EP4069651A1 - Outil de refroidissement local d'une feuille de verre - Google Patents

Outil de refroidissement local d'une feuille de verre

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Publication number
EP4069651A1
EP4069651A1 EP20828050.3A EP20828050A EP4069651A1 EP 4069651 A1 EP4069651 A1 EP 4069651A1 EP 20828050 A EP20828050 A EP 20828050A EP 4069651 A1 EP4069651 A1 EP 4069651A1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
tool
glass
cooling
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20828050.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Romain RENAUD
Jérôme Gobin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Publication of EP4069651A1 publication Critical patent/EP4069651A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C03B27/0431—Tempering or quenching glass products using gas for flat or bent glass sheets starting in an horizontal position and ending in a non-horizontal position for bent glass sheets the quench unit being adapted to the bend of the sheet
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    • C03B35/20—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands by gripping tongs or supporting frames
    • C03B35/202—Transporting hot glass sheets or ribbons, e.g. by heat-resistant conveyor belts or bands by gripping tongs or supporting frames by supporting frames
    • C03B35/207—Construction or design of supporting frames
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
    • C03C27/06—Joining glass to glass by processes other than fusing
    • C03C27/10—Joining glass to glass by processes other than fusing with the aid of adhesive specially adapted for that purpose

Definitions

  • the invention relates to the field of monolithic (comprising only a single sheet of glass) or laminated glazing, and comprising at least one orifice with a reinforced edge.
  • either the interlayer sheet is cut before autoclaving once the glass / interlayer / glass sandwich has been made; an additional step must then be carried out by inserting a knife into the hole in the glass sheets in order to remove the PVB film housed between them; this cutting must be done with care so as not to leave any surplus PVB and also presents the risk of damaging and weakening the edge of the hole if the knife comes into contact with it;
  • drilling in individual glasses before assembly means drilling by glass, with all the correct positioning control operations on each, while a single drilling of a laminated glazing already assembled saves a drilling step .
  • WO2014131972 teaches the use of a mechanical reinforcement at the level of a hole in a glazing by an additional glued part. This makes it possible to mechanically reinforce the area of the hole, which provides support for an interior lighting system in the passenger compartment.
  • WO2014057224 describes a laminated glazing in which only one glass is pierced and comprising an electrical conductor inserted into the PVB sheet in order to make it invisible from the outside or the inside of the vehicle.
  • WO2014057200 describes a process for manufacturing this type of product.
  • WO2019 / 002751 teaches the manufacture of glazing sheet by sheet comprising a zone in compression obtained by blowing air.
  • the invention relates to a tool for local cooling by contact with a sheet of glass at a temperature greater than 450 ° C., in particular greater than the “Strain Point” temperature of the glass, called a contact tool, comprising a contact face intended for come into contact with the glass sheet, said tool comprising an internal pipe for the circulation of a cooling fluid, in particular air.
  • the circulation of the cooling fluid is intended to cool the contact face of the tool and therefore also the local area of the sheet in contact with said contact face.
  • the invention relates more particularly to a tool for local cooling by contact with a sheet of glass at a temperature above 450 ° C., called a contact tool, comprising an internal pipe for the circulation of a cooling fluid, in particular water. air, and a contact face intended to come into contact with the glass sheet comprising a peripheral compression belt, said tool being configured to create by means of said contact face a local compression zone which, located at least partially at the interior of the peripheral compression belt of the sheet has an area of less than 10%, and even less than 5%, or even 2%, of the area of the glass sheet.
  • a contact tool comprising an internal pipe for the circulation of a cooling fluid, in particular water. air, and a contact face intended to come into contact with the glass sheet comprising a peripheral compression belt, said tool being configured to create by means of said contact face a local compression zone which, located at least partially at the interior of the peripheral compression belt of the sheet has an area of less than 10%, and even less than 5%, or even 2%, of the area of the glass sheet.
  • the invention also relates to a device for bending and / or cooling a sheet of glass, in particular individual (that is to say not superimposed with another sheet of glass) comprising at least one contact tool according to the invention for coming into contact with the glass sheet while the latter is carried by a bending tool or by a cooling frame after bending.
  • a device for bending and / or cooling a sheet of glass in particular individual (that is to say not superimposed with another sheet of glass) comprising at least one contact tool according to the invention for coming into contact with the glass sheet while the latter is carried by a bending tool or by a cooling frame after bending.
  • cooling is forced cooling by air blowing.
  • the contact tool can be applied during the bending phase, and / or after bending while the glass is carried on a cooling frame and arriving between cooling boxes.
  • the "Strain Point” is determined by the method of measuring the viscous elongation rate of a fiberglass, by extrapolation from the annealing point ("point de annuit” in French), and in accordance with the standard ASTM C336-71 (re-approved in 2005).
