Brevet FR2523115A1 — publié le 19830916

PROCEDE D'OBTENTION DE VERRE A PARTIR D'UNE COMPOSITION VERRIERE OBTENUE NOTAMMENT PAR SYNTHESE CHIMIQUE ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN OEUVRE La présente invention a pour objet un procédé pour l'obtention de verre à partir d'une composition verrière obtenue notamment par synthèse chimique Elle a également trait à un dispositif pour sa mise en oeuvre. Dans la demande européenne 15 794 on a décrit un procédé pour l'obtention d'une composition verrière à partir d'une solution de silicates de métaux alcalins et de solutions de sels solubles de métaux entrant dans la composition verrière de manière à substituer ces métaux au moins partiellement au métal alcalin de départ On obtient ainsi des compositions à comportement eutectique. Dans la demande européenne 44 236 les métaux peuvent être amenés directement en opérant en présence d'un liquide organique polaire miscible tel que le méthanol. Il est ainsi plus aisé de contr 8 ler les rapports molaires conditionnant la formation de la composition à comportement eutec- tique. Ces procédés permettent d'obtenir une composition à point de fusion plus bas et à caractéristiques d'affinage améliorées. Or maintenant on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé de fabrication d'un verre à partir d'une composition verrière caractérisé par le fait que: l'on introduit la composition verrière dans une zone à avancement piston en lui impartissant un gradient de température puis on la conduit dans une zone agitée. Pratiquement, la fusion et l'affinage de la composition sont réalisés dans la première zone et le gradient de température imparti doit être suffisant pour que l'on puisse considérer que la fusion, l'affinage et le cueillage sont réalisés sensiblement à la même température. Le présent procédé s'est avéré être particulièrement avantageux dans le cas o l'on fait appel à une composition verrière à comportement eutectique comme décrit dans la demande européenne 794. On forme tout d'abord une solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire que la composition verrière finale et une suspension d'oxydes modificateurs du même anion que la solution précédente sensiblement de même rapport molaire, l'on sèche ladite suspension, l'on met en suspension le produit obtenu dans la solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire, l'on sèche ladite suspension sur laquelle on effectue la fusion, l'affinage et le cueillage à la même température. De manière simple une partie de la solution alcaline d'oxydes formateurs sert à former la suspension d'oxydes modificateurs, lesquels sont rajoutés à la partie restante de la solution alcaline de départ Les métaux alcalins utilisés sont notamment le potassium et le sodium. Selon la demande européenne N O 44 236, comme précédemment, on forme une solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire que la composition finale et une solution d'oxydes modificateurs, mais ceux-ci peuvent être apportés directement dans la solution d'oxydes formateurs en faisant appel à la présence d'un liquide organique miscible à l'eau tel que le méthanol On obtient ainsi une suspension de la composition verrière que l'on sèche et sur laquelle on effectue la fusion, l'affinage et le cueillage à la même température. Le liquide organique peut être amené de diverses manières, telle qu'à la solution alcaline d'oxydes formateurs, ou par le biais d'une solution organique des oxydes modificateurs que l'on ajoute à la solution alcaline d'oxydes formateurs. Dans l'un et l'autre type de procédés, le métal des oxydes formateurs est généralement la silice mais l'on peut aussi faire appel à d'autres métaux, tels que le bore ou l'alumine Les métaux des oxydes modificateurs sont ceux usuellement mis en oeuvre et notamment du goupe du Ca, Pb, Ba, Zn. Le produit obtenu est remarquable par son comportement qui est de type eutectique La présente invention a trait également à un dispositif particulièrement approprié à la mise en oeuvre du procédé et des compositions en résultant. Ce dispositif est constitué par un four électrique à pot et se caractérise par le fait qu'il comprend une enveloppe 1, au moins deux compartiments l'un à voûte froide 2 et l'autre à voûte chaude 3, une paroi étanche 4 séparant les deux compartiments, un espace de communication 5 entre les compartiments et des moyens de chauffage. Une forme de réalisation non limitatif est illustrée à la figure ci-annexée. Le four comprend une enveloppe 1 -à double paroi, permettant l'introduction 6 d'un liquide à circulation chaude tel que dowtherm ou gillotherm Une paroi étanche 4 séparant deux compartiments à voûte froide 2 et à voûte chaude 3 Cette paroi est solidaire d'une double voûte 7, le passage entre les deux compartiments est assuré par l'espace 5, le chauffage par des électrodes 8 pour ce qui concerne l'intérieur du pot et par des éléments chauffants 9 pour ce qui a trait à la voûte chaude Enfin un agitateur 10 est disposé dans le compartiment 3. La composition verrière 13 est amenée par la bande transporteuse Il Le pot est en toute matière, telle qu'acier éventuellement protégé par un revêtement intérieur 12 en réfractaire. La paroi étanche peut également être en matière réfractaire On peut aussi faire appel à des métaux par exemple du platine La nature des électrodes immergées dépend du verre fabriqué. Le four selon l'invention, fonctionne aussi bien en marche continue qu'en marche discontinue; l'alimentation peut être propor- tionnelle au