EP3676230A1 - Dispositif de traitement thermique amélioré - Google Patents

Dispositif de traitement thermique amélioré

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Publication number
EP3676230A1
EP3676230A1 EP18773534.5A EP18773534A EP3676230A1 EP 3676230 A1 EP3676230 A1 EP 3676230A1 EP 18773534 A EP18773534 A EP 18773534A EP 3676230 A1 EP3676230 A1 EP 3676230A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat treatment
treatment device
substrate
coating
heating means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18773534.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Cécile OZANAM
Emmanuel Mimoun
Johann SKOLSKI
Lorenzo CANOVA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP3676230A1 publication Critical patent/EP3676230A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/001—General methods for coating; Devices therefor
    • C03C17/002—General methods for coating; Devices therefor for flat glass, e.g. float glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00—Methods for coating glass
    • C03C2218/30—Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32—After-treatment

Definitions

  • the present invention relates to the field of thin-film heat treatment on glass substrates.
  • a local and rapid annealing flash heating
  • the substrate is passed with the coating to be annealed under a heating means such as a flash lamp or a plasma torch, or a laser line, arranged above the substrate carrying the coating.
  • Rapid annealing is used to heat thin coatings at high temperatures, on the order of several hundred degrees, while preserving the underlying substrate.
  • the scroll speeds are of course preferably the highest possible, preferably at least several meters per minute.
  • a laser line used, it comprises at least one laser generator providing a laser beam.
  • This laser beam is focused in order to locally increase the thermal power supplied by the laser generator.
  • This annealing process whether it is laser or flash lamp or other has the disadvantage of being energy-hungry, this energy greed increasing with the increase in the capabilities of the line especially in terms of processing speed. Such energy greed involves high costs.
  • the present invention therefore proposes to solve these disadvantages by providing a thermal treatment device for rapid annealing which is more energy efficient and less expensive.
  • the invention relates to a device for heat treatment of a coating deposited on a substrate comprising heating means against which the substrate can pass, said heating means arranged to heat an area of the coating on the first face of the glass substrate, characterized in that said heat treatment device further comprises a preheating means arranged to heat the coating of said moving substrate, upstream of the heating zone.
  • This invention has the advantage of preheating the coating which reduces costs since it becomes possible to use heating means having a lower power or use less efficient heating means. This use also increases the scroll speed since the coating is preheated.
  • the heating means are arranged to raise the temperature of the coating in a range of 300 to 700 ° C, in particular from 500 to 650 ° C for a period of time of not more than 1 ms and the preheating means are arranged to raise the temperature of the coating by at most one-third of the temperature reached by the coating via heating means for a period of time of not more than 50 ms.
  • the device further comprises a recycling device for using the unabsorbed portion of the energy supplied by the heating means to serve as preheating means.
  • the heating means comprise a laser system comprising at least one laser generator.
  • the laser system is positioned to be angularly offset from the perpendicular to the glass substrate.
  • the heating means comprise a plurality of flash lamps.
  • the recycling device is a reflective element arranged to reflect the portion of the light beam that is not absorbed by the substrate and to direct it onto the coating of said moving substrate in order to act as a preheating means.
  • This example advantageously allows to have only one device to operate the heating and preheating to reduce costs at most. This also allows to have a simpler heat treatment device because there is only the heating means to set.
  • said reflective element is a mirror arranged facing the face opposite to the face of said substrate carrying the coating.
  • said reflective element is a flat mirror extending parallel to the plane of the substrate.
  • said reflective element is a curved mirror.
  • said reflective element is movable in at least one degree of freedom.
  • the degree of freedom is a translation in a plane perpendicular to the plane of the substrate.
  • the degree of freedom is a rotation with respect to an axis perpendicular to the direction of travel.
  • said reflective element is arranged to reflect a beam in two distinct directions for orienting the unabsorbed beam on either side of the focusing point.
  • said reflective element is a mirror comprising two sections forming between them an angle, the faces of the outer corner being reflective.
  • said reflective element comprises a triangular section cylinder block having two parallel slice faces and three side faces, two adjacent side faces being reflective.
  • said reflective element is a reflective layer deposited on the face of said substrate opposite the face carrying the coating.
  • the substrate extends in a first dimension and a second dimension orthogonal to the first dimension, said substrate traveling in a collinear direction to the larger of the two dimensions, and in that the laser beam extending in a direction orthogonal to the direction of scrolling.
  • the preheating zone and the heating zone are disjoint.
  • said substrate extends in a first direction which is its length and a second direction which is its width and which is orthogonal to the first direction, said substrate traveling along its length, the preheating zone and the heating zone extending over the entire width of the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the heat treatment device according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the heat treatment device using laser technology according to a first embodiment of the invention
  • -the figs. 3 and 4 are diagrammatic representations of a variant of the heat treatment device according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a schematic representation of the heat treatment device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic representation of the heat treatment device using flash lamp technology according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is shown the heat treatment device 1 of a substrate S according to the invention.
