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APPAREIL LASER COMPRENANT PLUSIEURS MODULES LASER GÉNÉRANT CHACUN
UNE LIGNE, LES LIGNES SE RECOUVRANT AVEC UN DÉCALAGE DANS LE SENS DE LA
LARGEUR
La présente invention concerne un appareil laser pour le recuit de revêtements
déposés
sur des substrats de grande largeur formé d'une pluralité de modules laser
juxtaposables sans
limitation particulière.
Il est connu d'effectuer un recuit laser local et rapide (laser flash heating)
de
revêtements déposés sur des substrats plats. Pour cela on fait défiler le
substrat avec le
revêtement à recuire sous une ligne laser, ou bien une ligne laser au-dessus
du substrat portant le
revêtement.
Le recuit laser 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.
Afin de pouvoir traiter à grande vitesse des substrats de grande largeur, tels
que les
feuilles de verre plat de taille jumbo (6 m x 3,21 m) sortant des procédés
de float, il est
nécessaire de disposer de lignes laser elles-mêmes très longues (>3m). Or, la
fabrication
d'optiques monolithiques permettant l'obtention d'une ligne laser unique n'est
pas envisageable
pour de telles longueurs. Des appareils laser modulaires ont donc été
envisagés, dans lesquels il
est proposé de combiner des lignes laser élémentaires de moindre dimension
(quelques dizaines
de centimètres) chacune générée par des modules laser indépendants.
Une première solution pour combiner les lignes laser élémentaires consiste à
les
disposer sur des lignes distinctes, par exemple en quinconce ou en vol
d'oiseau , sans qu'il y
ait de zone de recouvrement entre les lignes laser élémentaires, de sorte à
traiter l'ensemble de la
largeur du substrat. Ainsi, chacun des points sur la largeur du substrat passe
au moins une fois
sous une ligne laser élémentaire. Cette solution est relativement simple à
mettre en oeuvre
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notamment parce qu'elle impose peu de contraintes d'encombrement pour les
modules laser.
Cependant, cette solution est source d'inhomogénéité. En effet, certains
points du substrat
subissent deux traitements, éventuellement avec des puissances différentes, en
passant
successivement sous deux lignes laser élémentaires. Cela se traduit
généralement par des défauts
sur le substrat traité.
Une autre solution consiste à aligner exactement les lignes laser élémentaires
entre
elles et de les superposer partiellement entre elles dans la direction de la
longueur tout en
choisissant les profils de puissance linéique des lignes laser élémentaires
tels qu'ils
s'additionnent pour former une ligne homogène (c'est-à-dire une largeur de
ligne et un profil de
puissance linéique constant sur toute la longueur de la ligne). Il est
généralement proposé pour
les lignes laser élémentaires des profils de puissance linéique ayant la forme
d'un chapeau
claque (en anglais top-hat) avec un plateau central très étendu où la
puissance est forte et
constante et, de part et d'autre de ce plateau, des flancs descendant en pente
raide, comme par
exemple dans US 6717105. Le choix de ce type de profil permet de minimiser la
zone de
recouvrement entre deux lignes laser élémentaires adjacentes mais nécessite un
positionnement
très précis des lignes lasers élémentaires. WO 2015/059388 propose de réduire
l'étendue du
plateau central de forte puissance des lignes laser élémentaires. Ainsi, la
pente des deux flancs du
profil de puissance des lignes laser élémentaires est plus faible. Cela permet
de réduire la
répercussion d'une erreur de positionnement des lignes laser élémentaires sur
le profil de densité
de la ligne laser obtenue par combinaison des lignes laser élémentaires.
