Brevet FR2010882A1 — publié le 19700220

,ft 2010882 69 19277 L'invention concerne un procédé permettant d'obtenir un ruban de verre renfermant une armature, à partir du procédé de fabrication par flottage dans lequel le verre en fusion est déversé à débit constant sur un bain de métal fondu tel que l'étain, pour s'y éta-5 1er en une nappe d'épaisseur uniforme qui s,'avance à la surface du bain, le long duquel elle se refroidit suivant un profil réglé de température. Ce procédé connu, également dénommé procédé "float", est fondamentalement différent des procédés antérieurs par lesquels étaient 10 obtenus des rubans de verre, de sorte qu'il n'est pas possible d'y transposer les procédés et dispositifs connus pour l'obtention de rubans de verre armé. L'invention a pour objet d'utiliser les avantages connus du procédé float en le transformant de manière à permettre d'obtenir un 15 ruban de verre muni d'une armature. Le procédé suivant l'invention se caractérise fondamentalement en ce que la nappe de verre qui s'étale sur le bain d'étain, est amenée à sa largeur définitive pour une température de la face supérieure d'environ 1050°C, qu'à cette température on y introduit par 20 le haut une armature sans que les organes qui effectuent cette opération viennent au contact du verre et que la face supérieure du ruban est ensuite réchauffée suffisamment pour que les cicatrices laissées par l'introduction de l'armature disparaissent en laissant la surface plane se reconstituer. 25 La Demanderesse a constaté qu'il est nécessaire que la température du verre ne soit pas inférieure à 1050°C, au moment où l'on introduit l'armature. En dessous de cette température, la viscosité du verre est assez élevée pour que la force nécessaire pour introduire les fils dans la profondeur de la nappe soit relativement importan-30 te ; l'étain liquide qui supporte cette dernière cède à cet emplacement sous la pression ainsi exercée, de sorte que l'on ne peut plus maintenir le ruban à la hauteur constante qui permet d'introduire l'armature sans difficultés. Si la hauteur du bain à cet emplacement est faible, le ruban peut arriver à toucher le fond de 35 la cuve, ce qui endommage sa face inférieure. Ces difficultés sont évitées si la température de la face supérieure n'est pas inférieure à 1050°C au moment où l'on introduit l'armature. Cependant, à cette température, la viscosité du verre est relativement faible et le ruban n'est pas encore stabilisé. Après introduc-40 tion de l'armature, il n'est cependant plus possible de modifier 2Ô1ÛÔÔ2 69 19277 les dimensions du ruban, c'est-à-dire sa largeur et son épaisseur, sans provoquer des déplacements relativement nuisibles du verre par rapport aux fils. Il est donc nécessaire de donner à la feuille sa largeur définitive à cette température de 1050°C. Pour cela, il est 5 avantageux de la conduire entre des bordures et de la limiter ainsi sur les côtés aussi longtemps qu'il le faut pour que le ruban soit pratiquement stabilisé. Une caractéristique supplémentaire de l'invention consiste en ce que l'on introduit l'armature dans la nappe de verre de telle manière 10 que les dispositifs qui dirigent et supportent les fils métalliques n'entrent pas en contact avec la face supérieure de la feuille de façon qu'ils ne l'endommagent pas. Dans me mise en oeuvr® avantageuse du nouveau procédé, les bordures latérales sont constituées de blocs d'un matériau difficile à 15 mouiller par le verre, tel que le graphite ; on peut avantageusement les empêcher d'adhérer au verre en entretenant, dans la zone . de contact^ un coussin gaseux ou une couche d'étain liquide.. Pour aettre ©ai oeuvre le procédé selon l'invention, il est possible, ' ! et ceci constitue une autre caractéristique de l'invention, de i 20 renforcer le refroidissement du verre sur sa face inférieure, au moins dans la zone où sa face supérieure atteint la température de 1050°C. On crée ainsi use couche de verre plus froide, dont la viscosité ©st plus élevée, pendant que l'on introduit l'armature par le haut dans l'épaisseur de la nappe | la couche plus froide 25 augmente ea aime temps la rigidité de l'ensemble du ruban de sorte que la pression exercée par l'introduction de l'armature n'enfonce pas si facilement celui-ci dans le bain, car elle s'exerce sur une surface plus importants. D'autre part, cette couche emplche l'arma- jj tare âe pénétrer facilement au-delà d'une certaine profondeur à 30 1'intérieur de la feuille, et permet ainsi de régler sa position de façon convenable | l'intensité du refroidissement permet donc d'ajuster le niveau de l'armature par l'intermédiaire de l'épais- ; seur de la couche froide. lafia, cette couche plus froide et moins flexible a encore pour 35 avantage d'accroître la solidité du ruban et de réduire les risques de distorsion et d'amincissement sous l'action des tractions exercées sur le ruban. Conrne c'est par 1'intermédiaire de l'étain liquide que le refroidissement de la a&ppe est ©biens, il est avantageux de créer sous 40 . 1s ruban taie sono transversale'dans laquelle il est possible de S 9 19277 3 2010882 , régler la température du métal en divisant par exemple le bain en différentes zones par des parois affleurant presque sa surface. Il est également possible de créer des zones froides dans, la région où l'on introduit l'armature, sans diviser le bain, en enlevant 5 davantage de chaleur dans ces zones du bain et, le cas échéant, en créant des courants transversaux pour égaliser la température de l'étain ou en renforçant les courants transversaux pré-existants. Dans la région où l'on introduit l'armature, la face supérieure du ruban de verre ne doit pas tomber en-dessous de 1050°C pour les 10 raisons déjà évoquées. Il est par contre possible d'amener le verre à des températures supérieures, encore que la marge disponible soit limitée par le fait que des températures trop élevées provoquent des réactions entre le fil et la masse de verre, réactions qui peuvent engendrer dans la nappe des bouillons et des colora- 15 tions nuisibles. La température maximale admissible dépend largement du fil utilisé et est facile à déterminer par des essais. Dans la dernière partie de son trajet, l'armature n'est pas guidée; lorsque, suivant une première forme de réalisation de l'invention, elle est poussée vers l'intérieur de la feuille de verre, ceci 20 signifie qu'une certaine longueur de fil est soumise au flambage. Pour conserver à l'armature la rigidité suffisante, il est avantageux, suivant un développement de l'invention, de refroidir le fil aussi loin que possible avant de le faire pénétrer dans la nappe. 25 D'autre part, il est alors important de conserver à l'armature une légère "avance" sur le ruban, tandis qu'on la fait avancer à la même vitesse que celui-ci, c'est-à-dire de lui faire former une légère anse pour éviter que le fil ne subisse des tractions qui empêchent notamment l'armature de pénétrer librement jusqu'au 30 milieu de la nappe. La hauteur de l'armature dans cette nappe de verre peut être modifiée non seulement par variation du refroidissement de la couche inférieure et modification de l'avance de l'armature sur le mouvement du ruban, mais encore par modification de l'angle sous lequel le fil est introduit. La distance du dispo-35 sitif d'introduction à la face supérieure a une certaine influence, ainsi que la température à l'instant où le fil pénètre dans la feuille. Des essais déterminent facilement, cas par cas, les conditions optimales. Une autre mise en oeuvre de l'invention se caractérise en ce que, 40 à l'emplacement où l'on introduit l'armature dans la nappe, on 69 19277 4 2010882 fait assez fléchir le ruban, toujours supporté sur une couche d'é-tain en fusion, pour pouvoir faire débaucher l'organe d'introduction au-dessous du point le plus, élevé de la face supérieure du ruban en profitant de cette ondulation locale, sans que cela apène 5 cet organe au contact de la surface, vet en ce que l'armature est entrainée dans l'épaisseur de la couche par. le ruban de verre lui-même . En pratique, on peut, par exemple, procéder en soufflant-, sur le ruban, et sur toute sa