  • the treated substrate S is, for example, a wide-width glass substrate, such as a "jumbo" flat glass sheet (6 mx 3.21 m) emerging from the float processes.
  • the heat treatment device 1 of a substrate S according to the invention is adaptable to substrates of different sizes.
  • This heat treatment device 1 comprises conveying means 2 for transporting the substrates S, for example glassmakers.
  • Such conveying means 2 may be in the form of two parallel rails on which a frame provided with supports for the substrate S is arranged. It can also be provided that the conveying means 2 are in the form of two parallel rails on which wheels are mounted allowing the substrate to be movable. Some wheels are then connected to a motor to allow the scrolling of the substrate.
  • a glass substrate in the form of a "jumbo" flat glass sheet (6 mx 3.21 m)
  • the conveying takes place in a first direction extending along the greatest of two dimensions of the leaves.
  • the sheet has a length of 6 m and a width of 3.21 m and that the conveying means 2 allow said glass sheet to move along its length, that is to say in the direction of its length.
  • the heat treatment device 1 further comprises heating means 10.
  • These heating means 10 may be in various forms and are advantageously arranged to supply energy E for raising the temperature of the coating, in a heating zone, in a heating zone. an interval of 300 to 700 ° C, in particular 500 to 650 ° C for a period of time of not more than 1 ms.
  • These heating means 10 comprise, for example, a flash lamp system 10a comprising at least one flash lamp or a plasma system comprising at least one plasma torch or a laser system 10b comprising one or more laser generators L for supplying said energy.
  • the heating zone extends over the entire width of the substrate.
  • each laser generator L can use solid-state laser or diode laser technology or disk laser that is the perfect combination of a solid-state laser. with a diode laser allowing beam quality and superior performance.
  • These heating means 10 make it possible to anneal a coating R or a layer deposited on the substrate S.
  • This substrate S comprises a first face and a second face, the first face is the face supporting the layer / coating R to anneal. The second face is the face in contact with the conveying means.
  • the substrate S is preferably a substrate transparent to the wavelength of the laser.
  • the laser generator L provides a beam F passing through an optical element to obtain a beam F in the form of a line having a length, for example and without limitation, ranging from 10 to 50cm and a width less than ⁇ ⁇ .
  • the system 10 includes a plurality of LD discharge lamps providing a broad spectrum pulsed light to provide power.
  • Several tubes are put side by side to form an area irradiated by a flash of several tens of centimeters.
  • a reflective cover C is arranged at the rear of the tubes and on the sides to reflect light forward. This reflective cover C is advantageously designed to reduce the light without it diverge too much.
  • the light source has a duration of less than 1 ms. Compared to a laser system, this flash lamp technology allows a larger area to be treated due to the arrangement of the tubes.
  • the invention proposes to provide a preheating means 10 'of the coating R upstream of the heating means 10.
  • These preheating means 10' are arranged to raise the temperature of the coating R, in a preheating zone, about 100 ° C and at most one third of the temperature reached by the coating R via heating means 10 for a period of time between 1 ms and at most 50 ms.
  • the preheating zone is separate from the heating zone, ie there is a gap between these two zones which is not not heated or preheated. This preheating zone extends over the entire width of the substrate.
  • preheating means 10 ' may for example be a laser line or a flash lamp line or a resistive plate of lesser power than the heating means and arranged upstream of the heating means 10, preferably in a contiguous manner. That is to say that the spacing between the preheating means 10 'and the heating means 10 is as small as possible in order to avoid heat losses.
  • a heat treatment device 1 which comprises a resistive plate as a preheating means 10 'and a flash lamp system as a heating means 10 or which comprises a laser system as a means of preheating 10 'and a flash lamp system as a heating means 10 or alternatively comprising a flash lamp system as a preheating means 10' and a laser system as a heating means 10.
  • the present invention proposes to use the existing heating means 10 to operate this preheating.
  • a heat treatment operated by laser it is cleverly provided to use the laser beam F of the laser generator L to carry out said additional heat treatment step on the substrate S as shown in FIG. 2.
  • the heat treatment device 1 further comprises recycling means RC to allow the preheating of the glass substrate.
  • the heat treatment device 1 comprises a reflector element 20.
  • this reflector element 20 is a mirror M.
  • This mirror M is arranged under the substrate S.
  • means heater 10 comprising at least one laser generator L, this example not being limiting and can be applied for a flash lamp or plasma torch or any other heating means 10.
  • This arrangement allows to act on the part of the non-laser beam absorbed by the coating R and the substrate S, the latter being transparent to the wavelength used for the heating means 10.
  • This unabsorbed laser beam f is defocused, the focusing taking place at level of the coating R to anneal.
  • the mirror M is then positioned so that the unabsorbed laser beam f is reflected.
  • This reflection is designed so that the reflected unabsorbed beam f is reflected towards the glass substrate S upstream of the focusing point of the laser beam F.
