Brevet FR3066191A1 — publié le 20181116

PROCEDE AlVIELIORE DE FABRICATION DE VERRE PLAT PAR FLOTTAGE La présente invention concerne un procédé de fabrication de verre plat par flottage d'un ruban de verre sur un bain de métal fondu. La fabrication de verre plat par flottage d'un ruban de verre sur un bain de métal fondu - généralement de l'étain - est connue de longue date. Ce procédé a permis d'améliorer significativement la planéité du verre obtenu. Il laisse néanmoins subsister des défauts de planéité à plus petite échelle, à savoir des ondulations de longueur d'ondes de plus de lcm, voire de plus de 5cm. Une façon de quantifier la qualité optique d'un échantillon de verre plat eu égard à ses défauts de planéité est de se référer à son score de planéité lequel est égal à l'écart-type de la puissance optique en réflexion pour l'échantillon considéré. Plus le score de planéité est élevé, moindre est la qualité optique du verre. Pour les verres sodocalciques fabriqués par le procédé de fabrication par flottage traditionnel de l'art antérieur, il a été établi que le score de planéité est donné par la relation suivante avec une précision de +/- 10 % : 3 2 S = C X V2 X h (1) avec : o S : score de planéité o V : vitesse d'entrainement longitudinal du ruban de verre en m/min ; oh: épaisseur du ruban de verre exprimé en mètre ; et o C : un coefficient égal à 0,98. Ces défauts de planéité rendent difficiles à satisfaire les exigences contemporaines de plus en plus élevées concernant la qualité optique des produits finaux. Ainsi, concernant les vitrages automobiles, la tendance consiste à limiter la vitesse d'entraînement du ruban de verre sur le bain de métal fondu afin de procurer la qualité optique souhaitée. Dans d'autres domaines tels que les écrans d'affichage à cristaux liquides ou encore les écrans d'affichage des téléphones intelligents (communément dénommés smarhone), il est même préféré recourir à d'autres procédés de fabrication du verre afin d'atteindre un niveau de qualité optique encore plus élevé malgré une productivité moindre de ces procédés. Le but de la présente invention est d'améliorer le procédé de fabrication de verre plat par flottage sur un bain de métal fondu, notamment mais non seulement dans le cas du verre sodocalcique. 14FR-170512-Demande de brevet.docx 3066191 2 Plus particulièrement, comparé à l'art antérieur, un but de l'invention est de permettre la fabrication par flottage d'un verre plat présentant une même qualité optique, autrement dit ayant un même score de planéité, mais en permettant de recourir à une vitesse d'entraînement supérieure du ruban de verre sur le bain de métal fondu. 5 A cette fin, la présente invention propose, selon un premier aspect, un procédé de fabrication de verre plat par flottage d'un ruban de verre sur un bain de métal fondu, dans lequel le ruban de verre est entraîné à vitesse constante suivant une direction de déplacement longitudinal depuis un côté amont du bain où le verre fondu est coulé en continu sur le métal fondu jusqu'à un côté aval du bain où le ruban de verre figé quitte 10 le bain, le procédé comprenant : soumettre à un champ magnétique statique sensiblement perpendiculaire à la surface du ruban de verre tout ou partie du métal fondu situé sous le ruban de verre pour freiner le déplacement dudit métal fondu ou sensiblement le figer, et ce pour au moins une partie de la longueur d'une zone du bain pour laquelle le 15 verre satisfait à la relation suivante : 10-2'5 Paies (4) avec désignant la moyenne des carrés de la puissance optique en 25 réflexion (étant rappelé que la moyenne arithmétique de la puissance optique en réflexion est nulle en l'occurrence). En pratique, une procédure adéquate pour déterminer le score de planéité S du verre plat fabriqué avec une précision satisfaisante est comme suit : phase de relevé de profils unidimensionnels sur le verre obtenu au moyen d'un 30 profilomètre mécanique ou optique, illustrée par la figure 5 représentant le ruban de verre 8 figé après extraction de la cuve 1, la référence 8a désignant ses bords latéraux : o relever le profil unidimensionnel avec le profilomètre pour au moins 20 profils unidimensionnels Pr, différents du verre plat obtenu - cf Pl, P2, 35 P3, P4, etc. -, et ce pour chacune des faces principales du verre (autrement dit, celle qui lors de la fabrication était en contact avec le bain de métal fondu 7 et l'autre opposée qui était en contact avec l'atmosphère) ; 3066191 13 o chacun des profils unidimensionnels P. étant défini suivant la direction perpendiculaire à la direction de déplacement longitudinal L du ruban de verre 8 car les profils unidimensionnels suivant cette direction suffisent à rendre compte des ondulations de la surface du verre qui dégradent sa 5 qualité optique, étant précisé qu'il a été établi que la direction d'ondulation est perpendiculaire au déplacement longitudinal L du ruban de verre ; o chacun des profils unidimensionnels P. étant choisi avec une longueur lp de 80 cm, ce qui permet d'obtenir un relevé suffisamment significatif 10 pour déterminer la qualité optique du verre ; o chacun des profils unidimensionnels P. étant