largeur, un rideau transversal de gaz pro-10 tecteur, de manière à provoquer dans le bain liquide une dépression locale à l'intérieur de laquelle débouche l'organe d?introduction du fil. Une autre solution consiste à faire passer le ruban sur un seuil transversal plongé dans le bain d'étain qui émerge a sa surface en engendrant sur le ruban une ondulation transversale diri-15 gée vers le haut. La face supérieure du seuil sera suffisamment poreuse pour que l'on puisse y pomper de l'étain liquide qui vient former à la surface du seuil un film cohérent sur lequel glisse le ruban. Après introduction de l'armature, la surface du ruban présente iné— 20 vitablement des cicatrices que l'on peut faire entièrement dispa-raitre en apportant à la face supérieure du ruban une quantité de chaleur bien calculée. Lors de ce traitement thermique, il peut éventuellement être avantageux de maintenir dans l'épaisseur du verre un gradient de température, comme on l'avait fait dans la 25 région où l'on introduisait le fil, c'est-à-dire de conserver une couche inférieure plus froide. Un avantage important du procédé selon l'invention est que l'on introduit nécessairement l'armature dans le verre sous une atmosphère réductrice entièrement débarrassée d'oxygène. Ceci évite tout 30 danger de corrosion du fil, et il est possible de remplacer les coûteuses armatures chromées par des armatures nettement plus économiques. Les oxydes de fer éventuellement.présents à la surface du fil sont réduits par l'atmosphère qui règne au-dessus du bain de sorte que l'armature présente un aspect impeccable. . 35 D'autres caractéristiques du nouveau procédé et une réalisation préférée d'un dispositif propre à sa mise en oeuvre sont décrites en référence aux dessins. Ceux-ci représentent s , Figures 1 et 2 : Des coupes, l'une longitudinale, l'autre transversale d'une,première forme de mise en oeuvre d*une 40 installation pour 3a febrication de verre flotté armé. BAD ORIGINAL 69 19277 5 2010882 Figures 3 et 4 : Une deuxième forme de mise en oeuvre de ce dispositif, également en coupes longitudinale et transversale. Figure 5 î Un dispositif permettant d'introduire l'armature 5 sous un angle réglable. Figure 6 : Un détail du nez de ce dispositif. Figure 7 : Un organe permettant de former une dépression à l'emplacement où l'on introduit le fil. Figure 8 : Un exemple d'organe permettant de former sous le 10 dispositif d'introduction une ondulation dirigée vers le haut. Comme il est habituel dans les exploitations de verre flotté, le verre en fusion 1 se déverse par un canal approprié 2 sur le bain d'étain en fusion 3 que contient une cuve allongée 4. Dans la 15 région amont 3a, le bain se trouve à température relativement haute de façon que le verre en fusion puisse s'étaler librement à sa surface. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, des bordures latérales plongées dans le bain d'étain (5) sont disposées dans les régions 3 A et 3 B de part et d'autre de la nappe, afin 20 d'empêcher le verre de s'étaler librement sur les côtés. Les bordures 5 se présentent sous forme de blocs jointifs successifs de graphite, pourvus d'une canalisation centrale 6 vers laquelle des conduites 7 amènent un fluide refroidisseur de façon à limiter leur température à une valeur suffisamment basse pour que le verre 25 ne colle pas à leur surface. Au moins sur leur face interne, contre laquelle s'appuie la nappe de verre, les bordures latérales 5 peuvent être aussi constituées de graphite poreux et par la canalisation centrale 6 il est possible d'amener du gaz protecteur ou de l'étain fluide, qui en sor-30 tant par cette face, forme un film capable d'assurer le libre glissement de cette nappe le long des bordures. Le domaine 3 B du bain au-dessus duquel l'armature 10 est introduite dans la feuille de verre 11 doit se trouver à une température inférieure à celle du domaine 3 A , et des refroidisseurs 12 35 sont établis dans la sole de la cuve pour y refroidir l'étain. D'autre part, comme le montre la figure 2, des refroidisseurs 13 plongent dans le bain