FR3146079A1 - Procédé de découpage d’un film intercalaire - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de séparation d’un film intercalaire apte à être intégré dans un panneau en verre feuilleté comprenant au moins un film et au moins deux feuilles de verre, le film étant intercalé entre les deux feuilles de verre, comprenant l’étape : -affaiblissement des propriétés mécaniques du film intercalaire avec l'énergie d'un faisceau laser au moins le long d'au moins une ligne de séparation prédéterminée par le guidage du faisceau laser le long de la ligne de séparation, ladite ligne de séparation séparant le film en au moins deux morceaux, caractérisé en ce qu’un dispositif laser est utilisé pour fournir le faisceau laser, ledit dispositif laser étant agencé pour fournir un faisceau laser de type Bessel avec une longueur d’onde pour laquelle le film intercalaire est transparent, l’affaiblissement des propriétés mécaniques du panneau en verre feuilleté consiste à créer une série de points d’impact, chaque point permettant d’induire des micro-canaux dans l’intercalaire, deux points d’impact successifs étant distant d’une distance d’au moins deux fois le diamètre du faisceau. Fig 8

Description

Procédé de découpage d’un film intercalaire
La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant le découpage du verre et notamment des panneaux de verre feuilleté.
Art antérieur
Il est connu des procédés et dispositifs pour découper des feuilles de verre, notamment des vitrages feuilletés c’est-à-dire comprenant un film intercalaire intercalé entre deux feuilles de verres.
Il est possible de réaliser des panneaux de verre feuilleté en découpant séparément deux feuilles simples puis en les assemblant avec un film intercalaire. La découpe des feuilles de verre peut être opéré avec un trait de découpe fait par laser ou par un outil classique comme une pointe diamant et une table de découpe.
Pour la feuille intercalaire, un outil du type cutter est utilisable.
Une autre solution consiste à réaliser le panneau de verre feuilleté avant de le découper. Pour cela, il est nécessaire de pouvoir découper directement le panneau en entier.
On utilise alors un faisceau laser pour rompre le verre feuilleté. Cette étape de rompage peut consister en la réalisation d’un trait de découpe qui perfore l’intégralité du verre feuilleté avant d’être rompu. Dans des alternatives, il est envisageable que les feuilles de verre et le film intercalaire soit perforées séparément ou en partie simultanément. Le laser utilisé est mis en forme pour obtenir un faisceau de Bessel qui est avantageux pour cette application de découpe.
Toutefois, pour le film intercalaire, l’utilisation d’un faisceau laser est compliqué car son utilisation implique deux phénomènes.
Le premier est lié au laser en lui-même c’est-à-dire que son utilisation entraine l’apparition d’un phénomène de filamentation qui est difficile à contrôler et qui rend une possible découpe moins précise.
L’autre inconvénient est que l’utilisation actuelle des faisceaux laser se base sur un principe d’ablation du film qui peut potentiellement générer des fumées.
Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de découpe précisément et sans dégagement de fumée un film intercalaire.
La présente invention cherche à résoudre les problèmes de l’art antérieur en fournissant un procédé de découpe d’un film intercalaire simplifié par rapport au procédé de l’art antérieur.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de séparation d’un film intercalaire apte à être intégré dans un panneau en verre feuilleté comprenant au moins un film et au moins deux feuilles de verre, le film étant intercalé entre les deux feuilles de verre, comprenant l’étape :
-affaiblissement des propriétés mécaniques du film intercalaire avec l'énergie d'un faisceau laser au moins le long d'au moins une ligne de séparation prédéterminée par le guidage du faisceau laser le long de la ligne de séparation, ladite ligne de séparation séparant le film en au moins deux morceaux, caractérisé en ce qu’un dispositif laser est utilisé pour fournir le faisceau laser, ledit dispositif laser étant agencé pour fournir un faisceau laser de type Bessel avec une longueur d’onde pour laquelle le film intercalaire est transparent et ayant un diamètre, l’affaiblissement des propriétés mécaniques du panneau en verre feuilleté consiste à créer une série de points d’impact, chaque point permettant d’induire des micro-canaux dans l’intercalaire, deux points d’impact successifs étant distant d’une distance d’au moins deux fois le diamètre du faisceau.
