Brevet FR2241504A1 — publié le 19750321

La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'articles et pièces de verre de forme non plane, à partir d'une feuille de verre étirée et soumise en continu à une ou des opérations de moulage pour assurer la mise en forme des zones de la feuille correspondant aux pièces à produire. La présente invention concerne plus spécialement la production d'articles en verre en forme genérale de coquilles selon un procédé de fabrication en contint et son application plus particulière à la production de coquilles pour la formation d'oculaires solaires en verre photochromique. On sait que lorsque l'on désire produire des verres de caractéristiques photochromiques, il est nécessaire d'effectuer, lors de la fabrication, des traitements thermiques dans les conditions générales suivantes Dans une première phase,pour réaliser la nucléation des agents photochromiques on fait séjourner le verre pendant quelques minutes dans une zone de températures comprises entre 450"C et.-650"C. Dans une seconde phase et pour provoquer le développement des agents photochromiques, on fait séjourner le verre pendant plusieurs dizaines de minutes à une température comprise entre 600"C et 8000C ll est également connu que pour ces memes verres, le domaine des températures permettant d'obtenir une viscosité du verre appropriée à sa déformatiat, est de I1ordrede 6500C à 700"C. On constate donc que dans la deuxième partie du traitement thermique devant permettre le développement des agents photochromiques, le verre se trouve à itétat pâteux ou visqueux;il est donc nécessaire de prendre alors des dispositions appropriées en vue du supportage sans déformation du verre traité. Cette nécessité de réaliser des dispositifs de supportage pour éviter la déformation du verre pose des problèmes difficiles à résoudre en fabrication courante. Le principal inconvénient des dispositifs de supportage est en effet de-modifier l'état de surface du verre et de rendre celui-ci impropre à l'utilisation directe lorsque l'on désire avoir une caractéristique de surface satisfaisante pour la transmission optique comme par exemple une qualité de surface polie feu. Or on sait produire du verre en feuille avec un état de surface satisfaisant pour la transmission optique grace aux techniques connues d'étirage vertical. Dans le cas de ces procédés de fabrication, le problème du supportage aux températures élevées est naturellement résolu par la disposition meme de la feuille étirée verticalement. La présente invention vise à utiliser les techniques des tirages de feuilles selon un plan vertical afin de tirer parti des avantages de cette technique , notam- ment sur le plan de la qualité du surfaçage obtenu, tout en soumettant la feuille de verre étiré à un traitement thermique permettant la formation et le développement des propriétés photochromiques du verre et en réalisant dans le meme temps un formage des feuilles pour la réalisation d'objets non plans tout en évitant le problème du maintien en forme et du supportage des objets ainsi réalisés. Cependant, bien qu'elle soit plus particulièrement adaptée au traitement et au formage de verre photochromique, l'invention peut être utilisée pour la réalisation d'objets non plans en verre quelconque. A cet effet l'invention concerne un procédé pour la fabrication d'objets en verre mince de forme non plane, caractérisé en ce que l'on soumet une feuille de verre étiré acheminée selon un plan vertical par des techniques connues, à des moyens propres à assurer la mise en forme des zones de la feuille de verre devant conformer les produits désirés, les dits moyens étant déplacés en synchronisme avec la feuille de verre étiré pendant la partie du cycle de l'opération où ils sont en position active de formage sur ladite feuille, cette dernière étant ensuite soumise à refroidissement en vue de fixer ladite forme. Selon une forme de réalisation de l'invention les moyens de formage de la feuille de verre étiré sont constitués par deux organes de moulage complémentaires disposés de part et d'autre de la feuille et associés à des moyens mécaniques permettant un premier déplacement alternatif linéaire parallèle à la feuille etun second mouvement alternatif de translation perpendiculaire au précédent chacun des deux organes complémentaires de formage étant alors déplacé l'un par rapport à l'autre selon