Brevet FR2677638A1 — publié le 19921218

La présente invention concerne un dispositif pour le transfert de feuilles de verre chaudes et, en particulier, elle concerne le type de dispositif de transfert qui revient vide dans un poste de façonnage pour mettre en forme des feuilles de verre chaudes successives et/ou les transférer à un poste de refroidissement en vue de leur renforcement par traitement thermique ou trempe. L'état de la technique a mis à disposition, pour le transfert de feuilles de verre chaudes, des dispositifs qui comprennent un moule de contour ou du type cadre appelé squelette, en métal relativement rigide, comportant une surface supérieure de contour qui correspond à la forme d'une feuille de verre à transférer légèrement en dedans de sa périphérie. Après avoir été chauffée, ou bien la feuille de verre est mise en forme par pressage entre un moule supérieur et le moule du type cadre ou entre des moules comlémentaires pour être ensuite transférée sur le moule du type cadre, ou bien il lui est donné par affaissement, sous l'effet de la chaleur et de la pesanteur, la forme définie par la surface supérieure de façonnage du moule.Après que la feuille de verre a été mise en forme, elle est transférée, en étant supportée par le moule du type cadre, dans un poste de refroidissement brusque où elle est refroidie brusquement et rapidement par projection de jets d'air froid contre la surface inférieure supportée et la surface supérieure exposée de la feuille de verre. Le chauffage de la feuille de verre à sa température de ramollissement, suivi du refroidissement brusque, crèe un modèle de contraintes caractéristique du verre trempé, comprenant une région superficielle fortement contrainte à la compression, entourant une région intérieure contrainte à la traction. Ce modèle de contraintes réduit la tendance de la feuille de verre trempé à se briser, en particulier si la région superficielle est fortement contrainte. En outre, Si le verre trempé est brisé, il forme un grand nombre de petites particules qui sont moins dangereuses que les fragments dentelés et pointus relativement grands qui résultent de la fracture du verre non trempé. Lorsqu'une feuille de verre mise en forme est en contact avec un rail chaud en métal lourd au cours de ce refroidissement rapide, une rupture du verre peut resulter de décharge en surface, en conséquence des fortes contraintes de traction qui s'établissent localement dans les zones de contact verre-metal. I1 est admis, dans l'état de la technique, que la cause de ces fortes contraintes de traction dans la feuille de verre mise en forme et chaude, dans les zones en contact avec le rail supportant le verre, au cours du refroidissement rapide, est la difference de conductibilité de chaleur entre la feuille de verre supportée par le moule et le cadre de moule en métal relativement lourd.C'est pourquoi il a été développé, dans la technique, au cours de ces dernières années, un élément en forme de cadre, présentant une surface de support de la feuille de verre faite d'un matériau non métallique ayant un faible coefficient de conductibilité thermique, afin d'isoler le verre du moule-cadre en métal lourd. Un matériau non métallique efficace, utilisé comme élément d'un support du type cadre en contact avec le verre, se compose essentiellement d'une résine phénolique, de préférence le polyphenylformaldé-hyde, renforcée de fibres formées d'une composition de polyamide aromatique. Ce matériau renforcé est appelé vulgairement aramide et c'est sous ce nom qu'il sera désigné ci-après dans la présente description. Le matériau utilisé pour être en contact avec le verre est renforcé structuralement, soit par épaississement de sa partie inférieure, ce qui rend peu maniable un élément annulaire utilisé comme cadre de trempe non métallique à cause de l'épaisseur nécessaire pour sa rigidité, soit par le fait que le matériau de contact avec le verre est enserré et entouré par un rail en métal relativement lourd, un peu plus grand que le contour de la feuille de verre supportée, ou par le fait qu'il est renforcé d'une autre manière propre à donner de la rigidité au matériau non métallique de contact avec le verre.Les structures de cadre de trempe comprenant un élément annulaire d'aramide, renforcé par un cadre de support en métal lourd qui l'enserre, ont donné des résultats supérieurs à ceux de l'état antérieur de la technique, par le maintien de la feuille de verre au contact du matériau en résine phénolique renforcé de fibres, à distance au-dessus du rail en métal lourd du cadre de trempe. Toutefois, on désire obtenir des résultats encore meilleurs conformes à L'objectif qui consiste à fabriquer des feuilles de verre plus grandes et de forme plus compliquée que dans l'état de la technique, avec encore moins de marques de moule ou de décharges de contraintes que ce qu'on observait