Cependant, il est très
difficile en pratique d'obtenir des lignes laser élémentaires ayant exactement
le profil de
puissance souhaité. Plus particulièrement, il est difficile d'obtenir des
lignes laser élémentaires
présentant des profils de puissance suffisamment identiques les uns aux
autres, notamment au
niveau des pentes sur les flancs des profils de puissance. Dans la pratique,
le gradient d'intensité
sur les flancs des profils de puissance varie d'une ligne laser élémentaire à
l'autre. Ces
différences de profils de puissance entre les lignes laser élémentaires font
que les lignes laser
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élémentaires ne sont pas parfaitement complémentaires entre elles. Cela
engendre des
surintensités et/ou des sous-intensités dc puissance au niveau des zones de
recouvrement entre
les lignes laser élémentaires et provoque une inhomogénéité de traitement des
parties du substrat
passant sous ces zones de recouvrement par rapport au reste du substrat. Pour
certains
revêtements, cette inhomogénéité de traitement suffit pour occasionner des
défauts visibles sur le
produit final.
La présente invention propose une nouvelle manière de combiner les lignes
laser
élémentaires qui permet de garantir une meilleure homogénéité de traitement
dans les zones de
recouvrement des lignes laser élémentaires. Plus précisément, la présente
invention concerne un
appareil laser comprenant :
plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de
longueur L et de largeur
W focalisée au niveau d'un plan de travail ; et
des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat;
dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les
lignes laser
élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent
en une ligne laser
unique, chaque ligne élémentaire présentant un recouvrement dans la direction
de la longueur
avec une ligne laser élémentaire adjacente ; et
les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat
perpendiculairement à la ligne de
laser unique ;
caractérisé en ce que, pour au moins deux lignes laser élémentaires
adjacentes, les deux lignes
laser élémentaires adjacentes présentent un décalage l'une par rapport à
l'autre dans la direction
de la largeur, ledit décalage étant inférieur à la demi-somme des largeurs
desdites deux lignes
laser élémentaires adjacentes ; le recouvrement desdites deux lignes laser
élémentaires
adjacentes étant tel que, en l'absence de décalage, le profil de puissance
linéique de la ligne laser
unique présente un maximum local au niveau de la zone de recouvrement.
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FIG. I représente un exemple de ligne laser élémentaire (A) et son profil de
puissance correspondant (B).
FIG. 2 représente des exemples de zones de recouvrement entre deux lignes
laser
élémentaires sans décalage (A) et avec décalage (B).
FIG. 3 représente des exemples de profil du facteur de mérite au niveau de la
zone de
recouvrement de deux lignes laser élémentaires sans décalage (A) et avec
décalage (B).
Contrairement à l'état de la technique, on ne cherche pas dans la présente
invention à
aligner parfaitement les lignes laser élémentaires entre elles pour faire
correspondre les profils de
puissance des lignes de laser élémentaires, théoriquement identiques, entre
eux. La
Demanderesse a en effet trouvé que l'homogénéité du traitement peut être
améliorée par un
décalage des lignes lasers élémentaires adjacentes, créant ainsi localement
une augmentation de
la largeur de la ligne laser unique au niveau des zones de recouvrement entre
ces lignes laser
élémentaires adjacentes. Cette approche va à l'encontre des préjugés de
l'homme du métier qui,
pour améliorer l'homogénéité du traitement, cherche à faire subir à tous les
points du substrat le
même historique de traitement, et notamment une même durée de traitement. Au
contraire,
l'élargissement de la ligne sur certaines zones de recouvrement augmente la
durée de traitement
des parties du substrat passant sous ces zones. De manière surprenante,
l'élargissement de la
ligne laser unique au niveau des zones de recouvrement permet cependant
d'améliorer
l'homogénéité du traitement malgré l'augmentation de la durée du traitement.
Il semble en effet
que la répartition sur un laps de temps plus important des surintensités,
provoquées par le
recouvrement de profils de puissance de deux lignes laser élémentaires
adjacentes qui ne seraient
pas parfaitement complémentaires, s'avère moins préjudiciable pour
l'homogénéité du
traitement.
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Plus particulièrement, l'augmentation de la largeur de la ligne laser unique
au niveau
des zones de recouvrement permet de diminuer, au niveau des zones de
recouvrement, la
variation d'un facteur de mérite F, défini dans la présente demande comme
étant le rapport de la
puissance linéique sur la racine carré de la largeur de la ligne. La
Demanderesse a en effet mis en
évidence que l'homogénéité du traitement thermique par la ligne laser unique
peut être corrélée à
l'homogénéité du facteur de mérite F. Le facteur de mérite F en un point d'une
ligne laser est
déterminé par la formule suivante :
F=
dans laquelle w et P sont respectivement la largeur de la ligne laser à ce
point donné et la
puissance linéique locale (cumulée sur toute la largeur) de la ligne laser à
ce point donné.
