Procédé de fabrication d'un panneau de verre stratifié cintré
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un panneau de verre stratifié cintré, par exemple un panneau en verre de sécurité stratifié habituellement utilisé comme pare-brise ou lunette arrière d'automobile, cintré de manière à se conformer aux lignes modernes des automobiles.
Le type de pare-brise qui s'est maintenant largement répandu dans la construction automobile consiste en un panneau de verre stratifié (une couche de résine synthétique prise en sandwich entre deux feuilles de verre) qui s'étend de façon ininterrompue sur toute la largeur de l'automobile tout en étant incliné vers l'arrière d'un angle substantiel par rapport à la verticale. Dans beaucoup de cas le parebrise est du type panoramique comportant des parties d'extrémité, fortement cintrées. I1 peut en outre être quelque peu bombé transversalement.
Les opérations de la fabrication du verre de sécurité stratifié forment une série de phases bien définies. La phase de découpage vient en premier lieu, le verre étant alors découpé à plat. Le verre est ensuite cintré, habituellement en traversant un four de cintrage tout en étant supporté par un moule courbe, les deux feuilles de verre qui doivent être finalement jointes l'une à l'autre étant cintrées ensemble en étant déposées l'une sur l'autre sur le moule, ce qui assure une conformité exacte de leurs profils sur la totalité de leurs surfaces. Dans la phase suivante, les feuilles cintrées sont séparées l'une de l'autre et une couche intercalaire de résine synthétique est placée entre elles. Cette phase est appelée phase de stratification.
Un collage préliminaire suit alors et, finalement, le panneau stratifié est traité à chaud et est soudé sous pression et à température élevée dans un autoclave. Les phases citées constituent les phases principales. Il y a évidemment encore des opérations de finissage et de parachèvement.
Les types de moules utilisés pour le cintrage du verre se divisent en deux catégories, des moules concaves et convexes, suivant que le verre est cintré dans un moule concave ou sur un moule convexe.
La tendance actuelle dans l'industrie est aux moules concaves dans lesquels le verre est cintré de manière que sa surface supérieure soit concave. En outre d'autres avantages, ce moule présente le verre cintré dans une position convenant le mieux à une manipulation subséquente. I1 vaut évidemment mieux manipuler une feuille de verre cintrée lorsqu'elle repose sur sa face arrière. On peut en effet facilement la faire passer sur des transporteurs et la déposer sur des tables sans devoir exercer de fortes pressions sur le verre, ou sans courir le risque d'ébrécher ces bords. La même facilité ne semble pas exister lorsque le verre est inversé de manière que sa surface concave soit tournée vers le bas, parce que les deux oreilles d'extrémité du verre empêchent un transport facile et constituent un risque constant de détérioration du verre.
Ces oreilles sont souvent pointues, ce qui écarte la possibilité de faire reposer les feuilles de verre cintrées avec leurs surfaces convexes tournées vers le haut, sans qu'elles soient soutenues.
C'est en grande partie pour ces motifs qu'il était de pratique courante de saisir le verre après qu'il avait quitté le moule et qu'il avait pu se refroidir quelque peu et de l'amener à l'atelier de stratification sur un transporteur, les feuilles ayant leur surface concave tournée vers le haut. Lorsque le verre pénètre dans l'atelier de stratification (un atelier séparé est nécessaire parce que la température et l'humidité doivent être surveillées pour éviter une détérioration de la couche de matière intermédiaire) l'ouvrier abaisse une paire de ventouses sur la feuille de verre supérieure, applique le vide, élève le dispositif supportant les ventouses et soulève ainsi la feuille supérieure.
I1 prend alors un panneau oblong de matière résineuse synthétique appropriée destinée à former la couche intercalaire dans le produit fini et qui a déjà été coupée à mesure. Une matière type de ce genre est le butyral de polyvinyle plastifié. L'ouvrier dépose ensuite cette feuille de matière sur la feuille de verre inférieure avant d'abaisser à nouveau la feuille de verre supérieure.
Cette opération peut être difficile parce qu'il faut que l'ouvrier dépose une feuille mince et lisse de matière plastique flexible sur une surface de verre courbe tout en évitant de plisser la feuille de matière plastique. Cette tâche est rendue plus difficile par le fait que les deux extrémités du verre sont fortement cintrées et remontent presque verticalement dans certains modèles de pare-brise. L'ouvrier ne doit pas seulement égaliser soigneusement la couche intermédiaire en évitant de la plisser, mais il doit également assurer que cette couche reste exactement en place jusqu'à ce qu'elle soit prise en sandwich entre les deux feuilles de verre. Cela suppose de l'habileté pour coordonner l'abaissement de la feuille de verre supérieure avec le maintien en place de la couche intermédiaire. Cette opération peut même nécessiter deux ouvriers pour être exécutée avec succès.
