Brevet FR2825085A1 — publié le 20021129

oR2O=Na2O+K2O+Li2O,etRO=CaO+MgO La présente invention concerne un procédé et un dispositif de stockage et de mise en forme à chaud de paraisons fondues. Le stockage de paraisons de verres, fondues sur un lit de gaz est une technique existant depuis longtemps. Selon cette technique on s stocke les paraisons sur un lit de gaz ce qui offre des avantages techni- ques du point de vue de ltéquilibrage de la température et ainsi de l'homogénéité de la qualité de surface du produit en verre qui sera réalisé. Pour former un lit de gaz il existe deux procédés fonda- mentaux: o Selon un premier procédé on imprègne un support de forme, poreux avec un liquide en général de l'eau qui s'évapore à la tempé rature du procédé. Le coussin de gaz ainsi formé évite le contact direct entre la paraison et le moule. L'inconvénient de ce procédé est qu'après chaque opération il faut réintroduire du liquide à évaporer ce qui limite la is possibilité d'un travail en continu. De plus la formation d'un tel coussin de vapeur dépend du temps et conduit nécessairement à une gestion irré- gulière de la chaleur ce qui détériore la stabilité du procédé. Selon un second procédé, on fait passer en continu du gaz dans la partie inférieure poreuse du moule et on crée ainsi un lit de gaz o stable qui interdit le contact entre la surface du verre et le matériau du moule. La difflculté est uniquement celle du moment o la paraison arrive dans le moule ce qui se fait en général en chute libre. A cela s'ajoute que du fait de l'impulsion du choc, on a un contact bref et au moins un éven- tuel accrochage ou collage de la paraison à la matière du moule. Dans un s procédé en continu qui travaille rapidement, l'accrochage éventuel est une grande difficulté car: a) cela réduit le rendement à cause de la mauvaise qualité de surface qui peut en résulter, b) cela augmente l'usure du moule, c) cela diminue la stabilité du procédé. Si la résistance aéraulique du moule poreux est élevée, il faut utiliser des pressions de gaz d'alimentation relativement élevées à cause de cette chute de pression ce qui correspond à un coût de fonction- nement élevé. De plus on risque fondamentalement une rupture de moule 3s car les contraintes agissant sur le moule sont relativement élevées. D,autre part il est connu que pour former régulièrement un film de gaz aussi stable que possible, il faut une certaine différence de pression mini- male ce qui peut s'obtenir de la manière la plus économique par une par tie inférieure de moule avec des valeurs relativement faibles pour la per méabilité du gaz mais une répartition des pores aussi régulière que possi ble à la surface. Pour éviter l'accrochage entre la surface du verre et la sur s face de support de la partie inférieure poreuse du moule, on a cherché différentes solutions. Des moules en métaux nobles du premier et du huitième sous-groupe du système périodique des éléments n'ont pas tendance à s'accrocher et à coller au contact direct entre le verre chaud et le moule. o De tels moules sont toutefois coûteux et dans la plupart des cas, ils ren dent l'ensemble du procédé non économique. On a également cherché à utiliser des métaux non nobles et leurs alliages comme partie inférieure poreuse de moule. Ces matériaux ont toutefois tendance à cause des températures élevées à former des par s ticules de scories qui peuvent arriver dans le verre. De plus la formation de scories modifie la structure des pores de la partie inférieure du moule. Enfin pour des parties inférieures de moule en métal avec une surface anoxydée, on augmente l'accrochage et le collage de la paraison. Pour cette raison, les métaux non nobles et leurs alliages ne conviennent pas o comme matière pour des moules poreux. Dans le cas d'une partie inférieure de moule en graphite, il n'existe pas de tendance à l'accrochage et au collage de la paraison. C'est pourquoi on a également utiliser fréquemment du graphite. Mais à cause de sa très grande tendance à la corrosion vis-à-vis de l'air, la température s d'utilisation du graphite est très limitée. Les céramiques comme par exemple du carbure de siliclum et de la cordiérite peuvent étre utilisés à cause de leur tenue en tempéra ture élevée; mais déjà aux températures relativement faibles, on rencontre l'accrochage et le collage de la paraison. La présente invention a pour but de développer un procédé et un dispositif