Procédé pour conformer une couche intercalaire en matière plastique
et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé
Dans les automobiles des types les plus récents, on utilise pour la fabrication des pare-brise des enc sembles qui sont constitués par des couches de verre superposées qu'on courbe suivant leur axe géométrique longitudinal et les extrémités de certains de ces ensembles sont cintrées par rapport à cet axe longitudinal, ce qui produit une courbure complexe.
Chacun de ces ensembles de verre est constitué par deux feuilles de verre et une couche intercalaire en matière thermoplastique, constituée, par exemple, par une feuille de résine plastifiée à base de butyral polyvinilique, connue ordinairement sous le nom de Vinal > (marque déposée). Dans ces pare-brise, la courbure le long de l'axe géométrique longitudinal n'est pas uniforme. Cette courbure est plus prononcée aux parties terminales qu'à la partie centrale, c'està-dire que le rayon de courbure est beaucoup plus petit aux parties terminales qu'à la partie centrale.
On a éliminé la nécessité d'utiliser un pare-soleil sur les automobiles en utilisant des pare-brise faits de couches superposées et comportant une partie su périeure qu'on colore en teintant une bande marginale supérieure de la couche intercalaire en matière plastique. La teinture utilisée dans la bande est une matière absorbant la lumière afin de réduire l'éblouissement du soleil. La bande marginale teintée présente, de préférence, une concentration progressive de la matière absorbant la lumière, la plus forte cont centration de la teinture absorbant la lumière étant celle qui se trouve le plus près de la périphérie de la couche intercalaire en matière thermoplastique et la concentration de la teinture dans la bande diminue progressivement vers l'autre bord de celle-ci jusqu'à ce que la teinte à ce bord soit presque imperceptible.
Etant donné que, dans la fabrication courante des automobiles, on monte le pare-brise dans une position inclinée ou non verticale, un ensemble constitué par des couches de verre superposées comprenant une couche intercalaire en matière thermoplastique comportant une bande colorée rectiligne lorsque cette couche intercalaire est plate, présente une démarcation entre la bande teintée et la partie non teintée, démarcation qui n'apparaît pas horizontale à une personne se trouvant à l'intérieur de la voiture.
Afin d'obtenir une ligne de démarcation qui apparaisse horizontale entre la bande teintée et la partie non teintée ou non colorée, il est nécessaire, dans le cas de pare-brise enveloppants ou panoramiques qui présentent dans les parties terminales un rayon de courbure inférieur au rayon de courbure de la partie centrale, d'utiliser une couche intercalaire plate en matière thermoplastique comportant une bande colorée ou teintée présentant une ligne de démarcation qui soit sensiblement rectiligne ou droite dans la partie centrale et qui s'incurve vers le haut en s'éloignant de la partie centrale.
Le présent brevet additionnel comprend un procédé pour conformer une couche intercalaire en matière plastique comportant une bande transversale colorée sur la totalité de sa partie supérieure et destinée à un pare-brise stratifié, selon la revendication
I du brevet prinoipal, c'est-à-dire dans lequel on étire ladite couche dans une direction transversale en exerçant sur la partie inférieure de ladite couche une traction plus forte que sur la partie supérieure de celle-ci, et l'on chauffe cette couche pendant qu'elle est soumise à l'étirage, pour la libérer des contraintes qui s'y exercent et pour faire fléchir sa partie centrale vers le bas.
Ce procédé est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'on supporte la partie centrale ainsi que les parties terminales du bord supérieur de la couche intercalaire de façon à former une ligne de démarcation sensiblement rectiligne dans la partie centrale, et courbée vers le haut en s'éloignant de cette partie centrale.
L'invention comprend aussi un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un châssis rigide, deux pièces de serrage formée chacune d'un bras supérieur et d'un bras inférieur, les bras supérieurs étant articulés audit châssis, ces pièces de serrage pouvant se mettre fermement en contact avec les bords latéraux de la couche intercalaire en matière plastique de manière à les serrer fortement, des moyens de serrage réglables qu'on met en contact avec les bras inférieurs et le châssis, pour immobiliser lesdites pièces lorsque la couche intercalaire étirée dans le sens longitudinal s'étend entre les pièces, et une barre de serrage fixée à la partie supérieure du châssis et susceptible de supporter la partie centrale du bord de la couche intercalaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil pour la mise en ceuvre du procédé que comprend l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation montrant une feuille de résine destinée à constituer une couche intercalaire supportée par l'appareil avant qu'on procède à l'opération d'étirage.
La fig. 2 est une vue en élévation de cet appareil montrant des pièces de serrage articulées à charnières après l'étirage de la feuille.
