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La présente invention a pour objet un produit nouveau consis- tant en une feuille ou plaque de verre, plane ou courbe, transpa- r ente, colorée ou opale, dont certaines parties, dites "compri- mées à coeur", sont le siège, sous l'action de la.zone qui les en- toure agissant à la manière d'une frette, d'un système de con- traintes tel qu'en chacun de leurs points les contraintes parallè- . les aux faces de la feuille ou plaque sont, quelle que soit leur direction, des contraintes de compression, tandis que, dans le reste de la feuille ou plaque, règne le système de contraintes, caractéristique du verre trempé, comportant en surface des con- traintes de compression élevées et, au coeur, des contraintes correspondantes d'extension .
L'observation polariscopique en lumière blanche entre polari- seurs croisés du produit objet de l'invention fait apparaître dans la zone qui environne la partie comprimée à coeur une bi- réfringence traduisant l'état de frette, c'est-à-dire un rétablis-
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sement de lumière plus ou moins colorée qu'un examen au compensa- teur (par exemple au compensateur de Babinet) montre être dû à une compression radiale et une extension circonférentielle,tandis que, comparativement, la partie comprimée à coeur reste sombre dans son ensemble .
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du nouveau produit consistant à chauffer la feuille ou plaque de verre jusqu'à une température voisine de celle du ramollisse- ment et à la soumettre ensuite à un refroidissement brusque, l'o- pération de chauffage étant conduite .en protégeant la partie qui doit être comprimée à coeur au moyen d'un écran de capacité calo- rifique et de pouvoir émissif faibles ayant sensiblement la forme et la dimension choisies pour la dite, partie, la différence de température entre la dite partie et la zone environnante, résul- tant de l'interposition de cet écran, étant telle que l'effort de frettage créé par la zone environnante au cours de l'opération ultérieure de refroidissement soit suffisant pour provoquer des contraintes de compression jusqu'au coeur de la dite partie .
La demanderesse a reconnu en particulier qu'on obtenait de bons résultats en constituant l'écran par une tôle mince de-métal poli, par exemple par une tôle d'aluminium .
Pour les durées mises en jeu au cours de l'opération, l'expé- rience montre que de tels écrans en tôle d'aluminium n'atteignent pas leur point de fusion dans ces conditions .
On peut utiliser un double écran agissant sur les deux faces de la feuille de verre, mais il est possible de n'utiliser qu'un seul écran, entre l'une des parois du four de chauffage et l'u- ne des faces du verre. La mise en oeuvre d'un tel écran unilaté- ral, au lieu d'un double écran, permet d'agir sur l'importance de l'écart de température qu'on introduit dans la feuille de ver- re au moyen de l'écran .
La proximité plus ou moins grande de l'écran par rapport au
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verre permet également de régler l'importance de l'effort de frettage obtenu, oelui-oi étant d'autant plus Intense que l'écran est plus rapproohé de la feuille de verre .
Le procédé selon l'invention s'applique également à la fabri- cation de feuilles ou plaques comportant plusieurs parties compri- mées à ooeur. La différenoe de température entre la ou les dites parties et la zone qui les entoure est alors obtenue par l'inter- position de plusieurs écrans .
La demanderesse a reconnu que dans les feuilles ou plaques de verre conformes à l'invention, non seulement les parties non comprimées à coeur possèdent les qualités du verre trempé,mais en outre les parties oomprimées à coeur présentent les propriétés remarquables suivantes : d'une part, elles peuvent résister à des chocs extrêmement violents tant mécaniques que thermiques, sans rupture ni fêlure, d'autre part, quand elles sont entamées ou per- cées par un choc, l'enlèvement de matière qui en résulte ne s'ac- compagne d'aucune amorce de rupture susceptible de se propager, comme c'est lecas, au contraire, dans les objets en verre ordi- naire ou matières de même fragilité .
A la faveur de ces obser- vations; la demanderesse a discerné des applications particulière- ment importantes du dit produit .Ces applications sont les sui- vantes :
Le nouveau matériau peut être appliqué comme vitrage de sécu- rité, soit qu'on utilise à cet effet l'ensemble de la feuille de verre, soit qu'on utilise seulement, au moyen d'un encadrement convenable, la partie comprimée à coeur .
Une autre application du produit considéré réside dans son utilisation pour la construction (revêtements, installations sanitaires, etc...). On connaît les difficultés que présentent pour ce genre d'application des matériaux tels que le verre recuit. ordinaire ou les produits céramiques, du fait que leur perçage
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ne peut être fait que par des spécialistes et en prenant de gran- des précautions.
