Brevet FR2500435A1 — publié le 19820827

La présente invention concerne l'industrie verrière, plus précisément le traitement des articles de verre, et a notamment pour objet un procédé de polissage thermique de la surface de produits de verre portant un dessin sculpté ou en relief obtenu par meulage à l'outil abrasif, par moulage dans des moules appropriés, ou encore par ces deux procédés combinés. L'invention peut être utilisée dans l'industrie du verre notamment pour la fabrication de verrerie d'art, surtout en cristal au plomb (verres à vin, verres à pied, vases à fleuris), de verrerie utilisée dans la technique de l'éclairage (luminaires, éléments de lustres, d'appliques), ainsi que d'autres verreries nécessitant une amélioration considérable de leur surface. On connatt actuellement des procédés variés de polissage d'articles de verre à dessin sculpté. On connait par exemple largement un procédé de polissage chimique avec de l'acide fluorhydrique et de l'acide sulfurique. Ce procédé consiste essentiellement à éliminer la rugosité de la surface de l'article par dissolution des saillies du microrelief de la surface. Le procédé est mis en oeuvre en plongeant l'article de verre dans une solution de polissage consistant essentiellement en un mélange d'acide fluorhydrique et d'acide sulfurique, et en le lavant ensuite. Ce procédé présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels on peut citer - le cott élevé de l'équipement pour le traitement des articles; - les conditions de travail nocives; - l'influence nuisible du traitement sur le milieu environnant. En outre, il est difficile de commander le processus de polissage en cas de production en grandes séries, On connais également des procédés de polissage thermique de la surface des articles de verre. Le procédé de polissage thermique consiste essentiellement à réchauffer la couche superficielle de la surface de verre jusqu'à fusion, la couche ainsi fondue étant ensuite polie sous l'effet des forces de tension superficielle. Toutefois, ce chauffage intense ne doit provoquer aucune déformation de l'article. On peut y arriver gracie au fait que la température dans la masse du verre est inférieure à la température à sa surface, du fait de la faible conductibilité thermique du verre. En cas de polissage thermique de surfaces lisses, par exemple de verre plat, il est relativement facile d'obtenir des conditions favorables au polissage,car toute la surface est uniforme. Dans ce cas, il n'y a pas d'exigences strictes en ce qui concerne la configuration du flux de chaleur de polissage ou la position relative de la source de flux de chaleur et de l'article à polir. La tâche se complique considérablement lorsqu'il s'agit d'articules à dessin en relief, car leur surface est très inégale, ces inégalités étant, par surcroît, de sens variables. En outre, lorsque le dessin est fait à la meule, l'article présente des portions transparentes de surface lisse et des portions de surface meulées non transparentes, de rugosité très prononcée. En même temps, le dessin comprend des éléments de dimensions variées. Les procédés connus de polissage thermique ne tiennent pas compte de ces particularités des dessins sculptés et prévoient la création d'un flux de chaleur dissipé puissant agissant sur un maximum de surface de l'article. Il en résulte des conditions défavorables à 1 'obtention d 'une surface polie uniforme sans déformation de l'article et sans distorsion des éléments du dessin. Lorsqu'un flux de chaleur aussi puissant agit sur l'article à dessin sculpté et à différentes qualités de surface, il se produit les écarts suivants par rapport aux régimes de polissage optimaux 1. Surchauffe de certaines parties de l'article. Dans ce cas, le verre se trouve réchauffé dans toute son épaisseur malgré sa faible conductibilité thermique, ce qui provoque la déformation de l'article et des éléments du dessin. 2. Fusion importante de certains éléments du dessin. Dans ce cas, les angles aigus se trouvant dans le dessin fondent fortement sous l'action de la chaleur, ce qui déforme et abîme le dessin. 