Brevet FR2219123A1 — publié le 19740920

L'invention concerne un procédé pour la fabrication par flottage de verre mince, d'une épaisseur inférieure à 2,5 mm, dans lequel le verre fondu, déversé sur un bain métallique, s'étale librement en une nappe d'épaisseur unciforme, sans inter Invention de rouleaux de guidage latéraux, dans un domaine de viscosité allant jusqu'à 105'25 poises puis, dans la section suivante du four, donne naissance à un ruban que l'on étire longitudinalement jusqu'à 11 épaisseur voulue par élévation de sa vitesse tandis qu'on le maintient dans un état malléable, tout en exerçant des efforts sur ses bords à l'aide exclusivement de rouleaux agissant par en haut, rouleaux qui règlent la progression de l'intensité des forces exercées de manière que l'étirage soit régulier. Il est bien connu que la fabrication de verre flotté mince se heurte à de grandes difficultés. C'est pourquoi un grand nombre de procédés différents ont été proposés jusqu'ici. Dans un premier groupe d'entre-eux, immédiatement après étalement de la nappe de verre sur le bain métallique, on refroidit celle-ci de façon à lui donner une consistance suffisante pour pouvoir la saisir sur chacun de ses deux bords entre des rouleaux groupés par paires et dénommés "edge rolls"-; on crée ainsi une bande de verre figée maintenue sur les bords, qui constitue une zone de réaction contre la force de traction exercée en aval sur le ruban et qui empêche la transmission de cette force en direction de la zone d'étalement du verre, ce qui évite de perturber l'écoulement transversal. Au delà de cette zone figée, le ruban de verre est réchaud fé pour le mettre dans un état qui permette à la force de traction de l'amincir à l'épaisseur voulue.Diverses variantes de ce procédé sont décrites en détail dans les publications françaises 2 094 030, 2 048 073, 1 393 712. Ces procédés consomment une quantité excessive d'énergie car il faut réchauffer le ruban après l'avoir refroidi. D'autre part, il s'est avéré que la qualité optique de la feuille de verre était limitée en ce qui concerne la planéité et le parallélisme des faces ; ceci est vraisemblablement dû à l'inversion de température et au fait que la zone figée du ruban subit malgré tout des déformations que le traitement ultérieur ne permet pas d'éliminer complètement. Dans le but d'éviter ces inconvénients, on a donc également développé un autre procédé, suivant lequel on renonce à figer le verre dans la région qui précède la zone d'étirage pour le fixer sur les bords à l'aide des "edge rolls" ; des efforts sont exercés sur le ruban dans toute la longueur de la zone où il est déformable, de façon à répartir de proche en proche les forces d'étirage et à obtenir un amin cissement progressif. En dehors de la traction effectuée sur le ruban, les efforts sont exercés exclusivement par des rouleaux obliques agissant sur la face supérieure du verre et couramment dénommés "top rolls". Tout en absorbant la force de traction, en évitant qu'elle ne se transmette intégralement en amont, et en répartissant les forces d'étirage ces rouleaux limitent le rétrécissement du ruban en largeur.Ce procédé, qui conduit déjà à une amélioration notable de la qualité optique, est décrit dans la publication française 2 057 210. A titre d'exemple, pour fabriquer par cette voie une feuille de verre d'une épaisseur de 2,5 mm, on dispose la première paire de rouleaux de bord sur la face supérieure du ruban dans une région où la température du verre est très proche de 8600C ; derrière ces "top trolls" le ruban de verre se refroidit progressivement jusqu'à 8200C et on place alors une deuxième paire de "top rolls" ; on réchauffe ensuite le verre jusqu'à une température de l'ordre de 8400C pour placer une troisième paire de "top trolls", puis l'on maintient le ruban à une température voisine de 8150C. Au cours de l'étirage la largeur du ruban de verre s'abaisse de 6,35 m à 2,80 m.On peut aussi, en passant par les mêmes étapes de température et en élevant les vitesses de rotation des divers rouleaux de bord, réduire 1' épaisseur du verre à 2 sm. il s'est avéré que ce procédé laisse encore subsister des défauts de surface et que la qualité du verre n' est pas entièrement satisfaisante lorsque les exigences sont sévères, par exemple pour la fabrication de pare-brise d'automobiles. L'invention a pour objet de perfectionner le procédé qui vient d'être décrit dans le but d'améliorer la qualité optique des feuilles minces de verre flotté. Suivant ce perfectionnement - les forces d'étirage agissant sur le ruban de verre sont réglées de façon que, dans la zone où le verre s'étale librement, la nappe vient longer la paroi du bassin en laissant subsister un intervalle de sécurité qui ne dépasse pas 15 cm, - dans le domaine de déformabilité c'est-à-dire dans la zone où la viscosité du verre est comprise entre 105t25 et 106,75 poises, le ruban de verre ns subit aucun réchauffage de température, - dans cette même zone, 1' étirage du ruban de verre par les rouleaux agissant sur sa face supérieure est conduit de façon que les