choisi à une distance d'un mètre du précédent dans la direction de défilement longitudinal L du ruban de verre 8 sur le bain de métal fondu 7; o chacun des profils unidimensionnels P. étant choisi centralement au 15 ruban de verre (considéré dans la direction perpendiculaire à la direction de défilement L du ruban de verre 8 sur le bain de métal fondu 7), ce qui évite de prendre en compte d'éventuelles distorsions pouvant exister vers les bords en raison des rouleaux de bords 9' : cf les pontillés M symbolisant les marques laissées par les rouleaux de bords 9' ; 20 - phase de détermination du score de planéité S, illustrée par les figures 6(a) à (d) : o pour chaque courbe de profil unidimensionnel P. relevé, dont l'une donnée en exemple est illustrée sous la référence cl : - détermination de la pente principale, référencée p, de la courbe 25 cl par régression linéaire ; - soustraction de la pente principale p de la courbe cl, ce qui permet de la redresser : cf la courbe résultante c2 ; - puis filtrage de la courbe ainsi redressée c2 par un filtre gaussien robuste de fenêtre 50 mm - tel que décrit dans la norme ISO 30 16610-21 - pour séparer la rugosité de l'ondulation, référencée 0, et ne conserver que la rugosité de la courbe c2 par soustraction de l'ondulation 0, ce qui fournit une courbe c3, étant précisé qu'il a été établi qu'en pratique ce sont les ondulations de longueur d'onde inférieure ou égale à 50 mm qui sont critiques 35 pour la qualité optique du verre ; - puis première dérivation de la courbe de rugosité par différences finies, ce qui fournit une courbe c4; 3066191 14 - puis filtrage de la courbe c4 par une moyenne glissante de fenêtre 3 mm dont on ne garde que l'ondulation, ce qui fournit donc une courbe lissée c5 ; - puis deuxième dérivation de la courbe résultante c5 fournissant 5 ainsi la courbe c6 correspondant à 0,5 x POr(x) du profil considéré : cf. formule (3) plus haut ; - puis détermination du double de l'écart-type de la courbe c6 pour évaluer le score du planéité sur la base du profil unidimensionnel concerné : cf formule (4) plus haut ; 10 o Calcul du score de planéité S du verre plat défini comme étant égal à la moyenne des écarts-type déterminés pour l'ensemble des profils unidimensionnels P.. Il est possible aussi de déterminer le score de planéité indirectement en recourant à un procédé de mesure de la qualité optique du verre par ombroscopie décrite par 15 exemple dans US 5,602,648. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de verre plat par flottage d'un ruban de verre (8) sur un bain de métal fondu (7), préférentiellement de l'étain, dans lequel le ruban de verre (8) est entraîné à vitesse constante suivant une direction de déplacement longitudinal (L) depuis un côté amont (3) du bain où le verre fondu est coulé en continu sur le métal fondu (7) jusqu'à un côté aval (4) du bain où le ruban de verre figé quitte le bain, le procédé comprenant : - soumettre à un champ magnétique statique (B) sensiblement perpendiculaire à la surface du ruban de verre (8) tout ou partie du métal fondu (7) situé sous le ruban de verre (8) pour freiner le déplacement dudit métal fondu (7) ou sensiblement le figer, et ce pour au moins une partie de la longueur d'une zone (Z) du bain pour laquelle le verre satisfait à la relation suivante : 10-2'5 Paies 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant : - soumettre le métal fondu (7) audit champ magnétique (B) sur toute la largeur du ruban du verre (8). 3. Procédé selon la revendication 2, comprenant : - soumettre le métal fondu (7) audit champ magnétique (B) sur toute la largeur du ruban du verre (8) sans y soumettre le métal fondu (7) dans une région contiguë au bord latéral du bain de chaque côté du ruban de verre (8). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, comprenant : - faire en sorte que le champ magnétique (B) soit sensiblement homogène sur toute la largeur du ruban du verre (8). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comprenant : - faire en sorte que le champ magnétique (B) soit sensiblement homogène à l'intérieur de plages longitudinales au sein de la zone du bain de métal fondu (7) soumise au champ magnétique (B). 3066191 16 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant : - fixer l'intensité du champ magnétique (B) à une valeur suffisante pour sensiblement figer le métal fondu du bain (7) situé sous le ruban de verre (8) sur sensiblement toute la profondeur du bain pour au moins une partie de la longueur 5 de cette zone (Z) du bain de manière à y rendre laminaire l'écoulement de métal fondu à l'interface avec le ruban de verre (8). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le verre est un verre sodocalcique, le procédé comprenant : 10 - sélectionner l'intensité du champ magnétique (B) et le cas échéant l'emplacement longitudinale et la longueur de la portion au sein de ladite zone (Z) du bain soumise au champ magnétique (B) pour que le score de planéité en fonction de la vitesse d' entrainement longitudinal du ruban de verre (8) sur le bain de métal fondu (7) soit régi par la formule : 15 3 2 S =CxV2xh 3 avec : o S : score de planéité o V : vitesse de déplacement longitudinal du ruban de verre en m/min ; 20 o h: épaisseur du ruban de verre exprimé en mètre ; et o C : un coefficient qui est inférieur ou égal à 0,85, plus préférentiellement inférieur ou égal à 0,8, voire à 0,75, ou plus avantageusement encore inférieur ou égal à 0,7, voire à 0,65. 