La fig. 3 est une vue en plan, à échelle réduite, de la feuille intercalaire lorsqu'elle se trouve dans un plan horizontal, et elle représente une barre de serrage supérieure fixée à la partie centrale et les pièces de serrage articulées à charnières exerçant leur action sur les bords latéraux, avant que cet ensemble soit fixé au châssis vertical servant de support.
La fig. 4 est une coupe verticale faite par 4-4 de la fig. 2, sur laquelle on a exagéré l'épaisseur de la feuille intercalaire.
Dans une mise en oeuvre particulière, on utilise une couche intercalaire thermoplastique, c'est-à-dire une feuille de matière thermoplastique, comportant une bande rectiligne faite d'une matière colorée absorbant la lumière et disposée en travers d'une partie de cette feuille. De préférence, cette bande rectiligne occupe une partie marginale de la feuille.
Bien que l'appareil qu'on va décrire permette de traiter à la fois une ou plusieurs feuilles intercalaires, il est préférable, d'en traiter simultanément cinq.
La description donnée ci-après se rapporte à l'utili- sation simultanée de oinq couches intercalaires. Les couches intercalaires, qui comportent des parties partiellement colorées dans lesquelles les bandes colorées présentent une intensité progressive, sont suspendues verticalement, de manière que la bande colorée de chaque couche intermédiaire se trouve à la partie supérieure et que la partie non colorée ou non teintée se trouve en dessous. Les couches intercalaires sont supportées, d'une part, à la partie centrale de la bande colorée et, d'autre part, aux parties terminales de la bande colorée, et cela de manière à permettre aux couches intercalaires de fléchir dans leur partie intermédiaire. Les couches intercalaires supportées sont soumises à un étirage transversal dans leur partie inférieure ou non colorée.
L'importance de l'étirage n'est pas uniforme et diminue vers le haut dans la partie non colorée. En même temps qu'on étire une fraction de la partie non colorée, on soulève les parties terminales supportées de la bande colorée et on les déplace vers l'extérieur ou transversalement, de manière à réduire partiellement le fléchissement de la partie intermédiaire. On chauffe la couche intercalaire ainsi étirée de manière à faire disparaître les contraintes de tension et à provoquer le fléchissement de la feuille chauffée. On refroidit ensuite les feuilles en continuant à les supporter de la même manière et les couches intercalaires sont également maintenues à l'état étiré.
Ensuite, après que les couches intercalaires libérées de leurs contraintes ont été ramenées à une température plus basse, par exemple à la température ambiante, il n'est plus nécessaire de les supporter ni de les soumettre à l'étirage.
I1 n'est pas nécessaire d'élever et de déplacer vers l'extérieur les parties terminales de la bande colorée en même temps qu'on exerce un effort d'étirage différentiel sur une fraction de la partie non colorée.
Les couches intercalaires peuvent être supportées au centre ainsi qu'aux parties terminales de la bande colorée afin de réaliser le fléchissement intermédiaire qu'on désire obtenir après l'étirage différentiel de la partie non colorée. Lorsque les couches intercalaires sont ainsi supportées, on soumet la partie non colorée de ces couches à l'étirage différentiel indiqué au paragraphe précédent. Les couches intercalaires ainsi étirées ayant subi les fléchissements intermédiaires, comme mentionné ci-dessus, sont alors soumises aux opérations de chauffage et de refroidissement de la manière décrite au dernier paragraphe cidessus. L'appareil qu'on utilise comprend un châssis fixe sur lequel est montée une barre de serrage horizontale.
Cette barre de serrage est supportée par le rail supérieur du châssis vertical et l'on utilise cette barre pour saisir la partie centrale du bord supérieur des couches intercalaires. Les parties terminales de la bande colorée, qui sont situées à quelque distance des parties centrales de cette bande, sont supportées par des pièces de serrage articulées l'une sur l'autre ainsi que sur le rail supérieur. Ces pièces de serrage articulées sont montées de manière à pouvoir également coulisser et pivoter sur le rail inférieur du châssis.
Comme représenté sur le dessin, l'appareil comporte un châssis fixe, indiqué de façon générale par 11, et comportant des rails supérieur 12 et inférieur 13 ainsi que des rails latéraux 14. Une barre de serrage horizontale, désignée de façon générale par 16, comprend des barres avant 17 et arrière 18, comme indiqué sur la fig. 4, ainsi que des pièces de serrage 19 qui servent à presser les barres 17 et 18 contre les couches intercalaires P situées au bord de la partie centrale de la bande D colorée ou teintée, ainsi qu'à supporter ces couches intercalaires. La barre de serrage 16 est suspendue au rail supérieur 12 au moyen de goujons 22 montés sur la face avant du rail supérieur 12 et au moyen d'éléments de liaison 24 comportant des fentes fixés à la barre 18.
