Brevet FR2121410A1 — publié le 19720825

La présente invention concerne d'une façon générale la production de feuilles de verre cintrées ou incurvées et plus spécialement un nouveau moule de cintrage en matière réfractaire coulée. Les feuilles de verre incurvées ou cintrées sont beaucoup 5 utilisées comme vitrages de fermeture, en particulier pour les fenêtres de véhicules tels que des automobiles et véhicules analogues» Lorsque les feuilles sont destinées à une telle application, elles doivent être cintrée^â des courbures assez précises déterminées par la dimension et la forme des ouvertures dans lesquelles elles doi-10 vent être montées et par la forme générale du véhicule. Un processus de production de vitres incurvées de ce type consiste à chauffer des feuilles de verre sensiblement planes à une température élevée à laquelle le verre se ramollit, puis à presser les feuilles ramollies entre des éléments mâle et femelle d'un moule ayant 15 des surfaces de conformation complémentaires profilées conformément à la courbure désirée des feuilles finales. Afin d'obtenir une courbure d'une précision maximale, tout . en maintenant la zone de contact entre le moule et le verre aussi petite que possible, il est devenu courant en pratique de construi-20 re l'élément mâle du moule de manière à lui donner une surface de conformation sensiblement pleine ou continue qui entre en contact avec toute la surface de la fexiille, et l'élément femelle du moule de manière à lui donner une surface de conformation profilée ou annulaire qui ne touche que les parties marginales de la feuille. 25 Jusqu'à présent, l'utilisation de matières réfractaires pou vant être coulées pour former l'élément mâle ou massif du moule dans un appareil de cintrage à la presse n'a pas été vraiment envisagée. Pour que la plupart des matières susceptibles d'être coulées aient une résistance mécanique suffisante, elles doivent être 30 préalablement chauffées à une température élevée de l'ordre de 1093"C. Outre la durée importante pour les atteindre, ces températures affectent nuisiblement les éléments; métalliques de suspension et de renforcement nécessaires pour monter le moule dans l'appareil de cintrage, ou bien elles provoquent des fissures dans le 35 moule à cause de la différence de dilatation entre la matière réfractaire et le métal. Egalement, la plupart des matières susceptibles d'être coulées ayant une résistance mécanique suffisante sont si lourdes que la manutention d'un moule de) la dimension nécessaire pour la plupart des applications concernant les automobiles est très 71 00692 2 2121410 difficile. Cependant, depuis l'introduction du cintrage à l'aide d'une presse verticale, l'utilisation du procédé s'est beaucoup développé, aussi bien en ce qui concerne le volume des formes données que 5 le nombre des différentes formes produites, en particulier dans le cas de la production de vitres curvilignes pour automobile, et il a atteint un point où de toute évidence les matières classiques de formation du moule deviennent aussi difficilement utilisables pour un certain''nombre de raisons. 10 Par exemple, les éléments massifs de moules réalisés en bois ou en métal sont coûteux à construire. Gela s'est manifesté récemment d'une manière plus particulière depuis qu'il existe une plus grande diversité de formes à cintrer nécessitant naturellement une plus grande diversité de moules différents. Les frais impliqués et 15 la main-d'oeuvre nécessaire, qui constitue le facteur principal de ces dépenses, font également que ces moules ne se prêtent pas à de petites séries de production de formes spéciales ou à des travaux expérimentaux et de mise au point dans lesquels diverses formes peuvent être essayées avant que l'une d'elles soit choisie pour la 20 production. Un autre facteur est la vie utile. Bien que les moules en bois présentent une bonne^tabilité dans des conditions de températures variables, ils ont tendance à brûler et à se désagréger après un usage prolongé» Bien que des moules en aluminium ou autre métal 25 ne brûlent pas, ils présentent des coefficients élevés de dilatation thermique et ont tendance à se déformer dans les conditions de _ températures variables couramment rencontrées dans le processus de cintrage à la presse. Par suite, ils doivent être fréquemment retravaillés pour conserver la précision de la surface de conforma-30 tion et il est évident que le moule ne peut être retravaillé qu'un nombre de fois limité, après quoi il n'est plus utilisable. Un autre facteur dont il faut tenir compte avec les moules métalliques est le fait qu'à cause de la dilatation, le moule a pendant son utilisation une dimension et une forme différentes de celles qu'il 35 a lors de sa réalisation. De ce fait, il