  • the expression “Strain Point” can also optionally be said "point of constraint” in French, but the expression “Strain Point” has passed into the everyday language of those skilled in the French art who hardly ever use the expression. French. One thus speaks of temperature of strain point or more simply of “strain point”. Below this temperature, the permanent stresses in the glass can hardly change any more, except in several hours and at a temperature close to the strain point.
  • the aim is for the contact tool to come into contact with the glass while its internal stresses are not fixed.
  • contact with the glass is made when the latter is at a temperature above 450 ° C and even above 500 ° C.
  • the contact tool comes into contact with the glass when the latter is at a temperature above 510 ° C and generally above 520 ° C and more generally above
  • the local contact creates a temperature differential between the contact zone and the glass surrounding this zone, the contact zone being made cooler than the glass surrounding it.
  • a temperature differential should be maintained between the contact zone and the zone surrounding the contact zone until the temperature of the sheet reaches during its cooling the temperature of strain point.
  • contact can be maintained between the contact tool and the lens until the contact zone drops in temperature to reach the strain point, but this is not necessarily necessary.
  • the contact tool may still remain in contact with the lens below the strain point of the lens, but this is not necessarily useful. Generally, the contact tool comes into contact with the glass when the latter is at a temperature below 700 ° C.
  • a contact tool can be mounted on a pressing frame, said tool pressing on the underside of the lens when the latter is pressed in the top form of crowning.
  • the contact time between the contact tool and the glass may be the same as the pressing time. After pressing, the glass continues its cycle in a standard manner.
  • the tool is applied while the glass is carried by a cooling frame and arrives between blowing boxes.
  • Two contact tools are fixed on the upper and lower blowing boxes, they are adjusted coaxially, that is to say they are vis-à-vis each other so that 'they come into contact with the same area of the lens, but each through a different main face of the lens.
  • the glass, supported at its periphery by the cooling frame, stops in the boxes it is possible to use the movement to bring the boxes together to bring the contact tools into contact with the glass, on either side. other of the sheet of glass.
  • the cooling is therefore done on both sides of the glass, and symmetrically, ensuring a symmetrical distribution of cooling and therefore stresses in the thickness of the glass.
  • a contact time generally in the range of one to ten seconds
  • the opening of the boxes allows the cooling frame supporting the frozen glass to evacuate it from between the boxes and to engage it in the continuation of the process including secondary cooling.
  • the longer the contact time the more the manufacturing time is degraded, but the more the generated stresses will have a high intensity.
  • the local cooling by contact with the contact tool is more intense because the glass is then at a higher temperature.
  • the stresses generated at the edge of the hole can therefore be very high.
  • Advantages of embodiment B two contact tools intervene on both sides simultaneously on the same zone of the sheet so that the cooling is propagated symmetrically. to the heart of the leaf, and the The surface of the cut-out hole edge is then totally in compression, which provides excellent mechanical strength.
  • the sheet of interlayer material reaches the edge of the hole without lack of material (which can happen when using a sheet of interlayer material previously drilled) nor excess material at the edge of the hole (which can happen when the 'the interlayer material present in the hole is removed after having assembled glass sheets drilled before their forming and a non-drilled interlayer material sheet);
  • the contact face of the contact tool is made of a material permeable to air comprising refractory fibers, called a fibrous material.
  • This fibrous material may be one of those commonly used by those skilled in the art to cover tools intended to come into contact with the hot glass, at a temperature at which contact with a metal tool is capable of marking the glass.
  • This fibrous material is flexible and can be a fabric or a knit or a nonwoven such as a mat or a felt.
  • This fibrous material usually has a thickness in the range from 0.3 to 3 mm and preferably from 0.5 to 2 mm.
  • the tool includes a line through which a coolant, usually air, passes.
  • a coolant usually air
  • This pipe passes sufficiently close to the contact face of the contact tool in order to effectively cool this face.
  • This pipe is internal to the contact tool and may simply allow this fluid to circulate without it escaping near the glass.
  • the fluid is then routed out of the tool through an outlet line.
  • An opening in the pipe may, however, allow the cooling fluid to escape after it has passed near the contact face. This opening can in particular be directed so that the jet of cooling fluid takes a direction opposite to the glass.
  • the contact tool can also be made for the contact tool to include a contact surface made of the already mentioned breathable fibrous material, which covers a metal surface.
  • the fibrous material is generally flexible and the metallic surface it covers is rigid.
  • This metallic surface may be able to allow the cooling fluid from the pipe to pass to the fibrous material.
  • the coolant can escape from the pipe and pass through the metal surface and then circulate in the fibrous material and even come into contact with the glass.
  • the metal surface may include orifices allowing coolant to escape from the pipe and flow through the fibrous material.
  • the metal surface may be that of a material with open porosity, in particular made of sintered metal particles, called a porous material, allowing the cooling fluid to escape from the pipe and to flow through the fibrous material.