Deux pièces de serrage articulées, désignées de façon générale par 26, comportent chacune, comme représenté sur la fig. 4, des bras supérieurs avant 28 et arrière 29 ainsi que des bras inférieurs avant 30 et arrière 31. Les bras 28 et 30 sont réunis par une charnière 32 et les bras 29 et 31 sont réunis par une charnière 33. Les bras supérieurs 28 et 29 comportent une série d'ouvertures alignées 35. Les pièces de serrage 26 à charnière sont articulées à la face avant du rail supérieur 12, au moyen d'un boulon 36, d'une rondelle 37 et d'un écrou 38, ce boulon passant par des ouvertures 35 pratiquées dans les bras 28 et 29, d'une part, et d'autre part, dans l'une des ouvertures 39 pratiquées dans le rail supérieur 12.
Les bras inférieurs 30 et 31 sont montés de manière à pouvoir pivoter et coulisser sur la face avant du rail arrière 13, au moyen d'un boulon 44, d'une rondelle 45 et d'un écrou 46. Le boulon 44 traverse une fente longitudinale 48 pratiquée dans le rail 13 ainsi que des fentes longitudinales alignées 50 pratiquées dans les bras 30 et 31. On utilise également les écrous 38 et 46 et les boulons 36 et 44 ainsi que des pièces de serrage 52 pour serrer la couche intercal aire P aux bords latéraux de la partie non colorée
U et sur une fraction de la bande colorée D au voisinage de la ligne de démarcation C, et cela au moyen des bras inférieurs 30 et 31, tandis que les parties terminales de la bande colorée D sont serrées au moyen des bras supérieurs 28 et 29.
Fonctionnement
Pour utiliser l'appareil décrit, on place la barre 18 ainsi que les deux bras articulés 29 et 31 dans des évidements ménagés dans une table de montage (non représentée) afin de réaliser la disposition représentée sur la fig. 3. Les évidements ont une profondeur égale à l'épaisseur de la barre 18 et des bras 29 et 31. de sorte que les surfaces supérieures de cette barre et de ces bras se trouvent au niveau de la surface supérieure de la table. On place sur la table cinq couches intercalaires thermoplastiques présentant chacune une forme générale rectangulaire et comportant une bande colorée dégradée rectiligne, de manière que ces feuilles se trouvent au-dessus de la barre 19 et des bras 29 et 31, comme indiqué sur la fig. 3.
On place les deux bras articulés 28 et 30 au-dessus des feuilles constituant la couche intercalaire P, de manière que ces bras soient alignés avec les bras 29 et 31. On serre les bras 28 et 29 l'un contre l'autre, au moyen de pièces de serrage 52, de manière qu'ils enserrent entre eux les couches intercalaires P. De même, au moyen de pièces de serrage 52, on serre l'un contre l'autre les bras 30 et 31, de manière qu'ils enserrent entre eux les couches intercalaires P. On place la barre 17 au-dessus du bord de la partie centrale de la bande colorée D et en alignement avec la barre 18. Au moyen des pièces de serrage 19, on serre l'une contre l'autre les barres 17 et 18, de manière qu'elles enserrent entre elles les couches intercalaires P. On obtient ainsi l'ensemble représenté sur la fig. 3.
Avant d'amener cet ensemble au châssis vertical 11, on serre l'une contre l'autre les extrémités opposées des bras 28 et 29, au moyen de pièces de serrage temporaire (non représentées). On enlève ces pièces de serrage temporaire après avoir monté les bras supérieurs 28 et 29 de manière qu'ils pivotent sur le rail supérieur 12.
L'ensemble représenté sur la fig. 3 est soulevé de la table de montage, est placé en position verticale et est réuni au châssis 11, comme indiqué sur la fig.
1, grâce aux boulons 36 et 44 et aux écrous 38 et 46. On voit sur la fig. 1 que les pièces de serrage articulées 26 sont montées suffisamment près de la barre de serrage 16 pour permettre aux parties intermédiaires des couches intercalaires de fléchir, ces parties étant comprises entre la barre de serrage 16 -et les pièces de serrage articulées 26.
On étire la partie inférieure de la partie non colorée U des couches intercalaires P en déplaçant les bras 30 et 31 des pièces de serrage articulées 26 vers l'extérieur, de sorte que les boulons 44 coulissent vers l'extérieur dans les fentes 48 du rail 13.