des mouvements symétriques de façon à venir se refermer sur la feuille ou s'ouvrir pour libérer cette dernière. Par exemple les deux organes complémentaires de formage sont constitués respectivement par un poinçon ou organe mâle et une coupelle ou organe femelle réceptrice du poinçon et de profil complémentaire de celui du poinçon, la courbe de la tête du poinçon correspondant à la courbe ou profil de l'objet à réaliser. On comprend dans ces conditions que la feuille se déplaçant selon un mouvement linéaire continu, dans un plan vertical, les deux organes de formage vont sui vre chacun un cycle de mouvement par rapport à la feuille à presser, chaque cycle d'un organe étant symétrique du cycle de l'organe complémentaire Les deux organes de pressage viennent donc à la rencontre l'un de l'autre tout en accompagnant la feuille dans son mouvement de défilement vertical; ils se rencontrent sur la feuille pour assurer le pressage et la mise en forme de cette dernière tout en continuant leur mouvement vertical accompagnant la feuille ; après une période de temps définie permettant d'assurer la mise en forme de la feuille les deux organes complémentaires se séparent et s'écartent tout en continuant leur mouvement de déplacement linéaire vertical synchrone du défilement de la feuille ; arrives à leur position d'ouverture maximum les deux organes qui sont alors en position éloignée l'un de l'autre sont ramenés de leur position basse à une position haute. On comprend ainsi que les organes de pressage complémentaires suivent un cycle de quatre mouvements, soit en partant de la position ouverte haute : - un premier mouvement complexe de rapprochement vers la feuille dont les composantes sont le défilement vertical synchrone de la feuille et un mouvement de translation de rapprochement des deux organes l'un vers l'autre ; - lorsque les deux organes complémentaires sont en position de fermeture l'un sur l'autre en emprisonnant la feuille afin de réaliser l'opération de pressage, le mouvement de translation est terminé et les deux organes complémentaires subissent alors un mouvement linéaire de défilement parallèle et synchrone de celui de la feuille soumise au formage. - à la fin de cette opération de formage le mouvement de défilement parallèle à la feuille se poursuit tandis que les deux organes de pressage sont soumis à un mouvement de translation inverse du précédent les -éloignant l'un de l'autre. - lorsque les deux organes sont arrivés à leur position d'ouverture maximum, le mouvement de défilement linéaire parallèle à la feuille est également stoppé et le quatrième mouvement est alors exécuté qui ramène par un mouvement linéaire inverse du défilement de la feuille les deux organes toujours en regard l'un de l'autre en position haute quicorre'spond à la position de départ. L'invention concerne également un dispositif en vue de la mise en oeuvre du procédé. A cet effet l'invention concerne un dispositif en vue de la fabrication d'objets non plans à partir d'une feuille de verre étiré caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étirage continu d'une feuille de verre à l'état visqueux, des moyens propres à assurer le traitement thermique de la feuille de verre sebn le cycle thermique voulu pour la réalisation des opérations de formage et de refroidissement, des moyens de formage du verre et constitué de deux organes de formage complémentaires associés à des moyens mécaniques permettant leur déplacement par rapport à la feuille entre une position active de formage et une position inactive d'attente latérale par rapport à la feuille les dits moyens mécaniques permettant en outre le déplacement des moyens de formage selon un mouvement linéaire alternatif entre une position haute et une position basse, l'acheminement de la position haute à la position basse correspondant à la mise en position active des moyens de formage sur la feuille, le retour de la position basse à la position haute correspondant à la mise en position inactive ou d'attente des moyens de formage par rapport à la feuille. Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, les moyens de formage sont montés chacun sur un support mobile , le support mobile coopé- rant avec des organes de guidage fixes permettant d'assurer le défilement linéaire du support parallèlement à l'axe de déplacement de la feuille. Par exemple le support est pourvu de galets de roulement se déplaçant sur des rails de guidage parallèles à l'axe de défilement de la feuille. Inversement on peut prévoir que le support comporte latéralement des glissières montées sur des galets de guidage fixes. Selon encore un exemple le support comporte des vérins de manoeuvre dont l'extrémité du piston est associée à un des organes de pressage ou formage de la feuille les vérins assurant le mouvement de translation symétrique des organes complémentaires entre leur position d'ouverture et leur position de fermeture sur la feuille. Selon encore une forme de réalisation les supports des organes de pressage sont associés à des moyens de déplacement du type convoyeur ou vis sans fin assurant leur mouvement continu selon un cycle correspondant à un profil trapézoidal, la grande base verticale correspondant à la remontée des moyens de pressage en position d'ouverture, la petite base correspondant au mouvement de défilement des organes en position de fermeture sur la feuille et selon un mouvement synchrone de cette dernière. Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention on prévoit le formage de la feuille selon une forme ou profil différent de la forme ou du profil final souhaité, compensant par avance les déformations subies par la matière au cours des phases ultérieures du traitement. L'invention permet ainsi de réaliser des objets en verre, notamment et à titre d'application préférentielle des oculaires pour lunettes solaires en verre photochromique, ces produits étant obtenus par un procédé continu simple et très largement mécanisé. La qualité du surfaçage des produits obtenus, qualité nécessaire compte tenu de l'application optique des produits, est particulièrement satisfaisante et ne nécessite aucun travail ni usinage ultérieurs. On peut ainsi réaliser par des procédés continus, en grande série et par des moyens mécaniques des coquilles mises en forme et aptes à réaliser des oculaires solaires. L'utilisation de la technique conforme à l'invention' pour son application à la réalisation de coquilles en verre photochromique est particulièrement intéressante sur le plan technique et économique ; en effet il est possible de travailler et mettre en forme la matière dans les phases de température qui correspondent précisément à celles qui sont nécessaires pour le développpment des agents photochromiques ; il est donc intéressant de mettre en oeuvre les moyens mécaniques de formage conformes à l'invention en aval d'une installation de traitement thermique destinée à la réalisation de feuilles de verre étiré possédant des propriétés photochromiques, ces verres sortant du traitement de développement des agents photochromiques sont en effet à une température permettant à la feuille de présenter un état visqueux approprié permettant son formage et son refroidässement ultérieur pour assurer la solidification et la fixation de la forme ainsi réalisée. D'autres catactéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec une forme de réalisation préférentielle présentée à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 représente une vue d'un schéma de principe d'une installation conforme à I'invention. La figure 2 représente le dispositif de formage à la phase de départ de son cy clé, les organes de formage étant en position haute et ouverte. La figure 3 représente les organes de formage dans la position ultérieure du cycle , c'est-à-dire en position fermée sur la feuille. La figure 4 représente la phase ultérieure du cycle des organes de formage en position de fermeture basse et La figure 5 représente les organes de formage en position ouverte basse. On voit en considérant essentiellement la figure 1 que l'installation comporte un dispositif d'étirage en continu 1 de type connu et qui peut être constitué par un puits d'étirage vertical type FOURCAULT ou LIBBEY OWENS ou une installation d'étirage verticale vers le bas comme dans l'exemple considéré. La feuille 2 assortir du dispositif d'étirage défile en continu selon un plan vertical et passe dans le dispositif de traitement thermique schématisé en 3 et destiné à assurer le refroidissement du verre et son traitement aux températures nécéssaires au développement des propriétés photochromiques. En aval du dispositif de traitement thermique 3 la feuille de verre 1 passe dans le dispositif de formage schématisé en 4 sur la figure 1. Le