précédemment. Le brevet US n 3 586 492 tHcXaster) décrit un support de feuille de verre pour une presse de mise en forme. Le support comprend un cadre en anneau fermé, comportant des dents dont les parties bordantes prolongées entrent en contact avec la surface de la feuille de verre le long de sa périphérie. Un treillis en fil métallique est disposé sur les bords pour être en contact avec la feuille. Le brevet US n 3 741 743 (Seymour) décrit un cadre de mise en forme de feuilles de verre, destiné à être en contact avec la partie périphérique d'une feuille de verre pendant sa mise en forme et sa trempe. Une paire de rails rigides espacés est disposée autour de la périphérie de la feuille de verre et un élément en grillage couvre l'intervalle entre les rails pour former une surface de contact avec la feuille de verre. L'élément en grillage est de préférence un treillis a mailles grossières recouvert par un treillis de fil fin. Le brevet US n 3 973 943 (Seymour) décrit un dispositif de transfert annulaire de contour pour supporter des feuilles de verre mises en forme après qu'elles ont été façonnées et pendant le temps où elles sont refroidies rapidement. Le dispositif comprend un rail métallique rigide de contour, dont le contour est un peu plus petit que celui de la feuille de verre mise en forme, et une barre ou plusieurs segments de barre peu espacés, en un matériau métallique ayant un coefficient de transfert de chaleur inférieur à celui du rail métallique rigide. Les segments de barre sont montés en rapport d'enserrement contre le rail métallique rigide, de manière a épouser la forme du rail de contour. Une partie du bord supérieur de la barre ou des segments de barre est disposée au-dessus du bord supérieur du rail métallique rigide, de façon à constituer une surface de support de la feuille de verre à distance au-dessus du bord supérieur du rail métallique rigide. La barre ou les segments de barre du brevet Seymour sont composés d'une structure feuilletée, telle que des couches de tissu de fibres de verre, de papier tissé d'amiante ou similaires, unies entre elles par un liant de résine de silicone ou un liant de résine phénolique. Les matériaux en contact avec le verre de ce brevet ont été remplacés par des matériaux supérieurs à base d'aramide, décrits dans le brevet suivant. Les brevets US n 4 282 026 et 4 361 432 (!cXaster et al.) décrivent l'utilisation d'un ressort hélicoïdal enroulé sur un cadre de trempe massif en métal lourd au voisinage immédiat du verre, afin d'écarter le verre et d'éviter son contact direct avec le cadre de trempe en métal lourd, en réduisant ainsi les différences de vitesse de refroidissement entre le verre et le métal. Le ressort hélicoïdal de ces brevets ne protège pas le verre contre l'exposition directe au rayonnement issu d'un cadre de trempe immédiatement voisin. Le brevet US n 4 356 018 McMaster) décrit un procédé et un dispositif pour le bombage profond de feuilles de verre. Le moule inférieur de bombage a une structure annulaire et comporte un revetement de treillis en fil métallique destiné à éviter le refroidissement brusque de la feuille de verre chauffée au moment ou elle est reçue par le moule-cadre en vue de son bombage. Les brevets US n 4 363 163 et 4 421 482 CMcMaster) décrivent des matériaux non métalliques, tels que des fibres de polyamide aromatique, enroulés autour de rouleaux métalliques rotatifs d'un transporteur. Toutefois, ces brevets sont limités à l'emploi de tels matériaux comme revêtement pour les rouleaux rotatifs d'un transporteur servant au transport de feuilles de verre chaudes pendant leur traitement thermique, et il ne suggère pas l'utilisation de ces materiaux pour protéger des feuilles de verre contre l'exposition directe au rayonnement issu de cadres de trempe en métal lourd immédiatement voisins. Le brevet US n 4 525 196 (Fecik et al.) décrit une structure dans laquelle un rail métallique extérieur, un peut plus grand que le contour de la feuille supportée, est utilisé pour renforcer une barre ou des segments de barre en résine phénolique renforcée de fibres d'aramide, de manière à constituer un plan de support en dedans du rail métallique de renforcement et au-dessus du bord supérieur de ce rail. Les caractéristiques physiques supérieures de la résine phénolique Cde préférence du polyphénylformaldéhyde renforcé de fibres de polyamide aromatique aramide) sont discutées dans ce brevet.On notera en passant que l'élément en contact avec le verre éloigne le verre, en particulier sa partie bordante, du rail de renforcement en métal lourd, mais qu'il ne protège pas le verre contre l'exposition directe au rayonnement issu d'un rail de renforcement en métal lourd, immédiatement voisin. Les brevets US n 4 556 407 et 4 556 408 CRecik et al. > décrivent des rails métalliques espacés, supportant une multiplicité de blocs à