Par l'expression en un point donné d'une ligne laser au sens de la présente
invention, on entend à une position donnée le long de la ligne laser.
Autrement dit, un point
de la ligne laser est assimilé à une position sur l'axe longitudinal x de la
ligne laser (c'est-à-dire
dans le plan de travail et perpendiculairement à la direction du défilement).
Au sens de la présente invention, la puissance linéique locale P en un
point donné
d'une ligne laser désigne la puissance délivrée par le module sur l'ensemble
de la largeur de la
ligne laser à ce point donné. On appelle largeur en un point donné w d'une
ligne laser la
dimension, mesurée à ce point donné dans la direction transversale y de la
ligne laser (c'est-à-
dire et parallèlement à la direction du défilement), d'une zone ayant une
puissance au moins
égale à 1/e2 fois la puissance maximale de la ligne laser. Si l'axe
longitudinal est nommé x, on
peut définir une distribution de largeurs selon cet axe, nommé w(x).
L'appareil laser comprend de préférence au moins 3 modules, en particulier au
moins
5 modules, voire au moins 10 modules, chaque module laser générant une ligne
laser élémentaire
focalisée au niveau du plan de travail qui correspond au plan du revêtement à
recuire, c'est-à-
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dire généralement à la surface supérieure ou inférieure du substrat. Les
modules laser sont
assemblés et montés sur l'appareil laser dc manière à ce que les faisceaux
lasers formant les
lignes laser coupent le plan de travail avec un angle non nul par rapport à la
normal au plan de
travail, typiquement supérieur à 2 et inférieur à 20 , de préférence
inférieur à 100
.
Comme illustré à la Fig.1A, chaque ligne laser élémentaire présente une
longueur L
et une largeur W. On appelle longueur L d'une ligne laser la dimension,
mesurée dans la
direction longitudinale x, d'une zone ayant une puissance au moins égale à
1/e2 fois la puissance
maximale de la ligne laser. La largeur moyenne W d'une ligne laser, aussi
appelée
simplement largeur d'une ligne laser par opposition à la largeur en un
point w de la ligne
laser, est définie par la moyenne arithmétique des largeurs en chacun des
points de la ligne laser.
Afin d'éviter toute hétérogénéité de traitement, la distribution de largeurs
w(x) est étroite toute la
longueur d'une ligne. Ainsi, la variation de la distribution de largeur w(x)
le long de la ligne laser
ne varie pas de plus de 10%, de préférence pas de plus de 5%, plus
préférentiellement pas de
plus de 3%, par rapport à la largeur moyenne de la ligne laser. Les lignes
laser élémentaires ont
généralement une longueur et une largeur sensiblement identiques les unes aux
autres. Les lignes
laser élémentaires ont typiquement une longueur de 10 à 100 cm, de préférence
20 à 75 cm, plus
préférentiellement de 30 à 60 cm, et une largeur de 10 à 100 itm, de
préférence de 40 à 75 itm.
Prises indépendamment, les lignes de laser élémentaires ont typiquement un
profil de
puissance linéique présentant un plateau central p et deux flancs latéraux f
tels qu'illustrés
schématiquement à la Fig.1B. Au sens de la présente invention, on entend par
profil de
puissance linéique d'une ligne laser la distribution, sur l'ensemble de la
longueur de la ligne
laser, de la puissance linéique locale P en fonction de la position sur la
ligne laser. L'axe
longitudinal étant nommé x, le profil de puissance linéique est donc définit
par P(x).Le plateau
central a une puissance sensiblement constante, et chaque flanc latéral
correspond à un gradient
de puissance. Le plateau central représente généralement au moins 50%, de
préférence 70 à 98%,
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plus préférentiellement 80 à 96%, de la longueur de la ligne laser
élémentaire. La largeur d'une
ligne laser élémentaire est sensiblement constante le long du plateau central.
