PROCEDE ET DISPOSITIF POUR- RENDRE LE VERRE BIREFRINGENT, ET PRODUITS
NOUVEAUX!- OBTENUS.
On sait que le verre présente le phénomène de biréfringence accidentelle lorsque il est le siège de contraintes internes. On sait aussi que ces contraintes peuvent être engendrées de deux manières bien distinctes:
- soit mécaniquement en déformant élastiquement le verre par des forces extérieures;
- soit par la trempe traitement thermique qui consiste à solidifier rapidement le verre à partir d'un certain état de viscosité c'esta-dire à créer un fort gradient de température dans l'épaisseur du verre pendant la dernière phase de sa solidification.
Dans le premier cas la biréfringence est passagère ; c'est-àdire qu'elle disparaît dès qu'on supprime l'action des forces extérieures. On connaît des dispositifs mécaniques simples qui permettent de contraindre le verre dans un sens unique et de créera en particulier? dans des lames à faces parallèles des zones.de compression ou d'extension uniforme et par conséquente de biréfringence uniforme.
Dans le deuxième casa les contraintes internes se développent en dehors de toute intervention mécanique extérieure et elles sont permanentes
à la température ambiante.
Il faut signaler aussi que, dans ce cas? le sens des contraintes
(et aussi celui-de la biréfringence qui leur est liée) change nécessairement
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fondeur? la matière est en compression alors que dans la zone médiane elle est en extension.
Un autre trait caractéristique de ce deuxième mode de contrainte est le suivant: quelles que soient la forme et l'épaisseur données au verre les zones en compression pas plus que la zone en extension située entre elles? ne peuvent être uniformément contraintes.
Un tel système de contraintes de sens opposés présente l'inconvénient majeur suivants l'ensemble des forces de compression équilibrant l'ensemble des forces d'extension, le découpage et le fagonnage du verre sont impossibles en général car le fait de pénétrer un peu profondément dans 1 e verre produit un déséquilibre local soudain dans le système de forces en j eu, déséquilibre qui entraîne la rupture en fragments plus ou moins nombreux.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de rendre le verre biréfringent de manière permanente telle que? lorsqu'on le sectionne, son équilibre interne ne soit pas détruit, la biréfringence ainsi obtenue pouvant être uniforme ou variable suivant les besoins.
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ambiante jusqu'à ramollissements à lui appliquer ensuite des forces extérieures 9 puis à le solidifier à nouveau pendant que ces forces continuent à agir enfin à supprimer l'action des forces extérieures après solidification) la solidification et les autres stades postérieurs éventuels étant conduits de manière à ne pas engendrer de contraintes internes permanentes par gradient de température suivant l'épaisseur.
Le résultat surprenant obtenu avec le procédé objet de l'invention peut s'expliquer de la manière suivante? cette explication étant donnée à titre d'illustration? sans aucun caractère limitatif de la portée de l'inventions
D'après les vues modernes sur sa structure intime, le verre peut être considéré comme formé de deux phases qui s'interpénètrent; <EMI ID=3.1>
- d'autre part? une matière de remplissage des vides du squelette.
Il convient d'attirer l'attention sur le fait que? lorsque la température s'élève à partir de la température ambiante, la matière de remplissage prend une nette mobilité bien avant que le squelette ait perdu sa rigidité.
Réciproquement, lorsque la température s'abaisse à partir du ra-
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plissage ait perdu sa mobilité.
Il résulte de ce qui précède qu'au cours de la solidification sous contrainte mécanique, conformément au procédé objet de l'invention, le squelette se trouve déformé élastiquement alors que ses vides sont encore remplis d'une matière douée de mobilité.
Il est évident que? lorsque cette matière de remplissage termine sa solidification, elle bloques elle "fige" en quelque sorte, les déformations élastiques que les forces extérieures n'ont pas cessé d'imposer au squelette. Lorsque ces forces extérieures cessent d'agir, les contraintes internes qui résultent de la réaction élastique du squelette sur la matière de remplissage solidifiée dans ses vides se développent pleinement.
Avec le procédé objet de 1? invention" la seule biréfringence que présente le verre à la température ambiante est celle due aux contraintes internes permanentes qui s'établissent entre le squelette du verre et la matière de remplissage des vides de ce squelette.
La biréfringence liée à ces contraintes particulières est la seule observable lorsque" comme c'est le cas pour le procédé objet de l'inven-
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tes par gradient thermique, résultat facile à obtenir.. ainsi que cela est lien connu en technique verrières par un traitement thermique adéquat de recuisson.
La nature même des contraintes internes permanentes-dites de réaction élastique du squelette - créées dans le verre par le procédé objet de l'invention fait qu'on peut le sectionner sans compromettre son équilibre in-terne et sans troubler la distribution de la biréfringence qui lui est liée.
Cette biréfringence permanente à la température ambiante est d'autant plus forte que les forces extérieures appliquées au'verre pendant sa solidification étaient plus importantes; elle est uniforme dans les parties où le squelette était uniformément déformé par les forces extérieures.