d'étain à l'extérieur des bordures latérales 5, et dans cette région la profondeur du bain est augmentée afin de renforcer les courants transversaux qui permettent d'égaliser 40 le refroidissement dans leur sens de circulation. Enfin des parois 69 19277 6 2010882 14 affleurant presque la surface du bain limitent en amont et en aval le domaine 3 B, de manière à séparer des zones voisines la zone la plus énergiquement refroidie. Le dispositif qui sert à introduire l'armature est placé au-dessus 5 de la zone 3 B. Il comprend essentiellement un double organe de guidage 20, 21 qui parvient à proximité immédiate de la face supérieure du ruban de verre. Un ensemble de deux rouleaux 22 et 23 placés au-dessus de cet organe de guidage déroule l'armature 10 fournie par le rouleau d'alimentation 24 et la fait avancer. Il 10 est possible de prévoir deux autres rouleaux de guidage 25 situés entre les rouleaux d'alimentation et les rouleaux d1entrainement 22 et 23, rouleaux munis le cas échéant de saillies qui pénètrent dans les mailles du treillis pour maintenir l'alignement des fils transversaux. 15 L'organe de guidage 20, 21 est alimenté en fluide refroidisseur par l'intermédiaire de conduites 27. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, pour que l'ensemble de l'installation d'alimentation en fil soit aussi accessible que possible, la voûte 28 du four est interrompue de manière que les parois verticales 29 20 et le capot métallique étanche 26 créent à l'extérieur de l'enceinte du four un sas dans lequel se trouvent les organes mécaniques. Des éléments électriques chauffants réglables suivant les besoins sont placés sous le toit 30 du four au-dessus de la région 3 C du bain. Comme le montre la figure 2, les rouleaux 22 et 23 sont en-25 trainés par un arbre 34 relié à un moteur 35. Le capot étanche 26/36 qui renferme les paliers des rouleaux sert aussi dans ce cas à empêcher l'oxygène de l'atmosphère d'atteindre la surface du bain. Dans la mise en oeuvre représentée par les figures 3 et 4, des tubes refroidisseurs 40 constituent un bloc de refroidisse-30 ment 41 qui s'étend sous le bain d'étain de manière à refroidir la couche d'étain située entre lui et la feuille de verre. Le bloc 41 présente sur les côtés des superstructures 42 qui servent de bordures latérales ; des conduites 43 permettent d'amener et d'évacuer le fluide de refroidissement. 35 Le bloc refroidisseur 41 et ses superstructures 42 peuvent avantageusement être constitués de graphite ou de carbone comme l'étaient les bordures 5. L'organe 20, 21 qui guide l'armature est réglable en hauteur et en inclinaison. Dans ce but, comme le montre la figure 5, il est por-40 té par des bras 50 supportés aux extrémités de deux tiges 51 et 52 69 Mft J i 2010882 pat l'intermédiaire de chapes 53 et 54 ; la tige 52 est enfermée " - ^ '*^ans'un:'¥ôurreau 55. Des volants 56 et 57 permettent de déplacer les tiges 51 et 52 pour effectuer ce double réglage. *' Sur lës bras 50 sont également montés les rouleaux d'entrainement 5 ' "22 "et" 23. Le rouleau 22 repose sur un palier fixe, tandis que le rouleau 23 est monté sur un palier 59 par l'intermédiaire d'un levier basculant {60). Sur le second bras du levier 60 est placé un contre-poids qui applique le rouleau 23 avec la force nécessaire. Les éléments de guidage 20 et 21 sont creux et traversés par le 10 fluide de refroidissement amené par les conduites 27. Le refroidissement* sert entre autres choses à refroidir l'armature aussi longtemps qu'elle n'a pas pénétré à l'intérieur du verre, de façon à lui conserver la rigidité nécessaire. Comme le montre la figure 6, les refroidisseurs peuvent présenter sur leur face ex-15 terne ou tout au moins à leur extrémité inférieure une isolation thermique 65 destinée à éviter que la surface du verre ne soit trop refroidie par la grande proximité de l'organe de guidage. Le dispositif décrit permet d'introduire non seulement une armature constituée d'un treillis, mais également, moyennant des modi-20 fications mineures, une armature constituée d'un ensemble de fils parallèles. Dans ce but, il suffit de remplacer les deux éléments dè guidage 20 et 21 par un ensemble de tubes à double paroi en nombre adéquat, guidant chacun un fil pour l'introduire dans la nappé de verre. 