Le vitrage anti-givre

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Description détaillée

Quand l'hiver prend ses quartiers et que les températures diminuent de jour en jour, pour de nombreux automobilistes l'agacement est à son comble lorsque l'on découvre son véhicule recouvert de givre et qu'il faut gratter le pare-brise avant de prendre la route. De plus, le grattage manuel n'est jamais suffisant, il faut ensuite mettre le dégivrage, mettre la ventilation pour désembuer.
Le groupe Volkswagen AG et l'Institut de technologie des surfaces Fraunhofer ont décidé de travailler ensemble sur un pare-brise qui repousse la formation du givre.
Bien sûr, il y a eu plusieurs tentatives de pare-brise antigivre mais ils présentaient bien des inconvénients et n'ont pas rencontré beaucoup de succès. Le premier d'entre eux fut le modèle double vitrage, assez coûteux et présentant une problématique quant à la réception des ondes. Le pare-brise chauffant avait également été développé et outre l'augmentation évidente de la consommation, il y avait une légère baisse de la visibilité de l'ordre de 1 à 2 % liée aux nombreux filaments qui étaient assez apparents si l'on s'en approchait.
Volkswagen AG a dévoilé en 2010, le premier pare-brise antigivre qui ne se laisse pas abattre face aux températures négatives. Ce pare-brise est capable d'éviter la formation de givre par des températures inférieures à 0°C.
Une fine pellicule chimique, à base d'oxyde d'étain-indium et entièrement transparente, est appliquée sur la vitre. Cette pellicule ralentit les émissions de chaleur par rayonnement vers l'extérieur grâce à ses propriétés physiques. Plus chaud, le pare-brise empêche ou retarde le refroidissement de la surface du verre au-dessous du point de rosée. Celui-ci reste sec et empêche la formation de givre jusqu'à -18°C. Ce principe n'est toutefois pas efficace à 100%, en particulier dans des conditions difficiles telles que le vent ou une atmosphère très humide. Mais Volkswagen assure que la formation de givre est largement atténuée ou retardée.

Les ingénieurs de Volkswagen ont eu l'idée d'un matériau sur lequel la glace ne pourrait se former sous la forme d'un revêtement Low-E (Low thermal Emissivity) à faible émissivité thermique qui est appliqué sur le vitrage extérieur et qui empêche le rayonnement de la chaleur vers le ciel.
Proposé comme alternative au pare-brise chauffant, cette technologie pourrait être appliquée sur toutes les surfaces vitrées.
Le revêtement est très résistant. Il peut être plié, et résiste à l'usure et aux rayures. Cette couche de nano cristaux, d'une épaisseur inférieure à 10 µm, peut également être appliquée sur des voitures plus anciennes.
Les revêtements contenant de l'indium ont aussi pour propriétés une haute conductivité électronique et une réflexion importante du rayonnement infrarouge. On les emploie pour désembuer les pare-brises des avions et des locomotives et pour éviter la formation de givre dans les réfrigérateurs et les congélateurs. La diminution du transfert de chaleur radiante à travers les vitres, due aux propriétés réflectives de l'indium, est aussi utilisée pour améliorer l'efficacité.
Le vitrage antigivre comprend une couche hydrophobe formée à partir d'une composition chimique et une couche d'oxyde d'indium-étain, oxyde d'indium dopé à l'étain ou ITO (Indium Tin Oxide) pour l'appellation anglaise qui est un mélange d'oxyde d'indium (métal lourd semi-précieux, gris brillant, malléable et extrêmement rare) environ 90% et d'oxyde d'étain pour le reste. Ce composé est incolore et transparent en couches minces, de couleur jaunâtre sous forme de poudre.

Déjà utilisé en particules insérées dans la couche de PVB pour certaines technologies de vitrage feuilleté athermique.

La caractéristique principale de l'oxyde d'indium-étain est sa combinaison de conductivité électrique et de transparence optique. Cependant, un compromis doit être atteint lors du dépôt de films, l'augmentation de la concentration de porteurs de charges induisant une hausse de conductivité du matériau, mais une perte de sa transparence.
En raison du coût et de la quantité limitée disponible d'indium, de la fragilité et du manque de flexibilité des couches minces d'ITO, et du vide requis et onéreux pour le dépôt des couches, des alternatives sont recherchées; les enrobages de nanotubes de carbone conducteurs figurent ainsi dans les prospectives possibles pour ce remplacement.
Le point négatif est que l'oxyde d'étain perturbe la réception téléphonique, si bien qu'une antenne extérieure devient obligatoire. Il en est de même pour la réception d'un signal GPS, nécessaire à la navigation assistée. Pour les ondes radio, c'est un détail, on peut intégrer le récepteur radio au pare-brise, comme c'était le cas pour certains modèles. Quant aux GSM, il faut prévoir l'intégration d'un système de relais externe ou, tout simplement, s'en passer au volant, ce qui n'est pas plus mal pour la sécurité de tout le monde.
Mais ces handicaps ont finalement eu raison du pare-brise magique qui n'a pas été commercialisé.
Après une solution à base d'oxyde d'indium et d'étain, le constructeur allemand a présenté, en collaboration avec Saint Gobain, sa parade qui consiste à intégrer une feuille d'argent invisible dans le verre. La fine couche de métal est parcourue par un courant pour faire fondre le givre en moins de 4 minutes. Le système, appelé SGS ClimaCoat, a l'avantage d'être efficace en hiver pour dégivrage et le désembuage, et en même temps de limiter la chaleur dans l'habitacle en été avec ses propriétés athermiques.

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Méthodes et pratiques

Méthodes semblables au remplacement d'un vitrage normal.

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Impact sur les compétences en atelier

• Connaître les différents types de vitrage (propriétés, fonctionnalité, composition, réparabilité, …).