Par l'expression
sensiblement constant on entend que la grandeur considérée ne varie de pas
plus de 10%, de
préférence de pas plus de 5%, plus préférentiellement de pas plus de 3%. Les
flancs latéraux
représentent généralement chacun indépendamment moins de 25%, de préférence de
1 à 15%,
plus préférentiellement de 2 à 10%, de la longueur de la ligne laser
élémentaire. Les flancs
latéraux ont de préférence sensiblement la même longueur.
Les lignes laser élémentaires sont aboutées les unes aux autres dans la
direction de
leurs longueurs de sorte à former une ligne laser unique continue. La ligne
laser unique a
typiquement une longueur supérieure à 1,2 m, de préférence supérieure à 2 m,
plus
préférentiellement supérieure à 3 m. Par ligne laser continue, on entend qu'il
existe un chemin
allant d'un bout à l'autre le long de la ligne laser unique sur lequel la
puissance n'est jamais
inférieure à 90% de la puissance maximale de la ligne de laser unique. Pour
cela, deux lignes
laser élémentaires adjacentes présentent une zone de recouvrement. Par zone
de
recouvrement on entend une zone dans laquelle deux lignes élémentaires
adjacentes se
superposent. On entend par recouvrement R la dimension de la zone de
recouvrement
mesurée en projection sur l'axe longitudinal x. Le décalage est défini par
rapport à une position
de référence dans laquelle les lignes laser élémentaires sont exactement
alignées. Comme illustré
à la FIG. 2A, deux lignes laser élémentaires adjacentes LA1 et LA2 sont
considérées comme
étant exactement alignées lorsque, au niveau de la zone de recouvrement entre
les deux lignes
laser élémentaires adjacentes, les barycentres des distributions d'intensité
Cl et C2 des deux
lignes laser élémentaires projetés sur l'axe transversal y ont une coordonnée
identique. Ainsi, le
décalage D entre deux lignes laser élémentaires adjacentes est défini comme
la distance entre
les projections, sur l'axe transversal y, des barycentres des puissances des
extrémités des deux
lignes laser élémentaires adjacentes participant à la zone de recouvrement
entre ces deux lignes.
Un barycentre des distributions d'intensité est défini par le point ayant
comme coordonnées la
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moyenne des coordonnées, pondérée par la valeur des distributions d'intensité,
de l'ensemble des
points de la zone considérée. En pratique, pour deux lignes laser élémentaires
adjacentes
décalées comme illustrées à la FIG. 2B, on peut définir pour chacune des
lignes élémentaires
LA1 et LA2 une ligne enveloppe El, respectivement E2, définie par le contour
de la zone ayant
une puissance au moins égale à 1/e2 fois la puissance maximale de la ligne
laser. Les lignes-
enveloppes présentent alors deux point d'intersection I et I'. Le recouvrement
R peut être défini
par la distance entre les projections des points I et I' sur l'axe
longitudinal x. Le décalage D peut
être défini par la différence entre la demi-somme des largeurs moyennes des
lignes laser
élémentaires adjacentes et la distance entre les projections des points I et
I' sur l'axe transversal
y.
Le recouvrement entre deux lignes laser élémentaires adjacentes est
généralement au
moins égal au plus court des flancs latéraux desdites deux lignes laser
élémentaires adjacentes au
niveau de la zone de recouvrement. Ainsi, le recouvrement est généralement
égal à moins de
25%, de préférence 1 à 15%, plus préférentiellement 2 à 10%, de la longueur de
chacune des
lignes laser élémentaires. Dans un mode de réalisation préféré, les flancs
latéraux des lignes laser
élémentaires ont une longueur sensiblement égale entre eux et le recouvrement
est sensiblement
égal à la longueur des flancs latéraux.
Dans la présente invention, au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes
présentent un décalage non nul, de préférence supérieur à 10%, plus
préférentiellement supérieur
à 25%, de la largeur de chacune desdites lignes laser élémentaires adjacentes.
