Brevet FR2804950A1 — publié le 20010817

Article creux moulé en matériau cassant,pourvu d'un élément d'obturation soudé L'invention concerne un article moulé en matériau cassant, pourvu d'au moins une ouverture qui est fermée de manière hermétique au moyen d'un élément d'obturation. Les articles moulés en matériau cassant, en particulier en verre, dans l'aménagement des cavités, sont utilisés notamment chaque fois qu'il s'agit de protéger des gaz ou des liquides fonctionnels contre les contaminations ou qu'une transmission élevée dans le domaine visible du spectre est souhaitée. Le remplissage de la cavité s'effectue le plus souvent à travers une ouverture de remplissage qui, dans les matériaux cassants, de façon idéale, est circulaire afin d'éviter les pics de tensions internes. Dans un grand nombre d'applications, l'ouverture de remplissage est maintenue aussi petite que possible pour des raisons fonctionnelles et/ou esthétiques, ce qui souvent rend nécessaire une ouverture supplémentaire pour l'aération. Après remplissage de la cavité, on obture les ouvertures. L'obturation doit normalement présenter les propriétés idéales suivantes: * scellage hermétique, en particulier étanchéité aux gaz (par exemple étanchéité à l'hélium, à l'oxygène, au gaz carbonique), * temps de façonnage court, * faible coût, * absence d'usinage complémentaire, * coefficient de dilatation thermique du matériau de l'élément d'obturation aussi proche que possible de celui du matériau cassant, * matériau de l'élément d'obturation chimiquement inerte vis- à-vis du milieu enfermé, * stabilité de la liaison dans le temps, * résistance mécanique de la liaison matériau cassant - matériau de l'élément d'obturation, * sécurité contre toute ouverture délibérée, * absence de sollicitation thermique du matériau cassant qui engendre des contraintes internes dans ledit matériau cassant, * absence d'atmosphère ambiante enfermée dans la cavité lors de l'obturation. Partant de là, le but de la présente invention est de proposer un article moulé en un matériau cassant, pourvu d'au moins une ouverture, qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation. L'article moulé doit satisfaire les exigences mentionnées ci-dessus. Cet objectif est atteint conformément à l'invention dans un article moulé en matériau cassant, comportant au moins une ouverture, fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation, par le fait que l'article moulé et l'élément d'obturation sont liés l'un à l'autre de manière permanente par soudage. L'article moulé et l'élément d'obturation étant soudés l'un à l'autre de manière permanente, il est possible de satisfaire les exigences mentionnées plus haut. Les inventeurs ont découvert qu'une soudure permanente entre un article moulé en matériau cassant et un élément d'obturation constituait une nouvelle possibilité d'obturation hermétique des ouvertures prévues dans ledit article moulé. Les inventeurs ont montré que les exigences élevées mentionnées plus haut pouvaient être satisfaites dans un article moulé, fermé de cette manière. De préférence, l'article moulé est réalisé en verre, en vitrocéramique ou en céramique; de préférence l'article moulé est une plaque de verre. L'élément d'obturation, de préférence, est en métal, en alliage métallique ou en matériau multicouches à base de métal, la dilatation thermique de l'article moulé et celle de l'élément d'obturation étant de préférence mutuellement adaptées. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément d'obturation est également réalisé en un matériau cassant, en particulier en verre, en vitrocéramique ou en céramique. Notamment lorsque l'article moulé et l'élément d'obturation sont réalisés en un seul et même matériau, la dilatation thermique est identique. Dans le principe, tous les éléments d'obturations soudables de manière permanente sur l'article moulé peuvent être utilisés pour fermer de manière hermétique l'ouverture. Dans le principe, aucune limite n'est imposée en ce qui concerne la forme extérieure de l'élément d'obturation (géométrie quelconque de l'élément d'obturation); des éléments d'obturation en forme de plaques, des éléments d'obturation sphériques, coniques ou cylindriques (en forme de tige) se sont révélés parfaitement adaptés. L'article moulé comporte en outre, de préférence, une ouverture sous la forme d'une ouverture cylindrique traversante ou d'une ouverture conique traversante, l'article moulé étant, de préférence également, une plaque de verre. De préférence, l'ouverture est un trou. Notamment des éléments d'obturation en forme de plaque sont adaptés pour obturer une ouverture cylindrique; l'élément d'obturation est soudé sur l'article moulé de telle sorte que l'ouverture soit complètement obturée par ledit élément d'obturation. Dans le cas d'une ouverture conique, on peut utiliser avantageusement des éléments d'obturation sphériques, coniques ou cylindriques qui pénètrent au moins partiellement dans l'ouverture et sont liés de manière permanente à l'article moulé par soudage. Ceci permet de réaliser très simplement la soudure entre l'article moulé et l'élément d'obturation. Les tolérances entre l'ouverture dans l'article moulé et l'élément d'obturation peuvent être compensées de manière simple. Les articles moulés selon l'invention, de préférence, font partie de systèmes de verres feuilletés possédant des propriétés électrochromes, par exemple de systèmes de verres multicouches pour vitrages ou miroirs électrochromes. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, l'article moulé et/ou l'élément d'obturation est (sont) au moins partiellement pourvu(s) d'un revêtement, en particulier d'un revêtement de métal et/ou de matière plastique. Le revêtement facilite le soudage. Les dessins montrent des exemples de réalisation de l'article moulé en matériau cassant selon l'invention, pourvu d'au moins une ouverture qui est fermée hermétiquement à l'aide d'un élément d'obturation, l'article moulé et l'élément d'obturation étant liés de manière permanente l'un à l'autre par soudage. Les dessins représentent: Figure 1, dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre pourvue d'une ouverture cylindrique qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation en forme de plaque, Figure 2, dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre pourvue d'une ouverture conique qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation sphérique, Figure 3, dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre pourvue d'une ouverture conique qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation conique, Figure 4, dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre pourvue d'une ouverture cylindrique traversante, qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation, essentiellement en forme de plaquette, Figure 5a, dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre pourvue d'une ouverture conique, qui est fermée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation cylindrique, en forme de barreau, Figure 5b, la plaque de verre pourvue d'une ouverture conique, selon la figure 5a, dans laquelle le barreau est cassé au-dessus du point de soudage une fois la soudure effectuée, Figure 6, dans une vue en perspective, une plaque de verre pourvue de deux ouvertures, la plaque de verre faisant partie d'un système de verres multicouches doté de propriétés électrochromes. Une plaque de verre (3) pourvue d'une ouverture (2) en forme de trou est associée à une cavité (par exemple plaque de couverture). L'ouverture est de préférence cylindrique et peut être réalisée par un procédé de perçage. Conformément à la figure 1, l'ouverture est obturée par soudage d'une plaque de fermeture (1) en tant qu'élément d'obturation. Celle-ci peut être en métal (par exemple Al, Kovar, Cu), en feuilles plaquées (matériau multicouches, par exemple acier avec Ti, Au ou Pt), en céramique (par exemple A1203) ou en verre (également en verre pourvu d'un revêtement, par exemple d'un revêtement d'aluminium). La plaque de verre (3) et l'élément d'obturation (1) sont soudés de manière permanente par pression, l'ouverture (2) étant ainsi fermée de manière hermétique. La soudure par pression est réalisée par exemple par application d'une pression F extérieure, perpendiculairement sur l'élément d'obturation, ledit élément d'obturation étant soumis simultanément à des vibrations f en translation et/ou exécutant des mouvements de rotation co. A la figure 2, on utilise une ouverture (4) conique avec un élément d'obturation (5) sphérique, ce qui présente l'avantage d'un centrage automatique. Ceci vaut également pour l'article moulé conforme à l'invention selon la figure 3, o l'on utilise un élément d'obturation (6) conique. Des formes d'élément d'obturation similaires peuvent être obtenues par exemple en chauffant à la flamme l'extrémité d'un barreau (arrondi par formation d'une goutte). La figure 4 montre dans une vue en coupe schématique, une plaque de verre (3) pourvue d'une ouverture (2) traversante, qui est obturée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation (7), essentiellement en forme de plaquette. La surface de contact réduite de l'élément d'obturation (7) sur le bord de l'ouverture (2) de la plaque de verre (3) permet un soudage efficace. Par exemple ceci permet de compenser les tolérances dans la région du bord de l'ouverture. La surface de contact réduite permet en outre d'augmenter la pression résultante au niveau du point de soudage. Les figures Sa et 5b montrent un élément d'obturation (8) en forme de barreau que l'on casse en le pliant sous un angle oc (figure b) une fois la soudure réalisée (rotation co, figure 5a). D'autres moyens peuvent être employés pour couper le barreau à la longueur, par exemple rayage/cassage, tronçonnage, tronçonnage à la flamme, cisaillage. L'avantage réside ici dans la possibilité d'amener en continu le matériau pour l'élément d'obturation par rapport au travail intermittent avec des éléments d'obturation qui sont mis en place un à un (procédé " pick and place ") (soudage en continu). La figure 6 représente