est nécessaire de compenser cette dilatation au moment de sa fabrication. Cette dilatation ne peut pas être prévue s l'avance d'une manière - précise et la compensation doit être déterminée par tâtonnements .Evidemment, ce processus est coûteux et long. Bien que de tels éléments puissent être 71 00692 3 2121410 refroidis pour réduire ces facteurs à une valeur- minimale, un refroidissement soulève un problème supplémentaire dû aux tapures produites dans le verre chauffé. Toutefois, on a découvert que si elles sont correctement ar-5 mées et montées, on peut disposer actuellement de certaines matières réfractaires susceptibles d'être coulées pouvant être utilisées très avantageusement pour former des moules massifs de cintrage à utiliser pour le cintrage à la presse et qui se prêtent parfaitement à l'utilisation très répandue du procédé décrit ci-dessus. 10 Plus spécialement, la présente invention concerne un moule massif fait en une matière réfraetaire coulée qui est relativement légère et ne nécessite pas de préchauffage, mais qui présente encore une résistance suffisante à la compression pour supporter la pression de cintrage, qui ne subit pratiquement pas de dilatation 15 jusqu'à une température de 1093°C et qui peut être coulée à la courbure précise nécessaire tout en ayant une surface suffisamment lisse pour ne pas nécessiter d'usinage supplémentaire. En fonction de ce qui précède, la présente invention a principalement pour objet un moule à surface continue pour le cintrage 20 de feuilles de verre pouvant être utilisé dans une opération de cintrage à la presse, qui est facilement formé et présente une longue vie utile, qui ne nécessite pas d'usinage supplémentaire pour former la surface de conformation et qui peut être entièrement réalisé à la température ambiante sans préchauffage et qui 25 ne subit pas de déformation à des températures s'élevant jusqu'à 1093°C. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limita-30 tif, des formes de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : La figure 1 est une élévation latérale d'un appareil particulier de cintrage à la presse comportant un moule de cintrage selon la présente invention. 35 La figure 2 est une vue en perspective d'un moule de cintrage selon la présente invention. La figure 3 est une coupe transversale du moule représenté sur la figure 2. 71 00692 4 2121410 La figure 4 est une élévation longitudinale d'une variante de l'invention, une partie &tt couvercle étant en arrachement ; et La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4. Selon la présente intention, un procédé de cintrage de feuil-5 les de verre consiste à chauffer une feuille au point de ramollissement du verre, à supporter la feuille entre des éléments d'un moule ayant des surfaces "de conf ormation complémentaires et à déplacer lesdits éléments l'un par rapport à l'autre pour presser la feuille entre lesdites surfaces de conformation, procédé caractéri-10 sé en ce qu'il consiste à presser la feuille entre des éléments d'un moule dont l'un au moins est constitué par un bloc sensiblement massif d'une matière réfraetaire coulée ayant un coefficient de dilatation thermique ne dépassant pas 0,45 x 10"^ de -17 à +1000°C. 15 Selon une autre de ses caractéristiques essentielles, la présente invention concerne un appareil de cintrage de feuilles de verre comprenant un dispositif pour chauffer une feuille au point de ramollissement du verre, des premier et second éléments d'un moule ayant des surfaces de conformation complémentaires,un dispositif 20 pour supporter une feuille ramollie par la chaleur entre lesdites surfaces de conformation et un dispositif pour déplacer les éléments du moule l'un par rapport à l'autre afin de presser la feuille entre lesdites surfaces de conformation, ledit appareil étant caractérisé en ce que l'un au moins des éléments du moule est cons-25 titué par un bloc sensiblement massif d'une matière réfraetaire cou-lée ayant un coefficient de dilatation thermique ne dépassant pas 0,45 x 10~6 de -17° à 1000°C environ. En se référant maintènant aux dessins, la figure 1 représente le nouveau moule de cintrage de la présente invention tel qu'il est 30 installé dans un appareil vertical de cintrage à la presse. L'appareil de cintrage, désigné d'une façon générale par 10, comprend essentiellement un élément de moule mâle supérieur sensiblement immobile 11 et un élément de moule femelle inférieur mobile 12 montés convenablement à l'intérieur d'un bâti rigide 13. Un transporteur, 35 désigné par le numéro de référence 14, supporte les feuilles de verre 15 pendant leur transfert d'une zone de chauffage (non représentée) à travers 1'appareil de cintrage 10,puis vers une zone de traitement "fëfeisrmique (non. représentée) destinée