  • the local cooling is advantageously exerted by the contact tool on the glass according to a contour corresponding substantially to the shape of the orifice.
  • the local zone in compression created by the contact tool according to the invention can be inscribed in a circle with a diameter less than or equal to 80 mm.
  • the orifice being generally circular, the tool advantageously exerts a local cooling in the form of a circular crown.
  • the contact face can be of fibrous material covering a rigid metallic surface (as opposed to flexible fibrous material) in the shape of a crown.
  • the external diameter D e of the crown-shaped metal surface is in the range from 20 to 60 mm and the internal diameter D i of the crown-shaped metal surface is in the range from D e - 0.5 mm at D e - 20 mm.
  • the future pierced orifice may have an outline corresponding to the inner outline of the crown. In this way, the crown itself corresponds to the compression zone of the edge finally cut.
  • the future pierced orifice can also have a contour inside the crown (that is to say between D i and D e ), but it is preferably closer to the internal contour than to the external contour of the crown.
  • the contact tool according to the invention must come into contact with the glass without marking it. This is why it advantageously comprises a damping member, in particular a spring, damping the coming into contact of the tool with the glass sheet.
  • the contact face of the contact tool may have the shape locally provided for the glass, or, perhaps planar if the orifice provided is sufficiently small and the curvature of the glass not very pronounced, or is made of a compressible material s' adapting to the shape of the glass under the effect of pressure, which is the case with the fibrous material permeable to air already mentioned.
  • the contact tool may include an orientation member, in particular a ball joint, allowing the contact face to modify its orientation under the effect of the tool coming into contact with the glass sheet.
  • the contact tool comprises both a damping member and an orientation member.
  • the invention also relates to a device for bending and / or cooling a sheet of glass, in particular an individual sheet of glass, comprising at least one contact tool of one of the preceding claims for coming into contact with the glass while the glass sheet is carried by a bending tool or by a cooling frame after bending.
  • the invention relates more particularly to devices and methods comprising: - heating in an oven of individual flat sheets of glass (that is to say not stacked) running one after the other on a roller conveyor, then
  • the bending is not exerted in a heated enclosure, but by tools in the ambient air.
  • Each sheet leaving the oven at its bending temperature therefore immediately passes between the bending tools before its temperature is too low.
  • the device may include an upper bending form, a bending frame for supporting the sheet and pressing its periphery against the upper bending form, at least one contact tool. being integral with the bending frame so that the contact face comes into contact with the glass sheet when the latter is carried by the bending frame, in particular during the pressing of the glass sheet between the bending frame and the crown shape.
  • General cooling can include forced convection by blowing air.
  • the device may include a forced cooling system by blowing air on the glass sheet supported by a cooling frame. This blowing is carried out on the whole of a main face and generally on the set of the two main faces of each sheet of glass.
  • the forced cooling system may comprise cooling boxes capable of blowing cooling air towards the two main faces of a sheet of glass resting on the cooling frame arranged between the two cooling boxes, at least one contact tool being on board at least one cooling box.
  • at least one contact tool is on board each cooling box, in which case these two tools are placed opposite each other so as to be able to cool the same area of the glass but from both sides at the same time.
  • a suitable cooling box comprising suitable blowing nozzles (but without a contact tool) has in particular been described in WO99 / 15469.
  • the cooling boxes are able to be driven in a relative vertical movement allowing them to move closer or move away, the boxes being able to move closer when the cooling frame carrying a sheet of glass is between them. so that each contact tool fitted to a cooling box comes into contact with one face of the sheet of glass during or at the end of a bringing together of the two boxes.
  • the glass sheet also includes an edge compression belt entirely surrounding it. This belt is created naturally at its periphery without the need to apply any special treatment, simply because the periphery of the glass cools a little faster than the rest.
  • the contact tool is intended to create in the generally non-planar glass sheet at least one local compression zone which is located at least partially inside the peripheral compression belt of said sheet.
  • the contact tool comprising the contact face is configured to create a local zone in compression having an area less than 10%, and even less than 5%, or even 2%, of the area of the glass sheet, c 'that is to say the area of one of the faces of the glass sheet.
  • the area cooled locally by means of the contact tool covers, for example, an area of between 0.5 cm 2 and 70 cm 2 .
  • the invention also relates to a method for producing a local zone in compression in a glass sheet comprising
  • the general cooling of the glass sheet to a temperature below its Strain Point temperature local cooling by local contact being exerted by the contact tool according to the invention, the contact starting while the sheet is at a temperature higher than its Strain Point temperature.
  • the general cooling administered over the entire surface of the main faces of the glass sheets can provide a toughening or a semi-toughening to the glass.
  • this general cooling while providing a compressive skin to the glass sheets, can also be relatively slow and not provide specific thermal reinforcement to the glass. This cooling is close to natural cooling (without forced convection) and the resulting glass can then have a surface stress of less than 15 MPa.