permettant de placer des paraisons fondues sur une partie inférieure poreuse de moule avec un lit de gaz et de les soumettre à une mise en forme à chaud sans rencontrer de collage ou d'accrochage de la paraison à la surface de support de la partie inférieure du moule. Le pro 3s cédé et le dispositif doivent étre économiques. En particulier le support du moule doit pouvoir se réaliser facilement et de manière économique; elle doit étre durable pour permettre une utilisation fréquente et prolongée. Ce problème est résolu par les caractéristiques des revendi cations indépendantes. Le point de départ de l'invention est un procédé connu de mise en forme à chaud utilisant une partie inférieure poreuse de moule. s Cette partie de moule comporte des pores ouverts traversés par des gaz; le gaz sort de la surface de support de la partie inférieure du moule en formant un lit de gaz. Selon l'invention, la surface de support de la partie inférieure du moule, tournée vers la paraison est revêtue d'une matière qui par ses propriétés notamment sa tenue chimique et à la température o permet un procédé stable. La couche sert notamment de moyen anti accrochage qui ne s'accroche ni ne colle elle-même à la paraison. Cela a l'avantage de pouvoir réaliser la partie inférieure du moule en n'importe quel autre matériau indépendamment de sa tendance à l'accrochage ou au collage. On peut également utiliser un matériau relativement bon marché s comme par exemple un métal non noble. De plus la couche évoquée est conçue et/ou sélectionnée pour que le gaz qui traverse les pores de la partie inférieure du moule puisse également traverser la couche. Pour cela selon l'invention on peut utiliser différentes solutions. On peut utiliser une matière formant une couche qui présente elle-méme une certaine porosité. Les matières en couche poreuse peuvent ainsi étre appliquées avec une forte épaisseur sur la surface de support de la partie inférieure du moule car leur perméabi lité à l'état appliqué reste garantie. I1 peut également s'agir d'une matière dans laquelle les pores se forment seulement après l'application de la ma 2s tière. On peut également appliquer une couche très mince et par exemple en métal noble ou en un alliage de métaux nobles. Cela exclut la difficulté de l'accrochage et du collage et améliore de manière significative la fiabilité du matériau du moule. Le revêtement par un métal noble est appliqué sur une couche mince par un procédé approprié pour que la structure des pores (porosité et répartition de la taille des pores) de la ma tière du moule reste conservée. Les structures de pores avantageuses pour la matière du moule se situe à 5-20 % en volume de pores ouverts pour des valeurs dso des diamètres des pores comprises entre 2 et 100 llm. 3s Selon un autre développement du procédé de l'invention, on réalise une structure de pores asymétrique dans la matière du moule. Cela signifie que le côté de la matière du moule tournée vers la paraison aura une taille de pores significativement plus petite (par exemple des valeurs dso divisée par un coefficient 2) que celle des pores situés en dessous de la structure de pores plus grossière et maintenant la stabilité. La plage des pores de grande dimension du coté de contact du verre se situe suivant le domaine d'application entre 0,5 et 50 m (valeur do). Cette disposition s offre les trois avantages suivants: 1. La structure de pores relativement fins de la face tournée vers la parai- son occasionne lors d'un éventuel contact du verre des défauts de sur- face, mécaniques beaucoup plus petits. 2. La couche de pores fins n'a aucun effet de stabilisation; cet effet est o assuré par la couche de pores grossiers. Du fait de l'épaisseur faible de la couche de porosité fine, on réduit toutefois fortement la résistance aéraulique du moule par rapport à un moule formé d'une matière à po rosité fine dans toute son épaisseur; cela se traduit par une réduction de la chute de pression du gaz de lévitation et ainsi à une moindre sen sibilité du procédé aux incidents (par exemple une rupture de moule); cela réduit également de manière significative le coût de fonctionne ment. 3. La répartition du gaz à travers une couche à porosité fine est plus ho- mogène pour une porosité comparable qu'une structure de pores gros o siers. Cela donne une meilleure qualité de surface du produit de verre ainsi fabriqué. En principe, des matières de forme asymétrique