Brevet FR2241503A1 — publié le 19750321

La présente invention concerne un procédé pour permettre la fabrication de pièces de verre obtenues par moulage et de forme non plane, pièces de verre devant subir un traitement thermique postérieur au formage et dans des gammes de température correspondant à l'état visqueux du verre. Le problème auquel li présente invention vise-à apporter une solution vient de ce que les pièces de verre mince moulées à la forme finale souhaitée doivent subir un traitement ultérieur devant permettre au verre de développer des ca ractéristiques physiques particulières et spécifiques, cet raitement ayant toutefois pour effet d'amener la masse de verre à un état physique visqueux ou pateux qui risque par conséquent d'entrainer la deformation du produit mail. n est nécessaire dans ces conditions d'associer à chaque article ou pièce de verre ainsi réalisé des organes support qui permettent de soutenir 11articule ou la pièce de verre de façon à s'opposer aux déformations dues à l'affaissement par gravité des parois de l'article moulé. On peut faire reposer les pièces de verre sur des formes de gabarit et profil convenables de façon à supporter les parois ou faces de llarticle en verre pen dant la phase de traitement où la masse de verre retrouve un état visqueux, de fanon à s'opposer aux déformations des dites parois. Cependant cette solution présente l'inconvénient d'entrainer des déformations superficielles des parois qui perdent au contact des formes support leur aspect régulier et poli. Or cette qualité de surfaçage peut être essentielle notamment lorsque l'on désire réaliser des oculaires ou "verres" de lunettes sans avoir à soumettre ces verres à des sDpérations de finissage ou polissage ultérieures afin d'abaisser le prix de -revient. Tel est le cas notamment dans le processus de fabrication de verre teinté destiné à équiper des lunettes solaires. Le problème se pose notamment dans la fabrication de verre solaire à pro priétés photochromiques. On sait en effet que le traitement thermique nécessaire pour l'obtention d'un verre possédant les propriétés photochromiques nécessite le séjour du verre dans deux domaines de températures distinctes: - pour la nucléation des agents photochromiques on provoque un séjour de la masse de verre de quelques minutes dans une zone de température comprise entre 4500C à 6509C. - pour le développement des agents photochromiques on fait ensuite séjourner le produit dans une gamme de températures comprises entre 6000C et 8000C pendant plusieurs dizaines de minutes. Or la seconde plage du traitement thermique correspond à des gammes de températures pour lesquelles le verre se trouve à l'état visqueux ce qui entraine la déformation du fait de leur poids des faces des ébauches en verre moulé, notamment des coquilles préformées pour la réalisation de verre solaire. L'invention vise à permettre le supportage ou soutien d'ébauches préformées en verre moulé en évitant la déformation des faces de ladite ébauche, pendant le traitement de ces dernières dans des zones de températures correspondant au ramollissement du verre et à un état physique visqueux, tout en évitant le contact physique d'un organe de soutien qui risquerait d'altérer le sur façage de ébauche afin d'obtenir la conservation de l'état de surface polie tu obtenue lors du formage initial. d'un verre en feuille. Selon une première caractéristique l'invention concerne un procédé pour le supportage d'ébauches en verre moulé de forme non plane et à I1 état visqueux, caractérisé en ce que l'on provoque sur la face concave de ladite ébauche une surpression d'un gaz visant à créer une force s'opposant à l'affaissement de la paroi par gravité. Selon une première forme de réalisation l'ébauche de forme non plane est associée à un support sur lequel elle repose le support étant prévu avec des moyens permettant d'assurer l'étanchéité au niveau des bords de l'ébauche reposant sur ledit support ,le traitement thermique auquel est soumise l'ébauche provoquant la dilatation du gaz emmagasiné entre le support et la face concave de ladite ébauche, la dilatation du gaz créant une pression interne apte à s'opposer à l'affaissement de la paroi de l'ébauche à l'état visqueux. Selon une variante de réalisation on provoque l'insufflation d'un jet de gaz entre le support sur lequel reposent les bords de l'ébauche et la paroi concave de ladite ébauche, le gaz injecté dans la poche constituée par la face concave de ladite ébauche créant une surpression apte à s'opposer à