  • Thermal toughening of a sheet of glass is understood to give the sheet of glass a surface stress greater than 90 MPa, generally between 90 and 200 MPa.
  • Thermal semi-hardening - also called thermal hardening - is understood to give the glass sheet a surface stress in the range of 15 to 90 MPa, more generally in the range of 20 to 60 MPa.
  • the above stress values are absolute values.
  • a surface stress can be measured by an apparatus operating on the principle of polariscopy, such as the Scalp-04 polariscope marketed by the company GlasStress Ltd. Its value is determined as an arithmetic mean of five measurements on a major surface of the glass sheet, one measurement being made in the middle of the glass sheet - which can be chosen as its center of inertia - and four other measurements. which are distributed at equal distances on a virtual line going around the main surface of the glass sheet at a distance from the peripheral edge of the glass sheet equal to ten times the thickness of the sheet.
  • the local contact is exerted while the sheet is in the process of or at the end of bending and / or while the sheet is in the process of general cooling. As soon as the sheet leaves the bending tool and rests on a cooling frame, it begins to cool.
  • the invention also relates to a method of manufacturing a glazing comprising a sheet of glass comprising a zone in compression produced according to the invention, followed by cutting a through hole in or at the edge of the local zone in compression.
  • the cut edge After cutting in the local area, the cut edge generally exhibits an edge compressive stress of at least 1 MPa and preferably at least 2 MPa and preferably at least 3 MPa and preferably at least 4 MPa, and preferably at least 8 MPa.
  • the local cooling is sufficient in intensity and duration so that the desired value of edge compressive stresses is obtained after cutting.
  • the cut edge has an edge compressive stress of less than 25 MPa.
  • the values of edge compressive stresses are determined by the method described in the ASTM standard. F218-2005-01.
  • the edge compressive stress values are determined between 0.1 and 2 mm from an edge and preferably between 0.1 and 1 mm from an edge.
  • the glazing can be a laminated glazing, each glass sheet of which is produced according to the invention with a zone in compression, each sheet of glass having before cutting a local zone in compression opposite local zones in compression of the other sheets of glass. glazing, the cut being made on each sheet of glass before assembly into laminated glazing, or the cut being made after assembly of the laminated glazing.
  • the drilling can be carried out by known drilling means, in particular a robot can hold and orient the glass, and the drilling itself is carried out by a rotating head.
  • the glass sheets are made of a mineral glass comprising at least 40% silica. Usually this is a soda-lime glass.
  • the invention relates in particular to glass sheets, the thickness of which is in the range of 0.8 to 5 mm. It is more particularly aimed at glass sheets of thickness 1, 6 mm or 2.1 mm or 2.6 mm.
  • the glass sheet or sheets intended to comprise said at least one local zone in compression created using the contact tool according to the invention has (are) a thickness greater than or equal to 1.6 mm.
  • the glass sheets may or may not be covered with one or more thin layers such as one or more anti-IR layers, for example with silver, or one or more so-called Low-E layers (“low-emissivity” in French) : these layers are not taken into account in the ranges of thicknesses of glass sheets given in the present application.
  • the contact tool according to the invention can possibly come into contact with a face of the sheet coated with a thin layer, but as this does not change the essence of the invention, it is continued to say for simplicity that the The contact tool comes into contact with the glass or the glass sheet.
  • a sheet of glass produced according to the invention can be integrated into a laminated glazing unit in combination with at least one other sheet of glass also preferably produced according to the invention, the zones in compression then being placed opposite each other in the laminated glazing.
  • the different sheets of the laminated glazing (generally two sheets of glass) are separated by an intermediate sheet of polymer material, generally PVB.
  • the sheet of polymer material may in particular have a thickness of between 0.3 and 0.9 mm, and in particular have a thickness of 0.76 mm or 0.84 mm.
  • the invention relates more particularly to curved laminated glazing comprising two sheets of glass of identical thickness of 1.6 mm or 2.1 mm separated by a sheet of PVB of 0.84 mm.
  • a hole can be made in the laminated glazing assembled in the areas of the glass in compression so as to create cut edges having permanent edge stresses in compression and therefore high mechanical properties.
  • the cutting tool cuts through the entire glazing at one time.
  • FIG. 1 represents three embodiments of the tool 1 according to the invention in contact with a sheet of glass 2 at more than 450 ° C.
  • the contact of the tool with the glass is softened by means of a fibrous material 3 comprising refractory metal fibers.
  • the tool comprises a contact face for contacting the glass sheet, said contact face being made of the fibrous material, which covers a rigid metallic surface 4 in the form of a crown.
  • the crown has an external diameter De and an internal diameter D i (indicated only in a) but this remains true for b) and c)).
  • the tool comprises a pipe 5 supplied with air.