selon l'invention peuvent également se distinguer en ce que la structure gros- sière et la structure fine ont la même composition chimique (céramique - :5 céramique ou métal noble - métal noble) ou une composition différente (de préférence une couche de métal noble à porosité fine sur une céramique à porosité grossière ou d'un métal non noble à porosité grossière comme par exemple de l'acier inoxydable). L'application des couches de métal noble maintenant la po so rosité sur le substrat à porosité grossière peut se faire avec des procédés tels que la pulvérisation, la projection, l'immersion ou le dépôt à partir d'une solution ou d'une suspension. Les structures asymétriques peuvent être obtenues par les procédés habituels (par exemple pulvérisation ou frittage combiné de deux corps de moule préfabriqués à porosité différente avec une géométrie adaptée). L'essentiel est seulement que l'épaisseur de la couche à porosité fine ne représente pas plus de 20 % de l'épaisseur totale de la structure asymétrique. Une telle couche de porosité fine, au cas o elle est en céra s mique ou en un métal non noble, recevoir en plus un revêtement mainte- nant la porosité et qui est en métal noble pour réduire la tendance au collage. On peut également envisager pour n'importe quel type de matière de revêtement, de ne réaliser les pores dans la couche qu'après l'application sur la surface de support de la partie inférieure du moule, par exemple par gazage avant la mise en route de l'installation c'est-àdire avant d'introduire une paraison. Le gaz sort des pores de la partie infé- rieure du moule et sous l'effet de l'énergie des jets de gaz libre, on obtient o des perçages fins dans la couche qui restent conservés lors du durcisse- ment de la couche de façon à permettre de toujours former un lit de gaz entre la surface de la couche et la paraison. Dans chaque cas, il faut à la fois que la matière de la partie inférieure du moule et celle de la couche répondent aux autres conditions. Ces matières doivent notamment être réfractaires. Il est ainsi possible grâce au procédé de l'invention et au dispositif de l'invention de donner aux paraisons de verre fondu, une mise en forme sans contact. Cela permet de fabriquer et en continu et de ma- nière économique des produits en verre semi-finis avec une surface polie o au feu. La forme des produits semi-finis est proche de la forme définitive. Le procédé et le dispositif conviennent notamment pour la fabrication de lentilles optiques mais également de corps plats. On évite de façon garan- tie le contact direct entre la partie inférieure du moule et la paraison de sorte que la surface du verre est totalement sans défaut. Même un éven tuel contact entre la partie inférieure du moule et la paraison, par exemple lorsqu'on introduit du verre liquide dans la partie inférieure du moule n'a pas d'effet grave sur la qualité du produit et la tenue de la partie inférieure du moule. Il est avantageux de réaliser le dispositif pour que la couche présente une micro porosité comme partie inférieure de moule. Il est en outre avantageux que cette micro porosité soit comprise entre 0, 1 et 20 % en volume et de préférence entre 4 et 15 % en volume. Il est en outre avantageux que la matière du moule à pores ouverts, soit un métal réfractaire. Il peut être intéressant que le métal réfractaire poreux soit du groupe des alliages NiCrA1 ou FeCrAl. : Comme matière pour le moule on utilise en principe toutes les céramiques et tous les métaux réfractaires dans la mesure o ces ma tières ont une tenue en température et au choc thermique, suffisante. Les matières du moule, avant leur revêtement à l'aide d'un procédé habituel de revêtement (compactage et mise en forme d'une poudre correspondante suivi d'un frittage et le cas échéant d'un usinage) sont fabriquces sous forme poreuse. Dans le groupe des céramiques on utilise de préférence de la cordiérite et du carbure de siliclum. Dans le groupe des métaux réfrac o taires à cause de leur stabilité en température, élevoe, on utilise d'une manière particulièrement avantageuse, des alliages NiCrA1 ou FeCrAl. Suivant une caractéristique avantageuse, lorsqu'on revêt la surface de support de la partie inférieure du moule, on la revêt d'une ma nière permanente avec une matière de contact avec le verre. Suivant une autre caractéristique intéressante, le dispositif de mise en forme à chaud de paraisons de verre