Introduction à l'utilisation de l'EVA dans le laminage du verre

Date : 15 décembre 2022

Les encapsulants à base d'EVA sont largement utilisés dans l'industrie photovoltaïque, mais également pour des applications spécifiques du verre architectural, il pourrait être intéressant d'envisager des couches intermédiaires en EVA. Ces matériaux ne constituent pas une concurrence directe avec les intercalaires PVB largement utilisés pour le verre de sécurité, mais ils trouvent une application dans des projets de niche spécifiques où la nature spécifique des polymères EVA (formulés) peut présenter un avantage. Dans ce qui suit, le contexte chimique des couches intermédiaires en polymère EVA sera discuté. Comme il existe des différences importantes entre la chimie de l’EVA et du PVB, il est important d’approfondir les aspects chimiques pour mieux comprendre l’application et le traitement de ce polymère. Ensuite, les propriétés typiques du matériau seront comparées aux propriétés du PVB. À partir de ces informations, il apparaît clairement dans quelles applications de niche typiques l’utilisation de l’EVA peut présenter un avantage. Enfin, le traitement de l'EVA sera discuté et certaines techniques typiques d'évaluation de la qualité qui ne sont pas couramment utilisées dans l'analyse PVB seront brièvement discutées.

EVA signifie copolymère d'éthylène-acétate de vinyle. La figure 1 montre la structure de ce polymère.

Le polymère fait partie de la large famille des polyoléfines dans laquelle les blocs de construction éthylène (x) sont alternés avec des blocs acétate de vinyle (y). La quantité de parties d'acétate de vinyle, ou teneur en VA, détermine les propriétés du polymère et se situe généralement dans la plage de 4 % à 40 %. Plus la teneur en VA est faible, plus l'EVA ressemble aux propriétés d'un polyéthylène qui est un polymère typiquement cristallin. Plus la teneur en VA est élevée, plus le polymère devient amorphe. Cela a un effet significatif sur des propriétés telles que la transparence (plus la teneur en VA est élevée, plus le polymère est transparent) et le point de fusion (plus la teneur en VA est élevée, plus le point de fusion est bas). Les EVA à haute teneur en VA sont également plus doux et moins cassants. Pour les applications de couches intercalaires et d'encapsulation solaire, des EVA à haute teneur en VA sont utilisés avec une valeur typique comprise entre 26 et 28 %. Dans le passé, des polymères à teneur en VA de 32 à 33 % étaient également utilisés, mais ils sont aujourd'hui moins courants. Les EVA à teneur plus élevée en VA trouvent généralement une application dans les systèmes de colle.

Les polymères EVA sont des polymères thermoplastiques et ont un point de fusion distinct entre 70 et 75°C en cas de teneur en VA comprise entre 26 et 28 %. Au-dessus du point de fusion, un polymère thermoplastique est dans un état fondu avec un écoulement de fusion distinct, en fonction des propriétés du polymère telles que la longueur de la chaîne et la ramification de la chaîne du polymère. Dans le cas des types d'EVA utilisés, par exemple, dans les applications de verre de construction, l'écoulement de fusion est assez élevé et environ 25 g/10 min, tel que mesuré dans un indice de fluidité à chaud, qui est un test spécifique pour mesurer les propriétés d'écoulement de polymères fondus.

La faible température de fusion et l'écoulement de fusion élevé de ce matériau ont un effet certain lors du laminage. Surtout dans les applications où des caractéristiques de polymère plus « liquides » sont nécessaires, l’EVA pourrait offrir une solution. Dans les applications où, par exemple, de grands vides doivent être comblés, il pourrait être intéressant d’envisager l’EVA. Cela explique également pourquoi le principal domaine d'application des feuilles de stratification EVA est le laminage de modules photovoltaïques cristallins, où un polymère fondu doit combler les espaces entre les cellules. L'application de l'EVA par rapport au PVB sera discutée plus loin dans ce document.

Comme décrit, un point de fusion bas a certaines implications lors du laminage, mais il influence également la durée de vie du verre stratifié. Une température de 75°C peut être facilement atteinte dans certains environnements, où même une température de service pouvant atteindre 100°C ne fait pas exception. Cela peut entraîner une fusion du polymère EVA et, lorsque le stratifié n'est pas correctement protégé par un cadre, cela peut entraîner un délaminage des vitres.

Ainsi, pour les applications extérieures, la formulation d'EVA avec un système de réticulation est souhaitée. Un tel système de réticulation est utilisé pour relier les chaînes polymères entre elles. La fusion réelle de ces chaînes polymères liées n'est plus possible et la couche intermédiaire reste solide à haute température de fonctionnement. Comme cela sera discuté plus loin dans ce document, la réticulation a lieu à la fin du cycle de stratification, après la fusion et l'écoulement de l'EVA. La figure 2 montre une représentation schématique du mécanisme de réticulation.