  • the air circulates in the tool during its use so as to cool it, in particular the interior surface 6 situated opposite the rigid metallic surface 4 in the form of a crown. In a), the cooling air does not pass through the metal surface under the fibrous material and is discharged through orifices 7 into the ambient atmosphere after circulation vis-à-vis the interior surface 6.
  • the cooling air passes through orifices 8 in the metal surface under the fibrous material and therefore has direct access to the fibrous material 3 within which it can also circulate.
  • FIG. 2 shows a hot glass sheet 20 supported on a cooling frame 21. At this point, the sheet has just been bent at a strain temperature.
  • the support and the sheet are arranged between two cooling boxes 22 and 23 comprising nozzles 24 for blowing cooling air on the two main faces of the sheet in order to thermally reinforce it.
  • Each box is provided with a local contact tool 25 and 26 according to the invention. The two boxes approached by a relative vertical movement to come closer to the sheet, and during this approach, the tools 25 and 26 came into contact with the main faces of the glass sheet.
  • FIG. 3 represents a cooling box in side view in a) and in top view in b).
  • the box comprises nozzles 31 provided with orifices 33 for blowing cooling air towards a main face of a sheet of glass (not shown).
  • a tool according to the invention 32 is connected to a nozzle by a base 35.
  • the contact face 34 of the tool is made of a refractory material covering a metallic surface in the form of a ring comprising an external diameter De.
  • the tool comprises a internal duct 38 for the circulation of air passing close to the contact face.
  • the tool 32 is here of the type of that of FIG. 1 c), that is to say comprising a porous material 37 arranged between the fibrous material and the interior pipe.
  • the tool comprises a fixed tube 39 connected to a nozzle 31 by the base 35. Another tube 40 is slidably mounted on the tube 39.
  • a spring 41 is mounted between a stop integral with the tube 39 and a stop integral with the tube 40 to damp the translational movement of the tube 40 relative to the tube 39.
  • the spring 41 is a damping member damping the entry into contact of the tool with the glass.
  • the contact face is mounted on a head 42 in connection with the tube 40 by a ball 43.
  • This ball 43 is an orientation member allowing the contact face to modify its orientation under the effect of the contact coming into contact. of the tool with the glass.
  • a member for orienting the contact face of the tool such as a ball 43, allows automatic orientation when the tool comes into contact with the lens, the tool thus adapting to the shape of the glass (the surface of which is generally not flat due to the bending), without requiring any adjustment. Thanks to an orientation member such as the ball 43, the contact tool 32 is “self-adapting” relative to the glass sheet, in particular but not exclusively from one application to another.
  • the tool is supplied with cooling air through a pipe 44.
  • the air passes through the tube 39, then the tube 40 and then the ball 43 through orifices.
  • the air then arrives at the porous material 37 which it passes through and then passes through the fibrous material 34.
  • FIG. 4 shows a device for bending and cooling sheets of glass 53 and 54 making use of the contact tool according to the invention.
  • Each box 59 and 60 is provided with a local contact tool 57 and 58 coming into contact with one face of the sheet, the contact faces of these two tools coming into contact with one side of the sheet. facing each other, on either side of the sheet, in order to cool it locally more strongly.
  • your two boxes have moved closer to blow closer to the sheet.
  • the two boxes have moved away so that the tools 57 and 58 have lost their contact with the sheet and the cooling frame 56 has moved the frozen sheet 54 away to take it into a secondary cooling zone.
  • the sheet 53 is bent by pressing between the pressing frame 61 and the upper form 52.
  • the bending form comprises through orifices making it possible to exert a suction on the convex sheet 53.
  • the suction is triggered to allow the pressing frame 61 to descend while the sheet remains carried by the upper form.
  • the cooling frame 56 is then placed under the sheet 53, then the suction is stopped and the sheet 53 is released on the cooling support 56.
  • the latter then drives the sheet 53 which it supports between the quenching boxes to make undergo on the sheet 53 the same cooling treatment as the sheet 54.
  • FIG. 5 represents a laminated glazing 80 comprising an orifice 82.
  • the laminate combines two curved glass sheets according to the invention, the zone 81 of the orifice having been locally cooled according to the invention (before drilling the orifice) to each of the two sheets.
  • the orifice 82 was made after assembling the laminate in a single piercing operation.
  • the shaded areas represent your areas with edge compressive stresses, but are actually invisible to the naked eye.
  • the periphery of the glazing includes a compressive stress belt 83 which occurs naturally after bending during cooling, without the need to blow on it.
  • the rim of orifice 82 also includes edge compressive stresses 84 which have been achieved by local cooling according to the invention.