  • Such a configuration makes it possible to heat the coating deposited on the glass substrate S before passing through the beam localized laser. This preheating thus makes it possible either to reduce the power of the laser since the power is better used, or to increase the conveying speed.
  • This arrangement advantageously makes it possible to use a mirror M and place it parallel to the plane of the glass substrate S. This arrangement makes it possible more particularly to use a simple flat mirror M for reflecting the unabsorbed laser beam f.
  • the mirror M may be inclined relative to the plane of the glass substrate S.
  • the mirror M is not limited to a flat mirror, it may be convex or concave shape curve.
  • the laser generator L In order for the unabsorbed laser beam to be reflected towards the glass substrate S upstream of the focusing point, the laser generator L will be positioned so as to be offset angularly with respect to the perpendicular to the glass substrate.
  • the angle of incidence of the laser on the glass substrate S will be between 5 and 15 °, preferably between 7 and 10 °.
  • the preheating is done because the reflected defocused beam f has a pfd significantly lower compared to the focused beam F. This reduced pfd makes it impossible to anneal the coating R deposited on the glass substrate S but is sufficient to allow the preheating of the coating of said substrate S.
  • This pfd can be modified. Indeed, the reflected beam f is defocused, that is to say that the beam surface is not constant. Consequently, by modifying the distance D between the mirror M and the glass substrate S, the area of the laser beam reflected at the level of said substrate and therefore the pfd varies. By increasing the distance D between the mirror M and the second face of the glass substrate S, that is to say in placing the mirror M in translation in a direction perpendicular to its plane, the width La of the reflected beam which preheats the glass substrate S is increased and the distance d between the preheated zone and the focusing point is also increased. Similarly, it is possible to change the inclination of the plane of the mirror M to change the position of the preheating. By changing the inclination of the mirror M, the distance between the mirror M and the preheated coating is changed so that it is possible for the power to vary.
  • the reflector element 20 can also be used to reflect unused light during processing and preheat.
  • the reflector element 20, ie the mirror has a larger width to accommodate the large irradiation zone.
  • the distance between said reflector element 20 and the glass substrate S on which the coating is deposited is very small to minimize the divergence.
  • the means to allow preheating also allow post-heating to obtain a slow cooling of the treated coating.
  • the reflector element 20 is arranged to be able to reflect the unabsorbed beam f in two different directions as can be seen in FIG.
  • the reflector element 20 of this second embodiment is a bent mirror M '.
  • a mirror M ' comprises two sections m forming, between them, an angle.
  • the faces of the external angle (the larger of the two angles) are reflective while the faces of the internal angle allow the presence of support means of the reflector element 20.
  • the reflector element 20 is a mirror M "in the form of a cylinder block 200 of triangular section .
  • This mirror M comprises two parallel slice faces 201 and three faces of side 202. Two adjacent side faces are reflective.
  • This positioning of the reflector element 20 advantageously makes it possible to split the unabsorbed beam f in two.
  • a first split portion is directed upstream of the focus point while the second split portion is directed downstream of the focus point. If the first part split up and directed upstream allows preheating of the glass substrate S, the second portion split and directed downstream of the focusing point improves the cooling. Indeed, this ensures a lower temperature drop after the heat treatment.
  • the reflector element 20 may be designed and positioned to split the unabsorbed beam equitably or to unequally split it to favor the upstream or downstream portion of the focusing point.
  • the heat treatment device 1 further comprises a beam shield BD.
  • This beam shield BD is arranged on the path of the reflected unabsorbed beam f. More particularly, this beam shield BD is arranged above the glass substrate S. This arrangement allows the beam shield BD to be the element which stops the propagation of the reflected unabsorbed beam f.
  • This shield BD is advantageously made of a heat-resistant material such as a ceramic or a metal with a high melting point and / or can be cooled. In the case of an unabsorbed beam split in two, two BD beam shields may be present.
  • the reflector element 20 is a reflective layer 21.
  • This reflecting layer 21 is arranged on the glass substrate S at its second face, that is to say the face opposite to the face carrying the coating R.
  • This reflective layer 21, to be effective, has a reflectivity of at least 70%, preferably at least 80%.
  • this reflective layer 21 reflects the unabsorbed beam f. This reflection is similar to that of the mirror M described in the first embodiment, that is to say that the unabsorbed beam f is reflected upstream of the focusing point.
  • the glass substrate is 4mm thick
  • the laser has a power of 433W and a width of ⁇
  • the reflectivity of the reflective layer is 80%
  • the angle of incidence of the laser on the glass substrate is 7 °.
  • the reflected unabsorbed beam passes through the glass substrate upstream of the focusing point over a width of about 300 ⁇ and at a distance of about 350 ⁇ from the focusing point.