bords du ruban continuent à longer d'aussi près que possible les parois du bassin, le rétrécissement transver sal dans cette zone ne dépassant pas 20 . il s'est avéré que l'amélioration de qualité souhaitée peut outre atteints grâce à la combinaison de ces mesures ; oz observe en particulier une amélioration importante de la qualité à la face supérieure du ruban. il semble que cette combinaison de mesures exerce une influence décisive sur l'homogénéité thermique du bain métallique. On sait précisément que lorsqu'on veut obtenir du verre flotté de faible épaisseur, cette homogénéité thermique joue un grand rôle ; ce point se trouve mentionné dans la publication française 2 094 030. Les écarts de température dans le bain métallique et le déplacement du ruban à sa surface provoquent en effet des courants non négligeables à l'intérieur du métal et ces courants ont une action défavorable sur la qualité de la face supérieure du ruban ; pour neutraliser leur effet, on a déjà proposé d'améliorer l'homogénéité thermique par un brassage intensif et systématique du bain. L'invention propose une solution tout à fait différente et elle permet de se dispenser de ce brassage tout en conduisant à de meilleurs résultats parcs qu'elle conduit à une répartition homogène des températures et des courants et procure aus Si, grâce à une grande progressivité, un certain équilibre du processus d'étirage. Chacune des mesures proposées concourt à ce résultat. C'est ainsi que le bain métallique se trouve couvert de façon aussi uniforme que possible par le verre, aussi bien dans la zone où celui-ci s'étale librement à sa surface que dans la zone où il est mis à épaisseur. il en résulte que l'on obtient un ruban très large ; ceci permet, pour une même tirée, de réduire la vitesse de sortie du ruban ainsi que les vitesses d'étirage tout le long de la zone d'amincissement et diminue par conséquent les courants longitudinaux considérés comme gê- nants.D'autre part, on obtient une plus grande uniformité de température dans le sens transversal ; si l'on considère, en effet, que c'est le bain métallique qui évacue progressivement la chaleur du ruban de verre, on se rend compte que les zones qui se trouvent sous le ruban sont à une température plus élevée que les zones marginales ; mieux le bain est couvert, meilleure sera donc l'homogénéité de température dans le sens transversal et plus faibles les courants perturbateurs à l'inté- rieur du métal. La mesure qui consiste à éviter d'abaisser la température du verre avant de la faire remonter dans la zone d'étirage agit dans le même sens. Bien qu'elle ait jusqu'ici été utilisée de façon constante pour la fabrication de verre mince, une telle inversion du profil longitudinal de température s'avère gênante même lorsque le réchauffage est limité à 20 ou 300C dans un domaine de températures comprises entre 840 et 8700C selon la solution proposée par la publication précitée pour élaborer un ruban de verre. Bien qu'il soit peu important, ce réchauffage augmente en effet la chute de température finalement nécessaire pour amener le ruban de verre à température convenable à la sortie du bain, et les écarts de température que l'on observe alors sur ia distance encore disponible provoquent à nouveau des courants métalliques gênants. Le fait que les moindres irrégularités du milieu qui entoure un ruban de verre dans le domaine de températures à l'intérieur duquel il reçoit le poli au feu sont susceptibles d'influencer l'état de surface est d'ailleurs bien connu en ce qui concerne la fabrication au verre étiré, et il en résulte que, dans ce genre de procédés, de petites modifieations apportées au processus peuvent conduire à des améliorations très appréciables. Suivant une mise en oeuvre avantageuse on répartit régulièrement, de chaque côté de la zone d'étirage et sur toute la longueur de la zone de viscosités comprises entre 105,25 et 106,75 poises, un minimum de six rouleaux destinés à agir- sur la face supérieure pour étirer le ruban et maintenir son bord le long des parois latérales du bassin aussi près que possible de celles-ci. Il est également avantageux de surveiller les bords du ruban, par exemple à l'aide de caméras de télévision, dans l'ensemble de la zone d'étirage, en aval de chaque rouleau, de façon à pouvoir corriger leur position à l'aide des rouleaux chaque fois que cela est nécessaire et, en particulier, d'asservir le fonctionnement des rouleaux aux indications de positions reçues en agissant soit directement sur la vitesse de chacun d'eux, soit sur son couple moteur. Suivant une caractéristique supplémentaire, on place la première paire de rouleaux aussi loin que possible en aval de façon à obtenir auparavant une nappe aussi proche que possible de l'état d'équilibre dans le but d'en améliorer la qualité de surface. L'invention sera expliquée ci-dessous en référence aux dessins qui montrent . figure I une coupe horizontale d'un four de flottage, . figure 2 le profil de viscosité à donner au verre, conformément à 1' inven tion. La cuve 1 du four de flottage possède deux parois