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Abstract

L'invention concerne un outil (1) de refroidissement local par contact d'une feuille de verre (2) à une température supérieure à 450°C, dit outil de contact, comprenant une face de contact destinée à venir au contact de la feuille de verre, ledit outil comprenant une canalisation (5) intérieure pour la circulation d'un fluide de refroidissement, notamment de l'air. L'outil (1) est utilisé dans un dispositif de bombage et/ou de refroidissement d'une feuille de verre, notamment individuelle, ledit outil venant au contact de la feuille de verre alors que celle-ci est portée par un outil de bombage ou par un cadre de refroidissement après bombage. Une zone en compression est créée, laquelle est apte à être percée pour former un bord ayant des contraintes de compression.

Description

OUTIL DE REFROIDISSEMENT LOCAL D’UNE FEUILLE DE VERRE
L’invention concerne le domaine des vitrages monolithiques (ne comprenant qu’une seule feuille de verre) ou feuilletés, et comprenant au moins un orifice à bord renforcé.
La plupart des vitrages automobiles possédant des orifices pour diverses fonctions (passage des câbles d’une antenne fixée sur un toit vitré, passage de l’axe d’essuie-glace arrière pour une lunette arrière feuilletée, éventuel passage d’axes de fixation de barres de toit dans un pavillon en verre, et plus généralement pour intégration d’éléments électroniques ou mécaniques...) sont produits en ayant été percés sur le verre plan avant bombage. Cette technique présente les inconvénients suivants :
* Décalage du trou entre les deux feuilles de verre : lorsque les feuilles de verre sont percées préalablement au procédé de formage, ces dernières ont des dimensions parfaitement identiques. Une fois formées, ces feuilles sont donc parfaitement superposables. Néanmoins, lors de l’opération d’assemblage, l’empilage des deux feuilles de verre n’est jamais parfait et les bords du trou de chaque feuille de verre sont légèrement décalés l’un par rapport à l’autre ; les tolérances d’assemblage habituelles sont généralement comprises entre 0,5 et 1 mm ; l’origine du décalage entre les verres peut avoir différentes origines, comme 1 ) un mauvais positionnement lors de la fabrication du sandwich verre / PVB / verre (avant désaérage et autoclavage) ou 2) à cause d’un fluage et d’un déplacement d’une feuille de verre par rapport à l’autre lors de l’autoclavage. Une telle imperfection d’alignement des trous de chaque feuille individuelle peut avoir différentes conséquences fâcheuses : a) d'ordre esthétique, lorsque le bord de trou est apparent, b) difficulté à intégrer une pièce mécanique dont les tolérances d’ajustement sont inférieures au décalage entre les deux feuilles de verre, c) sollicitation plus importante et donc risque de casse aggravé lors d’un contact entre une pièce mécanique passant à travers le trou et le bord de ce dernier. * Mauvaise qualité optique en réflexion et « effet volcan » : lors de l’opération de mise en forme par pressage et durant le temps passé sur un cadre de refroidissement, le bord du trou a tendance à se contre-bomber, c'est-à-dire à ressortir de la surface bombée du côté de la face convexe du vitrage ; vu de l’extérieur du véhicule, le bord du trou prend donc légèrement la forme d’un volcan ; ce déplacement de l’ordre de quelques 1/10èmes de millimètres est très visible en réflexion.
* Gestion du trou lors de l’opération d’assemblage en vitrage feuilleté (dit feuilletage) : il est plus compliqué de gérer un produit avec un trou ; on détaille ci-après trois difficultés majeures :
1) le centrage des deux feuilles de verre doit se faire de manière plus méticuleuse, de manière à minimiser tout décalage entre les feuilles de verre ;
2) la manipulation des feuilles d’intercalaire en matériau polymère (généralement du PVB) est complexe dans les trois cas suivants :
2a) soit la feuille d’intercalaire est découpée avant passage en autoclave une fois le sandwich verre / intercalaire / verre réalisé; il faut alors réaliser une étape supplémentaire en introduisant un couteau dans le trou des feuilles de verre afin de retirer le film de PVB logé entre celles-ci ; cette découpe doit être effectuée avec soin afin de ne pas laisser de PVB en surplus et présente aussi le risque d’abimer et de fragiliser le bord du trou si le couteau venait en contact avec ce dernier ;
2b) soit la feuille d’intercalaire est découpée préalablement à la réalisation du sandwich verre / intercalaire / verre ; une telle opération est plus simple à réaliser que dans le cas 2a) mais induit une complexité supplémentaire lors de la réalisation du sandwich proprement dit car il faut minimiser tout décalage entre les trois composants (les deux feuilles de verre et la feuille d’intercalaire) ; si lors de l’opération d’assemblage ces trois composants ne sont pas parfaitement alignés, il faut alors retirer la feuille de verre supérieure afin de pouvoir recentrer la feuille de PVB par rapport au verre inférieur, puis la remettre, ce qui nécessite de la patience, de la concentration et induit des pertes de vitesse de production significatives ;
2c) soit laisser telle quelle la feuille d’intercalaire qui bouche le trou présent dans chaque feuille de verre ; néanmoins, cette solution n'est pas satisfaisante car laissé tel quel, l’intercalaire a tendance à fluer lors de l’opération d’autoclavage et cela induit des opérations encore plus fastidieuses de finition sur la ligne de contrôle final ; 3) il est difficile d’obtenir un bon dégazage du sandwich verre / intercalaire / verre en présence d’un trou dans les feuilles de verre, car un trou dans le sandwich représente une entrée possible supplémentaire pour l’air. Il est en effet nécessaire de boucher momentanément ce trou, par exemple en collant une feuille d’aluminium adhésive afin d’éviter toute infiltration d’air par le bord du trou lors du dégazage ; ceci rajoute donc deux opérations : a) mise en place de l’adhésif puis b) retrait de cet adhésif après calandrage, mise sous vide par joint périphérique ou par sac à vide, puis chauffage (entre 80 et 120°C) ou bien après l’opération d’autoclavage.