  • This configuration example makes it possible to obtain a conveyance speed gain of 15% from about 6m / min to 7m / min at equal processing performance.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de traitement thermique (1 ) d'un revêtement (R) déposé sur un substrat (S) comprenant des moyens de chauffage (10) en regard duquel le substrat peut défiler, lesdits moyens de chauffage (10) agencé pour chauffer le revêtement sur la première face du substrat verrier, caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement thermique comprend en outre un moyen de préchauffage (10') agencé pour chauffer le revêtement dudit substrat défilant en amont de la zone de chauffage.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE AMÉLIORÉ
La présente invention est relative au domaine du traitement thermique de couche mince sur des substrats verrier.
ART ANTÉRIEUR
Il est connu d'effectuer un recuit local et rapide (flash heating) de revêtements déposés sur des substrats plats. Pour cela, on fait défiler le substrat avec le revêtement à recuire sous un moyen de chauffage comme un lampe flash ou une torche plasma, ou bien une ligne laser, agencé au-dessus du substrat portant le revêtement.
Le recuit rapide permet de chauffer des revêtements minces à des températures élevées, de l'ordre de plusieurs centaines de degrés, tout en préservant le substrat sous-jacent. Les vitesses de défilement sont bien entendu de préférence les plus élevées possibles, avantageusement au moins de plusieurs mètres par minute.
Par exemple, dans une ligne laser utilisée, celle-ci comprend au moins un générateur laser fournissant un faisceau laser. Ce faisceau Laser est focalisé afin d'augmenter localement la puissance thermique fournie par le générateur laser.
Ce procédé de recuit qu'il soit laser ou à lampe flash ou autre a l'inconvénient d'être gourmand en énergie, cette gourmandise en énergie augmentant avec l'augmentation des capacités de la ligne notamment en terme de vitesse de traitement. Une telle gourmandise en énergie implique des coûts élevés.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION La présente invention se propose donc de résoudre ces inconvénients en fournissant un dispositif de traitement thermique pour le recuit rapide qui soit plus efficace au niveau énergétique et moins coûteux. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de traitement thermique d'un revêtement déposé sur un substrat comprenant des moyens de chauffage en regard duquel le substrat peut défiler, lesdits moyens de chauffage agencés pour chauffer une zone du revêtement sur la première face du substrat verrier, caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement thermique comprend en outre un moyen de préchauffage agencés pour chauffer le revêtement dudit substrat défilant, en amont de la zone de chauffage.
Cette invention présente l'avantage de préchauffer le revêtement ce qui permet de réduire les coûts puisqu'il devient possible d'utiliser des moyens de chauffage ayant une puissance moindre ou d'utiliser des moyens de chauffage moins performants. Cette utilisation permet également d'augmenter la vitesse de défilement puisque le revêtement est préchauffé.
Selon un exemple, les moyens de chauffage sont agencés pour élever la température du revêtement dans un intervalle de 300 à 700°C, en particulier de 500 à 650°C durant un laps de temps d'au maximum 1 ms et les moyens de préchauffage sont agencés pour élever la température du revêtement d'au maximum le tiers de la température atteinte par le revêtement via des moyens de chauffage durant un laps de temps d'au maximum 50 ms.
Selon un exemple, le dispositif comprend en outre un dispositif de recyclage permettant d'utiliser la partie non absorbée de l'énergie fournie par les moyens de chauffage pour servir de moyen de préchauffage.
Selon un exemple, les moyens de chauffage comprennent un système laser comprenant au moins un générateur laser.
Selon un exemple, le système laser est positionné pour être angulairement décalé par rapport à la perpendiculaire au substrat verrier.
Selon un exemple, les moyens de chauffage comprennent une pluralité de lampes flash.
Selon un exemple, le dispositif de recyclage est un élément réflecteur agencé pour réfléchir la partie du faisceau lumineux non absorbée par le substrat et la diriger sur le revêtement dudit substrat défilant afin d'agir comme moyen de préchauffage.
Cet exemple permet avantageusement de n'avoir qu'un seul dispositif pour opérer le chauffage et le préchauffage permettant de diminuer les coûts au maximum. Cela permet aussi d'avoir un dispositif de traitement thermique plus simple car il n'y a que le moyen de chauffage à paramétrer.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est un miroir agencé en regard de la face opposée à la face dudit substrat portant le revêtement.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est un miroir plat s'étendant parallèlement au plan du substrat.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est un miroir courbe.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est mobile selon au moins un degré de liberté.
Selon un exemple, le degré de liberté est une translation dans un plan perpendiculaire au plan du substrat.
Selon un exemple, le degré de liberté est une rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la direction de défilement.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est agencé pour réfléchir un faisceau dans deux directions distinctes permettant d'orienter le faisceau non absorbé de part et d'autre du point de focalisation.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est un miroir comprenant deux sections formant entre elles un angle, les faces de l'angle externe étant réfléchissantes.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur comprend un bloc cylindre de section triangulaire comportant deux faces de tranche parallèles et trois faces de côté, deux faces de côté adjacentes étant réfléchissantes.
