Brevet FR2700977A1 — publié le 19940805

La présente invention a pour objet un procédé de mise en forme du verre. Elle concerne aussi un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Il-existe déjà de nombreux procédés traditionnels de mise en forme du verre, utilisés artisanalement ou industriellement. On peut citer le soufflage, le moulage, l'extrusion, la coulée continue ou encore le flottage. Tous ces procédés de travail du verre permettent d'obtenir des objets de formes diverses: verre creux, comme les bouteilles, verrerie de table, ou verre plat pour carreaux et autres. Toutefois, les formes obtenues par ces moyens traditionnels sont limitées et présentent toutes une certaine régularité. Les procédés traditionnels se prêtent mal au travail de l'artiste; ils ne permettent pas non plus d'obtenir facilement, au plan artisanal comme au plan industriel, une grande variété de formes ainsi qu'une variabilité des épaisseurs.Plus gé néralement, les procédés connus de mise en forme du verre s'adaptent difficilement à des utilisations variées. Ils sont très spécifiques et donc limités à une finalité précise. La présente invention pallie ces inconvénients des procédés connus. Elle est susceptible d'être utilisée dans de nombreuses applications, artisanales ou industrielles, artistiques ou techniques. Ainsi, l'invention permet d'obtenir facilement des objets en verre présentant des formes géométriques complexes qu'il était impossible ou très difficile de réaliser avec les procédés connus. L'invention a aussi une application pour l'enrobage d'objets existants, à des fins techniques ou artistiques. Elle se prête aussi tout particulièrement à la décoration. Par exemple, l'invention permet la création artistique de formes nouvelles en verre, avec des variations de surface, d'épaisseur et de couleurs. Elle permet ainsi d'obtenir des effets de surfaces variés, tels que grain, peau d'orange, matière lisse, coulures, etc. L'invention est aussi utilisable sur le plan industriel, pour réaliser des formes complexes en verre. On peut par exemple réaliser des formes avec dépouilles ou contre-dépouilles ou des formes très irrégulières. Elle est susceptible d'être employée dans le domaine du flaconnage ou de la verrerie de table, pour réaliser des décorations jusqu'ici non réalisables en verre. L'invention permet aussi un enrobage ou une couverture de protection. Le procédé selon la présente invention est susceptible d'être utilisé dans tous les domaines connus d'application du verre: il peut servir pour la fabrication de verre plat comme de verre creux, être employé industriellement ou artisanalement. La présente invention propose un procédé de mise en forme de verre consistant à projeter sur un support de la poudre de verre chauffée à haute température. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, la poudre de verre est chauffée à une température fonction du verre utilisé, et telle que la viscosité soit comprise entre 1O6,6 et 103,0 Pa.s (107'6 et 104,0 poises), et de préférence entre 104,0 et 1O3,0 Pa.s (105' et 104' poises). Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, la poudre de verre est chauffée par un chalumeau à gaz ou à plasma. En outre, la poudre de verre présente une granulométrie comprise entre 40 et 200 pm. La poudre de verre peut être constituée de microbilles. Selon encore un mode de mise en oeuvre du procédé, le support est chauffé à une température dont la différence avec la température du verre projeté est en valeur absolue inférieure au point de choc thermique dudit verre. De plus, le support peut être constitué d'un matériau réfractaire choisi dans le groupe constitué du plâtre réfractaire, du sable de fonderie, de la céramique réfractaire, de la chamotte, et des fibres céramiques. Selon une variante, le support est en verre ou en matériau vitrifiable. Selon un mode de mise en oeuvre du procédé, le support présente une couche superficielle de démoulage. La couche superficielle de démoulage peut etre constituée d'un mélange à base de zircon, de talc ou de mica. Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, la poudre de verre comprend en outre des additifs de coloration choisis dans le groupe constitué des pigments, oxydes métalliques, et émaux. Elle a aussi pour objet un dispositif comprenant des moyens de distribution du verre et des moyens de chauffage du verre projeté. Selon un mode de réalisation du dispositif de l'invention, les moyens de distribution du verre comprennent un réservoir de poudre de verre et un dispositif de distribution par pression positive d'un gaz inerte. Selon un autre mode de réalisation du dispositif, les moyens de chauffage du verre projeté comprennent un chalumeau à gaz ou à plasma. De plus, lesdits moyens de distribution du verre et lesdits moyens de chauffage du verre constituent un pistolet de projection. Selon encore un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre des moyens de chauffage du support. Ces moyens de chauffage peuvent être constitués d'une enceinte ou d'un tunnel. Selon encore un autre mode de réalisation, le dispositif comprend en outre des moyens assurant un mouvement relatif du support et du pistolet de projection. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaltront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et en référence aux figures annexées, qui montrent: - la figure 1 un premier mode de réalisation d'un dis positif selon l'invention; - la figure 2 un deuxième mode de réalisation d'un dis positif selon l'invention; - la figure 3 un exemple de support pour la projection de verre selon l'invention; - la figure 4 un autre exemple de support pour la pro jection de verre selon l'invention. Pour la description de la présente invention, on emploie le mot "verre" pour plus de simplicité. Il est toutefois entendu que ce mot couvre aussi bien le verre proprement dit que tout matériau vitrifiable analogue, tel que par exemple les silicates naturels ou le basalte. La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif de la figure 1 comprend des moyens 1 de distribution de poudre de verre et des moyens 2 de chauffage de la poudre de verre projetée. Il comprend aussi un support 3 sur lequel est projeté la poudre de verre chauffée. Ce support 3 est dans l'exemple de la figure 1 constitué d'une matrice en sable de fonderie rigidifié par un mélange de silicate de soude et de gaz carbonique; le procédé selon l'invention est utilisé pour réaliser sur la surface de cette matrice un vase 4, par projection de verre. Le support 3 est disposé sur une platine 5, montée rotative autour d'un axe 6. Les moyens 1 de distribution de la poudre de verre comprennent un réservoir 7 contenant de la poudre de verre 8. Cette poudre de verre présente selon l'invention une granulométrie comprise entre 40 et 200 pm. Elle peut être obtenue simplement par broyage de verre. Toutefois, selon l'invention, on utilise avantageusement des microbilles de verre calibrées avec précision, qui ont un comportement mécanique facilitant la projection et qui permettent d'obtenir un résultat plus homogène. On peut ajouter à la poudre de verre 8 des additifs divers et, par exemple, on peut choisir pour colorer le verre projeté d'ajouter des pigments, des oxydes métalliques ou des émaux. Ainsi, une coloration bleue est obtenue par addition d'oxyde de cobalt à la poudre de verre. Le réservoir 7 contenant la poudre de verre 8 est sous pression d'un gaz inerte, par exemple de l'argon 9. La sortie du réservoir 7 est reliée à un pistolet 10 de projection du verre. Les moyens de chauffage de la poudre de verre projeté sont constitués dans le mode de réalisation de la figure 1 par un chalumeau oxy-acétylénique. Les entrées 11 et 12 d'oxygène et d'acétylène sont reliées à un distributeur 13 qui est lui-même relié au pistolet 10. Ainsi, la poudre de verre, à la sortie du pistolet 10, est chauffée à une température qui varie en fonction du verre utilisé, et qui est telle que la viscosité du verre projeté soit comprise entre 106,6 et 103,0 Pa.s (107'6 et 104,0 poises), et de préférence entre 104,0 et 103'0 Pa.s (l05I0 et 104,0 poises).. Selon l'invention, le support sur lequel la poudre de verre est projetée, et donc dans le mode de réalisation de la figure 1, la matrice 3, est chauffée. Le support est de préférence chauffé de façon à atteindre une température dont la différence avec la température du verre projeté est en valeur absolue inférieure au point de choc thermique dudit verre. De façon connue en soi, on appelle point de choc thermique la variation maximale de température que peut subir sans dommages un verre donné. Ce point de choc thermique se détermine expérimentalement, ou peut être calculé à partir du coef fi- cient de dilatation linéaire du verre en cause. Pour chauffer le support 3, on a prévu dans le mode de réalisation de la figure 1 une enceinte 14 qui est constituée d'un four circulaire à gaz, du type utilisé par les maitres- verriers, pour maintenir les pièces en température pendant le travail de soufflage. Pour adapter ce four au procédé selon l'invention, on y a ajouté la platine 5 