Lesdites au moins
deux lignes laser élémentaires adjacentes présentent en outre, un recouvrement
tel que, en
l'absence de décalage, le profil de puissance linéique de la ligne laser
unique présente un
maximum local au niveau de la zone de recouvrement. Autrement dit, lesdites au
moins deux
lignes laser élémentaires adjacentes présentent des profils de puissance
linéique dont les flancs
latéraux ne sont pas exactement complémentaires. Ledit maximum local du profil
de puissance
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linéique de la ligne laser unique a de préférence une valeur supérieure de
20%, plus
préférentiellement supérieur de 10%, par rapport à la puissance linéique
moyenne de chacune
des lignes laser élémentaires adjacentes hors des zones de recouvrement. Le
décalage et le
recouvrement desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes sont
de préférence tels
que le facteur de mérite F de la ligne laser unique au niveau de la zone de
recouvrement présente
une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus
préférentiellement inférieure
à 10%, encore plus préférentiellement inférieure à 5% par rapport au facteur
de mérite moyen de
chacune desdites au moins deux lignes laser élémentaires adjacentes hors des
zones de
recouvrement. Dans le cas de lignes laser élémentaires présentant une
puissance et une largeur
sensiblement constantes au niveau du plateau central du profil de puissance
linéique, la
puissance linéique moyenne et le facteur de mérite moyen hors des zones de
recouvrement
peuvent être assimilés à la puissance linéique moyenne et au facteur de mérite
moyen sur le
plateau central du profil de puissance linéique.
Les moyens de convoyage sont destinés à accueillir un substrat et permettre le
défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique.
L'important étant de
permettre le défilement relatif du substrat par rapport à la ligne laser
unique, l'appareil peut être
conçu de manière à ce que le substrat soit fixe et les modules laser défilent
au-dessus ou au-
dessous du substrat ou inversement. Cependant, du point de vue industriel,
notamment pour le
traitement de substrats de grande taille de type jumbo , il est préférable
que les modules laser
soient fixes et le substrat à traiter défile au-dessous ou au-dessus des
modules. Le substrat peut
être mis en mouvement à l'aide de tous moyens mécaniques de convoyage, par
exemple à l'aide
de bandes, de rouleaux, de plateaux en translation. Le système de convoyage
permet de contrôler
et réguler la vitesse du déplacement. Le moyen de convoyage comprend de
préférence un châssis
rigide et une pluralité de rouleaux. Le pas des rouleaux est avantageusement
compris dans un
domaine allant de 50 à 300 mm. Les rouleaux comprennent de préférence des
bagues
métalliques, typiquement en acier, recouvertes de bandages en matière
plastique. Les rouleaux
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sont de préférence montés sur des paliers à jeu réduit, typiquement à raison
de trois rouleaux par
palier. Afin d'assurer une parfaite planéité du plan de convoyage, le
positionnement de chacun
des rouleaux est avantageusement réglable. Les rouleaux sont de préférence mus
à l'aide de
pignons ou de chaînes, de préférence de chaînes tangentielles, entraînés par
au moins un moteur.
Si le substrat est en matière organique polymérique souple, le déplacement
peut être réalisé à
l'aide d'un système d'avance de films sous forme d'une succession de rouleaux.
Dans ce cas, la
planéité peut être assurée par un choix adéquat de la distance entre les
rouleaux, en tenant
compte de l'épaisseur du substrat (et donc de sa flexibilité) et de l'impact
que peut avoir le
traitement thermique sur la création d'une éventuelle flèche.