Selon un exemple, ledit élément réflecteur est une couche réfléchissante déposée sur la face dudit substrat opposée à la face portant le revêtement.
Selon un exemple, le substrat s'étend selon une première dimension et une seconde dimension orthogonale à la première dimension, ledit substrat défilant dans une direction colinéaire à la plus grande des deux dimensions, et en ce que le faisceau laser s'étendant dans une direction orthogonale à la direction de défilement.
Selon un exemple, la zone de préchauffage et la zone de chauffage sont disjointes.
Selon un exemple, ledit substrat s'étend selon une première direction qui est sa longueur et une seconde direction qui est sa largeur et qui est orthogonale à la première direction, ledit substrat défilant dans le sens de sa longueur, la zone de préchauffage et la zone de chauffage s'étendant sur l'ensemble de la largeur du substrat.
DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
-la fig. 1 est une représentation schématique du dispositif de traitement thermique selon de l'invention;
-la fig. 2 est une représentation schématique du dispositif de traitement thermique utilisant la technologie laser selon un premier mode de réalisation de l'invention;
-les fig. 3 et 4 sont des représentations schématiques d'une variante du dispositif de traitement thermique selon le premier mode de réalisation de l'invention;
-la fig. 5 est une représentation schématique du dispositif de traitement thermique selon un second mode de réalisation de l'invention;
-la fig. 6 est une représentation schématique du dispositif de traitement thermique utilisant la technologie lampe flash selon un premier mode de réalisation de l'invention;
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
A la figure 1 est représenté le dispositif de traitement thermique 1 d'un substrat S selon l'invention. Le substrat S traité est, par exemple, un substrat verrier de grande largeur, tels qu'une feuille de verre plat de taille « jumbo » (6 m x 3,21 m) sortant des procédés de float. Bien sûr, le dispositif de traitement thermique 1 d'un substrat S selon l'invention est adaptable à des substrats de différentes tailles. Ce dispositif de traitement thermique 1 comprend des moyens de convoyage 2 permettant le transport des substrats S, par exemple verriers. De tels moyens de convoyage 2 peuvent se présenter sous la forme de deux rails parallèles sur lesquels un châssis munis de supports pour le substrat S est agencé. Il peut être également prévu que les moyens de convoyage 2 se présentent sous la forme de deux rails parallèles sur lesquels sont montés des roues permettant au substrat d'être mobile. Certaines roues sont alors connectées à un moteur pour permettre le défilement du substrat.
Pour un substrat verrier se présentant sous la forme d'une feuille de verre plat de taille « jumbo » (6 m x 3,21 m), il sera prévu que le convoyage se fasse dans une première direction s'étendant suivant la plus grande des deux dimensions de la feuilles. Dans le cas d'une feuille de taille « jumbo » (6 m x 3,21 m), on définira que la feuille présente une longueur de 6m et une largeur de 3.21 m et que les moyens de convoyage 2 permettent à ladite feuille de verre de se déplacer suivant sa longueur, c'est-à-dire dans la direction de sa longueur.
Le dispositif de traitement thermique 1 comprend en outre des moyens de chauffage 10. Ces moyens de chauffage 10 peuvent se présenter sous différentes formes et sont avantageusement agencés fournir de l'énergie E pour élever la température du revêtement, dans une zone de chauffage, dans un intervalle de 300 à 700°C, en particulier de 500 à 650°C durant un laps de temps d'au maximum 1 ms. Ces moyens de chauffage 10 comprennent par exemple un système à lampes flash 10a comprenant au moins une lampe flash ou un système à plasma comprenant au moins une torche plasma ou un système laser 10b comprenant un ou plusieurs générateurs lasers L pour fournir ladite énergie. La zone de chauffage s'étend sur l'ensemble de la largeur du substrat.
Dans le cas d'un système laser 10b visible à la figure 2, chaque générateur laser L peut utiliser la technologie du laser solide ou du laser à diode ou du laser à disque se présentant comme étant l'association parfaite d'un laser à solide avec un laser à diode permettant une qualité de faisceau et un rendement supérieur. Ces moyens de chauffage 10 permettent d'opérer un recuit sur un revêtement R ou une couche déposée sur le substrat S. Ce substrat S comprend une premier face et une seconde face, la première face est la face supportant la couche/le revêtement R à recuire. La seconde face est la face en contact des moyens de convoyage. Le substrat S est de préférence un substrat transparent à la longueur d'onde du laser.
Le générateur laser L fournit un faisceau F passant dans un élément optique pour obtenir un faisceau F en forme de ligne ayant une longueur, par exemple et de façon non limitative, allant de 10 à 50cm et une largeur inférieure à Ι ΟΟμιτι.
Dans le cas d'une pluralité de générateurs lasers L, ces derniers sont agencés les uns à côtés des autres afin de s'additionner pour former une seule ligne de grande longueur. Dans ce cas et afin de pouvoir régler l'alignement de ces différents faisceaux et ainsi obtenir une ligne laser la plus homogène possible, un système d'alignement (non représenté) est prévu.