3. Mauvaise qualité du polissage de certains éléments du dessin. Dans ce cas, les éléments se trouvant dans les parties profondes du dessin ne sont pas soumis à une action directe suffisante du flux de chaleur, du fait de la formation de zones de stagnation des produits de combustion du combustible au fond de divers éléments du dessin et de la volatilisation des composants du verre. Or une augmentation de la durée et de l'intensité de l'action du flux de chaleur sur les éléments du dessin sculpté provoquerait les inconvénients dont il a été question plus haut. Le procédé de traitement de la surface par choc thermique (brevets Tchécoslovaquie N 11865, cl. C03, et N 129360) consiste à soumettre l'article de verre à un flux de chaleur puissant de courte durée agissant simultanément de toutes parts. Dans ce procédé, en même temps qu'une fusion de la couche superficielle du verre, se produit un réchauffement de ce dernier dans toute sa masse, db au passage de rayons infrarouges à travers le verre, ce qui provoque une déformation de l'article. On connaît également un procédé de polissage au feu de dessins décoratifs obtenus par meulage de faible profondeur, selon lequel on utilise une flamme de chalumeau dont la largeur correspond à la largeur du dessin à traiter de l'article. Au cours du polissage, l'article, tout en tournant, se déplace le long du dispositif à chalumeau. Dans ce procédé de polissage, la flamme du chalumeau est dirigée sur chaque élément du dessin tangentiellement pendant la plus grande partie du traitement. Les éléments se trouvant dans les creux du dessin meulé échappent à l'action directe de la flamme, tandis que les surfaces adjacentes au dessin et qui ne doivent pas être soumises au polissage subissent un réchauffage intense. Dans la partie du dessin sur laquelle la flamme agit perpendiculairement, il se forme des zones de stagnation des produits de combustion au fond des facettes, de sorte que leur traitement est incomplet. Or une augmentation de la durée d'action du flux de chaleur sur le dessin en vue d'augmenter l'apport de chaleur provoquerait la fusion des éléments extérieurs du dessin et une déformation de l'article par suite du réchauffement des parois dans toute leur épaisseur 3usqu'à une température supérieure à la température de ramollisse- ment du verre. Les inconvénients de ce procédé se manifestent surtout lorsque le dessin comprend une combinaison de petites et grandes facettes. La déformation de l'article et la fusion des facettes sont aussi favorisées par le fait que le flux de chaleur, en contournant l'article, maintient aussi une température élevée sur le côté opposé de l'article, sans contribuer pour autant au polissage du dessin. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients précités. Dans le cadre de l'invention, on s'est donc proposé de perfectionner le procédé de polissage thermique d'articles de verre à dessin sculpté ou en relief, en choisissant convenablement la configuration du flux de chaleur et l'intensité de son action sur les éléments dudit dessin. Ce but est atteint du fait que le procédé de polissage thermique d'articles de verre à dessin sculpté, du type consistant à faire agir une énergie thermique sur leur surface, est caractérisé, selon l'invention,en ce que le polissage est effectué à l'aide d'un flux de chaleur concentré sous forme d'un faisceau qui est déplacé successivement sur toute la surface de l'article de verre, la largeur de la zone d'action du flux de chaleur étant choisie de manière qu'elle soit nettement inférieure au périmètre de l'article et que la contrainte thermique sur chaque élément du dessin sculpté soit constante. Pour le polissage de différents articles de verre à dessins différents, la largeur du flux de chaleur concentré est choisie entre 0,5 et 6 mm. Il est préférable que le flux de chaleur concentré n'agisse qu'une seule fois sur chaque élément du dessin sculpté. Le polissage des articles de verre peut se faire à l'aide d'au moins deux faisceaux de flux de chaleur concentré. L'invention consiste essentiellement en ce qui suit. Sous l'effet du flux de chaleur suffisamment intense, il se produit une fusion de la couche superficielle de l'article de verre, y compris celle du dessin sculpté obtenu