* Opérations de perçage supplémentaire : un perçage dans les verres individuels avant assemblage signifie un perçage par verre, avec toutes les opérations de contrôle de bon positionnement sur chacun, tandis qu’un perçage unique d’un vitrage feuilleté déjà assemblé économise une étape de perçage.
Dans le cas du perçage unique d’un vitrage feuilleté déjà assemblé, si aucune contrainte locale de compression n’a été réalisée au préalable au niveau de l’orifice, le perçage peut être réalisé sans casse, mais la résistance mécanique du verre est très faible. Cela s’explique par la présence de contraintes d'extension dans le plan médian de chaque feuille de verre provenant du refroidissement du verre à partir des deux surfaces de chaque feuille. Si un trou est réalisé, ces contraintes d’extension se modifient et diminuent mais, une extension résiduelle (d’une valeur moitié moindre de l’extension avant perçage), persiste en bord du trou et devient alors un point d'extrême fragilité pour le verre.
La génération de contraintes de compression au niveau d’un orifice à percer après feuilletage d’un vitrage, ledit feuilletage ayant été réalisé après un bombage des feuilles de verre par effondrement par paire (les deux feuilles sont superposées lors du bombage) a déjà été proposé par WO2013054059. Néanmoins, pour des produits en petites séries, il est avantageux d’utiliser un procédé de bombage de feuilles individuelles (non superposées lors du bombage) dit « feuille à feuille » car, a) le temps de développement des produits est réduit (en raison du réglage plus simple et plus rapide du procédé), b) les coûts d’outillage sont très significativement inférieurs, et c) le temps de mise en production est lui aussi nettement réduit. Il est donc utile de développer des solutions pour pouvoir produire des vitrages feuilletés avec orifice, les feuilles de verre ayant été bombées en « feuille à feuille ». Le WO2014131972 enseigne l’utilisation d’un renfort mécanique au niveau d’un trou dans un vitrage par une pièce additionnelle collée. Cela permet de renforcer mécaniquement la zone du trou cela offre un support pour un système d’éclairage intérieur à l’habitacle. Le WO2014057224 décrit un vitrage feuilleté dont un seul verre est percé et comprenant un conducteur électrique inséré dans la feuille de PVB afin de le rendre invisible de l’extérieur ou de l'intérieur du véhicule. Le WO2014057200 décrit un procédé pour fabriquer ce type de produit.
Le WO2019/002751 enseigne la fabrication en feuille à feuille de vitrages comprenant une zone en compression obtenu par soufflage d’air.
L’invention concerne un outil de refroidissement local par contact avec une feuille de verre à une température supérieure à 450°C, notamment supérieure à la température de « Strain Point » du verre, dit outil de contact, comprenant une face de contact destinée à venir au contact de la feuille de verre, ledit outil comprenant une canalisation intérieure pour la circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’air. La circulation du fluide de refroidissement est destinée à refroidir la face de contact de l’outil et donc également la zone locale de la feuille en contact avec ladite face de contact.
L’invention concerne plus particulièrement un outil de refroidissement local par contact d’une feuille de verre à une température supérieure à 450°C, dit outil de contact, comprenant une canalisation intérieure pour la circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’air, et une face de contact destinée à venir au contact de la feuille de verre comprenant une ceinture de compression périphérique, ledit outil étant configuré pour créer au moyen de ladite face de contact une zone locale en compression qui, située au moins partiellement à l’intérieur de la ceinture de compression périphérique de la feuille, présente une aire inférieure à 10%, et même inférieure à 5%, voire à 2%, de l’aire de la feuille de verre.
L’invention concerne également un dispositif de bombage et/ou de refroidissement d’une feuille de verre, notamment individuelle (c’est-à-dire non superposée avec une autre feuille de verre) comprenant au moins un outil de contact selon l’invention pour venir au contact de la feuille de verre alors que celle- ci est portée par un outil de bombage ou par un cadre de refroidissement après bombage. Généralement, le refroidissement est un refroidissement forcé par soufflage d’air. L’outil de contact peut être appliqué pendant la phase de bombage, et/ou après le bombage alors que le verre est porté sur un cadre de refroidissement et qu’il arrive entre des caissons de refroidissement.