Dans le cas d'un système à lampe flash 10a visible à la figure 6, le système 10 comprend une pluralité de lampes à décharge LD fournissant une lumière puisée à large spectre pour fournir de l'énergie. Plusieurs tubes sont mis côte à côté pour former une zone irradiée par un flash de plusieurs dizaines de centimètres. Pour ramener la lumière vers la zone à irradier, un capot réflecteur C est agencé à l'arrière des tubes et sur les côtés pour réfléchir la lumière vers l'avant. Ce capot réflecteur C est avantageusement conçu pour ramener la lumière sans que celle-ci ne diverge trop. Le puise de lumière à une durée inférieure à 1 ms. Par rapport à un système laser, cette technologie à lampe flash permet de traiter une plus grande surface étant donné la disposition des tubes.
Astucieusement, l'invention se propose de prévoir un moyen de préchauffage 10' du revêtement R en amont des moyens de chauffage 10. Ces moyens de préchauffage 10' sont agencés pour élever la température du revêtement R, dans une zone de préchauffage, d'environ 100°C et d'au maximum le tiers de la température atteinte par le revêtement R via des moyens de chauffage 10 durant un laps de temps compris entre 1 ms et au maximum 50 ms. La zone de préchauffage est distincte, disjointe de la zone de chauffage c'est-à-dire qu'il existe un espace entre ces deux zones qui n'est pas chauffé ou préchauffé. Cette zone de préchauffage s'étend sur l'ensemble de la largeur du substrat.
Ces moyens de préchauffage 10' peuvent être par exemple une ligne laser ou une ligne de lampe flash ou une plaque résistive de moindre puissance que les moyens de chauffage et agencés en amont des moyens de chauffage 10, de préférence de façon contiguë c'est-à-dire que l'écartement entre les moyens de préchauffage 10' et les moyens de chauffage 10 est le plus faible possible afin d'éviter les pertes de chaleur.
On peut donc avoir, par exemple et de façon non limitative, un dispositif de traitement thermique 1 qui comprend une plaque résistive comme moyen de préchauffage 10' et un système à lampe flash comme moyen de chauffage 10 ou qui comprend un System laser comme moyen de préchauffage 10' et un système à lampe flash comme moyen de chauffage 10 ou encore qui comprend un système à lampe flash comme moyen de préchauffage 10' et un système laser comme moyen de chauffage 10.
De façon encore plus astucieuse, la présente invention se propose d'utiliser les moyens de chauffage 10 existant pour opérer ce préchauffage. Dans le cas d'un traitement thermique opéré par laser, il est astucieusement prévu d'utiliser le faisceau laser F du générateur laser L pour opérer ladite étape de traitement thermique supplémentaire sur le substrat S comme visible à la figure 2.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de traitement thermique 1 comprend en outre des moyens de recyclage RC pour permettre le préchauffage du substrat verrier. Pour cela, le dispositif de traitement thermique 1 comprend un élément réflecteur 20. Ici, cet élément réflecteur 20 est un miroir M. Ce miroir M est agencé sous le substrat S. Dans ce premier mode de réalisation, il sera pris pour exemple des moyens de chauffage 10 comprenant au moins un générateur laser L, cet exemple n'étant pas limitatif et pouvant être appliqué pour une lampe flash ou torche plasma ou tout autre moyen de chauffage 10. Cet agencement permet d'agir sur la partie du faisceau laser non absorbé f par le revêtement R et le substrat S, ce dernier étant transparent à la longueur d'onde utilisée pour les moyens de chauffage 10. Ce faisceau laser non absorbé f est défocalisé, la focalisation ayant lieu au niveau du revêtement R à recuire. Le miroir M est alors positionné pour que le faisceau laser non absorbé f soit réfléchi. Cette réflexion est conçue pour que le faisceau non absorbé réfléchi f soit réfléchi vers le substrat verrier S en amont du point de focalisation du faisceau laser F. Une telle configuration permet de chauffer le revêtement déposé sur le substrat verrier S avant le passage devant le faisceau laser localisé. Ce préchauffage permet ainsi, soit de diminuer la puissance du laser puisque la puissance est mieux utilisée, soit d'augmenter la vitesse de convoyage.
Pour éviter d'endommager le générateur laser L, celui-ci sera installé de sorte que le faisceau laser F ne soit pas perpendiculaire au substrat verrier. Cet agencement permet avantageusement d'utiliser un miroir M et de la placer de façon parallèle au plan du substrat verrier S. Cet agencement permet plus particulièrement d'utiliser un miroir M plat, simple, pour réfléchir le faisceau laser non absorbé f.
Toutefois, le miroir M peut être placé en inclinaison par rapport au plan du substrat verrier S. De plus, le miroir M n'est pas limité à un miroir plat, il peut être courbe de forme convexe ou concave.