distance au-dessus du niveau des rails métalliques, de manière à constituer des éléments de support espacés en un matériau non métallique qui supportent des feuilles de verre chaudes pour leur trempe. Dans les deux brevets, la position des éléments en contact avec le verre est réglable par rapport aux rails espacés et, d'après le brevet US n 4 556 407, ces éléments peuvent être pivotants. Les éléments en contact avec le verre de ces brevets ne protègent pas le verre contre l'exposition directe au rayonnement issu de rails métalliques immédiatement voisins. La demande de brevet US n de série 07/590 713 Un matériau préféré d'isolation thermique, qui est disponible dans le commerce et peut être utilisé avantageusement pour l'élément annulaire de contact avec le verre de la présente invention, est une résine phénolique, de préférence un polyphénylformaldéhyde, renforcé de fibres d'aramide, commercialisé par la Spalding Fiber Company, Inc., de Buffalo, New York, sous la marque ARK-2. Le terme "aramide" est un nom générique donné à une classe de fibres de polyamide aromatique, de préférence de polyamides aromatiques synthétiques qui sont des polymères de poids moléculaire élevé dans lesquels des liaisons amide (GONZE) sont présentes le long de la chaîne moléculaire. L'aramide est commercialisé par R.I. duPont de Nemours and Company, Delaware, sous la marque KRVLAR. Ce matériau a des propriétés préférées de faible conductibilité athermique, mais sa durabilité, après qu'il a été soumis à répétition, à température élevée, au glissement de l'angle inférieur du bord reliant la grande surface inférieure de la feuille de verre à la surface du bord de celle-ci, laisse à désirer. I1 était désirable d'améliorer la durabilité du matériau d'isolation, sans abaisser de façon significative les propriétés d'isolation thermique d'une structure qui apporte une solution à ce problème de durabilité. Ces avantages de la présente invention pourront être mieux compris, ainsi que d'autres, à l'examen de la description suivante d'une forme de réalisation préférée. La présente invention met à disposition un cadre de support pour la mise en forme et/ou la trempe de feuilles de verre ramollies par la chialeur, dans lequel il est prévu une feuille métallique mince entre la surface supérieure, antérieurement nue, de l'élément isolant en un matériau non métallique à faible conductibilité thermique qui entre en contact avec le verre, et la partie du bord de la feuille de verre qui glisse sur cette surface.Il a été trouvé qu'une feuille métallique ayant une épaisseur de l'ordre de 0,25 mm Ces avantages de la présente invention pourront être mieux compris, ainsi que d'autres, å la lumière de la description suivante d'une forme de réalisation préférée et d'équivalents structuraux de celle-ci. La fig. 1 est une vue en perspective d'un cadre pour feuilles de verre concrétisant les caractéristiques nouvelles de la présente invention. La fig. 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une partie du cadre représenté sur la fig. 1 supportant une feuille. La fig. 3 est une vue latérale fragmentaire de la partie de support représentée sur la fig. 2, la feuille de verre supportée ayant été omise pour plus de clarté. La fig. 4 est une vue semblable à celle de la fig. 2 d'une variante de réalisation de la présente invention. Bien que la présente invention soit illustrée par une structure du type cadre qui peut être utilisée pour la mise en forme d'une feuille de verre chaude et/ou pour supporter une feuille de verre chaude pendant une opération de refroidissement, de préférence une opération de trempe, on comprendra aisément que l'invention peut être appliquée dans d'autres opérations où l'usure excessive de matériaux non métalliques d'isolation thermique pose un problème. La fig. 1 est une vue en perspective d'un anneau ou cadre 10 supporté par un chassies 11 qui comprend une structure isolante constituée par une multiplicité de doigts d'isolation thermique 12 espacés le long de la périphérie, par exemple de doigts en aramide, qui s'étendent latéralement vers l'intérieur sur un cadre métallique de support ou rail rigide de contour 14, dont le contour a une forme correspondant généralement à celle d'une feuille de verre G à supporter. Comme le montrent les fig. 2 et 3, chaque doigt 12 isole thermiquement du cadre 10 une feuille de verre G supportée par celui-ci et présente une surface supérieure 16 et une surface inférieure 18..De préférence, le rail 14 est un élément massif, comprenant une partie extérieure 20 en forme de cadre continu s'étendant sur la périphérie et une multiplicité de saillies 22, espacées et s'étendant vers l'intérieur, dont les surfaces superieures supportent les parties internes de doigts 12 correspondants, le long de la surface inférieure 18 de ceux-ci. Une série de plaques de serrage 24 de forme allongée sont