latérales 2, 2', elle est fermée à ses extrémités par des pignons 3 et 4 et remplie d'étain liquide. Au dessus du pignon 3 un canal d'alimentation 5 déverse le verre en fusion 6 en chute libre sur le bain d'étain i et le débit du verre qui alimente le four est réglé à l'aide d'un registre 7 ajustable en hauteur. En aval du pignon 4, à l'extrémité du four, se trouvent des rouleaux de transport 8 qui permettent d'extraire le ruban refroidi du bain métallique à la vitesse voulue. A l'intérieur du fouir, au dessus du bain métallique, et éventuellement à l'intérieur de celui-ci, sont placés des organes permettant de donner au verre, dans le sens longitudinal, le profil de température correspondant à la viscosité désirée.Pour obtenir un ruban d'une épaisseur de 2,2 mm, on procède de la façon suivante En premier lieu, dans la zone amont du verre, repérée I, c' est-à-dire dans la zone où la viscosité est faible et ne dépasse pas 105'25 poises, le verre fondu s'étale librement sans intervention mécanique sur ses bords. il est important d'ob- tenir dans cette région une bonne homogénéisation et une bonne stabilité de la tem pérature, et de donner au verre fondu le temps d'atteindre un état très proche de l'équilibre. D'autre part, la couche de verre doit s'étendre aussi largement que possible sur les côtés de façon à s'approcher au plus près des parois latérales sous réserve d'un espace de sécurité de l'ordre de 10 à 15 cm ; la répartition de températures doit être réglée en conséquence. Dans la zone suivante, repérée II, en plus des forces de traction qui font avancer la nappe, des efforts transversaux sont exercés par intervention sur la face supérieure du verre ; ceci permet d'empêcher le ruban de rétrécir en largeur. Les bords du ruban de verre sont maintenus dans toute cette zone aussi près que possible des parois latérales 2 et 2' et les forces nécessaires sont exercées à l'aide des rouleaux 10 à 15 et 10' à 15'. La zone II correspond à un domaine de viscosités comprises entre 105'25 et 106 poises environ. A la sortie de cette zone, donc dans un domaine de viscosités supérieures à 106 poises, le ruban peut subir un étirage important sans que le rétrécissement de largeur ait une influence défavorable et étirage se poursuit par augmentation de la vitesse du ruban dans un domaine de viscosités allant jusqu'à 107'5 poises. Comme le montre le profil de viscosité représenté par la figure 2, il y a lieu de veiller à ne créer, dans le domaine de déformation critique compris entre 10' 25 et 106,75 poises, aucune inversion de viscosité, c'est-à-dire aucune augmentation de température. Plus l'augmentation de viscosité dans ce domaine est régulière, meilleur sera 11 état d'équilibre du bain et meilleure par conséquent la qualité optique du ruban. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication par flottage de verre mince d'une épaisseur inférieure à 2,5 mm, dans lequel le verre fondu déversé sur le bain métalli que s' étale librement en une nappe d'épaisseur uniforme, dans un domaine de viscosités allant jusqu'à 105'25 poises puis, dans la section suivante du four, donne naissance à un ruban que l'on étire longitudinalement jusqu' à l'épaisseur voulue par élévation de sa vitesse tandis qu'on le maintient dans un état malléable, tout en exerçant des efforts sur ses bords à l'aide exclusivement de rouleaux agissant par en haut, caractérisé par le fait que - les forces d'étirage agissant sur le ruban de verre sont réglées de façon que, dans la zone où le verre s'dotale librement, la nappe vient longer la paroidu bassin en laissant subsister un intervalle de sécurité qui ne dé passe pas 15 cm, - dans le domaine de déformabilité, c'est-à-dire dans la zone où la viscosi té du verre est comprise entre 105'25 et 106'75 poises, le ruban de verre ne subit aucun réchauffage de température, - dans cette même zone, étirage du ruban de verre par les rouleaux agissant sur Sa face supérieure est conduit de façon que les bords du ruban conti- nuent à longer d'aussi près que possible les bords du bassin, le rétr4cis- sement transversal dans cette zone ne dépassant pas 20 %. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on répartit ze#S- librement, de chaque côté de la zone d'étirage et sur toute la longueur de la zone de viscosités comprises entre 105,25 et 106,75 poises, un minisue de six rouleaux. 3. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que lton surveille la position des bords du ruban dans l'ensemble de la zone d'étirage et que l'on corrige le fonctionnement des rouleaux grâce aux indications reçues. 4. Procédé selon revendication 3, caractérisé en ce que l'on asservit directe ment la vitesse de chacun des rouleaux ou son couple moteur aux signaux fournis par le détection des positions du bord du ruban. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on continue à étirer le ruban dans un domaine de viscosités comprises entre 106 et poises. 6. Procédé selon l'use des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première paire de rouleaux est placée aussi loin que possible en aval.