Brevet FR2064131A1 — publié le 19710716

i 2064131 L'invention concerne un procédé pour la fabrication en continu de verre massif» en particulier sous forme de bande, dans lequel le verre subit une extension en au moins un endroit de son cheminement de fabrication. Du verre ayant des propriétés physiques améliorées 5 et présentant avant tout une haute résistance, peut être ofeteasî de manière connue, en ce qu'une tension mécanique est établie, strec une pression substantiellement constante, dans une couche superficielle dix verre. Dans les procédés connus pour l'obtention d'un tel verre "durci", la couche superficielle présentant la dite tension 10 mécanique est obtenue soit par un refroidissement rapide du verre chauffé au-dessus de sa température de durcissement, soit par la liaison de deux couches de verre ayant des coefficients de dilatation thermique différents, soit encore par l'échange de ions à petit diamètre contre des ions à grand diamètre. 15 Les procédés connus ne permettent cependant pas une fabrica tion en continu du verre, ou alors le verre ainsi fabriqué ne peut plus être coupé. De plus, la fabrication d'un tel verre "durci" au moyen des procédés connus est coûteuse et compliquée. A 1'encontre de ce qui en est des procédés connus, on peut, au 20 moyen du procédé selon la présente invention, obtenir un verre a-yant des propriétés physiques améliorées, particulièrement en ce qui concerne sa résistance, d'une manière simple et rationnelle, qui permet malgré tout que le verre soit ultérieurement travaillé à volonté. 25 Dans le procédé selon la présente invention, cela est atteint par le fait que l'extension est d'au moins 30? et se fait alors que le verre présente une viscosité située dans un domaine allant de "3 in ^ ^ 10 à 10 poises, cette extension étant diminuée, dans le cas ou l'on introduit dans le verre une armature de fils ou de bandes, 30 dans la mesure correspondant à celle dans laquelle lës parties de verre entourant cette armature sont entraînées par celle-ci lors de l'extension, le verre étant, dans le domaine où il subit la dite extension, soumis, au moins substantiellement, seulement au refroidissement naturel alors que ce domaine du verre où se produit l'ex-35 tension se trouve en atmosphère libre. L'amélioration des propriétés, physiques du verre, en particulier l'obtention d'une plus haute résistance de celui-ci, est atteinte par une extension du verre sans que celui-ci soit alors notablement refroidi. A l'encontre de ceci, 70 35769 2 2064131 la haute résistance des fibres de verre est obtenue par le refroidissement rapide du verre qui se produit du fait de la croissance extraordinairement rapide de la superficie du verre lors de l'extension des fibres de verre. 5 On va décrire maintenant à l'aide du dessin annexé, à titre d'exemple non limitatif, quelques formes de réalisation de l'invention. Dans ce dessin : la fig. 1 représente un dispositif pour la fabrication en con-10 tinu de verre selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la. fig. 2 est uné coupe horizontale de ce dispositif le long de la ligne II-II de la fig. 1» la fig. 3 est une coupe verticale de ce dispositif le long de 15 la ligne III-III de la fig. 1, la fig. 4 représente un dispositif pour la fabrication en continu du verre selon un second mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la fig. 5a est un diagramme représentant la viscosité du verre 20 au long de son cheminement de fabrication dans le dispositif selon la fig. 4, la fig. 5b est un diagramme représentant la vitesse du verre au long de son cheminement de fabrication dans le dispositif selon la fig. 4, 25 la fig. 6 est une vue en plan de dessus du dispositif selon la fig. 4, la fig. 7 est une coupe à travers une bande de verre enrobant une armature de fils, la fig. 8 est une vue d'une partie d'une bande de verre enro-30 bant une armature de fils, la fig. 9 est un diagramme représentant la vitesse du verre et des fils de l'armature qu'il enrobe lors de l'extension de la bande de verre, les fig. 10 et 11 sont des vues de dessus de bandes de verre 35 comprenant une armature de fils, et les fig. 12 à 14 représentent différents aspects d'une paire de rouleaux pour entailler les fils introduits dans le verre. La fig. 1 représente de manière schématique un dispositif pour la fabrication en continu de verre sous forme de bande. On volt 70 35769 3 2064131 sur cette fig. 1 un four à verre 1 comportant une lèvre d'écoulement 3 faite d'un matériau lisse et réfractaire (résistant au feu). Le verre en fusion