La présente invention concerne également un procédé de réglage d'un appareil
laser
comprenant :
plusieurs modules laser générant chacun une ligne laser élémentaire de
longueur L et de largeur
ff focalisée au niveau d'un plan de travail ; et
des moyens de convoyage destinés à accueillir un substrat;
dans lequel lesdits modules laser sont positionnés de manière à ce que les
lignes laser
élémentaires générées sont sensiblement parallèles entre elles et se combinent
dans la direction
de la longueur en une ligne laser unique; et
les moyens de convoyage permettent le défilement du substrat
perpendiculairement à la ligne de
laser unique ;
ledit procédé comprenant :
¨ la mesure des profils de puissance linéique et des largeurs de deux
lignes laser élémentaires
adjacentes prises individuellement ;
¨ la détermination du couple recouvrement-décalage nécessaire pour que le
facteur de mérite
F de la ligne de laser unique au niveau de la zone de recouvrement présente
une variation
inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, plus préférentiellement
inférieure à 10%
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par rapport au facteur de mérite moyen de chacune desdites deux lignes laser
élémentaires
adjacentes hors zone de recouvrement ; et
¨ le positionnement des modules lasers correspondants auxditcs deux lignes
laser élémentaires
adjacentes de manière à ce que lesdites deux lignes laser élémentaires
adjacentes présentent
le couple recouvrement-décalage déterminés.
Les profils de puissance linéique de chacune des lignes laser élémentaires
sont
mesurés séparément les unes des autres au niveau du plan de travail. Ils
peuvent être mesurés en
disposant un détecteur de puissance le long de la ligne laser, par exemple un
puissance-mètre
calorimétrique, tel que notamment le puissance-mètre Beam Finder de la société
Coherent Inc.,
ou un system d'analyse de faisceau laser à l'aide d'une caméra, telle que le
système FM 100 de
la société Métrolux GmbH. Un système d'analyse de faisceau laser a pour
avantage de permettre
une mesure simultanée des largeurs des lignes laser. A partir des profils
mesurés, il est possible
de déterminer par simulation, pour un recouvrement et un décalage donné entre
deux lignes laser
élémentaires, le profil du facteur de mérite F au niveau de la zone de
recouvrement. Ainsi, en
balayant les couples recouvrement-décalage avec un pas adapté, ceux-ci peuvent
être choisis, par
exemple à l'aide d'un logiciel adapté, de façon à ce que le facteur de mérite
F satisfasse les
conditions mentionnées ci-dessus. Idéalement, on choisira le couple
recouvrement-décalage pour
lequel la variation du facteur de mérite est minimale. Cependant, une simple
diminution de la
variation du facteur de mérite de façon à ce que cette variation soit
inférieure à 20% par rapport
au facteur de mérite moyen de chacune desdites deux lignes laser élémentaires
adjacentes hors
zone de recouvrement, même si celle-ci n'est pas minimale, permet déjà
d'améliorer
l'homogénéité du traitement de façon satisfaisante pour la plupart des
revêtements à traiter.
Dans un mode de réalisation préféré, dans lequel l'appareil laser comprend n
modules laser générant n lignes laser élémentaires, n étant strictement
supérieur à 2, il est
également possible de déterminer en outre quelle combinaison de lignes laser
élémentaires avec
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quels couples recouvrement-décalage est susceptible de minimiser la variation
du facteur de
mérite. En effet, chacune des lignes laser élémentaire n'ayant pas strictement
le même profil de
puissance linéaire, notamment au niveau des flancs latéraux, le profil de la
ligne unique dépend
également de l'ordre dans lequel les lignes laser élémentaires sont combinées.
Par exemple, pour
trois lignes élémentaires A, B et C, les différentes combinaisons de
juxtaposition des lignes laser
élémentaires ABC, ACB, BAC, BCA, CAB et CBA ne donnent pas nécessairement,
même après
optimisation des couples recouvrement-décalage, des profils de facteur de
mérite identiques.
Ainsi, le procédé de réglage selon l'invention comprend de préférence :
¨ la mesure des profils de puissance linéique de chacune des n lignes laser
élémentaires prises
individuellement ;
¨ la détermination de la combinaison de juxtaposition des n lignes laser
élémentaires et, pour
chaque couple de lignes laser adjacentes, du couple recouvrement-décalage
nécessaires pour
que le facteur de mérite F de la ligne de laser unique au niveau des zones de
recouvrement
présentent une variation inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%,
plus
préférentiellement inférieure à 10% par rapport au facteur de mérite moyen de
chacune
desdites lignes laser élémentaires hors zones de recouvrement ; et
¨ le positionnement des modules lasers correspondants aux lignes laser
élémentaires de
manière à ce que lesdites lignes laser élémentaires soient dans la combinaison
de
juxtaposition déterminée et chaque couple de lignes laser élémentaires
adjacentes présentent
le recouvrement et le décalage déterminés.
