Brevet FR2464235A1 — publié le 19810306

La présente invention concerne un procédé pour la production sans moule de pièces de forme poreuse, et notamment de corps creux en verre quartzeux, dans lequel des filaments et/ou de la laine de verre quartzeux sont reliés de façon immuables. Elle concerne éga- lement l'utilisation des corps creux produits selon ledit procédé. Le brevet de la République fédérale d'Allemagne nO 682 606 décrit la production d'objets en quartz par compression et fusion de laine de quartz dans des moules. Il est en outre connu de pro- duire de grandes plaques en laine de quartz. Une bande transporteuse et un rouleau font pour ce faire circuler la laine de verre sur une grande distance, sur laquelle les filaments de verre individuels sont soudés entre eux. On a également produit des corps en quartz en réunissant des filaments de quartz sous pression et par chauffage. Il est par ailleurs connu de produire des rubans et films en quartz fondu, minces, flexibles et d'une largeur quelconque, en transfor- mant une masse feutrée de fibres ou des mèches en un mince ruban ou film, dont les filaments individuels sont ensuite réunis par sou- dage sous pression et avec chauffage approprié. Le brevet de la République fédérale d'Allemagne n0 1 127 040 décrit la production de pièces de forme opaques en filaments miné- raux parallèles. Les filaments, étirés dans des filières, sont sou- dés longitudinalement à une température de 500 à 800 0C, dès la sortie des filières, puis refroidis immédiatement. La demande de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiée sous le n0 1 200 725 décrit enfin la production sans moule de pièces de forme en fibres de verre ou fibres minérales thermo- plastiques. Un mat est produit à partir d'un mélange de fibres, chauffé rapidement de la température ambiante à 600 0C environ et soumis à une faible pression pneumatique, sans utilisation d'élé- ments mécaniques de pressage ou de moulage. L'invention a pour objet un procédé pour la production sans moule de pièces de forme poreuses en verre quartzeux, permettant la production de pièces de forme quelconques sans aucun risque de pol- lution. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les fila- ments et/ou la laine sont enroulés en couches croisées sur un modèle; quand l'épaisseur de la bobine atteint une valeur minimale suffisante, chaque nouvelle couche est, pendant son bobinage, frittée ou fendue sur la couche précédente, aux points de croisure des filaments et/ou de la laine, à l'aide d'une flamme ou d'une source de chaleur exté- rieure équivalente; et quand elle atteint une épaisseur prédétermi- née, la bobine est retirée du modèle, puis les filaments et/ou la laine de la couche minimale sont réunis à partir de la surface qui reposait sur le modèle, par frittage ou fusion à l'aide de la flamme ou de la source de chaleur équivalente. Ltépaisseur minimale de la couche de filaments et/ou laine bobinée sur le modèle doit être assez grande pour assurer une isolation thermique suffisante par rapport au modèle et interdire par suite une réaction possible entre le modèle et les filaments et/ou la laine enroulés lorsque les couches suivantes sont réunies à l'aide de la flamme ou de la source de cha- leur extérieure équivalente. Une épaisseur minimale de couche com- prise entre 1 et 5 mm a donné d'excellents résultats en pratique. Selon une autre caractéristique de l'invention, les filaments et/ou la laine sont enroulés en couches d'épaisseur régulière sur le modèle. Pour accroître la stabilité mécanique de la pièce de forme poreuse finie, il est utile de faire varier le diamètre des fila- ments et/ou de la laine enroulés à chaque couche, et en particulier de l'augmenter avec l'épaisseur de couche de la bobine. Afin de conférer une plus grande stabilité à certaines zones des pièces de forme à produire, et selon une autre caractéristique de l'invention, les filaments et/ou la laine sont enroulés dans une zone prédéterminée avec une épaisseur de couche supérieure à celle d'une zone voisine. Il est ainsi possible de produire par exemple des corps creux poreux, à fond ou bord renforcé. Les filaments de quartz sont avantageusement étirés, avant leur enroulement sur le modèle, à partir d'un barreau de verre quartzeux produit sans moule. L'utilisation d'une laine de quartz, dont les filaments présentent un diamètre compris entre 5 et 30 Vm, donne d'excellents résultats en pratique. Il en est de même pour l'utili- sation de filaments de quartz d'un diamètre compris entre 30 et pm. Les pièces de forme poreuses produites selon l'invention pré- sentent