Pour que le faisceau laser non absorbé soit réfléchi vers le substrat verrier S en amont du point de focalisation, le générateur laser L sera positionné de sorte à être décalé angulairement par rapport à la perpendiculaire au substrat verrier. L'angle d'incidence du laser sur le substrat verrier S sera compris entre 5 et 15°, préférentiellement entre 7 et 10°.
Le préchauffage est opéré car le faisceau défocalisé réfléchi f présente une puissance surfacique nettement diminuée par rapport au faisceau focalisé F. Cette puissance surfacique diminuée rend impossible le recuit du revêtement R déposé sur le substrat verrier S mais est suffisante pour permettre le préchauffage du revêtement dudit substrat S.
Cette puissance surfacique peut être modifiée. En effet, le faisceau réfléchi f est défocalisé c'est-à-dire que la surface du faisceau n'est pas constante. Par conséquent, en modifiant la distance D entre le miroir M et le substrat verrier S, la surface du faisceau laser réfléchi f au niveau dudit substrat et donc la puissance surfacique varie. En augmentant la distance D entre le miroir M et la seconde face du substrat verrier S c'est-à-dire en mettant le miroir M en translation dans une direction perpendiculaire à son plan, la largeur La du faisceau réfléchi f qui préchauffe le substrat verrier S est augmentée et la distance d entre la zone préchauffée et le point de focalisation est également augmentée. De même, il est possible de modifier l'inclinaison du plan du miroir M afin de modifier la position du préchauffage. En modifiant l'inclinaison du miroir M, la distance entre le miroir M et le revêtement préchauffé est modifiée de sorte qu'il est possible que la puissance varie.
Dans le cas d'un système à lampes flash, l'élément réflecteur 20 peut également être utilisé pour réfléchir la lumière non utilisé lors du traitement et opérer un préchauffage. Dans ce cas-ci, l'élément réflecteur 20, c'est-à-dire le miroir, a une largeur plus importante pour accommoder la grande zone d'irradiation. De plus, la distance entre ledit élément réflecteur 20 et le substrat verrier S sur lequel le revêtement est déposé est très faible pour limiter au maximum la divergence.
Dans une variante de ce premier mode de réalisation, les moyens pour permettre le préchauffage permettent également un post-chauffage pour obtenir un refroidissement lent du revêtement traité. Pour cela, l'élément réflecteur 20 est agencé pour être capable de réfléchir le faisceau non absorbé f dans deux directions différentes comme visible à la figure 3.
Dans une première exécution, l'élément réflecteur 20 de ce second mode de réalisation est un miroir coudé M'. Un tel miroir M' comprend deux sections m formant, entre elles, un angle. Les faces de l'angle externe (le plus grand des deux angles) sont réfléchissantes alors que les faces de l'angle interne permettent la présence de moyens de support de l'élément réflecteur 20.
Dans une seconde exécution visible à la figure 4, l'élément réflecteur 20 est un miroir M" se présentant sous la forme d'un bloc cylindre 200 de section triangulaire. Ce miroir M" comprend deux faces de tranche 201 parallèles et trois faces de côté 202. Deux faces de côté adjacentes sont réfléchissantes.
Ce positionnement de l'élément réflecteur 20 permet avantageusement de scinder le faisceau non absorbé f en deux. Une première partie scindée est dirigée en amont du point de focalisation alors que la seconde partie scindée est dirigée en aval du point de focalisation. Si la première partie scindée et dirigée en amont permet de préchauffage du substrat verrier S, la seconde partie scindée et dirigée en aval du point de focalisation permet d'améliorer le refroidissement. Effectivement, cela permet d'assurer une descente en température plus lente après le traitement thermique.
L'élément réflecteur 20 pourra être conçu et positionné de sorte à scinder équitablement le faisceau non absorbé f ou pour le scinder de façon inéquitable pour privilégier la partie en amont ou la partie en aval du point de focalisation. Pour modifier le rapport de scission du faisceau non absorbé f par l'élément réflecteur 20, la position du sommet est modifiée. Pour contrôler la puissance surfacique, les angles d'inclinaison des deux sections réfléchissantes sont utilisés et sont modifiés. Les angles d'inclinaisons peuvent avoir des valeurs différentes et être modifiés de manière indépendante.
Le dispositif de traitement thermique 1 comprend en outre un bouclier de faisceau BD. Ce bouclier de faisceau BD est agencé sur le trajet du faisceau non absorbé réfléchi f. Plus particulièrement, ce bouclier de faisceau BD est agencé au-dessus du substrat verrier S. Cet agencement permet au bouclier de faisceau BD d'être l'élément qui stoppe la propagation du faisceau non absorbé réfléchi f. Ce bouclier BD est avantageusement réalisé dans un matériau résistant à la chaleur comme une céramique ou un métal à haut point de fusion et/ou peut être refroidi. Dans le cas d'un faisceau non absorbé scindé en deux, deux boucliers de faisceau BD pourront être présents.
