, une plaque de verre pour le stade préliminaire de liaison par pression (partiellement en arrachement) étant placée sur ladite couche. 25015 77 La figure 2 est une vue schématique d'une couche intercalaire classique présentant une surface irrégulière et grossière, une plaque de verre pour la liaison préliminaire par pression (en arrachement partiel) étant disposée sur les saillies. La figure 3 est une vue schématique d'une couche intercalaire clas- sique dont la surface porte des ondulations parallèles. Sur le dessin, la référence 1 désigne une feuille en matière plasti- que, la référence 2 désigne des saillies en forme de pyramides tétragonales disposées sur la surface de la feuille 1 et d'un seul tenant avec cette dernière, la référence 3 désigne une racine, la référenee 4 désigne la plaque de verre et 5 une surface grossière et irrégulière; la référence 6 désigne une plaque de verre et la référence 7 une surface ondulée. Comme on le voit sur la figure 1, les saillies en forme de pyramides têtragonales sont disposées sur la feuille 1 de la couche intercalaire selon l'invention. Les parties les plus profondes des racines 3 sont au même niveau que la feuille 1 et sont agencées suivant un mode orthogonal. Les racines continues 3 au même niveau coopérent avec la résistance des saillies pyramidales pour conférer un excellent effet de liaison préliminaire par pression pendant l'opération de liaison préliminaire de la couche intercalaire avec les plaques de verre, avec désagration dans toutes les directions. Par ailleurs la couche intercalaire présentant une surface irrégu- lière grossière 5 (figure 2) comporte de nombreuses saillies dont les dimensions sont différentes et des racines ayant des profondeurs différentes. Les racines sont séparées et ne sont pas au même niveau. Dans ces conditions, la désaéra- tion au niveau des racines lors du stade préliminaire de liaison des plaques de verre 6 est insuffisante et une certaine quantité d'air reste emprisonnée. Dans la couche intercalaire comportant une surface parallèle ondu- lée 7 (figure 3), les nervures parallèles sont pressées selon un mode fortuit ce qui présente l'inconénient d'emprisonner l'air. Quand on utilise la couche intercalaire plastique pour la stratifi- cation selon l'invention pour préparer un verre stratifié par le procédé sous vide, la couche intercalaire est maintenue entre deux plaques de verre dont la température est réglée alors que la partie exposée de la couche intercalaire est sectionnée et les plaques de verre sont maintenues dans une poche en caoutchouc par laquelle elle sont mises en communication avec un système d'as- piration pour effectuer la désaération entre les plaques de verre et la couche intercalaire, cette couche intercalaire étant semi-fondue par un chauffage ex- terne et les plaquesde verre étant comprimées sous l'effet de la différence de pression par rapport à la pression atmosphérique pour achever ainsi la liaison préliminaire par pression. Le verre stratifié obtenu après cette liaison inter- médiaire est maintenu dans un autoclave qui utilise de l'air ou une huile comme fluide de chauffage et la couche intercalaire et les plaques de verre sont liées par pression sous une pression élevée et-à haute température pour dissoudre le restant d'air dans la couche intercalaire et pour égaliser cette couche intercalaire et obtenir ainsi un verre stratifié transparent. La désaération après le procédé préliminaire de liaison est en général indiquée par le degré de transparence. Plus précisément, de la lumière est émise suivant un angle particulier par rapport au verre stratifié provenant o du procédé préliminaire de liaison et la lumière transmise est mesurée. Après le procédé de liaison préliminaire, on considère qu'il y a O % de transparence lorsque la couche intercalaire est maintenue entre deux plaques de verre et qu'il y a 100 % de transparence quand le produit stratifié est entièrement transparent. La donnée mesurée fournit une indication de l'état de la surface de la couche intercalaire égalisée par le procédé préliminaire de liaison. La teneur en air résiduel dans le verre stratifié transparent obtenu par le procédé final de liaison est indiquée par un taux de formation de bulles au cours d'un essai de cuisson. En d'autres termes, on chauffe le produit strati- fié à une température prédéterminée pendant un temps prédéterminé pour amener O l'air résiduel dans le verre stratifié sous forme de bulles et on utilise ce phénomène comme une indication de l'effet de désaération dans le procédé préli- minaire de liaison. La couche intercalaire en matière plastique selon l'invention peut être traitée dans un intervalle étendu de température et on obtient l'effet de désaération à une température relativement