l'affaissement par gravité de la paroi de ladite ébauche. L'invention concerne également un dispositif en vue de la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. Selon une première caractéristique l'invention concerne un dispositif en vue du soutien d'ébauches en verre moulé et de forme non plane, soumises à un traitement thermique dans des zones de températures correspondant à l'état physique visqueux de la masse de verre, caractérisé en ce qu'il est constitué par un organe support apte à recevoir les bords de l'ébauche en verre, dont la face concave est tournée vers le support, ce dernier comportant des moyens propres à assurer l'étanchéité entrè la face de repos du support et les bords de ladite ébauche reposant sur le support, cette étanchéité entrainant l'empri- sonnement de gas ambiant dans la poche définie par la face concave de l'ébauche et la surface de repos du support, le gaz ainsi emprisonné permettant par dilatation de créer une surpression s'opposant à l'affaissement de la paroi de verre visqueux. De préférence encore les moyens d'étanchéité sont constitués par un joint liquide. Par exemple le support comporte une rigole dont la forme correspond au positionnement des bords de l'ébauche de verre reposant sur ledit support, ladite rigole étant apte a recevoir un liquide convenable formant joint d'étanchéité et s'opposant à l'échappement du gaz contenu au sein de la poche formée par l'ébauche creuse reposant sur le support. Par exemple encore le liquide contenu dans la poche est constitué par un corps susceptible d'être à l'état solide à la température ambiante et dont le point de fusion se situe en dessous de la température du traitement thermique de l'ébauche en verre, en sorte que dans le cours de ce traitement ledit corps soit à l'état liquide et assure sa fonction d'étanchéité. Par exemple encore le corps formant liquide d'étanchéité est constitué par un bain d'un métal à bas point de fusion. Ce métal peut être de l'étain. Ce métal peut être également un alliage d'étain et de plomb. Dans une variante de réalisation du dispositif, correspondant à la variante du procédé défini ci-dessus , le support comporte une source d'éjection d'un gaz débouchant dans la poche constituée par l'ébauche concave reposant sur le support. Selon une forme de réalisation de cette variante la source de gaz débouchant dans ladite poche est associée à des moyens propres à assurer la régularité dans le temps et dans l'espace de la diffusion des filets de gaz diffusés. Par exemple ces moyens sont constitués par au moins un matelas d'un corps poreux. Selon encore une forme de réalisation le matelas poreux assurant la diffusion du gaz dans ladite poche est constitué de plusieurs zones de porosités différentes permettant d'assurer un effet de diffusion différentiel sur l'ensemble de la poche. Par exemple le matelas se décompose en une zone annulaire de faible porosité ne permettant qu'un passage limité du débit de gaz, la zone centrale étant constituée par un matériau différent de plus forte porosité permettant un débit plus important d'air assurant. ainsi un effort de soutien plus élevé sur la zone centrale de la face concave de l'ébauche. On comprend dans ces conditions que l'on réalise un dispositif support qui permet d'obtenir le soutainement de l'ébauche creuse en verre malgré l'état visqueux de- ce dernier. Le procédé et le dispositif selon l'invention seront particulièrement adaptés à fabrication d'ébauches en verre constituées par des coquilles en forme de segment de sphère ; en effet dans ce cas l'ébauche se comporte comme une bulle et les forces de soutien constituées par la pression du gaz renfermé sont dirigées orthogonalement -par rapport à chaque point de la paroi et assurent par conséquent le maintien de ladite paroi selon la forme géométrique régulière souhaitée. Le procédé selon l'invention sera avantageusement combiné avec le procédé de formage en continu appliqué à une feuille de verre étirée selon un plan vertical, procédé qui fait l'objet de la demande de brevet déposée ce meme jour au nom de la demanderesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront encore exposés dans la description détaillée qui suit et qui est donnée en rapport avec des for mes de réalisation présentées à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés La figure 1 représente une vue schématique des différentes phases du processus de fabrication dans lequel s'intègrent les caractéristiques de l'invention. La figure 2 donne une vue en coupe d'un support selon une