au recuit ou à la trempe• lie transporter 14 comporte des rails de support 16 orientés le long- 71 00692 5 2121410 de chaque côté de l'appareil de cintrage 10, des rouleaux d'entrée 17 portant les feuilles dans l'appareil de cintrage, des rouleaux de support 18 à l'intérieur dudit appareil et des rouleaux de sortie 19 pour transférer les feuilles cintrées à partir de l'appareil 5 de cintrage. L'élément femelle 12 du moule est généralement de construction profilée ou annulaire et comporte un élément de hase 20, plusieurs supports 21 s'élevant verticalement à partir de cet élément de base et un élément de conformation, désigné par le numéro de 10 référence 22, qui est fixé aux sommets des supports 21. L'élément de conformation 22 a le même pourtour que la feuille de verre 15 à cintrer et présente une surface de conformation 23 épousant la courbure désirée de la feuille. Dans la forme de réalisation représentée, l'élément femelle 12 est mobile verticalement pour soulever 15 une feuille de verre de manière à l'éloigner des rouleaux 18 du transporteur et la presser c.ontre l'élément mâle 11 du moule et à laisser un jeu suffisant pour les rouleaux, l'élément de conformation 22 étant formé de plusieurs parties comprenant des parties terminales transversales 24 et des parties ou segments longitudi-20 naux 25 en forme de barres, entre lesquels se trouvent les rouleaux du transporteur. L'élément de base 20 de l'élément femelle 12 est monté sur un chariot 26, supporté par des éléments de guidage 27 qui ne lui permettent d'effectuer qu'un mouvement vertical, ce dernier étant pro-25 voqué par le piston 28 d'un cylindre pneumatique 29 s'appuyant contre le çhariot. L'élément mâle sensiblement immobile 11 comporte un élément de conformation 30 en forme de cuvette présentant une surface de conformation continue 31 épousant la courbure désirée de la feuil-30 le cintrée. L'élément 11 est supporté élastiquement par un bâti de montage 32 qui est suspendu à une traverse du bâti principal 13 par des boulons 33. Des ressorts 34 entourent chaque boulon et maintiennent l'élément du moule à distance du bâti 32, en agissant comme des amortisseurs pour empêcher qu'une pression excessive ne 35 soit appliquée à la feuille de verre par l'élément femelle 12 lorsqu'il monte et vient en contact de pression avec l'élément mâle. Les feuilles de verre 15, chauffées sensiblement au point de ramollissement, sont transférées d'un four (non représenté) dans l'appareil de cintrage par les rouleaux d'entrée 17 et sont amenées 71 00692 6 2121410 en position de cintrage sur les rouleaux de support 18. Lorsque chaque feuille arrive entre les éléments du moule, elle est arrêtée par l'entrée en contact de son bord avant avec des butées de repérage 35 (l'une des deux butées étant -représentée) qui sont dé-5 placées par un cylindre pneumatique 36 monté sur l'élément de base 20 pour être mise^éur le trajet de déplacement des feuilles ou à l'écart de ce dernier. Lorsque la feuille entre dans l'appareil de cintrage, une cellule photoélectrique ou autre dispositif détecteur convenable amorce un cycle de cintrage dans lequel la feuille est 10 arrêtée entre les éléments 11 et 12 du moule par les butées 35, le cylindre pneumatique 29 soulevant ensuite l'élément inférieur 12 du moule pour soulever la feuille de verre 15 et la presser contre l'élément supérieur 11. Lorsque chaque feuille 15 est soulevée à l'écart des rouleaux 18, les butées 35 sont abaissées au-dessous 15 du niveau de la surface supérieure des rouleaux 18 de façon que la feuille, après avoir été pressée entre les éléments du moule et ramenée sur.les rouleaux 18 par l'élément inférieur 12 du moule, puisse être immédiatement transférée de l'appareil de cintrage sur les rouleaux de sortie 19 du transporteur. 20 D'après la description ci-dessus, on voit donc que l'élément mâle ou supérieur 11 du moule est soumis à des conditions de températures variables lorsqu'il est mis par intermittence en contact avec une feuille de verre ramollie par la chaleur au cours du processas de cintrage. En se référant en particulier aux figures 2 et 25 3, la présente invention concerne un moule de cintrage massif ou continu 11 ayant un élément de conformation 30 qui est coulé en une matière ne subissant pratiquement pas de dilatation lorsque.la température augmente. Plus spécialement, on a constaté qu'une matière réfraetaire 30 coulée ayant un coefficient de dilatation thermique ne dépassant pas 0,45 x 10~6 jusqu'à une température de 982°C avec une résis- p tance à la compression d'au moins 210 kg/cm à'1093°C convient parfaitement pour cette application. Un bon exemple d'ùne telle matière est la silice vitreuse dans un liant hydraulique tel que l'alumi-35 nate de