Le procédé présente ainsi l’avantage de permettre une découpe d’un film intercalaire sans le bruler. Par ailleurs, cette découpe avec des points d’impact espacés permet à la zone découpée de rester solidaire du film jusqu’à ce que l’opérateur décide de la séparation physique de la partie découpée du film.
Selon un exemple, chaque point d’impact est créé par une unique impulsion.
Selon un exemple, chaque point d’impact est créé par un groupe d’au moins deux impulsions.
Selon un exemple, chaque impulsion dure entre 0.1 et 100ps, voire entre 0.1 et 10 ps.
Selon un exemple, la cadence entre deux impulsions uniques ou deux groupes d’impulsions est comprise entre 1 et 1000 kHz.
L’invention concerne en outre un procédé de fabrication d’un panneau de verre feuilleté consistant à :
  • Se munir de deux feuilles de verre ;
  • Se munir d’un substrat se présentant sous la forme d’un film en un matériau du type plastique ;
  • Découper ce substrat à l’aide du procédé selon l’invention pour obtenir une forme identique aux feuilles de verre,
  • Assembler les deux feuilles de verre avec le film découpé pour former un panneau feuilleté avec le film intercalé entre les deux feuilles.
Selon un exemple, le film est réalisé dans un matériau du type plastique, résine, PVB.
Selon un exemple, les feuilles de verre sont découpées à partir d’un substrat par une méthode utilisant un outil de coupe ou un faisceau Laser.
Brève 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 :
- les figures 1 à 2 représentent un panneau de verre feuilleté utilisé pour la présente invention ;
- la représente une feuille de verre présentant un trait de découpe;
- les figures 4 et 5 représentent un faisceau de Bessel utilisé dans la présente invention;
- la représente un film intercalaire présentant un trait de découpe;
- la représente un panneau de verre feuilleté muni d’un trait de découpe composé d’une pluralité de points d’impact ;
- la représente un film intercalaire et un dispositif laser réalisant un trait de découpe.
 Description détaillée
Aux figures 1 et 2, un panneau P de verre feuilleté est représenté. Ce panneau de verre feuilleté comprend une première feuille 1 de verre et une seconde feuille 2 de verre. Ce panneau comprend en outre un film intercalaire 3 agencé entre la première feuille de verre et la seconde feuille de verre.
Un tel panneau de verre présente une épaisseur totale comprise entre 2 et 30mm. Les feuilles de verre utilisées ont une épaisseur comprise entre 1 et 15mm.
Ce panneau de verre feuilleté doit être mis en forme à partir de substrats pour avoir la forme souhaitée.
Dans le cas de la présente invention, le procédé consiste à découper les différents éléments du panneau de verre feuilleté avant de les assembler. Le procédé comprend ainsi les étapes visant à découper la première feuille de verre, découper la seconde feuille de verre et découper le film intercalaire.
Pour le découpage des feuilles de verre, le procédé comprend, en première étape, une étape consistant à se munir d’un substrat. Ce dernier se présente sous la forme d’une plaque de verre. Cette feuille de verre peut avoir des grandes dimensions de sorte à permettre le découpage de plusieurs feuilles de verre pour faire plusieurs panneaux feuilletés.
Dans une seconde étape, la plaque de verre est traitée pour qu’un trait de découpe T soit réalisé comme visible à la . Pour cela, la plaque de verre feuilleté est placée sur un support tel qu’une table de découpe. Le panneau de verre P est ainsi posé à plat.
Le trait de découpe T, ou ligne de séparation, est un trait de fragilisation de la plaque de verre afin qu’elle puisse être séparée en plusieurs morceaux.
Le trait de découpe est réalisé à l’aide d’un outil de découpe classique utilisant une pointe ou d’un dispositif laser 10 générant un faisceau laser F. Le faisceau laser F généré est tel qu’il permet de réaliser ce trait de découpe T.
Afin de permettre la réalisation d’un tel trait de découpe T par laser, le dispositif laser est conçu, agencé pour mettre en forme le faisceau laser pour obtenir un faisceau de Bessel.
Un tel faisceau F de Bessel, visible à la , se caractérise par un profil en coupe comprenant un point central Pc et au moins un anneau A ou couronne dont le centre est ledit point central. Ce point central Pc est la zone où l’intensité du faisceau est la plus élevée.