basse dans le cas d'une brève durée de chauffage. On peut utiliser divers procédés de désaération. Le verre stratifié obtenu après le procédé final de liaison est caractérisé par une durabilité particulièrement bonne sur le plan de la résistance à la formation de bulles et à la déstratification. Quand on imprime la couche intercalaire, D on applique l'encre d'impression et on la répartit comme on le désire sans qu'il y ait des zones claires et des zones sombres. Les avantages de l'invention sont spécialement marqués lorsqu'on prépare un verre stratifié pour un écran contre la lumière ainsi que dans la fabrication des verres stratifiés usuels. Les exemples suivants et les exemples de référence servent à illustrer 7 l'invention sans aucunement en limiter la portée. Dans ces exemples, la préparation du verre stratifié et les mesures de l'état de la surface de la couche intercalaire, la transparence du produit après la liaison préliminaire par pression et le taux de formation de bulles dans le produit après la liaison finale au cours du test de cuisson sont effectués et déterminés comme suit Préparation du verre stratifié A Après avoir mesuré l'état de la surface de la couche intercalaire, on maintient cette couche intercalaire entre deux plaques de verre et on coupe les partis de cette couche intercalaire qui dépassent. On place au moins six jeux de produits stratifiés dans une poche en caoutchouc et on règle la température immédiatement avant la liaison préliminaire à la presse à 250C, C ou 600C par chauffage. On raccorde la poche de caoutchouc à un système d'aspiration et on chauffe à une température externe de 1170C sous un vide de 500.105Pa. Après 15 minutes, on rétablit la pression atmosphérique dans la pôohe en caoutchouc et on termine ainsi le procédé préliminaire de liaison. Après avoir mesuré la transparence, on place le produit stratifié obtenu par la liaison préliminaire dans un autoclave et on traite à 1350C sous une pression de 13,5.105Pa pendant 6 minutes. On abaisse la température à 550C pour rétablir la pression atmosphérique. Le verre stratifié est préparé par ce procédé final de liaison. Préparation du verre stratifié B Après avoir mesuré l'état de surface de la couche intercalaire, on maintient cette couche intercalaire entre deux plaques de verre et on coupe les parties de cette couche intercalaire qui dépassent. On maintient le produit stratifié dans une étuve et on règle la température du produit stratifié à des valeurs différentes. On fait passer le produit stratifié chauffé entre deux rouleaux de pincement pour effectuer la désaération par le procédé aux rouleaux au cours du stade préliminaire de liaison. On prépare un verre stratifié par le même procédé final de liaison que le verre A. a) Etat de surface On examine l'état de surface à l'aide d'un microscope. b) Transparence On prépare des verresstratifiés standards présentant une transparence variant de 10 % en 10 % sur l'intervalle de O à 100 %, et on utilise pour cela un appareil de mesure de la brillance ("Glossmeter" de Murakami Shikisai Gijutsu Kenkyu Sho). Chaque lumière est envoyée vers le verre stratifié et le verre stra- tifié standard suivant un angle d'incidence de 450 et on compare les trans- missions de lumière au niveau de l'angle de 450 par une comparaison visible pour estimer la transparence de l'échantillon à des intervalles de 5 %. On mesure les transparences d'au moins six échantillons obtenus avec le même type de couche intercalaire au stade préliminaire de liaison et on calcule la moyenne des résultats obtenus. c) Taux de formation de bulles pendant l'essai de cuisson On place dans une étuve au moins six verres stratifiés obtenus avec le même type de couche intercalaire au cours du procédé final de liaison pour les chauffer à 1350C pendant deux heures. On retire les échantillons de l'étuve et on refroidit à température ambiante pendant trois heures au moins. On calcule le quotient du nombre d'échantillons avec bulles dans la couche intercalaire par le nombre total d'échantillons et on obtient ainsi le taux de formation de bulles. EXEMPLES 1 et 2 et EXEMPLES DE REFERENCE 1 et 2 On prépare par un procédé à rouleaux de calandrage ou par un pro- cédé de gaufrage chacune des couches intercalaires en polyvinyl butyral dont la forme et la dimension sont indiquées dans le tableau I. On prépare chaque verre stratifié en utilisant la couche intercalaire du procédé A et on mesure la transparence et le taux de formation des bulles par l'essai de cuisson. Les résultats apparaissent dans le tableau I. A titre comparatif, on effectue le même essai en utilisant une couche intercalaire disponible dans le commerce présentant une surface grossière irrégulière ou encore une couche intercalaire disponible dans