et son axe 6. De plus, la porte du four a été équipée d'un guichet de projection permettant le passage du pistolet 10. Dans l'enceinte 14 ainsi réalisée, le support 3 est chauffé à une température dont la différence avec la température du verre projeté est en valeur absolue inférieure au point de choc thermique dudit verre. Après avoir recuit le vase 4 et sa matrice 3, on élimine le sable qui constitue le support 3 pour dégager le vase 4, par des moyens mécaniques, par ultrasons, ou par des moyens chimiques. Le premier mode de réalisation de l'invention décrit en référence à la figure 1 peut par exemple être mis en oeuvre avec de la poudre de verre sodo-calcique, sous forme de microbilles de diamètre calibré entre 40 et 200 pm. Ce verre sodocalcique présente un coefficient de dilatation de l'ordre de 101.10 7 m. C 1, et son point de choc thermique, déterminé par le calcul, vaut 99 CC. La poudre de verre ainsi projeté est chauffée à une température de 889"C, de façon à présenter une viscosité de l'ordre de 104 Pa.s (105 poises). On utilise un support en sable de fonderie, qui est chauffé à une température supérieure à 790"C (889 - 99), et inférieure à 988"C (889 + 99). Le premier mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 1 est particulièrement adapté à la réalisation de formes et d'objets creux en verre. Il permet d'obtenir des formes complexes non réalisables par d'autres procédés de mises en forme du verre. Il permet aussi de moduler selon les intentions les épaisseurs de verre en des points choisis, ou d'obtenir des effets de surface différenciés: coulures, protubérances... Grâce au procédé, on peut colorer tout ou partie de l'objet, superposer ou juxtaposer des couleurs. La variation de la température de projection du verre permet d'obtenir des effets de surface différents, tels que grain, peau d'orange, matière lisse, ou autres. Sur la figure 1, on n'a bien entendu représenté que les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention. De façon classique, on assure, après traitement des pièces, une descente en température contrôlée dans une enceinte de refroidissement, de façon à éliminer, lors du refroidissement des pièces, les contraintes internes et superficielles. La figure 2 montre un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue de dessus en coupe du dispositif selon l'invention. Celui-ci comprend un tunnel 20, pourvu de moyens de chauffage, non représentés, qui peuvent par exemple être constitués de brûleurs à gaz disposés à intervalles réguliers. Dans le tunnel, sont disposés des moyens de transport, constitués dans le mode de réalisation de la figure 2, d'une bande convoyeuse 21. Sur cette bande convoyeuse, sont disposés des objets 22, 22' destinés à servir de support pour la projection de verre selon l'invention. Des pistolets 23, 23', du type de celui décrit en référence à la figure 1, sont fixés sur les parois du tunnel, et dirigés vers les supports 22, 22'.Des moyens de contrôle, non représentés sur la figure 2, régulent la température aux divers points du tunnel 20, et commandent le mouvement de la bande convoyeuse 21 et la mise en oeuvre des pistolets 23, 23'. Le fonctionnement du dispositif de la figure 2 est le suivant: on assure, si nécessaire, dans le tunnel 20 une montée progressive en température des supports 22, 22', de sorte à ce qu'ils atteignent au niveau des pistolets 23, 23' la température compatible avec la projection déjà évoquée ci-dessus. Au niveau des pistolets 23, 23', les supports 22, 22' sont partiellement ou totalement recouverts de verre projeté par les pistolets. On n'a représenté, sur la figure 2, qu'une vue schématique avec deux pistolets. Bien évidemment, il est possible d'en disposer une pluralité, éventuellement formant plusieurs étapes successives de projection, en fonction de la nature et/ou de la quantité du verre à projeter et/ou de la configuration des supports 22, 22'. Après avoir subi la projection de verre, les objets 22, 22' continuent à se déplacer dans le tunnel 20, où la température décroît progressivement pour assurer un refroidissement approprié. Le cas échéant, les supports 22, 22' subissent ensuite, dans le même tunnel ou dans un four approprié, une recuisson. Le dispositif de la figure 2 est un exemple d'utilisation industrielle du procédé selon l'invention. Pour plus de simplicité, on a représenté à la figure 2 des supports 22, 22' constitués de bouteilles et le dispositif de la figure 2 est utilisé pour faire subir à ces bouteilles un traitement de surface. Dans le cas de bouteilles, il