un système de verres multicouches doté de propriétés électrochromes. Le système de verres comprend une plaque de verre (3) supérieure pourvue d'une ouverture de remplissage (4a) traversante et d'une ouverture d'aération (4b) traversante sous la forme de trous ainsi qu'une plaque de verre inférieure (12). Les deux plaques de verre sont maintenues écartées par un produit d'étanchéité ou un produit d'assemblage (9), (distance (d) de préférence comprise dans une plage allant de 150 à 500 pm), la cavité ainsi formée entre les deux plaques de verre pouvant être remplie d'un liquide ou d'un fonctionnel adapté. Après remplissage, on obture de manière hermétique les deux ouvertures conformément à l'invention à l'aide d'un élément d'obturation, l'élément d'obturation concerné étant soudé de manière permanente sur la feuille de verre (3). De préférence la liaison permanente, par matière, entre l'article moulé et l'élément d'obturation est réalisée par un procédé de soudage par pression connu en soi. Par soudage par pression, on entend le soudage par application d'une force avec ou sans matériau d'apport, un chauffage local limité permettant ou favorisant la soudure. Les procédés de soudage entrant dans cette catégorie sont Soudage par solides, soudage par liquides, soudage au gaz, soudage par décharge électrique dans un gaz, soudage par mouvement et soudage par courant électrique. Le soudage à froid et le soudage par friction sont très proches du soudage par ultrasons sur le plan du procédé. C'est pourquoi on s'appuiera sur ces deux procédés pour la description du processus de soudage par ultrasons. Dans le soudage à froid, on assemble les éléments en appliquant sur ceuxci une pression élevée. Le mouvement nécessaire est fourni par le fluage ou la déformation plastique d'au moins un des éléments assemblés. Le soudage par friction en revanche est un procédé de soudage par pression à chaud. La chaleur de frottement dans la zone d'assemblage est produite par un mouvement de rotation relatif des éléments à assembler et par une force d'assemblage qui agit perpendiculairement. Du fait de la plastification des matériaux résultant de la chaleur de frottement produite par le mouvement de rotation relatif des éléments à souder, la pression de refoulement nécessaire peut être considérablement réduite par rapport au soudage à froid. Dans le soudage par ultrasons, le mouvement de rotation est remplacé par une vibration mécanique à haute fréquence. Le temps d'usinage principal pour l'obturation d'une ouverture (0 sollicitation thermique est négligeable dans la situation idéale. En résumé, dans le cadre de l'invention, l'article moulé et l'élément d'obturation peuvent être soudés par pression ou par mouvements, par exemple par soudage par ultrasons, soudage haute fréquence, soudage par rotation, soudage par friction, soudage par torsion ou orbital, soudage à froid ou soudage par friction. REVENDICATIONS 1. Article moulé en matériau cassant comportant au moins une ouverture (2, 4,; 4a, 4b) qui est obturée de manière hermétique à l'aide d'un élément d'obturation (1, 5, 6, 7, 8), caractérisé en ce que l'article moulé et l'élément d'obturation sont soudés de manière permanente l'un à l'autre. 2. Article moulé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'article moulé est en verre, en vitrocéramique ou en céramique. 3. Article moulé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (1, 5, 6, 7, 8) est en un métal, en un alliage métallique ou en un matériau métallique multicouches. 4. Article moulé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (1, 5, 6, 7, 8) est en un matériau cassant, en particulier en verre, en vitrocéramique ou en céramique. 5. Article moulé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément d'obturation (1, 5, 6, 7, 8) à une forme de plaque, une forme sphérique, conique ou cylindrique. 6. Article moulé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'article moulé est une plaque de verre (3), l'ouverture se présentant sous la forme d'une ouverture cylindrique traversante ou conique traversante, en particulier sous la forme d'un trou adapté. 7. Article moulé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'article moulé fait partie d'un système de verres multicouche, en particulier fait partie d'un système de verres doté de propriétés électrochromes. 8. Article moulé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'article moulé et l'élément d'obturation sont soudés par soudage par pression. 9. Article moulé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'article moulé et l'élément d'obturation sont soudés par mouvements, par exemple par soudage par ultrasons, soudage haute fréquence, soudage par rotation, soudage par friction, soudage par torsion ou orbital, soudage à froid ou soudage par friction. 10. Article moulé selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'article moulé et/ou l'élément d'obturation est/sont au moins partiellement pourvus d'un revêtement, en particulier d'un revêtement métallique et/ou de matière plastique.