disposées bout à bout sur différentes parties du cadre extérieur 20 du rail de contour 14. Chaque plaque de serrage 24, qui est en général une lame métallique rigide, est munie de moyens de fixation 26.Dans la forme de réalisation particulière représentée sur les fig. 1 à 3 et bien que cela ne constitue pas une limitation de la présente invention, les moyens de fixation 26 comprennent une ou plusieurs vis qui traversent la plaque de serrage 24 et qui s'engagent dans des trous taraudés situés le long du cadre extérieur 20 du rail de contour 14. Chaque doigt 12 comporte une partie externe qui repose sur la partie de cadre périphérique du rail rigide de contour 14 et qui est fixée en groupes au rail 14 par des plaques de serrage 24. Le nombre exact de doigts 12 fixés au rail 14 dépend de la taille et de la courbure longitudinale de la feuille de verre G à supporter.Les plaques de serrage 24 et les moyens de fixation 26 fixent les doigts 12 au rail rigide de contour 14 de telle manière que chaque doigt 12 s'étende latéralement vers l'intérieur sur une saillie 22 correspondante elle-meme dirigée vers l'intérieur, pour fournir ainsi des supports espacés circonférentiellement pour la partie périmétrique d'une feuille de verre supportée, dans des conditions d'isolation thermique par rapport à la structure de cadre 10. Dans la forme de réalisation particulière de l'invention qui est représentée sur les fig. 1 à 3, l'extrémité interne 28 de chaque doigt 12 est dans l'alignement de la face 30 généralement verticale de la saillie 22, mais une telle disposition n'est pas obligatoire. Le rail rigide de contour 14 est façonné de sorte que son profil corresponde a la forme en élévation et au profil de la région bordante désirés pour la feuille de verre G, la surface supérieure 32 du rail rigide de contour 14 et des saillies 22 étant inclinée vers le bas et en dedans. Lorsque le cadre 10 est utilisé pour bomber initialement une feuille de verre plate ramollie par la chaleur, les doigts espacés 12 qui reposent sur les saillies 22 supportent initialement la feuille de verre plate G par l'arête vive du bord de celle-ci, formée entre la surface de son chant périphérique et sa grande surface inférieure, selon ce qui est représenté en traits continus sur les fig. 2 et 4.Après son bombage, la feuille de verre G est supportée par sa partie bordante dans un plan oblique vers l'intérieur et vers le bas, parallèle à la surface supérieure 32 du rail rigide de contour 14 et à la surface supérieure 16 des doigts 12. De préférence, les doigts 12 sont disposés de sorte que leur partie d'extrémité interne repose pratiquement à plat sur la surface supérieure 32 des saillies 22 correspondantes, avant qu'une plaque de serrage 24 ne fixe un groupe de doigts 12 voisins au cadre extérieur du rail de contour 14, afin d'établir un bon contact face contre face entre les doigts 12 et les saillies 22 du rail de contour 14. Le serrage force les doigts 12 à prendre l'orientation locale des saillies métalliques rigides 22 du rail de contour 14. Comme on peut également le voir sur les fig. 2 et 3, un revêtement 34, de préférence une feuille métalrique, telle par exemple - sans que cela constitue une limitation - qu'un ruban de nichrome ou similaire, est appliqué sur la surface supérieure 16 de chacun des doigts 12* avant qu'un groupe de ces derniers ne soit fixé par serrage à la surface supérieure 32 du rail rigide de contour 14, afin de constituer une bande d'usure qui protège chaque doigt 12 contre une usure prématurée. Bien que cela ne soit pas nécessaire, l'extrémité interne 36 peut être rabattue vers le bas sur l'extrémité 28 du doigt 12.L'épaisseur de la feuille métallique 34 est telle que l'ensemble de la feuille métallique 34 et du doigt 12 ait une conductibilité thermique qui ne diffère pratiquement pas de celle du doigt 12 sans son revêtement de feuille métallique mince 34. De la sorte, le taux de rupture de feuilles de verre à la production n'a pas été augmenté de façon appréclable, et la durabilité des doigts 12 a été considérablement améliorée. Dans une forme de réalisation particulière et bien que cela ne limite pas la présente invention, les doigts 12 étaient des éléments en aramide mesurant 5,08 cm de longueur, 0,64 cm de largeur et 0 > 64 cm de hauteur (2 x 0,25 x 0,25 pouces). Les doigts 12 étaient dimensionnés de façon à recouvrir un rail rigide de contour 14 de 1,91 cm (0,75 pouce? de hauteur, comportant des saillies 22 de 0,64 cm (0,25 pouce) de largeur séparées par un intervalle de 0,64 cm cl, 25 pouce) et s'étendant sur 1,27 cm (0,50 pouce) à partir d'une partie extérieure de 3,81 cm (1,50 pouce > de largeur.La feuille métallique mince 34 était un ruban de nichrome ayant une largeur de 0,64 cm (0,25 pouce) et une épaisseur de l'ordre de out25 mm (0,010 pouce). La fig. 4 représente une variante de réalisation de la présente