Lotte Plaza, Moscou SunGuard HP Royal Blue 4/29 Architecture: Mosproekt 2, Bureau Kolsnitsin....20. Histoire...20.2 Verre float...20.2. Coloration...22.2.2 Propriétés...23 Densité Elasticité Émissivité Résistance à la compression Résistance à la flexion Résistance aux différences de température Point de transformation Température de ramollissement Coefficient de dilatation linéaire Capacité calorifique spécifique Coefficient de transmission thermique (valeur Ug) Résistance aux acides Résistance aux alcalis Résistance à l eau Substances alcalines agressives fraîches.3 Couches sur verre float...26.3. Méthode pyrolytique...26.3.2 Procédé magnétron...26 Coater à pulvérisation cathodique 8 9
. Histoire L histoire de la production du verre remonte à environ 5000 ans avant Jésus-Christ. Des perles de verre découvertes sur des sites d Egypte Ancienne et des fragments de verre étiré datant de la Rome Antique témoignent d une longue tradition de travail du verre. Pendant des siècles, le verre était produit de façon artisanale avec des cannes à souffler ou selon la technique du soufflage en couronne ou en manchon. Ces méthodes de production manuelles ne permettaient de produire que des petites quantités de feuilles de verre de petites dimensions utilisées presque exclusivement pour les vitraux des églises. Les besoins en verre au cours du XVIIème siècle ont augmenté parce que, en plus de la construction d églises, les bâtisseurs de châteaux et de maisons seigneuriales ont découvert comment.2 Verre float Le verre industriel, aujourd hui utilisé dans les secteurs de la construction et de l automobile, est fabriqué selon le procédé connu sous le nom de «verre flotté» ou «float». Le verre float a révolutionné la production du verre à partir de l année 959. Jusqu à son apparition, les feuilles de verre étaient produites en étirant ou en moulant du verre en fusion qui était ensuite poli. Ce nouveau procédé consiste à faire «flotter» uniformément le verre en fusion sur un bain d étain utiliser le verre pour fermer des espaces. Des verriers français ont d abord mis au point un processus de laminage du verre qui permettait de produire des feuilles de verre de,20 m x 2 m, une dimension qui jusque-là semblait impossible. La production de verre n est devenue industrielle qu au vingtième siècle lorsque des feuilles de verre de 2 m x 2,50 m ont commencé à être produites en grandes quantités grâce aux méthodes de production de Lubbers puis de Fourcault, et plus récemment aux technologies de Libbey-Owens et de Pittsburgh. Toutes ces méthodes avaient un désavantage significatif: les feuilles de verre produites devaient être meulées et polies sur les deux faces pour obtenir un verre sans distorsion et avec une bonne optique, ce qui prenait énormément de temps et coûtait beaucoup d argent. liquide. Grâce à la tension superficielle de l étain liquide et à sa densité qui correspond à deux fois celle du verre, le verre en fusion ne se mélange pas au bain d étain, mais flotte sur sa surface pour en prendre la forme. Cette méthode garantit une parfaite planéité et un excellent parallélisme des faces du verre ainsi qu une apparence cristalline sans phénomène de distorsion. En passant d une température de 000 C à environ 600 C dans le bain d étain, la masse visqueuse Trémie d enfournement, Fusion Formation L étain est idéal pour donner au verre sa forme car il reste liquide durant tout le processus de formation et il ne s évapore pas. Afin d éviter que l étain ne s oxyde, le procédé float a lieu sous atmosphère protectrice gazeuse d un mélange d azote et d hydrogène. Le processus de fusion précède la mise en forme sur bain d étain. Il faut tout d abord respecter scrupuleusement les proportions de matières premières constituées d environ 60 % de quartz, 20 % de soude et 20 % de calcaire et de dolomie. Les matières premières sont brassées dans d énormes mixeurs. Un mélange composé d env. 80 % de cette mixture et de 20 % de verre recyclé est introduit dans le four où il fond à une température de verre en fusion se transforme en une feuille de verre