25 La disposition présentée par la figure 7 utilise deux organes 70 et 71 qui viennent compléter l'organe de guidage proprement-dit 21. Ces organes forment une fente de soufflage transversale par l'orifice de laquelle du gaz protecteur est envoyé sur la feuille de manière à former une dépression 74. Ce gaz doit, bien entendu, 30 se trouver à une température suffisamment élevée pour ne pas refroidir la face supérieure du ruban en-dessous de la température souhaitée. Ce résultat s'obtient facilement en aspirant le gaz situé dans l'enceinte pour l'amener à la fente en circuit fermé, par l'inter-35 'médiaire d'une conduite 75. L'armature peut être introduite de la manière déjà décrite, à travers une fente indépendante refroidie. La formation de la poche 74 permet de faire descendre l'organe de 'guidage 21 suffisamment bas pour que l'armature 76 n'ait pas besoin d'être poussée vers le centre de la nappe mais au contraire 40 - qu'elle y soit entrainée par la traction du ruban lui-même. Dans 69 19277 8 2010882 ces conditions, il n'est pas indispensable de la guider dans une fente formée par deux éléments complémentaires et l'organe de guidage est simplifiés Ce principe peut également être mis en oeuvre à l'aide de la solu-5 tion reprise par la figure 8» En ce cas, un seuil 80 s'étend transversalement à l'intérieur du bain 3, sur toute sa largeur, en dépassant le niveau du bain. Le seuil est constitué d'un matériau très résistant à la température, tel que du graphite, et renferme un canal central 81. Sa partie supérieure 82 est suffisamment poreuse pour 10 qu'il soit possible d'envoyer, par l'intermédiaire du canal 81, de l'étain liquide qui traverse les pores et vient former au-dessus du seuil 80 un film d'étain 83 évitant le contact direct entre celui-ci et le ruban de verre 84. On peut, comme dans l'exemple représenté par la figure 7, se passer des rouleaux d1entrainement montrés par 15 les figures 1 à 6. Bien entendu, les exemples donnés ne représentent que des solutions préférées et particulièrement avantageuses. Il est possible d'en imaginer d'autres pour mettre en oeuvre le principe de l'invention. 69 19277 9 2010882 REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication d'im ruban de verre plat dans lequel 1© verre en fusion est versé à débit constant sur un bain de métal fondu tel que l'étain, sur lequel il s'étale en une nappe d'é— 5 paisseur régulière qui s'avance sur le bain où elle se refroi dit progressivement suivant un profil réglé de température, caractérisé en se que la nappe de verre est amenée à sa large^.? êl4fiaitive pour une température de la face supérieure d* emlx-on 1050®C, qu'à cette température on y introduit par 1® 1© haut •ane armature sass ans les organes qui effectuent cette opération viennent au contact du verre» et que la face supérieur o -Sa ruban est ensuite réchauffée suffisamment pour que les cisairiess laissées par 1 ' introduction d© 1 'armature disparaissent en laissant la gsurf&ce piano se reconstituer0 15 2» - Procédé suivant la revendication 1, cn-raetérisé sa ce que le verre s*n fusion déversé -sur le bain d5 étais s8avasee entre âes bordures latérales au moins jusqu'à es qu'il ait atteint une température voisine de 1050°C. 3. — Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les 20 bordures latérales sont formées de blocs constitués d'un maté=* riau difficilement mouillé par le verre, tel le graphite» 4. - Procédé suivant l'une des revendications 2 ou 3? caractérisé en ce que l'on entretient le long de la face des blocs qui se trouve en contact avec la na^pe ms couche gaseus© ou une couche 25 d'ét&ia qui erapôche le verre d5adhérer® 5» «=• Procédé suivant uns ©u plusieurs des revendications précédentesP caractérisé en ce que le ruban de verrej, esa moins dans le domaine où la température de sa face supérieure atteint environ 1Û50°C, est fortement refroidi sur la face inférieure, par 30 exemple à l'aide de courants froids transversaux engendrés dans le bain d'étain liquide, de façon à créer une couche inférieure froide plus visqueuse pour faciliter l'introduction d© lfanaature. 