est avantageux de prévoir des moyens de préhension complémentaires, destinés à maintenir le goulot des bouteilles et à les faire tourner sur elles-mêmes. L'invention permet alors d'obtenir sur des bouteilles des effets de surface jusqu'alors irréalisables avec les moyens connus. Par déplacement relatif des bouteilles et des pistolets, on obtient sur les bouteilles des effets de volume, et d'épaisseur, qui peuvent varier d'une pièce à l'autre. On peut bien entendu utiliser d'autres supports tels que des moules. La bande convoyeuse 21 peut être remplacée par d'autres dispositifs qui permettent d'assurer un mouvement relatif des pièces et des pistolets: crémaillère, bras articulé, etc. En outre, dans le dispositif de la figure 1, comme dans celui de la figure 2, on peut prévoir des moyens pour récupérer le verre qui est projeté par le ou les pistolets mais qui n'est pas déposé sur le ou les support(s). Ce verre peut se déposer sur les parois de l'enceinte ou du tunnel, sur les moyens de transport des supports ou être aspiré. Dans le cas d'une projection très dirigée, de tels moyens de récupération sont sans doute inutiles. La figure 3 montre un exemple de support pour la projection de verre selon l'invention. On a représenté en outre sur la figure 3 une position possible d'un pistolet de projection 30. Le support 31 comprend un moule 32, présentant une surface correspondant à la forme de la pièce à obtenir. Ce moule est couvert, au moins dans la zone de projection de verre, d'une couche 33 facilitant le démoulage. Le verre est projeté par le pistolet 30 et se dépose en formant sur la couche 33 l'objet 34 désiré. On ne détaille pas là les moyens assurant le mouvement relatif du support 32 et du pistolet 30. Selon l'invention, le support 31 peut être constitué d'un matériau réfractaire, avantageusement choisi dans le groupe comprenant le plâtre réfractaire, le sable de fonderie, la céramique réfractaire, la chamotte ou les fibres céramiques. Les fibres céramiques fournissent dans certains cas un support réutilisable à plusieurs reprises. Pour des applications plus économiques, on peut choisir des sables de fonderie, du type de ceux utilisés dans l'industrie métallurgique. Pour constituer le support 31, on peut réaliser une maquette de la forme 34 à obtenir, que l'on moule avec un mélange de sable de fonderie et d'un agent rigidifiant. La finesse du sable permet d'obtenir un moule de grande précision. On peut utiliser comme agent rigidifiant une résine, qui s'élimine lors du chauffage du support avant la projection, ou encore un mélange de silicate de soude et de gaz carbonique.Le plâtre réfractaire ou les argiles de type chamotte fournissent d'excellents supports. Enfin, comme décrit en référence à la figure 2, on peut utiliser un support de verre ou plus généralement un support de même matière que le matériau vitrifiable projeté. Dans ce cas, il faut bien entendu que le verre projeté et le verre constituant le support soit compatible, en particulier du point de vue de leur coefficient de dilatation. Le support 32 peut etre recouvert, partiellement ou sur l'ensemble de la zone de projection de verre, d'une couche 33 facilitant le démoulage. Cette couche peut être par exemple préparée à base de Zircon, et facilite la séparation rapide du verre projeté et du support. Le support 32 peut aussi être recouvert d'une couche 33 améliorant l'état de surface du verre projeté, et constituée par exemple à base de talc ou de mica. Avantageusement, certaines couches de démoulage se présentent sous forme d'enduit autolissant, qui améliore l'état de surface des pièces projetées. La figure 3 montre un exemple typique d'un support 31, qui permet d'obtenir grâce au procédé selon l'invention des pièces d'une forme jusqu'alors impossible à produire: pièces ouvertes à surface complexe, avec retraits, dépouilles, etc. Le contrôle des mouvements relatifs du pistolet 30 et du support 31 permet de varier par endroit l'épaisseur de la pièce 34, par exemple pour renforcer ou fragiliser certaines zones. La figure 4 montre un autre exemple de support pour la projection de verre selon l'invention. Le support de la figure 4 est typiquement utilisé pour réaliser grâce à l'invention un traitement de surface. On a de nouveau représenté un pistolet 40, qui fonctionne selon un principe analogue à celui utilisé pour le pistolet décrit en référence à celui de la figure 1. Toutefois, le pistolet 40 présente une pluralité de buses et permet une projection plus étendue, à la manière d'un pinceau "brosse". Le support 41 