Dans un second mode de réalisation comme visible à la figure 5, l'élément réflecteur 20 est une couche réfléchissante 21 . Cette couche réfléchissante 21 est agencée sur le substrat verrier S au niveau de sa seconde face c'est-à-dire la face opposée à la face portant le revêtement R. Cette couche réfléchissante 21 , pour être efficace, présente une réflectivité d'au moins 70%, préférentiellement d'au moins 80%.
Ainsi, cette couche réfléchissante 21 réfléchie le faisceau non absorbé f. Cette réflexion est similaire à celle du miroir M décrit dans le premier mode de réalisation c'est-à-dire que le faisceau non absorbé f est réfléchi vers l'amont du point de focalisation. Dans un exemple non limitatif de configuration, le substrat verrier fait 4mm d'épaisseur, le laser à une puissance de 433W et une largeur de δθμιτι, la réflectivité de la couche réfléchissante est de 80% et l'angle d'incidence du laser sur le substrat verrier est de 7°. Ainsi, dans ce cas-là, le faisceau non absorbé réfléchi traverse le substrat verrier en amont du point de focalisation sur une largeur d'environ 300μηη et à une distance d'environ 350 μιτι du point de focalisation. Cet exemple de configuration permet d'obtenir un gain de vitesses de convoyage de 15% en passant d'environ 6m/min à 7m/min à performances égales du traitement.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de traitement thermique (1 ) d'un revêtement (R) déposé sur un substrat (S) comprenant des moyens de chauffage (10) en regard duquel le substrat peut défiler, lesdits moyens de chauffage (10) étant agencés pour chauffer une zone de chauffage du revêtement sur la première face du substrat verrier, caractérisé en ce que ledit dispositif de traitement thermique comprend en outre un moyen de préchauffage (10') agencé pour chauffer le revêtement dudit substrat défilant en amont de la zone de chauffage sur une zone de préchauffage.
2. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de chauffage (10) sont agencés pour élever la température du revêtement de 300 à 700°C, en particulier de 500 à 650°C durant un laps de temps d'au maximum 1 ms et en ce que les moyens de préchauffage (10') sont agencés pour élever la température du revêtement (R) d'au maximum le tiers de la température atteinte par le revêtement via des moyens de chauffage durant un laps de temps d'au maximum 50 ms.
3. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de recyclage (RC) permettant d'utiliser la partie non absorbée de l'énergie fournie par les moyens de chauffage (10) pour servir de moyen de préchauffage.
4. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (10) comprennent un système laser (10b) comprenant au moins un générateur laser (L).
5. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système laser (10b) est positionné pour être angulairement décalé par rapport à la perpendiculaire au substrat verrier.
6. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (10) comprennent une pluralité de lampes flash (LD).
7. Dispositif de traitement thermique selon les revendications 4 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif de recyclage (RC) est un élément réflecteur (20) agencé pour réfléchir la partie du faisceau lumineux non absorbée (f) par le substrat et la diriger sur le revêtement dudit substrat défilant afin d'agir comme moyen de préchauffage.
8. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est un miroir (M) agencé en regard de la face opposée à la face dudit substrat portant le revêtement.
9. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est un miroir (M) plat s'étendant parallèlement au plan du substrat.
10. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est un miroir (M) courbe.
1 1 . Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est mobile selon au moins un degré de liberté.
12. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que le degré de liberté est une translation dans un plan perpendiculaire au plan du substrat.
13. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que le degré de liberté est une rotation par rapport à un axe perpendiculaire à la direction de défilement.
14. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est agencé pour réfléchir un faisceau dans deux directions distinctes permettant d'orienter le faisceau non absorbé (f) de part et d'autres du point de focalisation.
15. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est un miroir (Μ') comprenant deux sections formant entre elles un angle, les faces de l'angle externe étant réfléchissantes.
16. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) comprend un bloc cylindre (200) de section triangulaire comportant deux faces de tranche (201 ) parallèles et trois faces de côté (202), deux faces de côté adjacentes étant réfléchissantes.
17. Dispositif de traitement thermique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément réflecteur (20) est une couche réfléchissante (21 ) déposée sur la face dudit substrat (S) opposée à la face portant le revêtement (R).
18. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (S) s'étend selon une première dimension et une seconde dimension orthogonale à la première dimension, ledit substrat défilant dans une direction colinéaire à la plus grande des deux dimensions, et en ce que le moyen de chauffage s'étend dans une direction orthogonale à la direction de défilement.
19. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de préchauffage et la zone de chauffage sont disjointes.
20. Dispositif de traitement thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat s'étend selon une première direction qui est sa longueur et une seconde direction qui est sa largeur et qui est orthogonale à la première direction, ledit substrat défilant dans le sens de sa longueur, la zone de préchauffage et la zone de chauffage s'étendant sur l'ensemble de la largeur du substrat.
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