dispositif de formage est essentiellement constitué d'une coupelle femelle 5 associée à un poinçon 6 ,poinçon et coupelle étant de forme complémentaire et leur profil correspondant à la forme de la coquille que l'on désire obtenir et réaliser sur la feuille de verre. Chacun des organes de pressage 5 et 6 est lui-meme monté sur un dispositif de manoeuvre permettant son déplacement transversal par rapport à l'axe de déplacement de la feuille 2 ; ce dispositif de manoeuvre peut de façon simple être constitué par un vérin 7 et 7'. Le vérin est lui-même monté sur un support déplaçable selon un mouvement linéaire alternatif parallèle à l'axe de déplacement de la feuille 2. La cinématique des organes de formage est représentée aux figures 2, 3, 4 et 5. Au sortir du stade de formage la feuille de verre passe dans une enceinte 8 destinée à provoquer un effet de refroidissement selon un cycle thermique approprié et permettant de fixer les formes imposées à la feuille au stade pré c édent. Selon une caractéristique de l'invention on tient compte au niveau du formage de la déformation ultérieure que peut subir la feuille encore à l'état pateux et la forme imposée à la feuille compense par avance la déformation ultérieure de façon à ce que le résultat final corresponde au profil et à la forme exacte souhaités. Les zones correspondant aux coquilles ainsi formées sont ensuite découpées en éléments unitaires et stockées pour être ultérieurement travaillées afin obtenir un produit fini. La cinématique des organes de formage est représentée de façon plus complète aux figures 2, 3, 4 et 5. On voit à la figure 1 que les supports des vérins 7 et 7', commandant euxmêmes le mouvement transversal des organes de formage 5 et 6 sont alors en position haute. Les vérins 7 et 7' sont alors déplacés parallèlement et en synchronisme avec la feuille 2 et sont amenés à la position représentée à la figure 3 ; dans ce même temps les vérins 7 et 7t sont mis en oeuvre et repoussént les organes de formage vers la feuille 2 qui est, au terme de ce mouvement comprimée entre la coupelle 5 et la mâchoire 6, assurant ainsi la mise en forme de la feuille selon le profil correspondant à l'espace subsistant entre les deux organes complémentaires 5 et 6. Dans le mouvement qui va de la figure 3 à la figure 4, les organes de formage restent 'en position de fermeture, maintenus par les vérins 7 et 7' et emprisonnent la feuille tandis que le support des vérins 7 et 7' poursuit sont mouvement parallèle et synchrone par rapport à la feuille de verre 2. Dans le mouvement qui va de la figure 4 à la figure 5 , les supports des vérins pour suivent leur mouvement linéaire jusqu'à une position inférieure tandis que les vérins font manoeuvrer de façon à ramener en arrière vers une position d'ouverture les organes de pressage 5 et 6. Dans la phase ultérieure les supports des vérins 7 et 7' sont ramenés en posi tion haute correspondant à la figure 2. On voit ainsi selon la figure 5 que les organes de pressage suivent un cycle de quatre mouvements ,les deux cycles étant symétriques l'un par rapport à l'autre et ayant la forme d'un trapèze dont la grande base correspond au mouvement de remontée des m choires ouvertes la petite base verticale correspond au mouvement de descente des mâchoires fermées. On remarquera que le procédé de formage ainsi décrit peut être utilisé aussi bien pour la réalisation de coquilles destinées chacune à la construction d'un oculaire solaire, c'est-à-dire de coquilles de petites dimensions, que pour la réalisation de portions sphériques dans lesquelles seront ultérieurement découpés plusieurs oculaires solaires ctest-à-dire des coquilles de grandes di mensions. De préférence le poinçon et la coupelle sont réalisés tous deux en matériau n'altérant pas la surface du verre tel que carbone vitreux ou poinçon métallique recouvert de tissu de verre. La vitesse d'étirage de la feuille peut être réglée dans des gammes très variables allant de 0, 2m par minute à 5m par minute ; un fonctionnement plus particulièrement satisfaisant peut être obtenu dans une gamme de vitesses comprises entre 1 et 2m par minute. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication objets en verre mince de forme non plane caractérisé en ce que llon soumet une feuille de verre étiré acheminéeselon un plan vertical par des techniques connues, à des moyens propres zà assurer la mise en forme des zones de la feuille de verre devant conformer les produits désirés , les dits moyens étant déplacés en synchronisme avec la feuille de verre étiré pendant la partie du cycle de l'opération où ils sont en position active de formage sur ladite feuille, cette dernière étant ensuite soumise à refroidissement en vue de fixer ladite forme. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de formage de la feuille de verre étiré sont constitués par deux organes de moulage complémentaires disposés de part et d'autre de la feuille et associés à des moyens mécaniques permettant un premier déplacement alternatif parallèle à la feuille et un second mouvement alternatif de translation perpendiculaire au précédent chacun des deux organes complémentaires de formage étant alors déplacé l'un par rapport à l'autre selon des mouvements symétriques de façon à venir se refermer sur la feuille ou s'ouvrir pour libérer cette dernière. 3 - Procédé selon la revendication I caractérisé en ce que les deux organes complémentaires de formage sont constitués respectivement par un poinçon ou organe mâle et une coupelle ou organe femelle réceptrice du poinçon et de profil complémentaire de celui du poinçon , la courbe de la tête du poinçon correspondant à la courbe ou profil de l'objet à réaliser. 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3 ci-dessus et en vue de la fabrication d'objets non plans à partir d'une feuille de verre étiré caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'étirage continu d'une feuille de verre à l'état visqueux, des moyens propres à assurer le traitement thermique de la feuille de verre selon le cycle thermique voulu pour la réalisation des opérations de formage et de refroidissement, des moyens de formage du verre et constitués de deux organes de formage complémentaires associés à des moyens mécaniques permettant leur déplacement par rapport à la feuille entre une position active de formage et une position inactive d'attente latérale par rapport à la feuille, les dits moyens mécaniques permettant en outre le déplacement des moyens de formage selon un mouvement linéaire alternatif entre une position haute et une position basse l'acheminement de la position haute à la position basse correspondant à la mise en position active des moyens de formage sur la feuille, le retour de la position basse à la position haute correspondant à la mise en position inactive ou d'attente des moyens de formage par rapport à la feuille. 5 - Dispositif selon la revendication 4 ci-dessus caractérisé en ce que les moyens de formage sont montés chacun sur un support mobile , le support mobile coopérant avec des organes de guidage fixes permettant d'assurer le défilement linéaire du support parallèlement à l'axe de déplacement de la feuille. 6 - Dispositif selon la revendication 5 ci-dessus caractérisé en ce que le support est pourvu de galets de roulement se déplaçant sur des rails de guidage parallèles à l'axe de défilement de la feuille. 7 - Dispositif selon la revendication 5 ci-dessus caractérisé en ce que le support comporte latéralement des glissières montées sur des galets de guidage fixes. 8 - Dispositif selon la revendication 7 ci-dessus caractérisé en ce que le support comporte des vérins de manoeuvre dont l'extrémité du piston est associée à un des organes de pressage ou formage de la feuille, les vérins assurant le mouvement de translation -symétrique des organes complémentaires entre leur position d'ouverture et leur position de fermeture sur la feuille. 9 - Dispositif selon la revendication 4 ci-dessus caractérisé en ce que les supports des organes de pressage sont associés à des moyens de déplacement du type convoyeur ou vis sans fin assurant leur mouvement continu selon un cycle correspondant à un profil trapézoïdal ,la grande base verticale correspondant à la remontée des moyens de pressage en position d'ouverture, la petite base correspondant au mouvement de défilement des organes en position de fermeture sur la feuille et selon un mouvement synchrone de cette dernière. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 ci-dessus caractérisé en cé que l'on prévoit le formage de la feuille selon une forme ou un profil différent de la forme ou du profil final souhaité compensant par avance les déformations subies par la matière au cours des phases ultérieures du traitement.