Il est entendu que plusieurs combinaisons de juxtaposition des lignes laser
élémentaires, avec le choix adéquat des couples recouvrement-décalage pour
chaque couple de
lignes laser élémentaires adjacentes, peuvent permettre de satisfaire les
conditions mentionnées
ci-dessus pour le facteur de mérite F, voire de minimiser la variation du
facteur de mérite.
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L'appareil laser de la présente invention est adapté au traitement thermique
de
revêtements déposés à la surface d'un substrat. Un autre objet de la présente
invention concerne
l'utilisation de l'appareil laser tel que décrit ci-dessus pour le traitement
thermique d'un
revêtement déposé sur un substrat.
La présente invention concerne également un procédé de traitement thermique
d'un
revêtement déposé sur un substrat à l'aide de l'appareil laser tel que défini
ci-dessus
comprenant :
¨ la fourniture du substrat revêtu du revêtement à traiter sur les moyens
de convoyage de
façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail ;
¨ le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique ; et
¨ la récupération du substrat revêtu du revêtement traité thermiquement.
Alternativement, le procédé de traitement thermique d'un revêtement déposé sur
un
substrat comprend :
¨ la fourniture d'un appareil laser tel que défini dans le procédé de
réglage ci-dessus ;
- le réglage de l'appareil laser selon le procédé de réglage ci-dessus ;
¨ la fourniture du substrat revêtu du revêtement à traiter sur les moyens
de convoyage de
façon à ce que le revêtement soit au niveau du plan de travail ;
¨ le défilement du substrat perpendiculairement à la ligne laser unique ;
¨ la récupération du substrat revêtu du revêtement traite thermiquement.
Le substrat peut être un substrat organique ou inorganique. Le substrat est de
préférence en verre, en vitrocéramique ou en matière organique polymérique. Il
est de
préférence transparent, incolore (il s'agit alors d'un verre clair ou extra-
clair) ou coloré, par
exemple en bleu, gris, vert ou bronze. Le verre est de préférence de type
silico-sodo-calcique,
mais il peut également être en verre de type borosilicate ou alumino-
borosilicate. Les matières
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organiques polymériques préférées sont le polycarbonate, le polyméthacrylate
de méthyle, le
polyéthylène téréphtalatc (PET) , le polyéthylène naphtalatc (PEN), ou encore
les polymères
fluorés tels que l'éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE). Le substrat possède
avantageusement au
moins une dimension supérieure ou égale à 1 m, voire 2 m et même 3 m.
L'épaisseur du
substrat varie généralement entre 0,5 et 19 mm, de préférence entre 0,7 et 9
mm, notamment
entre 2 et 8 mm, voire entre 4 et 6 mm. Le substrat peut être plan ou bombé,
voire flexible.
Le revêtement comprend de préférence une couche dont au moins une propriété
est
améliorée lorsque le taux de cristallisation de ladite couche augmente. La
couche est de
préférence à base d'un métal, oxyde, nitrure, ou mélange d'oxydes choisi parmi
l'argent, le
titane, le molybdène, le niobium, l'oxyde de titane, les oxydes mixtes
d'indium et de zinc ou
d'étain, l'oxyde de zinc dopé à l'aluminium ou au gallium, les nitrures de
titane, d'aluminium
ou de zirconium, l'oxyde de titane dopé au niobium, le stannate de cadmium
et/ou d'étain,
l'oxyde d'étain dopé au fluor et/ou à l'antimoine. La présente invention est
particulièrement
adaptée aux revêtements comprenant une couche à base d'argent ou de titane,
ceux-ci étant plus
sensibles aux inhomogénéités du traitement thermique. L'expression à base de
en référence
à la composition d'une couche signifie que ladite couche comprends plus de
80%, de
préférence plus de 90%, plus préférentiellement plus de 95%, en poids du
matériau concerné.