dans le four, ayant une composition chimique restant constante, et soumis à des conditions thermiques restant éga-5 lement constantes, atteint le niveau 2 et s'écoule, par dessous un panneau de retenue coulissant 4 chauffé à la température du verre en fusion dans le four, dans une ehambre spéciale 7 du four et de là, sur la lèvre 3- Le panneau coulissant de retenue, chauffé de préférence élec-10 triquement, est réglable en direction verticale de sorte que l'ouverture d'écoulement 5 entre le four et la lèvre, et par là l'épaisseur du filet de verre 6 s'écoulant par-dessus la lèvre, peuvent être réglées. Le panneau coulissant de retenue 4 a encore pour effet de maintenir l'atmosphère du four séparée de la lèvre 3 15 ce qui empêche l'amenée d'impuretés depuis l'atmosphère du four sur le filet de verre s'écoulant sur la lèvre; le verre s'écoulant sur cette lèvre 3 sous forme d'une bande de verre a, par exemple, 3 ^ une viscosité d'environ 10 poises et il s'ecoule sous l'effet de la pesanteur verticalement vers le bas à travers une chambre de 20 section ovale 11. Sous l'action de la pesanteur, la bande de verre subit une extension dans la chambre 11, la longueur de la bande s'écoulant vers le bas étant choisie de telle sorte que cette bande s'allonge d'au moins 30% sous l'influence de son propre poids. La paroi frontale 9 de la chambre 11 peut être enlevée au moyen d'-25 un dispositif mécanique 10 pour le contrôle de l'écoulement de la bande de verre dans la chambre 11 et pour le nettoyage. Afin de 3 maintenir la viscosité de, par exemple, 10 poises environ, la température du verre à l'endroit de la lèvre de déversement et aux endroits suivants du cheminement de l'écoulement du verre est mesu-30 rée au moyen de thermo-éléments, et la température dans la chambre 11 est réglée à l'aide d'éléments chauffants 13, de manière à pouvoir maintenir la viscosité désirée au moins dans le domaine où se produit l'extension. La bande de verre sort de la chambre il à travers une fente 35 d'écoulement de sortie.8, et parvient, après qu'unepellicule extérieure s'est formée sur la bande de verre, sur un premier de plusieurs rouleaux de transport et de modification de direction 14, rouleaux qui transportent ensuite plus loin la bande de verre en direction horizontale. Pour accélérer la formation de la pellicule 70 35769 " 2064131 extérieure, la fente d'écoulement de sortie 8 peut "présenter des sa bots de refroidissement 16 et des conduites de refroidissement 1?. Pour empêcher une déformation indésirable de la bânde de verre s'écoulant vers le bas par-dessus la lèvre 3, par- suite de la ten 5 sion superficielle du verre, on peut prévoir dans la chambre 11, de manière connue, des paires d'éléments rotatifs de retenue 12 qui tournent en sens Inverse l'un par rapport à l'autre en étant entrai nés à une vitesse plus petite que la vitesse d'écoulement avec laquelle la bande de verre coule entre ces éléments de maintien. 10 Au moyen des pièces verticales de bordure 18 représentées à la fig. 3, la largeur de la bande de verre s'écoulant par-dessus la lèvre 3 peut être ajustée. Ces pièces de bordure peuvent également être mobiles en rotation, de sorte qu'elles se meuvent avec les bords de la bande de verre. Naturellement, ces pièces peuvent éga-15 ment être chauffées de manière réglable. Le procédé décrit ci-dessus permet la fabrication en continu de verres plats d'une haute transparence, également en grosse é-paisseur, verres plats qui possèdent une surface pratiquement exempte de déformations qt qui présentent une transparence et une qua-20 lité de surface comparables à celles des verres à glace, ces verres plats fabriqués selon le procédé décrit ci-dessus présentant de plus une résistance notablement plus haute que ceux qui sont fabriqués selon les procédés connus d'obtention de verres plats. Ceci représente pour les verres plats transparents une notable 25 amélioration de la qualité du verre, aussi bien en ce qui concerne ses propriétés optiques qu'en ce qui concerne sa résistance. Même l'épaisseur des verres à glace ne peut pas, selon l'état de la tech nique connue, être atteinte d'une manière aussi simple que cela est le cas avec le procédé selon l'invention. Ou bien, on doit tout d'à 30 bord produire un verre cylindré et ensuite, au cours d'une seconde phase du processus, enlever par meulage plus de la moitié des deux couches superficielles, ensuite de quoi les nouvelles surfaces sont polies pour arriver à former un verre à glace, ou bien l'on doit se servir des procédés d'écoulement les plus