suffisamment solide pour être transportée en dehors du bain d étain vers l étenderie. Refroidissement Contrôle, découpe, empillage env..200 C env. 600 C env..600 C env..00 C env. 50 C Procédé de fabrication du verre float - représentation schématique Verre en fusion approximative de 600 C pour se transformer en verre de silicate sodo-calcique selon la norme EN 572-2. Le mélange en fusion passe dans la zone d affinage, où il est débarrassé de ses bulles gazeuse, puis dans le bassin de conditionnement thermique où il doit atteindre env. 00 C avant de s écouler via la lèvre de coulée vers le bain d étain. Ce mélange se déverse constamment sur la surface de l étain, un peu comme une piscine à débordement. Un ruban continu de verre d environ 3,50 m de large est transporté en dehors du bain d étain. A ce stade, le ruban de verre a une température d env. 600 C. Il est refroidi à température ambiante dans un tunnel appelé étenderie. Les paramètres de refroidissement sont très précis et référencés pour chaque épaisseur. Cette opération est extrêmement importante pour éviter des problèmes ultérieurs lors de la transformation du verre. Le ruban de verre a encore une température d environ 50 à la fin de la ligne de refroidissement 20 2
longue de 250 m. Un laser «inspecte» le verre pour détecter d éventuels défauts tels que des inclusions, des bulles ou des rayures. Les défauts sont automatiquement enregistrés et écartés lors de la découpe du ruban. La découpe se fait habituellement tous les 6 mètres ou moins, perpendiculairement au ruban. Les deux bords du ruban sont également coupés pour former des feuilles de verre float qui mesurent généralement 3,2 m x 6 m. Ces feuilles sont ensuite immédiatement transformées ou stockées pour être utilisées plus tard. Une ligne de verre float mesure environ 600 m de long et a une capacité de production quotidienne de plus ou moins 70 000 m² de verre de 4 mm d épaisseur. contrôle solaire SunGuard. Cela permet d améliorer la sélectivité et de donner une apparence plus neutre aux façades, quelle que soit la couche utilisée. En plus de ces trois types de verre float, il est également possible de produire du verre teinté dans la masse. Des additifs chimiques permettent de fabriquer du verre vert, gris, bleu,.2.2 Propriétés La majorité du verre produit aujourd hui est du verre float dont l épaisseur varie entre,6 et 25 mm et dont la dimension stan- rougeâtre ou bronze au cours de certaines campagnes de production. Changer la couleur du verre dans la cuve prend beaucoup de temps et augmente les coûts de production en raison de la baisse de productivité et du verre perdu pendant la période de transition. C est pour ces raisons que le verre teinté dans la masse n est produit qu épisodiquement..2. Coloration Le verre float standard a une teinte légèrement verdâtre. Cette couleur, visible surtout sur les bords du verre, est due à la présence naturelle d oxyde de fer dans les matières premières. En sélectionnant des matières premières extrêmement pauvres en oxyde de fer, il est possible de produire un verre tout à fait neutre, extra-blanc. Guardian produit du verre blanc sous le nom de GUARDIAN UltraClear. Le verre blanc est principalement utilisé pour la décoration intérieure et pour les produits solaires. GUARDIAN propose également un troisième type de verre float à teneur réduite en fer, GUARDIAN ExtraClear. En termes de couleur et de propriétés spectrales, ce verre se situe entre le verre float blanc UltraClear et le verre float clair standard. En raison de son intéressante combinaison de propriétés, le float ExtraClear est utilisé comme verre de base pour nos produits à couche d isolation thermique ClimaGuard et de.2.2. Densité La densité d un matériau, désignée par le symbole r, est déterminée par le rapport de sa masse à son volume. Le verre float a une masse volumique.2.2.2 Module d élasticité Le module d élasticité est une constante qui relie la contrainte de traction et la déformation pour un matériau élastique isotrope; son symbole est «E». Plus dard est de 3,2 m x 6 m avant transformation. Le