Le procédé objet de l'invention est susceptible d'une variante dans laquelle les forces extérieures sont appliquées au cours et même dès l'origine de la montée en température qui porte le verre au ramollissement.
Cette manière d'opérer permet de saisir les premiers indices de déformation visqueuse du verre à l'approche du ramollissement? et par consé-
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et amorcer le refroidissement sous charge avant qu'une déformation trop importante ne se produise.
En plus de la biréfringence permanente de caractère particulier qu'elles confèrent au verre? les contraintes internes permanentes causées par la réaction élastique'du squelette modifient sa résistance mécanique. Elles l'augmentent lorsque le verre ayant été mis en extension pendant la solidification sous charge, son squelette comprime la matière de remplissage de ses vides lorsque la charge cesse d'être appliquée.
Cette augmentation de la résistance mécanique est surtout intéressante pour les feuilles à faces parallèles? telles que les glaces et les vitres, et aussi pour les récipients tels que les bouteilles ou pour d'autres corps creux. Dans ce case la solidification après ramollissement est effectuée sous faction d'une pression intérieure au moyen d'un fluide tel que l'air,,
Il convient de souligner ici que l'augmentation de la résistance mécanique ne diminue en rien la possibilité de découper le verre et de
le façonner par tous les moyens connus au même titre que le verre recuit
du commerce
Une deuxième variante du procédé objet de l'invention indiqué précédemment consiste à accélérer l'opération de solidification, puis à éliminer par une recuisson ultérieure les contraintes internes permanentes de gradient thermique ainsi produites. Cette recuisson n'affecte pratiquement pas les contraintes internes produites par la réaction élastique du squelette si elle est effectuée normalement sans dépasser, vers les hautes températures!' la limite supérieure habituellement admise en technique verrière.
L'expérience montre ; en effet? que pour relâcher les contraintes internes de réaction élastique du squelette? il faut porter le verre à une température notablement plus élevée que cette limite supérieure.
Cette deuxième variante offre l'avantage de mieux utiliser l'appareil dans lequel le verre est soumis aux forces extérieures pendant qu'on le solidifie. En effet on évite ainsi d'immobiliser longuement cet appareil spécial pour un seul échantillons alors qu'on peut effectuer plus commodément et plus économiquement la recuisson de nombreux échantillons traités conformément à l'invention dans une arche de recuisson de type habituel.
Il est important de préciser ici que la solidification rapide du verre pendant qu'il est soumis-à l'action de forces extérieures peut être produite par des moyens de refroidissement aussi énergiques que ceux habituellement employés pour le tremper. La trempe du verre sous contrainte a pour résultat que les contraintes internes permanentes ainsi.produites sont la superposition des contraintes de réaction élastique du squelette obtenues
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Dans le cas où le verre a été mis en extension pendant la trem-
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tes de réaction élastique du squelette? un taux de compression des couches externes plus élevé que celui qui serait occasionné par la 'trempe seule; il en résulte une augmentation substantielle de la résistance mécanique du verre trempe.
Le procédé objet de l'invention s'applique, en principes à tous les verres mais l'ampleur du phénomène qui est à sa base à savoir le "figement" des déformations élastiques du squelette du verres varie considérablement suivant la nature du verre.
A peine observable pour les verres ordinaires à la soude et à la chaux? ainsi que pour les verres à forte teneur en oxyde de plombs tels que le cristal le phénomène est important pour les verres contenant un fort pourcentage d'anhydride borique, notamment les borosilicates.
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verres qui conviennent particulièrement bien pour l'obtention de fortes contraintes internes permanentes de réaction élastique du squelette conformément à l'inventions
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Pour fixer les idées sur la relation entre les forces extérieures appliquées au verre pendant sa solidification et la biréfringence permanente qu'elles occasionnent? il sera mentionné qu'une contrainte de 60 kg/em2 engendre dans une lame en verre ayant la composition No 2 ci-dessus une différence de marche de 95 millimicrons environ par centimètre d'épaisseur.
L'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention sous sa forme la plus générale indiquée précédemment en premier lieu peut être réalisé de manières très diverses; il doit comprendre, dans tous les cas.-
- d'une parts une enceinte de chauffage pourvue de moyens propres à assurer une bonne recuisson du verre;
- d'autre part,des dispositif s mécaniques pour appliquer au verre des forces extérieures déformant élastiquement son squelette pendant qu'il est chauffé.
Sur le dessin annexé, on a représenté d'une manière tout à fait schématique à titre d'illustration seulement et sans aucun caractère limitatif de la portée de l'invention, deux modes de réalisation de l'appareilla-
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reils utilisés pour réaliser une lame à faces parallèles présentant une zone centrais de biréfringence uniforme et permanente.9 cas pour lequel on met cette zone uniformément en extension en soumettant la plaque à un effort de traction parallèle à son axe longitudinal en même temps qu'on impose au verre le traitement thermique indiqué précédemment, tandis que les fig. 4 et 5 représentant les appareils utilisés pour contraindre une plaque épaisse à faces parallèles de telle manière que la biréfringence mesurée parallèlement aux faces croisse progressivement à partir du plan médians' positivement dans l'une des moitiés de l'épaisseur ? négativement dans l'autre jusqu'à la même valeur absolue extrême.