Le faisceau laser utilisé se caractérise également par une longueur d’onde. Plus particulièrement, le dispositif laser est tel qu’il émet dans une gamme de longueur d’onde pour laquelle le verre est transparent – typiquement dans la gamme du visible ou du proche infrarouge. A ce titre, la longueur d’onde est comprise dans un intervalle de 400 à 1100nm.
Afin de réaliser le trait de découpe T, le faisceau laser est mis en forme pour que sa longueur soit au moins égale à l’épaisseur de la plaque. La longueur LBd’un faisceau de Bessel est représentée à la
Pour mettre en forme ce faisceau à la longueur souhaitée, un dispositif et des paramètres tel que présents dans l’article Meyer et al. Appl. Phys. Lett. 114, 201105 (2019) sont utilisés.
Cela permet d’avoir un faisceau de Bessel dont la longueur LBpermet de traiter la plaque de verre sur toute son épaisseur E. Pour cela, il a été déterminé que le faisceau de Bessel doit permettre de traiter la plaque de verre sur une épaisseur égale à au moins 50% de son épaisseur. Cette valeur de 50% est suffisante car il a été montré que qu’à proximité de cette longueur LB, la densité de puissance est telle que le substrat traité par ces portions du faisceau sont conformes à ce qui est attendu.
Ledit faisceau présente aussi des caractéristiques de puissance et de fréquence de travail, celle-ci étant caractéristique de la durée entre chaque impulsion. En effet, le faisceau laser comprend une fréquence propre liée à sa longueur d’onde mais également une fréquence de travail. La fréquence de travail est liée au fait que le faisceau laser est pulsé et que les impulsions sont générées avec une certaine fréquence, dite de travail.
Le traitement du faisceau laser consiste à fragiliser ladite plaque de verre. Cette fragilisation de la plaque de verre consiste à créer une zone dans laquelle la matière de ladite plaque est localement modifiée de sorte à induire un champ de contraintes localisé.
Le trait de découpe T est ainsi réalisé ayant un déplacement relatif entre le panneau de verre feuilletée et le faisceau laser afin que ledit trait puisse être réalisée.
Pour le film intercalaire, un procédé similaire est utilisé c’est-à-dire qu’un faisceau laser sous la forme d’un faisceau de Bessel est utilisé pour réaliser le trait de découpe du film intercalaire comme visible à la . De préférence, le dispositif laser 10 est monté mobile par rapport au panneau de verre comme visible en .
Selon l’invention, le faisceau de Bessel utilisé pour découper le film intercalaire présente des caractéristiques précises s’adaptant aux dimensions d’un tel film. Le film intermédiaire présente une épaisseur inférieure au millimètre.
Le film intercalaire est transparent pour ledit faisceau laser. Le faisceau laser est tel qu’il permet de créer des micro-canaux dans le film intercalaire.
Pour découper un tel film intercalaire, c’est-à-dire avec une épaisseur inférieure au millimètre, le faisceau de Bessel selon l’invention présente un diamètre compris entre 0.5 et 1.5µm pour une longueur, de préférence, égale à au moins 50% de l’épaisseur du film.
Cette variation de la longueur du faisceau entraine un procédé de découpe du film intercalaire qui peut se faire en une fois ou en plusieurs fois. En effet, avec une longueur égale à 50% de l’épaisseur, un seul passage est possible due à la nature du matériau. Le faisceau peut avoir une longueur inférieure à 50µm de l’épaisseur du film intercalaire. Dans ce cas, plusieurs passages sont envisagés.
Ce trait de découpe prend ici la forme d’un trait du type timbre c’est-à-dire que le trait de découpe T est constitué d’une pluralité de point PI, chaque point correspondant à un impact du faisceau laser. La distance d entre chaque point dit point d’impact PI est telle qu’elle permet à chaque point PI de traiter une zone du panneau P sans impacter un point contigu comme visible à la .
En effet, si deux points d’impact PIj et PIj+1 sont trop proches alors le point d’impact PIj+1 présente une influence sur le point d’impact précédent PIj. Ainsi, il est possible que les micro-canaux créés par l’impact du faisceau sur le point PIj se referment par l’impact du faisceau sur le point PIj+1. Ainsi, la conséquence serait que l’utilisation du faisceau au point PIj+1 rendrait le point Plj inopérant.