calcium disponible dans le commerce sous la désignation "H-W 13-65 Castable" et vendu par Harbison-Walker Refractories Go., Pittsburgh., Pennsylvanie, Etats-Unis d'Amérique. Cette matière a -les propriétés suivantes : 71 00692 7 2121410 10 Densité apparente après séchage à 110°C (g/cm3) 1,888 Module de rupture (kg/cm ) Après séchage à 110°C 71,4 Après chauffage à 538°C 28,7 Après chauffage à 816pC 17,5 Après chauffage à 1093°C 16,8 Après chauffage à 1260PC * 21 Résistance à l'écrasement à froid (kg/cm ) Après séchage à 110°C 584,5 Après chauffage à 538°C \ 35,7 Après chauffage à 816pC * ' 3l8,5 Après chauffage à 1093°C 221,2 Après chauffage à 12609C 155,4 Changement linéaire (%) Après séchage à 110°C 0,0 $ Après chauffage à 538°C 0,0 Après chauffage à 816°C 0,0 $ 15 Après chauffage à 1093°C 0,0 fo Après chauffage à 1260PC 0,01 à +0,4 Une autre matière comprenant de la silice fondue dans un liant hydraulique, qui s'est avérée très efficace, est la matière "Silfrax". qui est un produit de la Carborundum Company, Niagara 20 Palis, New York, Etats-Unis d'Amérique, ayant les propriétés suivantes : Densité apparente (g/cm^) 1,84-1,92 Dilatation thermique 0,45 x 10~® au-dessous de -17° à +1000°C 25 Module de rupture - à froid 84-126 kg/cm^ p Résistance à la compression 280 - 420 kg/cm Température maximale de service 1121 - 1649°C " La dilatation thermique négligeable de ces matières les rend 30 particulièrement intéressantes pour le cintrage du verre à la presse. A titre de comparaison, l'aluminium et la fonte, qui sont souvent utilisés pour de tels moules, ont un coefficient de dilatation de l'ordre de 25,0 x 10~^/°C et de 10,0 x 10~^/°C respectivement. D'autres caractéristiques avantageuses sont la faible conductifaili-35 té thermique, une bonne résistance au choc thermique et une résistance mécanique suffisante sans préchauffage pour permettre au moule de résister aux forces appliquées pendant le processus de cintrage à la presse. Ces propriétés permettent également d'utiliser le moule sans refroidissement externe, ce qui supprime le problème posé 71 00692 8 2121410 par les tapures. La construction du moule est directe et relativement simple, ne nécessitant qu'une forme en plâtre de Paris et quelques éléments pour monter le moule coulé dans l'appareil de cintrage. 5 Gomme représenté sur les figures 2 et 3, le moule 11 compor te une plaque de base 37,qui est "boulonnée sur le bâti de montage 32 de l'appareil de cintrage,'l'élément de conformation coulé 30 et plusieurs boulons 38 qui sont dirigés vers le bas à partir de la plaque 37 ,leurs têtes étant à leur extrémité inférieure pour 10 ancrer l'élément de conformation coulé. Les boulons sont vissés dans la plaque 37 et sont bloqués en position par des écrous de blocage 39 qui s'appuient contre la face inférieure de la plaque. Pour former l'élément coulé, la plaque 37, dans laquelle sont vissés les boulons, est suspendue au-dessus du moule en plâtre 15 dans une position dans laquelle les têtes des boulons sont entièrement recouvertes par la matière de coulée. Ensuite, on verse la matière réfraetaire dans le moule et la laisse se prendre en masse. Afin que l'élément du moule se détache facilement du verre lorsqu'il est utilisé, on peut ménager plusieurs trous 40 dans l'élé-20 ment de conformation,soit pendant le moulage,soit eh les perçant par la suite-. Afin de pouvoir utiliser pleinement les trous 40, l'élément du moule peut être fermé après sa prise et des raccords 41 d'admission d'air peuvent être prévus dans la plaque à cet effet. L'air 25 peut être ensuite introduit à la fois pendant le cintrage pour former un coussin d'air entre la surface de conformation 31 et le verre et après le cintrage pour détacher la feuille cintrée du moule. L'air est admis par des conduites 42 (figures 1 et 3) à partir d'une source convenable (non représentée). Comme on le voit sur les 30 figures 2 et 3, l'élément du moule est fermé par des éléments 43 profilés en U qui sont soudés ou autrement fixés à des cornières 44 boulonnées à la plaque de base 37. Pour que la surface venant en contact avec le verre ne soit pas abrasive ,et pour assurer une isolation supplémentaire, la sur-35 face de conformation 31 est recouverte d'une feuille de toile isolante 45, par exemple une toile tissée ou tricotée de fibres de verre. Selon la forme de réalisation représentée, la toile est tendue sur la surface de conformation et est maintenue en place par des barres de retenue 46 qui sont boulonnées aux^irofilés43. La toile est suffisamment poreuse pour que l'écoulement de l'air à travers 71 00692 s 2121410. les trous 40 ne soit pas entravé d'une manière importante. Les figures 4 et 5 montrent une variante de construction généralement analogue à celle représentée