En effet, ces matériaux résistent mal aux efforts d'extension auxquels ils sont soumis pendant les opérations de p erçage . D'autre part, dans les plaques de verre trempé dont l'u- tilisation est si souhaitable pour résister aux chocs, et notam- ment aux chocs mécaniques, projection d'eau chaude, etc.. le per- çage doit être exécuté avant trempe suivant un dessin pré-établi et ne peut recevoir la moindre modification sur le chantier sous peine de destruction complète-de la plaque .
Au contraire, les plaques ou feuilles de verre conformes à l' invention sont capables dans leurs parties comprimées à coeur de résister aux efforts de flexion résultant du perçage et l'on pour- ra prévoir d'une façon large l'emplacement et les dimensions des dites parties comprimées à coeur, de sorte que les différents per- çages pourront être exécutés dans ces parties aux points précis qui seront indiqués sur le chantier, au moment de la pose .
On donne ci-après, sans aucun caractère limitatif, deux ex- emples du détail des opérations permettant d'obtenir une feuille de verre conforme à l'invention, présentant en son centre une par- .tie comprimée à coeur .
Exemple 1 . Une feuille de glace ayant pour dimensions 40 x 40 x
0,6 centimètres, suspendue verticalement, est introduite dans un four à résistances chauffantes du type utilisé habituellement pour la trempe, porté à la température moyenne de 715 C . Après 1'20" de séjour, on place devant le centre de la feuille, à 4 millimè- tres d'une de ses faces, un disque en tôle d'aluminium de 1 milli- mètre d'épaisseur, et l'on continue le chauffage pendant l'20" .
A ce moment, on efface l'écran et on tire la glace du four pour la porter immédiatement entre:les caissons de soufflage du type habi- tuel utilisé pour la trempe .
Dans ces conditions, la contrainte isotrope dans la zone immu- nisée correspond.à une bi-réfringence de 1 frange par centimètre
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de verre traversé tandis que l'extension au coeur, après détente de l'effet de frette, se trouve être 0,85 frange par centimètre.
On a dono ainsi, même au coeur, un excès de compression d'environ 35 Kg par centimètre carré .
Exemple II . Une feuille de glace ayant pour d.imensions 40 x 40 x 0,6 centimètres, suspendue verticalement, est introduite dans un four.à résistanoes ohauffantes du type utilisé habituellement pour la, trempe, porté à la température moyenne de 715 C. Après 1 minute 50 secondes de séjour, on place devant le centre de la feuille, de part et d"autre de cette feuille, à 4 mm de chacune des faces, deux disques en tôle d'aluminium de 1 mm d'épaisseur, et l'on continue le chauffage pendant 1 minute .A ce moment on efface les écrans et on tire la glace du four pour la porter immédiate- ment entre les caissons de soufflage du type habituel utilisé pour la trempe .
Dans ces conditions, la contrainte isotrope dans la zone im-
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munisée'correspond à une biréfringente de 1,25 frange par centi- mètre du verre traversé, tandis que l'extension au coeur, après détente de l'effet de frette, se trouve être 0,50 frange par cen- timètre. -On a donc ainsi, même au coeur, un excès de compression d'environ 170 Kg/cm2 .
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The subject of the present invention is a new product consisting of a sheet or plate of glass, flat or curved, transparent, colored or opal, of which certain parts, known as “compressed to the heart”, are the seat, under the action of la.zone which surrounds them acting in the manner of a hoop, of a system of stresses such that in each of their points the stresses parallel. the faces of the sheet or plate are, whatever their direction, compressive stresses, while, in the rest of the sheet or plate, there is the stress system, characteristic of tempered glass, comprising on the surface high compression strains and, at the core, corresponding extension stresses.
The polariscopic observation in white light between crossed polarizers of the product which is the subject of the invention reveals in the zone which surrounds the part compressed to the core a birefringence reflecting the state of the hoop, that is to say a reestablished
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more or less colored light which an examination with the compensator (for example with the compensator of Babinet) shows to be due to a radial compression and a circumferential extension, while, comparatively, the part compressed at the core remains dark as a whole .
The invention also relates to a process for manufacturing the new product consisting in heating the sheet or plate of glass to a temperature close to that of softening and then subjecting it to abrupt cooling, the operation. heating being carried out by protecting the part which is to be compressed to the core by means of a screen of low heat capacity and low emissivity having substantially the shape and dimension chosen for said part, the temperature difference between said part and the surrounding zone, resulting from the interposition of this screen, being such that the shrinking force created by the surrounding zone during the subsequent cooling operation is sufficient to cause compressive stresses up to 'at the heart of the said part.