verre possède les propriétés physiques suivantes : re = 2 500 kg/m 3. Cela signifie que la masse d un mètre carré de verre float d une épaisseur de mm est de 2,5 kg. un matériau résiste à la déformation, plus la valeur du module d élasticité est élevée. Le verre float a une valeur E = 7 x 0 0 Pa selon la norme EN 572-. Transmission [%] 95 90 85 80 75 70.2.2.3 Émissivité L émissivité (e) mesure la capacité d une surface à refléter la chaleur absorbée sous forme de rayonnement par rapport à celle qu un corps noir rayonnerait à la même température étant entendu que le corps noir absorbe et réémet la totalité du flux énergétique. L émissivité normale d un verre float est e = 0,89, ce qui signifie que 89 % de la chaleur absorbée est réémise (Þ chapitre 3.3). 300 500 700 900 00 300 500 700 900 200 2300 2500 Longeur d onde [nm] Verre float clair ExtraClear UltraClear Coloration 22 23
.2.2.4 Résistance à la compression Comme l annonce le terme, cet indicateur montre la résistance d un matériau à la compression. La résistance du verre à la compression est très élevée: elle est de 700-900 MPa. Le verre plat résiste à une charge de pression 0 fois supérieure à la contrainte de traction maximale..2.2.5 Résistance à la flexion La résistance de flexion du verre n est pas une caractéristique du matériau, mais une valeur indicative qui, comme pour tout matériau cassant, dépend de la composition de la surface soumise à une flexion. Les micro fractures de surface diminuent cette valeur indicative, c est pourquoi la valeur de résistance à la flexion ne peut être déterminée qu en utilisant une valeur statistiquement fiable pour la probabilité de rupture. La norme EN 288-2 définit une probabilité de rupture du verre float de maximum 5 % (en moyenne) pour une résistance à la flexion de 45 MPa (EN 572-). La probabilité de rupture (5 %) est basée sur une déclaration prévisible de 95 % déterminée par méthode de calcul statistique. s = 45 MPa mesure selon la méthode du double anneau de la norme EN 288-2..2.2.6 Résistance aux différences de température.2.2.7 Point de transformation Les propriétés mécaniques du verre float changent à des températures qui se situent entre 520 et 550 C. Il ne faut pas confondre En général, un verre float recuit résiste à une différence de température sur une même surface de 40 K (Kelvin). De plus grandes différences peuvent créer des tensions préjudiciables dans la section transversale du verre et en provoquer la casse. Il est fortement conseillé d évaluer le risque de casse thermique quand il y a une accumulation de chaleur autour du vitrage, due par exemple à un store ou un faux plafond. Il en va de même pour les vitrages partiellement ombragés par des plantations ou des éléments de construction. Guardian peut effectuer pour vous une analyse thermique. Pour ce faire, contactez notre service technique ou commercial. ces températures avec celle de ramolissement du verre qui est d environ 00 plus élevée..2.2.8 Température de ramollissement Le point de ramollissement du verre float se situe à environ 600 C..2.2.9 Coefficient de dilatation linéaire Indique l allongement du verre float lorsque sa température augmente. Ce point est trés important à connaître pour pouvoir associer le verre à d autres matériaux..2.2.0 Capacité calorifique spécifique Cette valeur détermine la quantité de chaleur nécessaire pour.2.2.2 Résistance aux acides 9 x 0-6 K - selon la norme ISO 799 à 20-300 C Cette valeur donne l allongement d un verre d m de long quand sa température s élève d K. élever la température d kg de verre float d K : C = 800 J kg - K -.2.2. Coefficient de transmission thermique (valeur U g ) Calculé selon la norme EN 673. La valeur U g du verre float de Classe selon DIN 26.2.2.3 Résistance aux alcalis Classe -2 selon ISO 695.2.2.4 Résistance à l eau Classe hydrolytique 3-5 selon ISO 79.2.2.5 Substances alcalines agressives fraîches Lorsque ces substances entrent en contact avec du verre comme par exemple du ciment frais délavé par de l eau elles attaquent la silice qui fait partie de la structure du verre et rendent sa surface rugueuse. Ce processus se produit lorsque le 4 mm d épaisseur est de 5.8 W/ m 2 K. séchage du liquide est terminé, c est pourquoi les coulures de substances alcalines ne doivent absolument pas entrer en contact avec le verre et si c était le cas, il faut immédiatement les rincer à l eau claire. 24 25