sur les figures 2 et 3, à l'exception du mode d'ancrage de l'élément de conformation coulé 30 à la plaque de base 37. Dans cette forme de réalisation, l'élément. de conformation 30 est ancré par des éléments 47 profilés en II s'étendant le long des bords longitudinaux opposés de l'élément. Les profilés 47 sont fixés à la plaque de base 37 par des goujons 48. Ces derniers sont vissés dans la plaque de base 37? puis sont soudés tout d'abord à une cornière allongée 49>puis au profilé 47. La cornière est destinée à fermer le moule lorsqu'on utilise un coussin d'air et une pellicule d'air de décollement. Le moule est encore fermé par des profilés 50 qui sont maintenus en place par plusieurs cornières 51 fixées au profilé et à la plaque de base 37. Des trous 40 sont ménagés à travers l'élément de conformation et une toile isolante le recouvre comme décrit plus haut. Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et représentées et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 71 00692 2121410 KETOUDICATIOUS 1. Procédé de cintrage de feuilles de verre consistant à chauffer une feuille au point de ramollissement du verre, à supporter la feuille entre des éléments d'un moule ayant des surfaces 5 de conformation complémentaires et à déplacer lesdits éléments du moule l'un par rapport à l'autre pour presser la feuille entre lesdites surfaces de conformation, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à presser la feuille entre les éléments du moule dont l'un au moins est constitué par un "bloc sensiblement massif d'une matiè- 10 re réfraetaire coulée ayant un coefficient de dilatation thermique ne dépassant pas 0,45 x 10"^ de -17° à +1000°C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de matière réfraetaire coulée subit une dilatation thermique de 0,0 %-lorsqu'il est chauffé à 1093°C. 15 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière réfraetaire coulée présente une résistance à la compression d'au moins 221,2 kg/cm^ à 10930C„ 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite matière réfraetaire coulée comprend 20 de la silice vitreuse dans un liant hydraulique, qui peut être de l'aluminate de calcium. 5. Appareil de cintrage de feuilles de verre comprenant un dispositif pour chauffer une feuille au point de ramollissement du verre, des premier et second éléments d'un moule ayant des surfaces 25 de conformation complémentaires, un dispositif pour supporter une feuille ramollie par la chaleur entre lesdites surfaces de conformation et un dispositif pour déplacer les éléments du moule l'un par rapport à l'autre afin de presser la feuille entre lesdites surfaces de conformation, appareil caractérisé en ce que l'un au 30 moins des éléments du moule comprend un bloc sensiblement massif d'une matière réfraetaire coulée ayant un coefficient de dilatation thermique ne dépassant pas 0,45 x 10"^ de -17° à 1000°C environ. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bloc massif de matière réfraetaire coulée subit une dilatation 35 thermique de 0,0 lorsqu'il est chauffé à 1093°C et en ce que ladite matière réfraetaire présente une résistance à la compression d'au moins 221,2 kg/cm^ à 1093°0. 71 QÛ692 n 2121410 7. Appareil selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la matière réfraetaire coulée comprend de la silice vitreuse dans un liant hydraulique qui peut être de 1'aluminate de silicium. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, 5 caractérisé en ce que la surface de conformation du "bloc réfraetaire "coulé est recouverte d'une couche d'une matière isolante non abrasive. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit élément du moule comporte une plaque 10 de montage sensiblement plate et plusieurs goujons d'ancrage orientés vers le bas à partir de cette dernière et dont les têtes sont formées à leurs extrémités libres, ledit bloc de matière réfraetaire étant coulé autour des goujons d'ancrage et lesdites têtes étant noyées dans la matière réfraetaire coulée. 15 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que des éléments formant des panneaux s'étendent entre les bords de la plaque de montage et les côtés du bloc en matière réfraetaire coulée pour fermer l'espace compris entre ladite plaque de montage et ledit bloc et former une chambre à air hermétique. 20 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que plusieurs trous sont ménagés à travers le bloc en matière réfraetaire coulée pour laisser passer l'air de la chambre jusqu'à la surface de conformation et en ce qu'un organe relie ladite chambre à une source d'air comprimé. 25 12. Appareil selon la revendication .11, caractérisé en ce qu'une couche de matière isolante poreuse lion abrasive recouvre ladite surface de conformation.