Brevet FR3025793A1 — publié le 20160318

PLAQUE EN VITROCERAMIQUE L'invention se rapporte au domaine des plaques en vitrocéramique transparentes, incolores et non-diffusantes, en particulier utilisées dans des dispositifs de cuisson, comme panneaux de portes ou vitres de four, ou encore comme inserts de cheminées. Les applications précitées requièrent des plaques présentant une résistance thermomécanique élevée, en particulier une excellente résistance au choc thermique, ainsi qu'une résistance aux atmosphères corrosives à haute température. Les vitrocéramiques du type aluminosilicate de lithium répondent à ce cahier des charges particulièrement exigeant. Ces vitrocéramiques sont obtenues par un procédé en deux étapes : dans une première étape, on obtient des plaques de verre précurseur, qui subissent dans une deuxième étape un traitement de cristallisation contrôlée. Ce traitement thermique, appelé « céramisation », permet de faire croître au sein du verre des cristaux de structure 13- quartz ou 13-spodumène (selon la température de céramisation), qui ont généralement la particularité de posséder des coefficients de dilatation thermique négatifs, si bien que la vitrocéramique possède au final un coefficient de dilatation thermique très faible. On distingue différentes sortes de plaques en vitrocéramiques du type aluminosilicate de lithium. Celles utilisées dans des dispositifs de cuisson, par exemple du type radiant ou par induction, sont généralement soit très teintées, donc possèdent un facteur de transmission 3025793 2 lumineuse très faible, souvent d'au plus 3%, soit diffusantes, afin de masquer ce qui se situe en dessous de la plaque. Les vitrocéramiques teintées contiennent généralement des cristaux de structure 13-quartz, tandis que 5 les vitrocéramiques diffusantes contiennent généralement des cristaux de structure 13-spodumène (ou kéatite), générés par un traitement de céramisation à plus haute température et dont le diamètre plus important provoque une diffusion de la lumière. Les cristaux de structure 13-quartz sont des 10 solutions solides contenant les éléments Si, Al, Li, Mg et Zn. Dans des applications telles que des inserts de cheminée, des vitrages ou des portes de four, il importe au contraire que l'utilisateur puisse parfaitement visualiser 15 ce qui se trouve derrière la plaque. Pour ce faire, des vitrocéramiques transparentes, incolores et non-diffusantes ont été développées. De telles vitrocéramiques peuvent également être employées dans des dispositifs de cuisson, et sont dans ce cas généralement associées avec des moyens 20 de masquage, tels que des revêtements opaques organiques ou minéraux. On entend de préférence par « transparent » le fait que le facteur de transmission lumineuse, au sens de la norme NF EN 410, est d'au moins 70%. 25 On entend de préférence par « incolore » le fait que les coordonnées colorimétriques en transmission (a*, b*) sont d'au plus 20 en valeur absolue, en utilisant l'observateur de référence CIE-1931 et l'illuminant de référence D65. 30 On entend de préférence par « non-diffusant » le fait que le flou au sens de la norme ASTM D1003-00 est d'au plus 3%, notamment 2% et même 1%. Le flou correspond au 3025793 3 rapport entre la transmission lumineuse diffuse et la transmission lumineuse totale, exprimé en pourcents. Il est de préférence mesuré à l'aide d'un spectrophotomètre (méthode B de la norme précitée). 5 Traditionnellement, ces vitrocéramiques ont été produites à partir de verres précurseurs affinés à l'aide d'oxydes d'antimoine ou d'arsenic. L'affinage du verre consiste à débarrasser le verre fondu de toute inclusion gazeuse, et il est courant d'employer pour ce faire des 10 agents d'affinage, dont le but est de générer un dégagement gazeux intense au sein du verre fondu capable d'agréger les petites inclusions gazeuses et de les faire remonter à la surface. Compte tenu de la toxicité de ces agents d'affinage, il a été plus récemment proposé d'utiliser 15 l'oxyde d'étain (Sn02), qui permet en outre de former le verre par le procédé de flottage, lequel consiste à déverser le verre sur un bain d'étain fondu. Il apparaît toutefois que cet oxyde a tendance à donner une couleur jaunâtre à la vitrocéramique. 