par meulage, ce qui provoque le lissage des surfaces rugueuses sous l'action des forces de tension superficielle. Lorsqu'il s'agit du polissage d'articles de verre au plomb, le flux de chaleur ne doit pas contenir de gaz réducteurs, car ceux-ci réduisent en plomb métallique le protoxyde de plomb de la couche superficille, ce qui provoque le noircissement et la mise au rebut de l'article. Pour élever l'efficacité du flux de chaleur agissant sur la surface de l'article à dessin sculpté, il faut concentrer ce flux en un faisceau permettant d'obtenir une zone d'action d'une largeur nettement inférieure au périmètre de l'article de verre. Lorsqu'on utilise en tant qu'agent caloporteur les gaz de combustion d'un dispositif à chalumeau, il se produit au cours du polissage un échange intense d'agent caloporteur dans toute la profondeur du dessin sculpté, ce qui donne un polissage uniforme de tous les éléments du dessin. Si l'on utilise d'autres genres de flux de chaleur concentré, celui-ci agit sur l'article à polir de manière qu'il soit réchauffé sur une portion strictement délimitée, disposée suivant la génératrice de l'article. Chaque portion de la surface de l'article n'est soumise qu'une seule fois à l'action du flux de chaleur concentré, ce qui permet d'éviter les déformations des articles, étant donné la faible conductibilité thermique du verre. Comme on ne réchauffe qu'une portion limitée de la surface de l'article de verre, on peut utiliser un flux de chaleur concentré ayant une température plus élevée, ce qui permet d'augmenter la productivité du procédé. En tant que source d'énergie thermique, on peut utiliser des chalumeaux à gaz, des dispositifs à plasma, des réchauffeurs à rayonnement, etc. Quand les conditions mentionnées ci-dessus sont remplies, on obtient un procédé très efficace de polissage thermique des articles de verre à dessin sculpté. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec référencesau dessin unique non limitatif annexé dans lequel - la figure 1 illustre le principe sur lequel est basé le procédé de polissage thermique conforme à 1 'invention; - les figures 2 et 3 représentent schématiquement l'action du flux de chaleur sur les différents éléments du dessin sculpté. La figure 1 représente un dispositif pour le polissage thermique réalisant le principe et les particularités de l'invention0 Le dispositif comprend un chalumeau 1, une buse 2 qui forme un faisceau 3, un support 4 sur lequel est placé un article de verre 5 à polir. Les dessins des figures 2 et 3 illustrent schématiquement l'action du flux de chaleur sur les éléments du dessin sculpté, pour mieux expliquer le procédé. Les différents modes de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention sont décrits par les exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de l'invention donnés ci-après. Exemple Un article de verre au plomb portant un dessin sculpté obtenu par meulage et dont les éléments ont principalement une largeur de 3 mm (un verre à vin par exemple),est réchauffé dans un four à moufle d'un type connu Jusqu'à une température ne dépassant pas la température de ramollissement du verre, par exemple Jusqu'à 480il, L'article disposé sur un support tournant est soumis à l'actiond'un flux de chaleur concentré d'une largeur de 1 à 2,5 mm et à la température de 15809C. A la vitesse de rotation appliquée dans cet exemple, le polissage thermique de l'article est réalisé en le faisant tourner d'un angle de 360 à 390 . La source de flux de chaleur utilisée est un chalumeau à air et à gaz. Le flux de chaleur est appliqué sur toute la hauteur du dessin suivant la génératrice de l'article. Agissant sur une portion de surface de l'article qui est nettement inférieure à toute la surface de celuici, le flux de chaleur concentré réchauffe une portion limitée de la surface de l'article Jusqu'à une température correspondant à l'état de fusion. La configuration du flux de chaleur et la durée de son action sur une portion limitée de la surface sont telles que la paroi de 1 'article ne s'échauffe pas dans toute son épaisseur Jusqu'à la température de la surface et le reste de la surface n'est pas réchauffé non plus