Pour cela, la plaque repose sur deux appuis parallèles à l'axe transversale également distants des petits cotés et on la maintient chargée suivant son axe transversal pendant qu'on lui fait subir le traitement thermique indiqué précédemment.
La figo 1 est une coupe verticales' par un plan perpendiculaire à la lame et contenant son axe longitudinale d'un dispositif constituant un premier exemple d�appareil pour la mise en oeuvre du procédé dans le cas de la première variante;
la fig. 2 représente le détail d'une pince articulée de traction avec son anneau;
la fige 3 montre en perspective la lame de verre avec les extrémités serrées dans les pinces articulées de traction;
la fige 4 est une coupe verticale d'un dispositif constituant un deuxième exemple d'appareil pour la mise en oeuvre du procédé;
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verre traitée dans l'appareil de la fige 4 avec ses appuis et son dispositif d'application de la force.
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fée verticalement à l'intérieur de la gaine 2 en matériau réfractaire en même temps qu'elle est soumise à un effort de traction dans son plan au moyen du levier 3 agissant sur la glace 1 par l'intermédiaire des pinces articulées 4
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passent dans un trou de la traverse 7 du pied du'four, trou qui constitue un point fixe.
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fort de traction appliqué à la lame à faces parallèles 1.
Le chauffage de la gaine 2 est assuré par la résistance électrique
10 enroulée sur sa face extérieure. La gaine 2 repose sur une dalle réfrac-
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anneaux 6. La dalle 11 repose sur le fond horizontal de 1* enveloppe en tôle
13.
L'isolement calorifique de la gaine 2 est assuré latéralement
par une matière calorifuge divisée 14 (kieselguhr* bourre d'amiante" etc...).
A sa partie supérieurey l'enveloppe en tôle 13 est fermée par
une dalle réfractaire calorifuge 15 reposant sur des cornières La fermeture
de la gaine 2 est réalisée au moyen d'un bouchon en deux parties 16 faites chacune d'une dalle en matériau réfractaire calorifuge portant une armature extérieure qui repose sur la dalle 15.
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du type employé couramment pour suspendre verticalement les glaces en vue
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ces bras sont plats et faits de préférence en acier inoxydable. Trois des articulations sont réalisées par des axes perpendiculaires au plan de la figure le quatrième par l'anneau (5 ou 6).
Sur les extrémités libres des deux grands bras 17 sont soudées , deux plaquettes 19 perpendiculaires au plan de la figure et qui portent plusieurs pointes 20 en métal extra-dur entre lesquelles on introduit les fa-
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Lorsqu'on tire sur l'anneau les pointes 20 s'accrochent sur la surface du verre et répartissent l'effort de traction sur la largeur de la lame.
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dont s'exerce l'effort de traction par l'intermédiaire des pinces; elle ne nécessite aucun commentaire,
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sur deux appuis 22 en acier inoxydable posés sur la dalle réfractaire calorifuge 230
La lame 21 est entourée de la gaine réfractaire 24 sur laquelle est enroulée la résistance chauffante 25. Le four de chauffage est complété par une enveloppe en tôle 26 fermé à sa partie supérieure par une dalle réfractaire calorifuge 27 qui repose sur des cornières.
L'isolement calorifuge latéral est assuré par la matière calorifuge divisée 28 (kieselguhr.9 bourre d'amiante" etc..,.).
Par l'intermédiaire du couteau 29 auquel est fixé un étrier 30
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moyen du poids 32 et du levier 33 auquel est liée la tige 31 par'l'intermédiaire de l'axe 34. Le levier 33 est mobile autour de l'axe 35.
L'invention a aussi pour objet les nouveaux produits industriels
que constituent des lames de verre ou des objets en verre de toute nature obtenus par le procédé ci-dessus défini.9 ces produits comportant deux ordres
d'applications
d'une parts des applications optiques" par exemple: glaces à faces parallèles de grandes dimensions uniformément biréfringentes pouvant être
découpées et façonnées sans inconvénient et sans difficulté!' lames qui sont
intéressantes pour produire de la lumière polarisée (lames quart-d'onde no-
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de 1-'éclairage; compensateurs de biréfringence robustes et de prix avantageux; etc.,,,;
d'autre parts des applications mécaniques" par exemple: feuilles
et corps creux façonnables à résistance mécanique accrue; feuilles et corps
creux trempés à résistance mécanique renforcées etc....
REVENDICATIONS.
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verre biréfringent de manière permanente et telle que" lorsqu'on le coupé"
son équilibre interne ne soit pas détruits' procédé caractérisé essentiellement par les stades suivants on chauffe le verre depuis la température ambiante jusqu'à une température convenable dans le domaine de ramollissement,
on lui applique des forces extérieures? on le refroidit et enfin on supprime l'action des forces extérieures après solidifications les stades postérieurs au chauffage étant contrôlés de manière à ne pas engendrer de contraintes internes permanentes par gradient de température suivant l'épais-
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