Comme expliqué plus haut, après avoir été stratifié, le panneau subit un traitement de collage préliminaire. Ce collage préliminaire peut être effectué au moyen d'une presse à rouleaux pinceurs ou, de préférence, par évacuation de l'air se trouvant entre les feuilles. Cette évacuation s'opère en général en plaçant une bordure de caoutchouc creuse sur les bords de l'empilage des feuilles de verre et de la feuille intercalaire et en connectant cette bordure à une pompe à vide, de manière à aspirer l'air se trouvant entre les feuilles. Simultanément, on chauffe l'empilage avec ménagement dans une étuve, à une température d'environ 850 C.
Le collage préliminaire a pour résultat de chasser pratiquement tout l'air emprisonné entre ses différentes couches et de produire un joint temporaire entre les feuilles, de manière que l'on puisse ensuite manipuler le panneau de verre avec sécurité comme un tout, sans courir le risque de voir les feuilles se séparer l'une de l'autre.
Pour les motifs exposés plus haut, on avait l'habitude de présenter le verre à l'appareil de collage préliminaire avec sa surface concave disposée vers le haut et, en particulier, les presses à rouleaux pinceurs se sont développées en partant de l'idée que lorsque des panneaux courbés doivent être stratifiés, ils se présenteront de cette manière. Cela étant, les presses à rouleaux pinceurs existantes ne conviennent pas au travail du verre courbé qui se présente autrement qu'avec sa surface concave dirigée vers le haut, et ce fait a eu tendance à cristalliser la tradition que le collage préliminaire doit toujours se faire ainsi.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on place une première feuille de verre cintrée sur un support avec sa surface convexe tournée vers le haut, on place une feuille intercalaire en matière flexible sur cette feuille de verre, on place une seconde feuille de verre cintrée qui épouse la première feuille de verre par-dessus la feuille intercalaire pour former un empilage avec la première feuille de verre et la feuille intercalaire.
Lorsque l'on s'est rendu compte de la possibilité de manipuler les feuilles de verre avec leur côté convexe tourné vers le haut, il saute immédiatement aux yeux que la phase préliminaire de stratification est de beaucoup simplifiée. L'ouvrier qui doit placer la feuille intercalaire entre les deux feuilles de verre travaillera sur une surface convexe. I1 devra donc égaliser et maintenir en place une feuille flexible sur une surface contre laquelle la feuille tendra naturellement à se déposer et à rester en place. A l'encontre de l'ancien mode de travail, dans lequel les bords de la couche intermédiaire s'étendent vers le haut, lorsque l'opération est réalisée avec la feuille de verre inversée, les bords de la feuille flexible s'étendent vers le bas et tendent à rester en place par leur propre poids.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue de côté schématique d'une seule feuille de verre dont le côté convexe est tourné vers le haut et qui est supportée par un châssis en bois;
la fig. 2 est une vue semblable à la fig. 1 montrant comment on place une feuille intercalaire sur cette feuille de verre;
la fig. 3 est une vue semblable à la fig. 2 montrant le processus à un stade ultérieur, une seconde feuille de verre étant mise en place;
la fig. 4 est une vue simplifiée d'une presse à rouleaux pinceurs classique modifiée pour recevoir une feuille de verre qui se présente avec sa surface convexe tournée vers le haut;
la fig. 5 est une vue de côté des rouleaux de pinçage de la presse représentée sur la fig. 4, montrant un pare-brise en cours de pressage;
la fig. 6 est une vue semblable à la fig. 4, mais montrant une variante;
la fig. 7 est une coupe, à plus grande échelle, des rouleaux pinceurs de la fig. 4, suivant la ligne VII - VII de la fig. 4;
la fig. 8 est une coupe, à plus grande échelle, des rouleaux pinceurs de la fig. 6, suivant la ligne VIII - VIII de la fig. 6;
la fig. 9 est une autre coupe fragmentaire, à plus grande échelle, des mâchoires des rouleaux pinceurs des fig. 4 et 7, montrant schématiquement la manière dont les rouleaux exécutent une opération de pressage, et
la fig. 10 est une autre coupe fragmentaire, à plus grande échelle, dans l'ensemble semblable à la fig. 9 mais représentant les rouleaux des fig.
6 et 8.
Les fig. 1 à 3 représentent un châssis en bois 1 dont la surface supérieure 2 est galbée et convexe de manière à épouser, du moins autour de sa périphérie, la surface intérieure concave de la première feuille de verre 3. Il n'est évidemment pas nécessaire que le châssis 1 supporte la feuille 3 sur toute sa surface, mais il est essentiel qu'il procure un support ferme sur lequel cette feuille puisse être maintenue de façon appropriée en position inversée. Pour la facilité, le terme inversé 1 sera utilisé dans cette description pour une feuille cintrée, comme la feuille 3, placée en substance horizontalement et avec sa surface convexe tournée vers le haut.