Jusqu'à cette température. On évite ainsi la déformation de l'article et la distorsion du dessin. Les dimensions commensurables du flux de chaleur et des éléments du dessin sculpté permettent de créer une contrainte thermique constante sur chaque élément du dessin sculpté. L'action du flux de chaleur sur les éléments du dessin sculpté est illustrée schématiquement sur les figures 2 et 3. Quand le flux de chaleur concentré a parcouru toute la surface de l'article à dessin sculpté, on obtient un article à surface lisse et luisante, sans déformation ni distorsion du dessin, dont les éléments conservent la netteté nécessaire. L'article ainsi poli est ensuite dirigé vers un dispositif à recuire connu pour supprimer les contraintes thermiques. Exemple 2 Un article de verre au plomb sur pied, portant un dessin sculpté obtenu par meulage et dont la plupart des éléments sont d'une largeur de 1,0 à 2,5 mm (unverre à cognac sur pied, par exemple) est soumis au polissage thermique dans les conditions indiquées dans l'exemple 1. La largeur du flux de chaleur concentré est de 0,5 à 1,5 mm. Le pied et le fond du verre ne sont pas soumis à l'action du flux de chaleur. Exemple 3 Un article de verre au plomb de grandes dimensions, portant un dessin sculpté obtenu par meulage et dont les éléments sont d'une largeur de 4 à 12 mm (un vase à fleurs ou à fruits par exemple) est réchauffé dans un four à moufle d'un type connu Jusqu'à une température ne dépassant par la température de ramollissement du verre ( par exemple Jusqu'à 4600C).L'article est disposé sur un support tournant et soumis à l'action d'un flux de chaleur concentré d'une largeur de 3 à 6 mm. La source de flux de chaleur est constituée par deux ou trois chamuleaux à gaz. La rotation imprimée à l'article est de 1800 dans le cas de deux chalumeaux et de 1200 dans le cas de trois chalu maux, Le polissage thermique de l'article est effectué comme indiqué dans 1 'exemple 1. Exemple 4 Des articles de verre au plomb ou de verre silico-calcique, non meulé mais portant un dessin sculpté dont les éléments ont des dimensions comprises dans les gammes indiquées dans les exemples 1 à 3 (articles moulés de verrerie, par exemple) sont soumis au polissage thermique suivant les régimes spécifiés dans les exemples 1 à 3. Le polissage thermique a pour but d'améliorer le fini de surface, d'augmenter la résistance mécanique et la résistance thermique. Ainsi, comparé aux procédés connus décrits plus haut, le procédé de polissage thermique d'articles de verre à dessin sculpté, selon l'invention, présente des avantages technologiques, économiques et écologiques essentiels, et notamment - simplicité du processus technologique; - amélioration de la qualité des articles; - réduction des dépenses en matériel, énergie et main-d' oeuvre; - réduction du coût des installations et de l'équipement; - amélioration des conditions sanitaires et hygiéniques du travail et protection du milieu environnant; - possibilités d'automatisation du procédé. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E v E N D I C A T I O N S 1.- Procédé de polissage thermique d'articles de verre à dessin sculpté par action d'une énergie thermique sur leur surface, caractérisé en ce que le polissage est réalisé à l'aide d'un flux de chaleur concentré en un faisceau (3) se déplaçant successivement sur toute la surface de l'article (5), la largeur de la zone d'action du flux de chaleur concentré étant choisie de manière qu'elle soit nettement inférieure au périmètre de l'article (5) et que la contrainte thermique sur chaque élément du dessin sculpté soit constante. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du flux de chaleur est de 0,5 à 6,0 mm. 3.- Procédé sélon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque élément du dessin sculpté n'estsoumls qu'unie seule fois à l'action du flux de chaleur concentré. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le polissage des articles de verre est réalisé à l'aide d1au moins deux faisceaux de flux de chaleur concentré. 5.- Articles de verre caractérisés en ce qu'ils sont traités conformément-au procédé faisant l'objet de l'une des revendications 1, 2, 3 et 4o