25 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant : - soumettre le métal fondu (7) audit champ magnétique (B) sur au moins 15%, plus préférentiellement sur au moins 25 %, encore plus préférentiellement sur au moins 33 %, plus préférentiellement encore sur au moins 50%, plus préférentiellement encore sur au moins 75% et plus avantageusement encore sur 30 100% de la longueur de ladite zone (Z) du bain mesurée dans la direction de déplacement longitudinal (L) du ruban de verre (8). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant : - soumettre le métal fondu (7) audit champ magnétique (B) seulement pour une 35 partie de la longueur de ladite zone (Z) du bain mesurée dans la direction de déplacement longitudinal (L) du ruban de verre (8), ladite partie s'étendant à 3066191 17 partir de l'extrémité de ladite zone (Z) où la température du verre est la plus élevée. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant en outre : 5 - accélérer le refroidissement du ruban de verre (8) dans la zone d'application du champ magnétique (B). 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant : - sélectionner une longueur totale de flottage (LR ) du verre (8) sur le bain de métal 10 fondu (7) qui soit supérieure ou égale à 50 m. 12. Utilisation d'un champ magnétique statique (B) pour rendre laminaire l'écoulement de métal fondu à l'interface d'un ruban de verre (8) fabriqué par flottage à vitesse constante sur un bain de métal fondu (7), et ce pour au moins une partie de la 15 longueur d'une zone (Z) du bain pour laquelle le verre satisfait à la relation suivante : 10-2'5 Paies 13. Utilisation selon la revendication 12 pour en outre fixer la vitesse d'entrainement longitudinal (V) du ruban de verre (8) sur le bain de métal fondu (7) en considération 25 du score de planéité à obtenir (S) pour le verre fabriqué selon la formule suivante : 3 2 S = C.XV2 )Ch 3 avec : o S : score de planéité à obtenir ; 30 o V : vitesse de déplacement longitudinal du ruban de verre en m/min ; oh: épaisseur du ruban de verre exprimé en mètre ; et o C : un coefficient inférieur ou égal à 0,85, plus préférentiellement inférieur ou égal à 0,8, voire à 0,75, ou plus avantageusement encore inférieur ou égal à 0,7, voire à 0,65. 35 14. Installation conçue pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant : 3066191 18 - une cuve (1) prévue pour recevoir un bain de métal fondu (7) et dimensionnée pour permettre la fabrication de verre plat par flottage d'un ruban de verre suivant une direction de déplacement longitudinal (L) depuis un côté amont du bain (3) où le verre fondu est coulé en continu sur le métal fondu (7) jusqu'à un 5 côté aval du bain (4) où le ruban de verre figé quitte le bain, la cuve ayant une longueur d'au moins 50 mètres et plus préférentiellement d'au moins 54 mètres ; et - un dispositif (10) pour générer un champ magnétique statique (B) sensiblement vertical (8) et placé au-dessus et/ou en-dessous de la cuve (1) de manière à 10 soumettre l'intérieur de la cuve (1) audit champ magnétique statique (B) pour une partie longitudinale de la cuve (1). 15. Installation selon la revendication 14, dans lequel le dispositif (10) comprend des électroaimants et/ou des aimants permanents. 16. Installation selon la revendication 14 ou 15, dans laquelle le dispositif (10) est prévu pour générer un champ magnétique (B) que pour une portion de largeur de la cuve (1) en laissant libre de champ magnétique une région contiguë à chacun des bords latéraux du bain. 17. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, dans laquelle le dispositif (10) est prévu pour que le champ magnétique généré (B) soit sensiblement homogène sur toute la largeur d'application du champ magnétique à l'intérieur de la cuve. 18. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, dans laquelle le dispositif (10) est prévu pour que le champ magnétique généré (B) soit sensiblement homogène à l'intérieur de plages longitudinales au sein de la partie longitudinale de la cuve (1) soumise au champ magnétique (B). 19. Installation selon l'une des revendications 14 à 18, dans laquelle le dispositif (10) est agencé pour être déplaçable par rapport à la cuve suivant la direction longitudinale de la cuve. 35 20. Installation selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, comprenant en outre : - des rouleaux extracteurs (9) pour entrainer à une vitesse continu le ruban de verre (8) sur le bain de métal contenu dans la cuve (1) lesquels rouleaux 15 20 25 30 3066191 19 extracteurs sont placés à l'extérieur de la cuve (1) à une extrémité longitudinale de celle-ci, et/ou des rouleaux de bords moletés (9') pour appliquer au ruban de verre (8) sur le bain de métal des efforts transversaux à la direction de déplacement longitudinal 5 lesquels rouleaux de bords sont positionnées des deux côté latéraux de la cuve