Quoiqu'elle ne soit pas visible sur la fig. 1, on suppose qu'une seconde feuille de verre aura été précédemment placée sur le châssis 2 et que, au stade du processus que cette figure représente, cette seconde feuille aura été soulevée et séparée de la feuille inférieure 3 pour permettre un accès facile à cette dernière.
Comme représenté sur la fig. 2, dans la phase suivante, I'ouvrier dépose une mince feuille 4 de matière intercalaire souple sur la feuille de verre 3.
La facilité comparative avec laquelle l'ouvrier peut placer cette feuille intercalaire sur la feuille de verre 3 et avec laquelle il peut aplanir cette feuille 4 vers le bas pour qu'elle épouse exactement le profil de la feuille de support 3, ressort clairement de la fig. 2. Il est clair également que les oreilles 5 de la feuille intercalaire 4 ne tendent pas à se déplacer de leurs positions aux extrémités de la feuille 3 une fois qu'elles ont été mises en place par l'ouvrier.
La fig. 3 montre l'achèvement de la phase de stratification, la seconde feuille de verre 6 étant abaissée en place au moyen des ventouses 7 qui peuvent se déplacer verticalement, pour venir se déposer sur le dessus de la couche intercalaire 4 et compléter l'ensemble formé par les feuilles de verre et la couche intercalaire.
Le châssis 1 ainsi que l'ensemble qu'il supporte est alors amené à une presse à rouleaux pinceurs.
A cet endroit, l'ensemble est soulevé à la main toujour dans sa position inversée et est introduit entre les rouleaux de la presse.
Les principales particularités d'une presse à rouleaux pinceurs sont représentées sur la vue de face de la fig. 4. Les deux rouleaux pinceurs 8 et 9 sont montés dans des paliers et sont pressés l'un contre l'autre d'une manière classique, par exemple par des ressorts. I1 est supposé que les rouleaux 8 et 9 sont cylindriques, au moins lorsqu'ils sont pressés l'un contre l'autre. Différentes formes des rouleaux pinceurs ont été proposées, entre autres des rouleaux coniques et des rouleaux à sections, c'est-à-dire des rouleaux qui sont divisés transversalement par rapport à leur axe de rotation en une série de sections de rouleaux relativement étroites dont quelques-unes peuvent tourner et/ou glisser indépendamment des autres sections.
Le diamètre du rouleau supérieur 8 est supérieur à celui du rouleau inférieur 9. Des détails de cette presse sont représentés sur les fig. 4, 5, 7 et 9. I1 ressort de la coupe de la fig. 7, que les surfaces des rouleaux 8 et 9 en se rencontrant s'écrasent l'une contre l'autre sur une zone qui s'étend le long du rouleau et qui est définie par une ligne courbe imaginaire désignée par le chiffre de référence 10. Cette zone de contact se forme lorsque les rouleaux se rencontrent sans qu'il y ait une feuille de verre entre eux. Le diamètre du rouleau inférieur 9 étant plus petit (à savoir 14 cm) que celui du rouleau supérieur 8 (20,3 cm), le côté convexe de la ligne courbe 10 est dirigé vers le haut, quoique la courbure de la surface définie par la ligne 10 ne soit pas aussi grande que celle du rouleau inférieur 9.
C'est-à-dire que le rouleau 9 se déforme ou s'aplatit quelque peu lorsque les rouleaux sont en contact mutuel, de la même manière que le rouleau supérieur 8. Cependant, à cause des diamètres relatifs des rouleaux, cet aplatissement sera moindre pour le rouleau 9 que pour le rouleau 8 de sorte que le rouleau 9 reste convexe tandis que le rouleau 8 est défoncé au-delà d'une surface plane véritable pour présenter une forme légèrement çoncave.
L'effet de ces diamètres relatifs des rouleaux, lorsqu'un panneau de verre stratifié 1 1 passe entre eux, est montré sur la fig. 9. Les deux rouleaux tendent à épouser la courbure du verre de manière à former une surface supérieure concave 12 le long du bord inférieur du rouleau supérieur 8 tandis qu'une surface convexe correspondante 13 est formée en regard de la surface 12 sur le périmètre supérieur du rouleau inférieur 9. Les courbures des surfaces 12 et 13 sont sensiblement identiques et épousent le profil du verre 11. De plus, si les rouleaux épousent le verre de façon parfaite, la courbure des surfaces 12 et 13 sera identique à la courbure de la ligne 10 qui se forme lorsque les rouleaux sont pressés l'un contre l'autre sans feuille de verre entre eux.