.3 Couches sur verre float Les couches sont appliquées sur le verre float selon des procédés industriels au nombre de deux. Le premier est un procédé chimique par pyrolyse qui produit des couches dures ; le deuxième est un procédé physique de dépôt de couche sous vide appelé Magnetron Sputtering ou pulvérisation cathodique magnétron. Les deux procédés permettent de donner, en fonction de la.3. Méthode pyrolytique L application d une couche selon le procédé pyrolytique a lieu pendant la production du verre sur la ligne de float. La surface du verre a encore une température de quelques centaines de degrés Celsius lorsque les oxydes de métaux y sont pulvérisés. Les oxydes sont cuits et fixés définitivement sur la surface du verre. Ils sont très durs («hardcoating» ou couche dure) et résistants mais leurs propriétés sont très limitées à cause de leur structure élémentaire. Pour répondre aux normes actuelles, on utilise des revêtements multicouches qui ne sont plus appliqués sur la ligne de.3.2 Procédé cathodique Le procédé magnétron a différentes appellations, dont celle qui date de l apparition du procédé «softcoating» ou couche tendre par opposition à hardcoating. Aujourd hui ce terme peut prêter à confusion puisque les couches magnétron, composées de très composition de la couche, une apparence neutre ou colorée, moins visible lorsque l on regarde à travers le verre que quand on observe sa surface en réflexion. Ces deux technologies intègrent la couche au verre de base et ne doivent pas être confondues avec des revêtements de surface appliqués par pulvérisation, aux rouleaux ou par impression (Þ chapitre 8.2). Production du verre float Verre à env. 800 C Mise en couche Oxydes métalliques Couche d oxydes métalliques Méthode pyrolythique (en ligne) Refroidissement production du verre float mais dans un coater par pulvérisation cathodique sous vide. GUARDIAN n utilise que cette dernière technologie décrite ciaprès. fines couches individuelles, sont extrêmement résistantes. Aucune autre technologie ne permet d appliquer sur du verre une couche si uniforme et avec de telles propriétés optiques et thermiques. d entrée Feuille de verre Vanne de fermeture Coupe transversale d un coater magnétron Couche du dessous Couche de protection Couche de propriétés Couche de protection Couche du dessus Substrat en verre tampon de pulvérisation Cathode de pulvérisation Pompe turbomoléculaire 00 nm tampon de sortie Le matériau qui va être déposé sur la surface du verre est comme une cible (plaque de métal) montée sur une électrode avec un haut potentiel électrique. L électrode et la cible sont électriquement isolées des murs de la chambre sous vide. Le gaz argon de pulvérisation est ionisé par le fort champ électrique (électrons rapides). Les ions d argon accélérés entrent en collision avec la cible et en détachent le matériau qui entre alors en contact avec le verre et se dépose sur sa surface. Les métaux et les alliages sont pulvérisés avec ou sans gaz réactif supplémentaire (O 2 ou N 2 ). Il est ainsi possible de déposer des métaux, des oxydes de métaux ou des nitrures de métaux..3.2. Composition typique d une couche déposée par pulvérisation magnétron Empilage de couches d un verre haute performance Couches du dessous et du dessus : influencent la réflexion, la transmission et la couleur de la couche le nitrure de silicium de la couche du dessus apporte une haute durabilité mécanique Couche de propriétés : Par exemple d argent ou de nickel chrome responsable de la réflexion du rayonnement IR d ondes longue et/ou courtes forte influence sur le coefficient U g, le facteur solaire (g) et la transmission lumineuse Couches de protection : protection de la couche de propriétés contre les agressions mécaniques et chimiques 26 27