première forme de réalisation de l'invention. La figure 3 donne une- vue également en coupe d'un support selon une autre forme de réalisation de l'invention. Les figures 4 et 5 montrent la séparation des ébauches formées. Selon la figure 1 on voit l'ensemble des opérations dans lequel s'intègrent le dispositif et le procédé de l'invention. Un dispositif d'étirage en continu I débite une feuille due verre 2 selon un plan vertical ; cette feuille de verre est soumise en 3 à une opération de formage par un dispositif de formage synchronisé qui fait l'objet de la demande de brevet déposée ce jour au nom de la demanderesse ; en aval de cette opération de formage on soumet le verre for mé à un traitement thermique en 4 pour obtenir le refroidissement de la feuille et le sectionnement des ébauches détachées pièce par pièce de la feuille continue. A cet effet au niveau du formage on prévoit la formation entre deux ébauches successives d'une ligne ou empreinte conformant une saignée 5 à section en forme de V permettant de réaliser une zone ou ligne de sectionnement pour la séparation des ébauches unitaires. La découpe proprement dite peut être réalisée chaque fois que cela est possible par choc thermique correspondant à un refroidissement brutal de la feuille d'étirage, dans ce cas un dispositif de pinces saisit les éléments découpés et assure leur transfert de la ligne d'étirage au tapis de traitement thermique ultérieur 6. Lorsque la découpe n'est pas possible directement par choc thermique un dispositif mécanique exerce un effort approprié au droit de la zone formée pour la découpe en provoquant un mouvement correspondant à une mise à l'équerre de l'ébauche par rapport au plan de la feuille de verre étirée, comme représenté aux figures 4 et 5. Chacune des ébauches unitaires 7, 7', 7" possède donc sur deux bords opposés une arête vive 8, 8' qui pourra avantageusement coopérer avec le joint liquide disposé sur le support ainsi qu'on le verra ultérieurement ; on peut également prévoir à ltoccasion de l'opération de formage la formation d'une arete analogue sur les bords longitudinaux de la feuille en sorte que chaque ébauche comporte des bords à arêtes orientées du côté de la face concave de l'ébauche. On précisera que dans l'exemple ici décrit les ébauches sont de forme bombée et définissent des coquilles ou calotes en formè de segment de sphère, ces ébauches étant destinées à la réalisation de verre solaire notamment à pro priés photochromique s. Les ébauches ainsi obtenues doivent donc ultérieurement être soumises dans le four 9 à un traitement thermique soumettant le verre à un cycle thermique permettant la nucléation et le développement des agents photochromiques. Ainsi qu'on l'a exposé le passage dans le four 9 va soumettre les ébauches à des zones de températures pour lesquelles le verre se trouve à l'état visqueux ou pâteux ce qui risque donc de provoquer un affaissement des ébauches. Les dispositifs de l'invention représentés aux figures 2 et 3 permettront de résoudre ce problème. Selon la figure 1 on voit que chaque ébauche est disposée sur un support unitaire ; le support 10 est lui-m8me solidaire du tapis 6 et circule en continu en recevant en amont du four 9 les ébauches qui peuvent ensuite être évacuées en amont du four le tapis 6 ramenant les supports par la ligne de r-etour 1 1 en dehors du four 9. On voit que le support est constitué par un socle creux comportant une chambre intérieure 12 ; les bords 13 du support comportent une gorge 14 remplie par un bain 15 d'un métal dont le point de fusion est inferieur à la température de ramollissement du verre traité. Dans ces conditions lorsque les supports arrivent dans la zone du four où la température correspond au ramollissement du verre, le bain fusible 15 est déjà à l'état liquide en sorte qu'il constitue un joint emprisonnant le gaz constitué par l'air ambiant emprisonné dans la chambre 12. Le bain fusible 15 peut être constitué notamment par un bain d'étain ou par un alliage d'étain et de plomb. L'analyse du comportement du dispositif constitué par le support , le bain fusible et l'ébauche fait apparaître les particularités technologiques suivantes - lors d'une première partie de léchauffement, le bain d'étanchéité étant soli dé tala dilatation dugaz présent entre le support et l'ébauche s'effectue librement, aucune étanchéité n'existant entre l'ébauche traitée et son support. - dans une deuxième partie du traitement thermique, le bain d'étanchéité est devenu liquide, et la dilatation du volume de gaz