fondu sur un lit de gaz est notamment caractérisé en ce que la couche est également à pores ouverts et la face de la partie inférieure du moule à l'opposé de celle tournce vers la paraison comporte un branchement de gaz pour appliquer du gaz à la partie inférieure du moule pour traverser les pores de cette partie et sortir les pores de la couche. Cette couche a avantageusement une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 50 um et les pores de la couche ont un diamètre compris entre 2 et 100 m. Les pores de la couche ont avantageusement un volume compris entre 5 et 40 %. La couche munie de pores est en un métal noble du premier ou du huitième sous-groupe du système périodique des éléments ou un alliage quelconque de ces éléments. so Enfin, la couche a une porosité plus fine que la partie infé rieure du moule. REVENDICATIONS 1 ) Procédé de mise en forme à chaud de paraisons de verre fondu sur une partie inférieure de moule avec interposition d'un lit de gaz comprenant les étapes suivantes: s - on fabrique une partie inférieure de moule en une matière de moule à pores ouverts, - on revêt la surface de support de la partie inférieure du moule de manière permanente d'une matière de contact avec le verre, - on choisit comme matière de revêtement ou on réalise le revêtement o pour que la couche après son application présente des pores ouverts qui permettent une liaison avec passage de gaz entre la face infé rieure et la face supérieure de la couche, - on applique à la partie inférieure du moule un gaz pour créer un lit de gaz à la surface de la couche. 2 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu' on applique la couche avec une épaisseur tellement faible que la structure des pores de la partie inférieure du moule reste conservée. 3 ) Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on applique la couche par pulvérisation, projection, immersion, dépôt à partir de solutions ou de suspensions sur la partie inférieure du moule. 4 ) Dispositif de mise en forme à chaud de paraisons de verre fondu sur un lit de gaz comprenant les éléments suivants: - une partie inférieure de matière de moule à pores ouverts, - la surface de support de la partie inférieure du moule est revêtue d'une matière de contact avec le verre évitant le collage ou l'accrochage à la paraison, - la couche est également à pores ouverts, - sur la face de la partie inférieure du moule à l'opposé de celle tournée vers la paraison, on a un branchement de gaz pour appliquer du gaz 3s à la partie inférieure du moule qui traverse les pores de cette partie et sort des pores de la couche. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche a une épaisseur de l'ordre de 0,5 à 50 m. 6 ) Dispositif selon les revendications 4 ou 5, s caractérisé en ce que les pores de la partie inférieure du moule et/ou de la couche ont un dia mètre compris entre 2 et 100 m. 7 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, o caractérisé en ce que les pores de la partie inférieure et/ou de la couche ont un volume de pores ouvert compris entre 5 et 40 % en volume. 8 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, S caractérisé en ce que les pores de la partie inférieure du moule dans la zone tournée vers la pa raison sont plus petits que dans la partie non tournée vers la paraison. 9 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la partie inférieure du moule est formée de couches avec des pores de dif férentes tailles. ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que la partie inférieure du moule est en métal, en métal noble, en alliage de ceux-ci ou en céramique ou de couches de ces matières. 11 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la couche est en un métal noble du premier ou du huitième sous-groupe du système périodique des éléments ou un alliage quelconque de ces élé ments. s 12 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la couche à une porosité plus fine que la partie inférieure du moule. 13 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que la couche a une micro-porosité comprise entre 0,1 et 20 % en volume de préférence entre 4 et 15 % en volume. s 14 ) Dispositif selon l'une des revendications 4 à 13, caractérisé en ce que la matière à pores ouverts du moule est un métal réfractaire. o 15 ) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le métal réfractaire poreux est choisi dans le groupe des alliages NiCrA1 ou FeCrAl.