récents faisant appel à 35 un bain de métal en fusion pour parvenir à un verre à glace exempt de déformations quant à sa transparence. Dans la pratique des techniques du verre, on se heurte cependant alors aux plus grandes difficultés lorsque des bandes de verre de plus de 6 mm d'épaisseur 70 35769 5 2064131 par exemple 15 mm, doivent être obtenues de cette manière. Il se produit alors au minimum une haute proportion de déchets lors du processus d'écoulement. A 1'encontre du verre à glace, le verre cylindré ne doit pas 5 présenter une superficie claire et exempte de déformations ; il est même, dans certains cas, muni de reliefs d'ornement. Un tel verre cylindré peut être, par exemple, un verre profilé à section droite en forme de U. Ces verres cylindrés sont souvent munis de fils destinés à 10 maintenir entre eux les éclats de verre en cas d'une brisure du verre. Il est connu que de tels verres munis d'une armature de fils présentent, du fait des tensions supplémentaires, environ 15? de résistance de moins que les verres non munis d'une telle armature de fils. 15 Le procédé selon l'invention permet également la fabrication de tels verres cylindrés avec une plus haute résistance. On décrira ci-après, en liaison avec les fig. 4 à 14, deux exemples de réalisation du procédé selon l'invention pour la fabrication en continu de verres cylindrés, l'un de ces exemples prévoyant l'insertion 20 d'une armature de fils et l'autre ne la prévoyant pas. Pour la fabrication des verres cylindrés, on utilise la composition de verre suivante : 69,00 % Si02 14,00 % R20 25 12,00 % RO R étant un métal alcalin ou alcalino-terreux 1,46 % R203 1,94 % B203 Reste T102, SO^. La fig. 4 représente un dispositif pour la fabrication en con-30 tinu de verre cylindré. La masse de verre 6 fondue dans le four 1 parvient par une embouchure 18 et une "pierre en pont" 19 jusqu'à une première paire de cylindres qui, le cas échéant, peut comporter des reliefs d'ornementation, cette paire comportant les cylindres 20 et 21 qui se meuvent en rotation en sens inverse l'un par rapport 35 à l'autre avec une vitesse périphérique v^ = 1,6 m/min. Le verre est saisi par cette première paire de cylindres qui le forme en une bande de verre 22, laquelle est ensuite transportée par des cylindres de transport 23 pour être détendue dans un canal de refroidissement à rouleaux 24. Le long de son chemin en direction du canal 70 35769 6 2064131 de refroidissement à rouleaux, la bande de verre passe premièrement entre les cylindres d'une seconde paire de cylindres, laquelle est cxms&ltmé@ des> deax cylindres 25 et 26 tournant en rotation en di- » rect-ion contraire 1*©b de l'autre avec une vitesse périphérique v^ 5 = 2,2 m/min, puis deuxièmement entre les cylindres d'une troisième paire de cylindres, laquelle est constituée des cylindres 27 et 28 tournant en direction contraire l'un par rapport à l'autre avec une vitesse périphérique v^ = 3j3 m/min. De cette manière, la bande de verre subit, entre les deux premières paires de cylindres une ex-10 tension d'environ 37? et entre la deuxième et la troisième paire de cylindres, une extension d'environ 32?. L'extension totale de la bande de verre atteint ainsi environ 69?. La- température du verre au premier endroit où 11 subit la première extension, immédiatement derrière la première paire de cylin- 15dres, est choisie de telle sorte que la viscosité du verre soit à 3 cet endroit au moins approximativement de 10 poises. Par la perte naturelle de chaleur au long du cheminement de transport faisant suite au premier endroit d'extension, la température du verre diminue de telle sorte que sa viscosité se trouve être d'environ 10"^ 20 à l'endroit du second domaine d'extension. On pourrait également déterminer et exprimer cette extension en pour cent en comparant des sections droites initiale et terminale de la bande de verre, en désignant la première par et la dernière par et en établissant leur rapport. On éviterait ainsi que la 25 succession croissante des vitesses de cylindrage soit confondue a-vec la vitesse de la bande de verre (extension) et que, par là, une différence entre l'extension théorique et l'extension pratique demeure ignorée. Par l'extension de la bande de verre, sa résistance en direc- 30 tion longitudinale se trouve notablement augmentée, la valeur de la 2 tension de rupture dépassant 700 kg/cm . Par exemple, des poutres en verre de construction en forme de U destinées à traverser d'une seule portée des champs d'une largeur supérieur à 3,3 m, qui ont été fabriquées selon le procédé décrit 35 ci.