entre support et l'ébauche s'effectue avec l'échappement de bulles gazeuses dans la zone de flottation, chaque fois que la pression est suffisante pour soulever l'ébauche. - dans une troisième partie de la mise en température, il suffit de réaliser un léger abaissement de celle-ci pour que le système constitué par le support, l'ébauche et le bain fusible .parvienne à un état d'équilibre tel qu'une partie de l'ébauche soit immergée dans le bain fusible et qu'aucune fuite n'existe entre l'ébauche et le support. L'analyse théorique du comportement du dispositif décrit ci-dessus fait appa raftre qu'il existe une situation d'équilibre stable pour laquelle la pression régnant dans l'enceinte constituée par l'ébauche et le support crée des effets sur l'ébauche strictement équivalents aux effets des forces de gravité. Le traitement thermique peut alors être poursuivi aussi longtemps qu'on le désire sans déformation de l'ébauche en verre. L'examen du comportement du dispositif ainsi décrit ci-dessus a montré quwil était avantageux de réaliser au formage des dispositions de forme accroissant l'aptitude et la stabilité à la flottation de l'ébauche sur son support. La réalisation pratique de ces dispositions de formes favorables à la flottation est particulièrement facile à faire lorsque l'on a adopté le dispositif de formage en ligne décrit ci-dessus dans l'invention. Une particularité du dispositif de supportage décrit ci-dessus consiste en ce que, après le traitement thermique de développement des agents photochromi ques , le refroidissement s'effectue en plusieurs phases de la manière suivante: - dans une première partie de refroidissement l'ébauche reste en flottation sur le support , le bain fusible étant liquide - lorsque la température est suffisamment basse pour que la viscosité du verre soit telle que les déformations de l'ébauche ne soient plus à craindre ,un dispositif de préhension sépare l'ébauche en verre du support à bain fusible et entraine l'ébauche d'une manière séparée du support1 - dans une troisième partie du cycle thermique , l'ébauche et le support sont refroidis isolément, le lit fusible redevenant solide et disponible pour un retour à l'entrée du dispositif de traitement thermique. Un second dispositif de supportage des coquilles pendant le traitement thermique de développement des agents photochromiques est illustré par la fig. 3 Le principe de supportage de l'ébauche consiste également à développer une surpression annulant les effets de la gravité sur l'ébauche. Dans cette variante d'un dispositif de supportage, la surpression est créée par l'intermédiaire d'un écoulement d'air chaud depuis ltéjecteur 16 débouchant dans la chambre 17 au travers d'un support poreux 18. Le chauffage de l'air de supportage peut être réalisé principalement à l'aide d'un dispositif chauffant placé sur les conduites d'amenée d'air et pour la mise en température exacte correspondant à la température du traitement de l'ébauche par simple échauffement au travers du support poreux, ce dernier support constituant un échangeur de chaleur idéal avec l'air de supportage. Les conditions permettant de réaliser le supportage avec un faible débit d'air de soufflage consistent principalement à réaliser un support d'ébauche qui soit tel que la section de passage de l'air entre le support et l'ébauche soit particulièrement bien adaptée pour que la pression soit uniforme sur l'ébauche réalisant ainsi la compensation des effets de gravité. Pour qu'une telle disposition soit possible, il convient que la forme du support soit sensiblement différente de la forme de l'ébauche à supporter. D'autre part, deys dispositions peuvent être prises par l'assemblage de matériaux poreux de caractéristiques différentes, de façon à adapter et à optimiser au mieux les conditions de circulation du gaz de supportage entre le support et l'ébauche. Par exemple au centre du support sur la figure 3 est placé un premier matériau 19 de forte porosité traversé par une proportion élevée du débit d'air to tal utilisé (60 à 80%). L'accroissement de section visible entre le centre de l'ébauche et la limite du premier matériau a pour effet de permettre un échappement uniforme de l'air au travers du support poreux. La périphérie du support est réalisée avec un second matériau 20 de faible porosité traversé par conséquent par une faible proportion du débit d'air total utilisé , (20 à 40% ) la pression dans la chambre d'alimentation étant la même pour les deux matériaux. La réduction de la distance entre ébauche et