l'avantage suivant: aucun échange nuisible de matière ne peut se produire entre le verre quartzeux et un outillage quel- conque, pendant l'ensemble du procédé de production, de sorte que les pièces de forme présentent une pureté extrêmement élevée, qui dépend uniquement de la pureté du verre quartzeux utilisé. Du fait de cette pureté élevée, les pièces de forme produites selon l'inven- tion sont avantageusement utilisées sous forme de garnissages de lingotière pour la production de lingots ultra-purs d'un matériau semiconducteur, silicium par exemple, pour des photopiles en parti- culier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure t représente un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; et la figure 2 représente une pièce de forme poreuse, avec coupe longi- tudinale partielle. La figure 1 représente le schéma d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Un filament de quartz 3 est enroulé sur un modèle 1, monté dans un dispositif de rotation 2 mobile sui- vant l'axe du modèle. Le filament de verre quartzeux est obtenu par étirage d'un barreau de verre quartzeux 4, dont un brûleur 5 chauffe l'extrémité d'étirage. Le mouvement composite de translation et de rotation du modèle produit des couches croisées 6 de filaments de verre quartzeux. Le brûleur 8 est allumé après le bobinage d'une couche 7 d'épaisseur minimale. Les diverses couches de filament sont ainsi réunies par fusion aux points de croisure des filaments. La couche 7 protège le modèle contre la chaleur du brûleur 8. Les nom- breuses couches 9 de filaments fondues sur la couche 7 d'épaisseur minimale constituent un assemblage stable. Dès que les couches 9 atteignent l'épaisseur voulue, le bobinage est interrompu, la bobine complète est retirée du modèle et la couche 7 est assemblée par fusion à l'aide d'un brûleur séparé, de la façon précédemment décrite. La figure 2 représente à grande échelle une pièce de forme produite selon l'invention. Les filaments 3 de cette pièces de forme ont été enroulés sur le modèle en couches d'épaisseur régulière. La zone du bord 10 présente une épaisseur de couche supérieure à celle de la couche adjacente de la pièce de forme. Le poids surfacique des pièces de forme poreuses selon l'in- vention est compris entre 100 et 270 g/m et de préférence entre 150 et 250 g/rM Bien entendu, diverses modifications peuvent étre apportées par i'homme de l'art au procédé et au dispositif qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé pour la production sans moule de pièces de forme poreu- ses, et notamment de corps creux en verre quartzeux, dans lequel des filaments et/ou de la laine de verre quartzeux sont reliés de façon immuable, ledit procédé étant caractérisé en ce que les filaments et/ou la laine sont enroulés en couches croisées sur un modèle; quand l'épaisseur de la bobine atteint une valeur minimale suffi- sante, chaque nouvelle couche est, pendant son bobinage, frittée ou fendue sur la couche précédente, aux points de croisure des fila- ments et/ou de la laine, à l'aide d'une flamme ou d'une source de chaleur extérieure équivalente; et quand elle atteint une épaisseur prédéterminée, la bobine est retirée du modèle, puis les filaments et/ou la laine de la couche minimale sont réunis à partir de la surface qui reposait sur le modèle, par frittage ou fusion à l'aide de la flamme ou de la source de chaleur équivalente. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que les fila- ments et/ou la laine sont enroulés en couches de même épaisseur sur le modèle. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que dans une zone prédéterminée au moins, les filaments et/ou la laine sont enrou- lés en une couche d'épaisseur supérieure à celle d'une zone voisine. 4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que les filaments ou la laine de quartz sont étirés, immédiatement avant leur bobinage sur le modèle, à partir d'un bar- reau de verre quartzeux produit sans moule. 5. Procédé selon revendication 4, caractérisé par l'étirage d'une laine de quartz dont les divers filaments ont une épaisseur comprise entre 5 et 30 vm. 6. Procédé selon revendication 4, caractérisé par l'étirage de filaments de quartz d'une épaisseur comprise entre 30 et 200 pm. 7. Garnissage de lingotière pour la coulée ou la refusion d'un matériau semiconducteur, et notamment de silicium, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon une quelconque des reven- dications 1 à 6. 8. Garnissage de lingotiére selon revendication 7, caractérisé en ce que son poids surfacique est compris entre 100 et 270 g/m et de préférence entre 150 et 250 g/m