L’invention se propose donc de définir une distance entre deux points d’impact qui est égale à au moins deux dois le diamètre du faisceau. Ainsi avec un diamètre de 1µm, on a un écartement de 2µm alors que pour un diamètre de 2µm , on obtient un écartement de 4µm. Au plus, cette distance est de sept fois le diamètre, de préférence quatre fois.
Pour mettre en œuvre cette distance, deux paramètres du dispositif laser sont pris en compte. Ces paramètres sont la vitesse de déplacement relative entre le panneau de verre P et le dispositif laser 10 et la fréquence de travail.
En effet, la vitesse du déplacement relative est représentative de la différence de vitesse de déplacement qu’il peut y avoir entre le film intercalaire posé sur un support et le dispositif laser à savoir que le film intercalaire et/ou le dispositif laser peuvent se déplacer. Cette vitesse de déplacement peut aussi être appelée vitesse de balayage.
La fréquence de travail est la fréquence avec laquelle les impulsions sont générées.
Ces deux grandeurs sont donc liées de sorte que la vitesse de balayage et la fréquence de travail permettent de définir le pas maximal entre deux points d’impact. En effet, la fréquence de travail est exprimée en Hertz soit en s-1alors que la vitesse de balayage est exprimé en m. s-1ou mm. s-1, le rapport entre les deux permet d’obtenir une valeur en m ou mm.
Dans le cas présent, il est nécessaire que cette valeur de rapport entre la vitesse de balayage et la fréquence de travail soit égale à une valeur comprise entre deux et sept fois ledit diamètre du lobe central. Cela permet de déterminer les valeurs de fréquence et de vitesse de balayage utilisée.
La fréquence de travail est comprise entre 1 et 1000kHz.
Le faisceau laser est aussi caractérisé par son énergie par impulsion / groupe d’impulsions. Celle-ci varie de 5 à 2500µJ, de préférence de 10 à 2000µJ, et encore plus de préférence de 10 à 1000µJ.
Les impulsions du faisceau laser présente aussi des caractéristiques comme une caractéristique de durée. En effet, la quantité d’énergie dépend de l’intensité de l’impulsion mais aussi de sa durée.
Dans le cadre de la présente invention, les impulsions ont une durée comprise entre 0.1 et 100ps, voire entre 0.1 et 10 ps.
Dans une variante, chaque impulsion du faisceau laser est tel qu’il est composé qu’au moins deux sous-impulsions. On comprend par-là que le dispositif laser est tel que chaque impulsion est en réalité un train d’impulsions. Ces impulsions ont également une durée comprise entre 0.1 et 100ps, voire entre 0.1 et 10 ps. Le nombre d’impulsions est compris entre 1 et10.
La fréquence des impulsions, liée à la durée entre deux impulsions du même train d’impulsions, est supérieure à celle de la fréquence de travail. Les fréquences entre deux impulsions du même train d’impulsions sont supérieures au moins d’un ordre de grandeur à la fréquence de travail.
Dans un exemple, une feuille de PVB de 0,38 mm a été préparée afin de lisser sa surface pour éviter toute perturbation du faisceau laser à l'interface air/PVB. Pour préparer la feuille de PVB, elle a été laminée entre deux feuilles de PTFE qui ont été retirées après la lamination.
Cette feuille a ensuite été irradiée le long d'une ligne de découpe avec un laser ayant les caractéristiques suivantes :
- Longueur d'onde : 1030 nm
- Durée de l'impulsion : 3 ps
- Rafale : train de 2 impulsions
- Vitesse de balayage : 20 mm/s
- Fréquence d'émission : 5 kHz
- Energie totale du train de 2 impulsions : 64 µJ
- Faisceau de Bessel : diamètre 1µm, longueur 200 µm
- 2 passages laser avec décalage en hauteur pour couvrir toute l'épaisseur de la feuille de PVB sont préférés mais un seul passage peut fonctionner.
Suivant la longueur du faisceau et l’épaisseur du film intercalaire, le procédé est adapté selon les situations.
Dans le cas d’une longueur de faisceau au moins identique à l’épaisseur du film, un seul passage est prévu.
Dans le cas d’une longueur de faisceau inférieure à l’épaisseur du film, le procédé est adapté de différentes façon.
La première façon consiste à prévoir un dispositif laser qui se déplace dans une direction orthogonale au plan du film intercalaire afin de pouvoir traiter ledit film sur des profondeurs différentes.