20 Pour résoudre, ce problème, la demande EP 1837313 propose de décolorer la vitrocéramique en employant de l'oxyde de néodyme (Nd203). Outre son coût élevé, cet oxyde est toutefois susceptible de produire une coloration rose lorsque son ajout est mal maîtrisé, tout en réduisant la 25 transmission lumineuse de la vitrocéramique. La demande EP 2284131 propose de réduire la teneur en agents nucléants Zr02 et surtout Ti02, en utilisant des teneurs totales inférieures à 3,8%. Il est toutefois apparu que d'aussi faibles teneurs pouvaient entraîner une croissance non- 30 contrôlée des cristaux de structure 13-quartz, susceptible de générer un flou. L'invention a pour but de proposer une vitrocéramique transparente, incolore et non-diffusante, n'utilisant pas 3025793 4 d'oxydes d'arsenic et d'antimoine, dont la composition est compatible avec le procédé de laminage du verre, pouvant être produite avec un coût réduit et présentant une coloration jaune résiduelle la plus faible possible. 5 A cet effet, l'invention a pour objet une plaque en vitrocéramique transparente incolore et non-diffusante du type aluminosilicate de lithium et contenant des cristaux de structure 13-quartz, dont la composition chimique ne contient pas d'oxydes d'arsenic, d'antimoine et de néodyme, 10 et comprend les constituants suivants dans les limites définies ci-après exprimées en pourcentages pondéraux : SiO2 55-75%, notamment 60-70%, A1203 12-25%, notamment 19-24%, Li2O 2-5%, notamment 3-4%, 15 Na20+ K2O 0- 1%, notamment 3-5%, ZnO 0-5%, notamment 1-2%, TiO2 1,9%, ZrO2 3%, notamment 2-3%, 25 Ti02+Zr02 >3,80%, SnO2 (I),1%, Sn02/ (Sn02+Zr02+Ti02) REVENDICATIONS1. Plaque en vitrocéramique transparente incolore et 5 non-diffusante du type aluminosilicate de lithium et contenant des cristaux de structure 13-quartz, dont la composition chimique ne contient pas d'oxydes d'arsenic, d'antimoine et de néodyme, et comprend les constituants suivants dans les limites définies ci-après exprimées en 10 pourcentages pondéraux : Si02 55-75%, notamment 60-70%, A1203 12-25%, notamment 19-24%, Li20 2-5%, notamment 3-4%, Na20+ K20 0- 1%, notamment 3-5%, ZnO 0-5%, notamment 1-2%, TiO2 1,9%, Zr02 3%, notamment 2-3%, Ti02+Zr02 >3,80%, 25 Sn02 0,1%, Sn02/ (Sn02+Zr02+Ti02) 4. Plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications précédentes, telle que les cristaux de structure 13-quartz ont une taille d'au plus 100 nm. 10 5. Plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications précédentes, telle que la somme des teneurs en TiO2 et ZrO2 est supérieure à 4%. 6. Plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications précédentes, telle que la teneur en TiO2 est 15 d'au plus 1,8%. 7. Plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications précédentes, telle que la teneur en SnO2 est d'au moins 0,15%. 8. Plaque en vitrocéramique selon l'une des 20 revendications précédentes, telle que la teneur en CaO est d'au moins 0,8%. 9. Plaque en verre susceptible d'être transformée en une plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications précédentes par un traitement de céramisation. 25 10. Dispositif de cuisson comprenant au moins une plaque selon l'une des revendications 1 à 8. 11. Porte de four domestique comprenant au moins une plaque selon l'une des revendications 1 à 8, notamment en tant que plaque destinée à être la plus proche de 30 l'enceinte dudit four. 3025793 21 12. Insert de cheminée comprenant au moins une plaque selon l'une des revendications 1 à 8. 13. Vitrage résistant au feu comprenant au moins une plaque selon l'une des revendications 1 à 8. 14. Procédé d'obtention d'une plaque en vitrocéramique selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant une étape de fusion, une étape de formage, puis une étape de céramisation.10