le commerce ayant une surface irrégulière fine. Les résultats apparaissent également dans le tableau I. (I) TABLEAU I Réf. 1 Etat de la surface de la couche intercalaire Configuration et agencement des saillies Hauteur () Largeur de la base (]u) Pas (,U) Centre les sommets des sai niel Température juste avant la liaison 25 40 60 25 40 60 25 60 25 60 préliminaire à la presse ( C) Transparence (%) 72 65 63 53 58 62 38 25 28 60 Essai de cuisson 0/6 0/6 0/6 0/6 0/6 0/6 1/6 4/6 3/6 0/6 O1 Observations *2 *3 (IV) (moy.) 600 (moy.) Notes: moy.: moyenne (I), (II): saillies en forme de pyramides tétragonales normales. (III): surface à ondulations fines de structure fortuite. (IV): surface à ondulations grossières de structure fortuite. * 1: échantillons avec bulles/échantillons totaux. * 2: les saillies des parties périphériques sont préalablement comprimées à 60 C au cours de la liaison préliminaire. * 3: les saillies ne sont pas facilesà comprimer à 25 C et l'air est admis après la liaison préliminaire. (II) (III) (moy.) 300 (moy.) Réf. 2 Ex. i Ex - 2 On peut utiliser la couche intercalaire selon l'invention dans un intervalle étendu de températures tout de suite avant la liaison préliminaire indépendamment de la taille des saillies dans la couche intercalaire et on peut utiliser cette couche sans réglage spécial de la température des plaques de verre et sans se préoccuper de la saison (hiver ou été). D'autre part, si l'on utilise une couche intercalaire disponible dans le commerce présentant une surface grossière irrégulière, l'effet de désagration peut être satisfaisant si l'on traite la couche intercalaire à la température optimale, tandis que les saillies ne sont pas faciles à comprimer à une température plus basse tout de suite avant la liaison préliminaire et l'air est admis une fois que la pression a été supprimée après la liaison préliminaire. Quand on utilise une couche intercalaire ayant une surface irrégulière fine, les saillies des parties périphériques des plaques de verre sont comprimées contre l'air résiduel dans la partie centrale de la couche intercalaire entre les plaques de verre et ce indépendamment de la température tout de suite avant la liaison préliminaire. EXEMPLES 3 et 4 et EXEMPLES DE REFERENCE 3 et 4 On utilise chaque couche intercalaire employée dans les exemples 1 et 2 et les exemples de référence 1 et 2 pour le procédé B sous une pression constante des rouleaux de pincement pour préparer chaque verre stratifié. On mesure la température tout de suite avant le pressage par les rouleaux de pincement, la transparence et le taux de formation de bulles par l'essai de cuisson. Les résultats apparaissent dans le tableau II. TABLEAU II Ex. 3 Réf. 3 Ex. 4 Réf. 4 Couche intercalaire E (correspondance) Ex. 1 Réf. 1 Ex. 2 Réf. 2 Température du produit stratifiéimmédiatemen 45 65 85 45 65 85 45 65 85 45 65 85 avant le pincement (OC) Transparence (%) 19 23 32 13 20 25 15 18 28 0 3 8 Essai de cuisson _ (échantillons avec 0/6 1/6 0/6 6/6 bulles/échantillons totaux) 250 1 577 Les résultats font ressortir les faits suivants: la couche inter- calaire comportant des saillies en forme de pyramides tétragonales peut servir à une température du stratifié de 45 à 850C immédiatement avant le pincement. Cet intervalle de température est étendu et il facilite beaucoup le traite- ment. D'autre part, la couche intercalaire présentant une surface gros- sière irrégulière n'est pas utilisable au-dessous de 850C et la surface irrégulière fine peut servir seulement au-dessous de 650C. L'intervalle de température dans un tel procédé est extrêmement étroit. En fait l'intervalle autorisé est de 90 à 1000C dans le premier cas et de 60 à 650C dans le second cas. REVENDICATIONS 1. Couche intercalaire en matière plastique pour stratification caractérisée en ce qu'elle comprend un film ou une feuille en matière plasti- que dont au moins une surface présente une structure comportant de nombreuses saillies séparées et des racines continues situées au même niveau. - 2. Couche intercalaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite matière plastique est un polyvinyl butyral plastifié. 3. Couche intercalaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la hauteur des saillies est de 10 à 500 microns. 4. Couche intercalaire selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risée en ce que les saillies ont la forme d'un cône, d'une pyramide ou d'une pyramide à sommet plat. 5. Couche intercalaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que les saillies ont la forme d'une pyramide têtragonale ou d'une pyramide têtragonale à sommet plat. 6. Couche intercalaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les saillies sont agencéesde manière à définir un réseau continu de racines.