-êes?su®., présentaient une résistance à la rupture de plus de 1GQG kg/cm. * L^épalsseur du verre était de 4,8 mm au milieu de la bande de verre* Pour une extension (ou étirage, ou encore allongement) de la bande de verre de moins de 30?, aucune augmentation notable de la 70 35769 7 2064131 solidité du verre en direction longitudinale n'apparaît. Cela provient manifestement du fait que, dans le cas de cette extension -relativement faible, ce n'est plus la totalité de la section droite de la bande de verre qui se trouve sujette à l'extension. Le fait 5 que l'augmentation de résistance en direction longitudinale d'une bande de verre fabriquée selon le procédé décrit provient au moins partiellement de ce que toute la section de la bande de verre est concernée par le processus d'extension, ressort de l'exemple d'exécution du procédé selon l'invention qui est décrit ci-dessous et 10 qui concerne la fabrication d'un verre en forme de U muni de fils formant armature. La fabrication du verre muni de fils est également réalisée au moyen du dispositif représenté à la fig. 4 et pour l'essentiel elle correspond au procédé précédemment décrit, avec seulement cet-15 te différence qu'au début du cheminement de la fabrication, dans le bain de verre, des fils métalliques 29 sont disposés en direction longitudinale (fig. 7 et 8) et sont étirés en même temps que la bande de verre dans laquelle ils se trouvent. Dans ce cas, l'insertion des fils se fait approximativement dans la zone centrale 20 de la section transversale de la bande. La fig. 9 représente l'évolution de la vitesse v de la bande de verre et l'évolution^de la vitesse v' des fils métalliques au long d'un tronçon longitudinal L. Du fait qu'ils sont constitués en un matériau cristallin, les fils métalliques s'allongent plus 25 lentement que le verre, c'est-à-dire dans une moindre mesure que celui-ci, et c'est pourquoi la vitesse initiale v^ des fils dans la bande de verre est plus élevée que la vitesse initiale v^ de la bande de verre. Il en résulte que les parties de verre qui entourent les fils sont entraînées par ceux-ci, de sorte que l'extension 30 ne reste pas limitée aux couches superficielles de la bande de verre mais s'étend à toute la section transversale de cette dernière, puisque les fils qui se trouvent à l'intérieur même de cette bande de verre exercent une action d'entraînement sur les particules de verre qui les entourent. Par là, on arrive, non seulement à élimi-35 ner les tensions internes supplémentaires indésirables qui se produisent dans les procédés de fabrication connus de verre muni de fils, par suite de ce que l'extension est beaucoup plus forte dans les zones superficielles du verre, mais on arrive également à obtenir une résistance jusqu'à 502 plus élevée du verre muni de fils. 70 35769 8 2064131 Daris ce cadre, on a constaté que, pour une même viscosité et pour une même Vitesse de bande, une section trop faible du réseau de fils longitudinaux insérés dans le verre peut détruire l'effet avantageux d'élévation de résistance. De même, cet effet tend à se 5 perdre lorsque, pour une même section de fils, la section de la bande de verre devient plus grande. Un rapport de 1:12 s'est avéré approprié entre la section de fils et la section de verre. Par l'emploi de forces de traction élevées, les fils enrobés dans la bande de verre peuvent, en cas de haute viscosité de cette 10 bande, se rompre par suite de surallongement, ce qui produit non seulement un aspect peu esthétique et source de moins-value du verre muni de fils, mais conduit également à ce que l'action de maintien des éclats de verre n'est plus assurée dans les endroits due verre où-un fil fait défaut. Cet inconvénient peut être évité 15 en enrobant les fils avec des endroits de craquage prédéterminés, de sorte que s'établit un dessin régulier lorsque les fils se rompent à l'extension de la bande de verre. Dans ce but, on peut prévoir, avant la première paire de cylindres, une paire de cylindres supplémentaire dont les rouleaux 30 et 31 sont situées à une 20 plus grande distance l'un de l'autre et présentent à leur périphérie des projections en forme de cames 32 qui, lors de la rotation des cylindres, viennent toujours en face l'une de l'autre et entaillent à Intervalles déterminés les fils qui circulent entre elles, ce dont résultera qu'à l'apparition des forces 25 d'allongement, les fils se rompront à l'endroit de ces entailles, ce qui produira un dessin régulier formé par les tronçons de fils produits par ces ruptures. Lorsque