La seconde façon consiste à traiter le film intercalaire sur des faces différentes/ pour cela, un passage du faisceau laser sur le film est réalisé sur une face du film, ce dernier étant ensuite retournée pour qu’un second passage soit fait sur la face opposée. Cette seconde solution nécessite un alignement afin que les points d’impact du second passage coïncident avec les points d’impact du premier passage.
Ces différents passages Pi sont présents, non pas pour accentuer le passage précédent mais pour se compléter sur l’épaisseur du film intercalaire.
Ainsi, l’unité de commande qui gère le déplacement du dispositif laser est apte à faire varier la hauteur du dispositif laser ou sa distance par rapport au panneau de verre. Plus particulièrement, l’unité de commande se déplace selon les axes x et y pour que les points d’impact suivent le trajet du trait de découpe et se déplace selon un axe z vertical.
Pour opérer ces passages P1 à des hauteurs différentes, le dispositif laser 10 est apte à se déplacer, outre selon des directions X et Y de longueur et largeur, horizontale, selon une direction Z qui correspond à la hauteur ou selon une direction verticale.
Après la réalisation du trait de découpe, une étape, dite de séparation, consistant en l’application d’un effort mécanique est opérée. Cet effort mécanique est appliqué au film au niveau de la ligne de découpe .
Le fait d’avoir un trait de découpe sous forme de point comme pour un timbre permet à la forme découpée d’être solidaire de la feuille et de n’avoir une séparation qu’au dernier moment. Cette séparation est faite manuellement par l’opérateur.
Suite à cela, le film intercalaire découpé est utilisé avec deux feuilles de verre découpé pour former un panneau puis traité pour que le tout soit assemblé.
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 (10)

  1. Procédé de séparation d’un film intercalaire apte à être intégré dans un panneau en verre feuilleté comprenant au moins un film et au moins deux feuilles de verre, le film étant intercalé entre les deux feuilles de verre, comprenant l’étape :
    -affaiblissement des propriétés mécaniques du film intercalaire avec l'énergie d'un faisceau laser au moins le long d'au moins une ligne de séparation prédéterminée par le guidage du faisceau laser le long de la ligne de séparation, ladite ligne de séparation séparant le film en au moins deux morceaux, caractérisé en ce qu’un dispositif laser est utilisé pour fournir le faisceau laser, ledit dispositif laser étant agencé pour fournir un faisceau laser de type Bessel avec une longueur d’onde pour laquelle le film intercalaire est transparent et ayant un diamètre, l’affaiblissement des propriétés mécaniques du film intercalaire consiste à créer une série de points d’impact, chaque point permettant d’induire des micro-canaux dans l’intercalaire, deux points d’impact successifs étant distant d’une distance d’au moins deux fois le diamètre du faisceau.
  2. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque point d’impact est créé par une unique impulsion.
  3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque point d’impact est créé par un groupe d’au moins deux impulsions.
  4. Procédé selon les revendications 2 ou 3, dans lequel chaque impulsion dure entre 0.1 et 100ps, voire entre 0.1 et 10 ps.
  5. Procédé selon les revendications 3 ou 4, dans lequel la cadence entre deux impulsions uniques ou deux groupes d’impulsions est comprise entre 1 et 1000 kHz.
  6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel deux points d’impact successifs étant distant d’une distance d’au plus sept fois le diamètre du faisceau.
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le faisceau laser de type Bessel a une longueur égale à au moins 50% de l’épaisseur du film intercalaire.
  8. Procédé de fabrication d’un panneau de verre feuilleté consistant à :
    • Se munir de deux feuilles de verre ;
    • Se munir d’un substrat se présentant sous la forme d’un film en un matériau du type plastique ;
    • Découper ce substrat à l’aide du procédé selon l’une des revendications précédentes pour obtenir une forme identique aux feuilles de verre,
    • Assembler les deux feuilles de verre avec le film découpé pour former un panneau feuilleté avec le film intercalé entre les deux feuilles.
  9. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel le film est réalisé le matériau du type plastique est une résine ou un PVB.
  10. Procédé de fabrication selon l’une des revendications 8 ou 9, dans lequel les feuilles de verre sont découpées à partir d’un substrat par une méthode utilisant un outil de coupe ou un faisceau Laser.
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