invention, dans laquelle une feuille métallique 134 ne couvre que la partie externe de la surface 16 des doigts 12, là où l'arête vive inférieure du verre glisse sur les doigts 12. La surface du verre le long de son bord n'entre en contact direct avec une partie interne non revêtue de la surface des doigts 12 qu'après le glissement de la feuille de verre sur la feuille métallique 134, lorsque le bombage est achevé. De la sorte, l'effet de la conductibilité de chaleur de la feuille métallique mince 134 sur le bord du verre est réduit davantage encore, sans que le risque d'endommagement des doigts 12 soit augmenté exagérément. Il entre également dans le cadre de la présente invention de réaliser les doigts 12 de telle manière que les extrémités latéralement externes de chacun des doigts d'un groupe soient reliées entre elles par une partie externe formant cadre (non représentée) qui recouvre la surface supérieure 32 du rail de contour 14 le long du cadre externe 20 de celui-ci, Les plaques de serrage 24 forcent les éléments à doigts multiples, comprenant à la fois des doigts 12 et des parties de Jonction externes, à épouser plus étroitement la surface supérieure 32 d'une partie circonférentielle locale du rail rigide de contour 14, au moment où elles serrent ces éléments contre ce rail. Au besoin, les éléments individuels en feuille métallique 34 peuvent être reliés entre eux de la méme manière. 11 est aussi envisageable que les éléments en feuille métallique 34 soient collés individuellement sur chaque doigt 12. A titre de variante, la feuille métallique 34 peut être unie en un stratifié à un matériau non métallique isolant, avant le découpage et/ou le façonnage des doigts. Les formes de réalisation de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus se limitaient à celles qui présentent des doigts dirigés latéralement vers l'intérieur, mais il est bien entendu que la feuille métallique mince peut être utilisée pour recouvrir la surface supérieure, supportant le bord du verre, de tout élément isolant ayant n' importe quelle forme propre à maintenir une feuille de verre a distance d'un cadre métallique de contour sans exposition directe à celuici, et que tout mode approprié de fixation de la feuille métallique mince à la structure du cadre de trempe, autrement que par serrage, peut être adopté pour maintenir la feuille métallique interposée entre un élément nu de contact avec le verre en un matériau non métallique à faible conductibilité thermique et le verre, sans que l'on s'ecarte pour autant du cadre de la présente invention. RRVRND ICAT IONS 1.- Dispositif pour supporter une feuille de verre mise en forme et chaude, de dimensions et de profil donnés, au cours de son traitement thermique, comprenant: un rail rigide de support (14) dont la surface supérieure (32) a une forme et un contour en plan semblables å ceux de ladite feuille de verre (G) mise en forme; au moins un élément isolant séparé (12), en un matériau non métallique ayant un coefficient de conductibilité thermique inférieur à celui dudit rail de support, cet élément étant construit et disposé de manière à maintenir à distance au-dessus dudit rail de support ladite feuille de verre supportée par le rail; des moyens (24,26) pour fixer ledit élément isolant dans une position où il recouvre au moins une partie dudit rail de support; caractérisé en ce qu'il comprend en outre un revêtement mince (34) de forme allongée, résistant a l'abrasion, présentant une surface supérieure lisse de contact avec le verre; et des moyens (24,26) pour fixer ledit revêtement (34) en rapport de recouvrement avec la surface supérieure 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement 3,- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite feuille métallique C34) a une épaisseur suffisamment grande pour être durable lorsqu'elle est exposée audit glissement de la feuille de verre (G) sur elle, et suffisamment petite pour que l'ensemble dudit élément isolant C34) ait une conductibilité thermique approximativement égale a celle dudit élément isolant (12) en l'absence dudit revêtement en feuille métallique. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit rail rigide de support (14) comprend une partie externe (20) en forme de cadre généralement continu et une multiplicité de saillies 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation 6.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit revêtement en feuille métallique 7.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens qui relient entre eux des doigts voisins 8.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens qui relient entre eux des revêtements en feuille métallique 9.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit revêtement en feuille métallique C34) et ledit doigt (12) sont unis en un stratifié pour constituer une structure d'une seule pièce.