plusieurs fils parallèles sont couchés dans la bande de verre pour former une armature, les parties de cames 32 sur les 30 cylindres 30 et 31 sont, comme le montre la fig. 14, disposées selon un décalage cyclique les unes par rapport aux autres, de sorte qu'un dessin ou disposition régulière des fils s'établit dans la bande de verre de la manière représentée à la fig. 10. Comme, lors d'une brisure d'un tel verre muni de fils, il y aura toujours 35 plusieurs tronçons de fils qui croiseront les lignes de brisure du verre, le verre ainsi réalisé répondra aux exigences officielles concernant le maintien en liaison des éclats de verre lors d'une brisure. Il va de soi que le procédé peut également être utilisé pour 70 35769 9 2064131 la fabrication de verre ayant une section d'une autre forme que celle d'une bande délimitée par des surfaces planes. 70 35769 10 2064131 ' REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication en continu dé verre,-de préférence sous forme de"bande, dans lequel le verre subit une extension en au moins un endroit, caractérisé en ce que cette exten- 5 sion est d'au moins 30 % et' a lieu alors que le :verre présente 3 ^ 10 une viscosité située dans le domaine allant 10 entourant les éléments d'armature sont entraînées- par ceux-ci lors de l'extension, le verre n'étant, tout au moins pour l'essentiel, soumis qu'au refroidissement naturel dans le domaine où se produit l'extension. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le domaine où se produit l'extension se situe: en atmosphère libre. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le refroidissement naturel du verre dans le domaine où se produit l'extension est au maximum de 300°C. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la 20 viscosité du verre, dans le domaine où se produit l'extension est 3 d'au moins approximativement 10 poises. 5. Procédé selon la revendication 2,. caractérisé en ce que le verre subit une extension en deux endroits-séparés du cheminement de sa fabrication, ces deux endroits étant un premier endroit au- 3 25 quel la viscosité du verre est au moins approximativement 10 poises et un second endroit auquel la viscosité du verre n'est pas plus élevée que 10"^ poises, la perte de, température de verre audit premier endroit d'extension étant au maximum de 300°C, et la perte de température du verre audit second endroit d'extension 30 étant au maximum de 150°C. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'extension totale du verre est de 60 à 80 %. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le verre subit des extensions différemment fortes en des endroits 35 séparés de son cheminement de fabrication. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre est amené à couler librement hors du four vers le bas pardessus une lèvre, l'extension étant réalisée par l'action de la 70 35769 ii 2064131 pesanteur sur le verre quand celui-ci coule vers le bas, le domaine où se produit cette extension étant maintenu sans liaison avec l'air extérieur et sans liaison avec l'atmosphère du four, ce dernier étant retenu par un panneau coulissant, plongeant dans le verre 5 fondu du four à un endroit situé avant ladite lèvre, et chauffé, de préférence électriquement, à la température du verre, ce panneau coulissant permettant, par un changement de la profondeur selon laquelle il plonge dans le verre fondu, de régler l'épaisseur du filet de verre coulant par-dessus ladite lèvre. 10 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que l'extension du verre est réalisée à l'aide d'au moins une paire de cylindres de laminage entre lesquels le verre est amené à passer et qui exercent une force de traction sur le verre. 10. Procédé selon l'une des revendication 1 à 5, caractérisé 15 en ce que l'extension du verre est effectuée à l'aide de rouleaux de laminage cylindriques par entraînement frottant avec la bande de verre convoyée, l'extension étant obtenue par la vitesse périphérique plus grande d'au moins un dispositif de cylindrage faisant suite au premier. 20 11. Procédé selon la revendication 1, pour la fabrication de verre comportant une armature de fils ou de bandes, caractérisé en ce que l'armature de fils ou de bandes est disposée au moins approximativement dans le milieu de la section du verre. 12. Procédé selon la revendication 1, pour la fabrication de 25 verre comportant une armature de fils, caractérisé en ce que les fils de cette armature sont prévue avec des diminutions de sections décalées les unes par rapport aux autres de manière régulière.