Lorsque, en déplaçant la pièce de serrage 16, on a obtenu le degré désiré d'étirage, on bloque les écrous 46 afin de maintenir la pièce de serrage articulée 16 dans sa nouvelle poslition, en maintenant ainsi l'étirage désiré exercé transversalement sur une fraction de la partie non colorée U des couches intercalaires
P. On voit que, du fait que les bras supérieurs 28 et 29 sont montés au moyen de boulons 36 passant dans l'une des ouvertures 35 et dans l'une des ouvertures 39, comme indiqué sur la fig. 1, le déplacement vers l'extérieur des deux bras 30 et 31 détermine un mouvement ascendant de l'extrémité voisine de chacun des deux bras supérieurs 28 et 29.
Ce déplacement combiné des bras des pièces de serrage articulées 26 détermine essentiellement un mouvement de rotation des deux bras inférieurs 30 et 31 autour d'un axe géométrique horizontal situé en dessous de la ligne de démarcation C située entre la bande colorée
D et la partie non colorée U des couches intercalaires
P. I1 s'ensuit qu'une fraction de la partie non colorée est soumise à un étirage différentiel, l'étirage le plus important se produisant au bord inférieur de la partie non colorée U des couches intercalaires P.
On doit également remarquer que, par suite de la nouvelle position donnée aux pièces de serrage 26, la ligne de démarcation n'est soumise à aucun étirage.
La distance qui sépare les deux bras 30 et 31 dans la région située en dessous et au voisinage de la ligne de démarcation C et au-dessus de l'axe géométrique de rotation, après que ces bras se sont déplacés jusque dans la position représentée sur la fig. 2, est inférieure à la distance qui séparait ces deux bras lorsque, à l'origine, ils étaient assemblés sur la table de montage. De plus, l'importance du fléchissement intermédiaire de la bande colorée D est réduite par la rotation des deux bras supérieurs 28 et 29 qui déplacent vers l'extérieur et vers le haut les parties terminales de la bande colorée D qui est serrée entre ces bras.
Par suite de la position donnée lors du serrage initial aux parties terminales, au moyen des bras 28 et 29, par rapport à la position angulaire relative des bras supérieurs 28 et 29 ainsi qu'à l'emplacement du bord supérieur de la bande colorée, et du fait qu'on a convenablement choisi les ouvertures 35 et 39 correspondantes, le mouvement de rotation des bras supérieurs 28 et 29 provoque un léger fléchissement entre la partie terminale et la partie centrale de la bande colorée D, après que la partie non colorée inférieure U a été étirée de manière différentielle par suite du déplacement des pièces de serrage articulées 26. La forme générale des couches intercalaires P après le déplacement des pièces de serrage articulées 26 est représentée en traits interrompus sur la fig. 2, en même temps que les fléchissements intermédiaires de la bande colorée D.
L'ensemble a été préparé dans une pièce maintenue à une température d'environ 220 C.
L'appareil contenant des couches intercalaires P à l'état étiré est placé en position verticale dans un four maintenu à une température d'environ 1040 C.
L'ensemble est enlevé du four au bout de 6 à 7 minutes et on le laisse ensuite refroidir en position verticale à une température d'environ 220 C, pendant 45 minutes à une heure. Sur la fig. 2, les lignes en trait plein représentent le contour des couches intercalaires thermoplastiques P après le traitement thermique servant à éliminer les contraintes de tension, traitement qui est suivi par le refroidissement à température ambiante. Comme représenté sur la fig. 2, le traitement thermique provoque un fléchissement des couches intercalaires P, de sorte que le bord in férieur de la partie non colorée U est maintenant courbe. Le fléchissement produit par le traitement thermique provoque un fléchissement ou abaissement de la ligne de démarcation C dans la région située en dessous des parties intermédiaires de la bande colorée D.
On remarque également que la partie centrale de la ligne de démarcation demeure rectiligne.
Les couches intercalaires P, qui se trouvent à la température ambiante, sont alors enlevées du châssis.
On les coupe aux dimensions du modèle pour les placer entre deux feuilles de verre courbe afin de préparer des ensembles courbes faits d'éléments superposés en soumettant tout d'abord cet ensemble à la pression puis à un traitement en autoclave, c'est-àdire en appliquant la chaleur et la pression d'une fa çon connue. Les températures et les temps de chauffage et de refroidissement indiqués ci-dessus ne sont donnés qu'à titre d'exemple et ces valeurs sont celles qui ont été utilisées pour la préparation de couches intercalaires destinées à des pare-brise enveloppants ou panoramiques utilisés en 1955 sur des automobiles des marques Packard et Nash.
On peut faire varier la température entre de grandes limites, par exemple, on peut utiliser une température variant de 65,50 C environ à 1210 C environ. Le temps de chauffage dépend de la température appliquée et du degré de courbure qu'on désire donner aux parties extérieures de la ligne de démarcation. Ce temps de chauffage peut, par exemple, varier de quatre à trente minutes.