support, combinée avec l'augmentation du diamètre des pores permettant ltéchappement de l'air est réalisée pour assurer une vitesse de circulation du gaz relativement uniforme avec une légère perte de charge créant l'effet de surpression recherché pour le supportage. Les mesures ont montré qu'on obtenait aisément une surpression comprise entre 1 x 10 4 bars et 10 x 10 4 bars assurant le supportage de coupelles d'é- paisseur comprise entre 0, 5mm et 4mu." REVENDICATIONS 1 -Procédé pour le supportage d'ébauches en verre moulé de forme non plane et à létat visqueux, caractérisé en ce que l'on provoque sur la face concave de ladite ébauche une surpression d'un gaz visant à créer une force s'opposant à l'affaissement de la paroi par gravité. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ébauche de forme non plane est associée à un support sur lequel elle repose, le support étant prévu avec des moyens permettant d'assurer l'étanchéité au niveau des bords de l'ébauche reposant sur ledit support, le traitement thermique auquel est soumise l'ébauche provoquant la dilatation du gaz emmagasiné entre le support et la face concave de ladite ébauche, la dilatation du gaz créant une pression interne apte à s'opposer à l'affaissement de la paroi de l'ébauche à l'état visqueux. 3 - Variante du procédé selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'on provoque l'insufflation d'un jet de gaz entre le support sur lequel reposent les bords de l'ébauche et la paroi concave de ladite ébauche, le gaz injecté dans la poche constituée par la face concave de ladite ébauche créant une surpression apte à s'opposer à l'affaissement par gravité de la paroi de ladite ébauche. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 ci-dessus ,caractérisé en ce qu'il est constitué par un organe support apte à recevoir les bords de l'ébauche en verre, ,dont la face concave est tournée vers le support 5 - Dispositif selon la revendication 4 ci-dessus caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont constitués par un joint liquide. 6 - Dispositif selon les revendications 4 et 5 ci-dessus caractérisé en ce que le support comporte une rigole dont la forme correspond au positionnement des bords de l'ébauche de verre reposant sur ledit support, ladite rigole étant apte à recevoir un liquide convenable formant joint d'étanchéité et s'op- posant à l'échappement du gaz contenu au sein de la poche formée par l'ébauche creuse reposant sur le support. 7 -Dispositif selon l'ensemble des revendications 5 et 6 ci-dessus caractérisé en outre en ce que le liquide contenu dans la poche est constitué par un corps susceptible d'être à l'état solide à la température ambiante et dont le point de fusion se situe en dessous de la température du traitement thermique de l'ébauche en verre, en sorte que dans le cours de ce traitement ledit corps soit à l'état liquide et assure sa fonction d-tétanchéité. 8 - Dispositif selon la revendication 7 ci-dessus caractérisé en ce que le corps formant liquide d'étanchéité est constitué par un bain d'un métal à bas point de fusion. 9 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3 cides sus caractérisé en ce qu'il est constitué par un organe support apte à recevoir les bords de l'ébauche en verre ,dont la face concave est tournée vers le support, ce dernier comportant une source d'éjection d'un gaz débouchant dans la poche constituée par l'ébauche concave reposant sur le support. 10 - Dispositif selon la revendication 9 ci-dessus caractérisé en ce que la source de gaz débouchant dans ladite poche est associée à des moyens propres à assurer la régularité dans le temps et dans -I'espace de la diffusion des filets de gaz diffusés. il - Dispositif selon les revendications 9 et 10 caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par au moins un matelas d'un corps poreux. 12-- Dispositif selon la revendication 11 ci-dessus caractérisé en ce que le matelas poreux assurant la diffusion du gaz dans ladite poche est constitué de plusieurs zones de porosités différentes permettant d'assurer un effet de diffusion différentiel sur ltensemble de la poche. 13 - Dispositif selon la revendication 12 ci-dessus caractérisé en ce que le matelas se décompose en une zone annulaire de faible porosité ne permettant qu'un passage limité du débit de gaz , la zone centrale étant constituée par un matériau différent de plus forte porosité permettant un débit plus important d'air assurant ainsi un effort de soutien plus élevé sur la zone centrale de la face concave de l'ébauche.