est constitué d'un matériau 42 réfractaire, devant subir sur une zone donnée un traitement de surface par projection de verre selon l'invention. Le matériau 42 est recouvert d'un masque 43, qui délimite la zone 44 à traiter par projection de verre. Le pistolet 40 projette du verre sur cette zone 44 de façon à y former une couche 45.Selon 1 invention, le support 41 est chauffé avant la projection de verre et son refroidissement est ensuite contrôlé. L'utilisation du masque 43 permet de réaliser sur une zone 44 précise une projection de verre selon l'invention, en préservant le reste de la surface du matériau 41. On comprend donc mieux les différentes applications que peut avoir l'invention pour la réalisation de forme nouvelles ou pour le traitement de surfaces. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits en référence aux figures. En particulier, le mouvement relatif du support et du pistolet peut être non seulement un mouvement de rotation ou de translation horizontale comme aux figures 1 et 2, mais aussi un mouvement de translation verticale, un mouvement alternatif ou une combinaison de ces mouvements. Les moyens pour assurer ce mouvement relatif ne sont pas limités à une platine ou à une bande convoyeuse, mais peuvent assurer un mouvement du pistolet, par exemple par un bras articulé. Enfin, si on a décrit le principe de l'enceinte et du tunnel, il est clair qu'il existe bien d'autres moyens pour, le cas échéant, chauffer la surface du support sur lequel la projection doit se faire. REVENDICATIONS 1.- Procédé de mise en forme du verre, caractérisé en ce qu'il consiste à projeter sur un support (3, 22, 31, 41) de la poudre de verre chauffée à haute température. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite poudre de verre est chauffée à une température fonction du verre utilisé, et telle que la viscosité soit comprise entre 106,6 et 103t Pa.s (lu7,6 et 104t poises), et de préférence entre 104,0 et 103,0 Pa.s (l05r0 et 104'0 poises). 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite poudre de verre est chauffée par un chalumeau à gaz ou à plasma. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite poudre de verre présente une granulométrie comprise entre 40 et 200 pm. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite poudre de verre est constituée de microbilles. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support (3, 22, 31, 41) est chauffé à une température dont la différence avec la température du verre projeté est en valeur absolue inférieure au point de choc thermique dudit verre. 7.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit support (31, 41) est constitué d'un matériau réfractaire choisi dans le groupe constitué du plâtre réfractaire, du sable de fonderie, de la céramique réfractaire, de la chamotte et des fibres céramiques. 8.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit support (3, 22) est en verre. 9.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit support (31) présente une couche superficielle de démoulage (33). 10.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite couche superficielle de démoulage (33) est constituée d'un mélange à base de zircon, de talc ou de mica. 11.- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite poudre de verre comprend en outre des additifs de coloration choisis dans le groupe constitué des pigments, oxydes métalliques, et émaux. 12.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de distribution du verre (1), et des moyens de chauffage (2) du verre projeté. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de distribution du verre (1) comprennent un réservoir (7) de poudre de verre (8) et un dispositif de distribution par pression positive d'un gaz inerte. 14.- Dispositif selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les moyens de chauffage du verre projeté comprennent un chalumeau à gaz ou à plasma. 15.- Dispositif selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que lesdits moyens de distribution du verre (1) et lesdits moyens de chauffage du verre (2) constituent un ou plusieurs pistolets de projection (10). 16.- Dispositif selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de chauffage du support sur lequel la projection se fait. 17.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage du support sont constitués d'une enceinte (14) ou d'un tunnel (20). 18.- Dispositif selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (5, 6, 21) assurant un mouvement relatif du ou des supports et du ou des pistolets de projection.