soutirage, ou bien, on peut tolérer un abaissement du. niveau de verre dans le pot On peut éventuellement le mettre "en veilleuse" sans difficulté, voire l'arrêter complètement La remise en route est possible en utilisant le chauffage de la paroi étanche. La régulation thermique du verre est très facile grâce à la combinaison du système de refroidissement et de chauffe, l'apport souple de frigorie ou de calorie est un des avantages de cette technique qui permet une totale automatisation L'un des avantages de l'invention est de mettre à profit les remarquables propriétés d'une composition verrière chimique et en particulier son homogénéité, ses températures de fusion et d'affinage et de travail, sa vitesse de transformation en verre fin. A titre illustratif le fonctionnement de ce four alimenté par le composé tel que décrit dans le brevet EP 15 794 à l'exemple 8 est le suivant On introduit le composé dans le compartiment 2 Celui-ci fond vers 750 'C et se transforme rapidement en masse chargée en bulles, c'est la zone de fusion 14 A mesure que cette masse descend dans le réacteur, elle atteint rapidement la température de marche de 1 2000 C Le mécanisme d'affinage se déroule parallèlement, de grosses bulles se forment, c'est la zone d'affinage 15 Quand le verre arrive au dessous de la paroi étanche, il est affiné et homogène (zone 16) Dans le compartiment 3, il remonte; au contact de l'agitateur il s'homogénéise parfaitement à la température propice au cueillage (zone 17). De nombreux avantages découlent de cette nouvelle conception de four Elle s'adapte à toute dimension du four, et en particulier, ce type de four peut convenir spécialement aux verreries à la main, car il peut être de faible tirée journalière discontinue, inférieure à 500 kg/four tout en conservant les avantages de la fusion électrique: le bon rendement thermique, ici amélioré par la possibilité de récupérer les calories absorbées par le fluide réfrigérant qui peut être soit de l'eau, soit un liquide circulant à haute température au delà de 100 'C; l'absence de pollution du fait de l'alimentation possible en voûte froide; - la souplesse de marche compte tenue de la température unique du four et du système de régulation; le volume réduit des installations et le faible investissement qui en résulte. A tous ces avantages, s'ajoutent en plus la qualité exceptionnelle du verre dont le contact avec le réfractaire est très réduit Son homogénéité est assurée par le composé; le rythme de fonctionnement du four, qui s'adapte aisément au rythme de travail; la durée de vie du four et des électrodes compte tenu des courants de convection limités et de la température homogène relativement basse. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication de verre à partir d'une composition verrière, caractérisé par le fait que: l'on introduit la composition verrière dans une zone à avancement piston en lui impartissant un gradient de température; puis on la conduit dans une zone agitée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fusion, l'affinage et le cueillage sont réalisés à la même température. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on forme une solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire que la composition verrière finale et une suspension d'oxydes modificateurs du même anion que la solution précédente et de même rapport u Rolaire, que l'on sèche ladite suspension et que l'on met en suspension de produit obtenu dans une solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire, que l'on sèche la suspension de sorte à obtenir une composition sur laquelle on effectue la fusion, l'affinage et le cueillage. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on forme une solution alcaline d'oxydes formateurs de même rapport molaire que la composition finale et une solution d'oxydes modificateurs que l'on apporte à la solution alcaline d'oxydes formateurs en présence d'un liquide organique polaire miscible à l'eau de manière à obtenir une suspension de la composition verrière que l'on sèche et sur laquelle on effectue la fusion, l'affinage et le cueillage. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le liquide organique est amené à la solution alcaline d'oxydes formateurs. 6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que- l'on réalise une solution organique des oxydes modificateurs à laquelle on ajoute la solution alcaline d'oxydes formateurs. 7 Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que le liquide organique est constitué par du méthanol. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le métal des oxydes formateurs est du groupe de la silice, bore et alumine et celui des oxydes modificateurs du groupe du Ca, Pb, Baryum, zinc. 9 Four électrique à pot pour la réalisation de la fusion, de l'affinage et du cueillage d'une composition verrière selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend en combinaison une enveloppe 1 au moins deux compartiments, l'un à voûte froide 2 et l'autre à voûte chaude 3; - un espace de communication 5 entre les deux compartiments 2 et 3; des moyens de chauffage. Four électrique selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comprend: une enveloppe 1 à double paroi permettant l'introduction d'un fluide à circulation chaude; une paroi étanche 4 séparant les deux compartiements à voûte froide 2 et à voûte chaude 3, solidaire d'une double voûte 7; un espace 5 assurant le passage entre les deux comparti- ments; des électrodes 8 des élements chauffants 9 un agitateur 10.