6. - Procédé suivant la revendication 5? caractérisé en ce que l!ar-35 mature est poussée vers la feuille à la vitesse à laquelle avance cette dernière et forme une anse avant de" pénétrer dans le ruban. 69 19277 201(3882 T. - Procédé suivant l'Orne des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'armature est soutenue sur chacune de ses faces et jusqu'à proximité immédiate de son point d'introduction dans 1® ruban de verre, pour éviter qu'elle ne plie sous l'effort, 5 et ainsi refroidie jusqu'au voisinage immédiat de son point d'introduction. S. - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en g s que s8 ©si» ses nappe de scendante de gaz protecteur chaud, dirigée Tes?s la face supérieure du ruban de manière à former 10 -jisl rideau de gaz transversal, qui oblige le verre flottant sê2ï? le bain d'étain à s'infléchir et erée une dépression dans laquelle vient'se placer 1'organe qui introduit l'armature. •= Proecklé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qne 1g rabais de vesre fraacM.t wi seuil transversal émer-*5 geaïit au-âesstss âe la fse© supérieure du bain d'étain de manière L soulever le rchan sous forme â'tme ondulation transversale," ee seuil possédant une face supérieure suffisamment poreuse pour que de l'étais liquide injecté par un canal central vienne y former un film d'étain sur lequel glisse le ruban de verre. 20 10. - Installation pour la fabrication de verre flotté armé suivant l'en® des revendications 1 à 3, caractérisée : - par des bordures latérales refroidies et constituées d'un rsetériau diffieilement mouillable» tel 1© graphite, plongeant Ssae le bsia d8étala et placées dans la zone d'étalement de 2? la nappe âe Tera© frisioa jusqu'à w température descendant" sa coiffis jusqu'à 1050°C9 - par Ea âispotitif ir: j^eduetion 'le laarffi&ture plaeé au-dessus âu bain âsétain5 =• et par des éléments de réchauffage placés en aval également 30 au-dessus du bain® -i'ï i 69 19277 n 2010882 12. - Dispositif suivant l'une des revendications 10 et 11 pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un bloc refroidisseur, parcouru par des canalisations de fluide et avantageusement constitué de gra-5 phite est immergé transversalement d'une bordure à l'autre dans la zone du bain d'étain où l'on introduit l'armature. 13. — Dispositif suivant l'une des revendications 10 à 12, carac térisé en ce que le bain d'étain est divisé d'amont en aval en plusieurs zones dont la température peut être réglée in-10 dépendamment. 14. - Dispositif suivant une des revendications 10 à 13 pour l'in troduction d'un treillis suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une paire de rouleaux d'entrainement synchronisés avec la vitesse d'avance du ruban et 15 placés au-dessus d'une fente formée de deux éléments de gui dage refroidis par une circulation de fluide et isolés sur leurs faces externes, ou d'un ensemble de tubes refroidis coplanaires. 15. - Dispositif suivant une des revendications 10 et 11, pour la 20 mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 8, caractérisé par un organe de soufflage disposé parallèlement aux organes de guidage, débouchant vers le ruban de verre et alimenté par du gaz protecteur pris dans le four lui-même. 16. - Dispositif suivant l'une des revendications 10 et 11, pour 25 la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 9, caractérisé par un seuil transversal émergeant légèrement du bain d'étain, présentant une face supérieure poreuse et muni d'une canalisation centrale associée à des organes permettant d'y envoyer de l'étain liquide. 30 17. - Dispositif suivant une ou plusieurs des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que l'organe de guidage est réglable en hauteur et en inclinaison, par exemple grâce à son montage sur un bras basculant commandé par des tiges de renvoi.