Il est évidemment impossible de réaliser des rouleaux dont la ligne courbe 10, qui est unique pour un jeu de rouleaux, soit correcte pour chaque partie de la surface du verre, à moins que la courbure du verre ne soit uniforme sur toute son étendue dans le sens de son déplacement. En pratique, cette uniformité de courbure se rencontre rarement. Dans l'exemple le plus commun de panneaux stratifiés, à savoir des pare-brise d'automobiles, il y a un changement marqué de courbure entre la partie médiane du verre et ses deux extrémités fortement cintrées qui relient les oreilles d'extrémité à la partie médiane.
On a constaté qu'il était habituellement souhaitable de choisir les rouleaux de manière qu'ils épousent étroitement les sections du verre dont les rayons de courbure sont les plus courts, de manière qu'il n'y ait pas de tension qui se crée et qui tende à briser le verre en ces points. On a constaté en pratique que le fait que la courbure de la ligne 10 soit inutilement grande pour les parties plus modérément cintrées du verre, ne crée pas de difficultés sérieuses.
I1 est à remarquer à propos de la fig. 9, que la largeur de la surface 12 est sensiblement plus grande que celle de la surface 13 de manière à procurer un support supplémentaire pour le verre près de sa surface convexe. Cette disposition constitue un nouveau facteur qui permet au verre de passer entre les rouleaux en réduisant au minimum toute tension indésirable qui pourrait le détériorer ou le briser.
Dans une seconde presse à rouleaux pinceurs, représentée sur les fig. 6, 8 et 10, la courbure naturelle désirée de la zone de contact des surfaces des rouleaux qui sont directement en contact est obtenue par une différence de nature du caoutchouc des deux rouleaux plutôt que par une différence de diamètre des rouleaux. La fig. 8 montre une surface définie par une ligne courbe 14, cette surface étant formée par la surface de contact d'une paire de rouleaux 15 et 16, la ligne 14 étant courbée exactement de la même façon que la ligne 10 bien que les rouleaux 15 et 16 soient du même diamètre. Comme représenté sur la fig. 10, cette disposition permet aux rouleaux d'épouser naturellement les surfaces 17 et 19, semblables aux surfaces 12 et 13, lorsque le panneau de verre 1 1 passe entre les rouleaux.
Ce dernier effet est obtenu par une différence de dureté des rouleaux 15 et 16. Les rouleaux sont formés, de manière appropriée, de caoutchouc dur habituellement utilisé à cet effet, mais si l'on utilise du caoutchouc ou une matière caoutchouteuse on peut mesurer leur élasticité suivant l'échelle connue sous le nom de duromètre Shore . Par exemple, dans la première forme d'exécution décrite dans laquelle le diamètre du rouleau supérieur est de 20,3 cm et le diamètre du rouleau inférieur de 14 cm, les deux rouleaux sont normalement faits de la même matière dont la dureté au duromètre Shore est de 30 à 35.
(I1 n'est pas courant de prédéterminer la dureté d'un lot de matière de façon plus étroite que dans certaines limites, de sorte que cette dureté est habituellement exprimée par une gamme plutôt que par un chiffre exact.) Dans la seconde forme d'exécution décrite sur les fig. 6, 8 et 10, dans laquelle le rouleau supérieur et le rouleau inférieur ont tous deux le même diamètre (à savoir 14 cm), on peut utiliser une paire de rouleaux pinceurs convenant pour le pressage préliminaire des pare-brise panoramiques semblables à ceux que l'on utilise habituellement, à condition que le rouleau supérieur ait au duromètre Shore une dureté de 10 à 15 et le rouleau inférieur une dureté de 40 à 45.
Dans des variantes, on peut utiliser des rouleaux dont les diamètres diffèrent moins que dans la première forme d'exécution et dont la dureté diffère moins que dans la seconde forme d'exécution. Ainsi, un rouleau supérieur de 17,80 cm et de dureté de 20 à 25 au duromètre constituera un rouleau complémentaire satisfaisant pour un rouleau inférieur de 14 cm de diamètre et d'une dureté de 30 à 35 au duromètre.
Lorsque le diamètre des rouleaux n'est pas constant, il convient de considérer le diamètre moyen du rouleau, mesuré de bout en bout. De même, les rouleaux, particulièrement s'ils sont formés de séries de sections de rouleaux séparées, peuvent avoir une dureté différente dans leur sens longitudinal. I1 est normalement préférable de placer les sections les plus dures au milieu du verre et les sections plus molles vers ses bords latéraux. Le critère pour la production d'une courbure naturelle vers le haut des surfaces de contact des rouleaux est observé en disposant une partie plus molle du rouleau supérieur pressée, sur toute la longueur du rouleau, contre une partie plus dure du rouleau inférieur.
En pratique, il suffit de considérer le rouleau supérieur et de veiller simplement à ce que sa dureté soit inférieure à celle du rouleau inférieur, tout changement dans la dureté d'un rouleau ayant évidemment sa répercussion danrl'autre rouleau.