La couche peut être essentiellement constituée dudit matériau, c'est-à-dire
comprenant plus de
99% en poids dudit matériau.
Le substrat est positionné sur les moyens de convoyage de façon à ce que le
revêtement soit au niveau du plan de travail. En d'autres termes, le substrat
est positionné de
façon à ce que les lignes laser élémentaires soient focalisées au niveau du
revêtement à traiter.
La vitesse de défilement du substrat par rapport à la ligne laser dépend bien
entendu de la
nature du revêtement à traiter, de son épaisseur mais également de la
puissance des lignes laser.
A titre d'indication, la vitesse de défilement est avantageusement d'au moins
4 m/min,
CA 02995655 2018-02-14
WO 2017/032947 15 PCT/FR2016/052104
notamment 5 m/min et même 6 m/min ou 7 m/min, ou encore 8 m/min et même 9
m/min ou 10
m/min. Selon certains modes de réalisation, la vitesse de déplacement du
substrat est d'au
moins 12 m/min ou 15 m/min, notamment 20 m/min et même 25 ou 30 m/min. Afin
d'assurer
un traitement qui soit le plus homogène possible, la vitesse de déplacement du
substrat varie
lors du traitement d'au plus 10% en relatif, notamment 2% et même 1% par
rapport à sa valeur
nominale.
L'invention est illustrée à l'aide d'exemples non limitatifs suivants.
EXEMPLE
Un appareille laser est doté de deux modules laser générant chacun une ligne
laser
élémentaire de longueur 40 cm et de largeur 65 gni et dont les profils de
puissance linéique
présentent un plateau central et deux flancs latéraux, avec un puissance
linéique de 250 W/cm
au niveau du plateau.
Deux échantillons Si et S2 d'un substrat en verre silico-sodo-calcique flotté,
vendu
sous la dénomination Planicleare par la demanderesse, de dimension 80 cm*80 cm
et revêtus
d'un revêtement PLANITHERM comprenant une couche d'argent, ont été soumis à
un
traitement thermique par passage, à une vitesse de défilement de 3 m/s, sous
une ligne laser
unique formée par les deux lignes laser élémentaires.
Pour le traitement de l'échantillon Si, les deux lignes laser élémentaires
sont
combinées avec un recouvrement de 20 mm et un décalage nul. La ligne laser
unique ainsi
formée présente une largeur constante. Le profil du facteur de mérite F = ¨ de
la ligne laser
unique au niveau de la zone de recouvrement des deux lignes laser élémentaires
est représenté à
la FIG. 3A. Pour faciliter la lecture, le facteur de mérite a été normalisé
par rapport au facteur
de mérite moyen hors zone de recouvrement. On peut remarquer que le facteur de
mérite
CA 02995655 2018-02-14
WO 2017/032947 16 PCT/FR2016/052104
présente un maximum supérieur de plus de 20% par rapport au facteur de mérite
moyen hors
zone de recouvrement.
Pour le traitement de l'échantillon S2, les deux lignes laser élémentaires
sont
combinées avec un recouvrement identique au traitement de SI (20 mm) et un
décalage de
60 m. La ligne laser unique présente ainsi une largeur plus importante (100
ium) au niveau de
la zone de recouvrement par rapport aux zones hors recouvrement. Le profil du
facteur de
mérite F =
de la ligne laser unique au niveau de la zone de recouvrement des deux lignes
Nw
laser élémentaires est représenté à la FIG. 3B. On peut remarquer que le
facteur de mérite ne
varie pas de plus de 15% par rapport au facteur de mérite moyen hors zone de
recouvrement.
Après traitement, les échantillons sont observés à l'oeil nu sous un ciel
artificiel.
L'échantillon Si présente une marque visible à l'oeil nu au niveau de la zone
du substrat
correspondant au passage sous la zone de recouvrement des lignes laser
élémentaires. Au
contraire, l'échantillon S2 apparaît homogène. Le décalage des deux lignes
laser élémentaires
permet donc de diminuer de manière satisfaisante les défauts provoqués par une
inhomogénéité
de traitement au niveau du recouvrement de deux lignes laser élémentaires.