The Applicant has recognized in particular that good results were obtained by constituting the screen by a thin sheet of polished metal, for example by a sheet of aluminum.
For the times brought into play during the operation, experience shows that such screens made of aluminum sheet do not reach their melting point under these conditions.
A double screen can be used acting on both sides of the sheet of glass, but it is possible to use only one screen, between one of the walls of the heating furnace and one of the faces of the glass. The implementation of such a unilateral screen, instead of a double screen, makes it possible to act on the size of the temperature difference which is introduced into the glass sheet by means of the 'screen.
The greater or lesser proximity of the screen to the
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glass also makes it possible to adjust the magnitude of the hooping force obtained, oelui-oi being all the more intense the closer the screen is to the sheet of glass.
The process according to the invention also applies to the manufacture of sheets or plates comprising several parts compressed with a core. The temperature difference between said part or parts and the zone which surrounds them is then obtained by the interposition of several screens.
The Applicant has recognized that in the sheets or plates of glass in accordance with the invention, not only the non-core parts have the qualities of tempered glass, but also the core parts have the following remarkable properties: on the one hand, they can withstand extremely violent shocks, both mechanical and thermal, without breaking or cracking, on the other hand, when they are damaged or pierced by an impact, the resulting material removal does not take place. companion of no rupture initiation likely to propagate, as is the case, on the contrary, in ordinary glass objects or materials of the same fragility.
Thanks to these observations; the Applicant has discerned particularly important applications of said product. These applications are as follows:
The new material can be applied as a safety glazing, either by using the whole of the glass sheet for this purpose, or by using only, by means of a suitable frame, the part that is fully compressed. .
Another application of the product under consideration lies in its use for construction (coatings, sanitary installations, etc.). We know the difficulties presented for this type of application of materials such as annealed glass. ordinary or ceramic products, because their drilling
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can only be done by specialists and taking great precautions.
Indeed, these materials do not withstand the extension forces to which they are subjected during the drilling operations. On the other hand, in tempered glass plates, the use of which is so desirable to resist shocks, and in particular mechanical shocks, hot water spraying, etc., the drilling must be carried out before quenching according to a pre-established drawing and cannot receive the slightest modification on the site under penalty of complete destruction of the plate.
On the contrary, the plates or sheets of glass according to the invention are capable in their fully compressed parts of withstanding the bending forces resulting from the drilling and the location and the dimensions can be widely provided. said parts fully compressed, so that the various holes can be made in these parts at the precise points which will be indicated on the site, at the time of installation.
Two examples of the detail of the operations making it possible to obtain a glass sheet in accordance with the invention, having in its center a part compressed to the core are given below, without any limiting nature.
Example 1. A sheet of ice measuring 40 x 40 x
0.6 centimeters, suspended vertically, is introduced into a heating resistance furnace of the type usually used for quenching, brought to the average temperature of 715 C. After 1'20 "of stay, we place in front of the center of the sheet, 4 millimeters from one of its faces, a disc made of aluminum sheet 1 millimeter thick, and we continue heating during the 20 ".
At this point, the screen is erased and the ice is pulled out of the oven to carry it immediately between: blowing boxes of the usual type used for tempering.
Under these conditions, the isotropic stress in the immunized zone corresponds to a birefringence of 1 fringe per centimeter.
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of glass crossed while the extension to the core, after relaxation of the fret effect, is found to be 0.85 fringes per centimeter.
We thus have, even in the heart, an excess of compression of about 35 kg per square centimeter.
Example II. A sheet of ice having the dimensions of 40 x 40 x 0.6 centimeters, suspended vertically, is introduced into a heating resistor furnace of the type usually used for quenching, brought to an average temperature of 715 C. After 1 minute 50 seconds of stay, we place in front of the center of the sheet, on either side of this sheet, 4 mm from each side, two discs made of 1 mm thick aluminum sheet, and the heating is continued for 1 minute. At this time the screens are erased and the ice cream is pulled from the oven to bring it immediately between the blowing boxes of the usual type used for quenching.
Under these conditions, the isotropic stress in the im-
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fitted corresponds to a birefringent of 1.25 fringes per centimeter of the glass traversed, while the extension at the core, after relaxation of the fret effect, is found to be 0.50 fringes per centimeter. -We therefore have, even in the heart, an excess of compression of about 170 Kg / cm2.
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