Le « Strain Point » est déterminé par la méthode de mesure de la vitesse d’élongation visqueuse d’une fibre de verre, par extrapolation à partir de l’annealing point (« point de recuit » en français), et conformément à la norme ASTM C336-71 (ré-approuvée en 2005). L'expression « Strain Point » peut également éventuellement se dire « point de contrainte » en français, mais l’expression « Strain Point » est passée dans le langage courant de l’homme du métier français qui n’utilise plus guère l’expression française. On parle donc de température de strain point ou plus simplement de « strain point ». En dessous de cette température, les contraintes permanentes dans le verre ne peuvent pratiquement plus changer, sauf en plusieurs heures et à une température proche du strain point. Selon l’invention, par le contact au-dessus du strain point du verre, on cherche à ce que l’outil de contact entre en contact avec le verre alors que ses contraintes internes ne sont pas figées. Compte tenu des températures de strain point des verres, le contact avec le verre est réalisé alors que celui-ci est à une température supérieure à 450°C et même supérieure à 500°C. Généralement, l’outil de contact entre en contact avec le verre alors que celui-ci est à une température supérieure à 510°C et généralement supérieure à 520°C et plus généralement supérieure à
530°C. Le contact local crée un différentiel de température entre la zone de contact et le verre entourant cette zone, la zone de contact étant rendue plus froide que le verre l’entourant. Pour créer la zone locale en compression, il convient qu’un différentiel de température soit conservé entre la zone de contact et la zone entourant la zone de contact jusqu’à ce que la température de la feuille atteigne au cours de son refroidissement la température de strain point. Pour s’assurer de garder un tel différentiel, on peut maintenir le contact entre l’outil de contact et le verre jusqu’à ce que la zone de contact descende en température pour atteindre le strain point, mais cela n’est pas forcément nécessaire. L’outil de contact peut encore rester en contact avec le verre en-dessous du strain point du verre, mais cela n’est pas forcément utile. Généralement, l’outil de contact entre en contact avec le verre alors que celui-ci est à une température inférieure à 700°C. Dans te cas de l’application de l’outil pendant ie bombage (mode de réalisation A), un outil de contact peut être embarqué sur un cadre de pressage, ledit outil venant appuyer sur la face inférieure du verre au moment où celui-ci est pressé sous la forme supérieure de bombage. Le temps de contact entre l’outil de contact et ie verre peut être ie même que le temps de pressage. Après pressage, ie verre continue son cycle de manière standard.
Dans le cas de l’application de l'outil de contact après le bombage (mode de réalisation B), l’outil est appliqué alors que ie verre est porté par un cadre de refroidissement et arrive entre des caissons de soufflage. Deux outils de contact sont fixés sur les caissons de soufflage supérieur et inférieur, lis sont ajustés de manière coaxiale, c’est-à-dire qu’ils sont en vis-à-vis l’un par rapport à l’autre afin qu’ils entrent en contact avec la même zone du verre, mais chacun par une face principale du verre différente. Au moment où le verre, supporté en sa périphérie par ie cadre de refroidissement, s’arrête dans les caissons, on peut utiliser ie mouvement de rapprochement des caissons pour venir mettre les outils de contact en contact avec le verre, de part et d’autre de la feuille de verre. Le refroidissement se fait donc sur les deux faces du verre, et de manière symétrique, garantissant une répartition symétrique du refroidissement et donc des contraintes dans l’épaisseur du verre. Après un temps de contact généralement compris dans le domaine allant d’une à dix secondes, l’ouverture des caissons permet au cadre de refroidissement supportant le verre figé d’évacuer celui-ci d’entre les caissons et de l’engager dans la poursuite du procédé incluant le refroidissement secondaire. Plus le temps de contact est long, plus le temps de fabrication est dégradé, mais plus les contraintes générées auront une intensité élevée. Chacun de ces modes de réalisation a des avantages spécifiques :
Avantages du mode de réalisation A : le refroidissement local par contact avec l’outil de contact est plus intense car le verre est alors à plus haute température. Les contraintes générées en bord de trou peuvent en conséquence être très importantes, Avantages du mode de réalisation B : deux outils de contact interviennent de part et d’autre simultanément sur la même zone de la feuille de sorte que ie refroidissement se propage de façon symétrique jusqu’au cœur de la feuille, et la surface du bord de trou découpé est alors totalement en compression ce qui procure une excellente robustesse mécanique.
Selon l’invention, on crée des contraintes locales de compression dans chaque feuille individuelle, puis on assemble différentes feuilles dans un vitrage feuilleté, les zones locales de compression de toutes les feuilles à assembler étant superposées (c’est-à-dire en vis-à-vis), puis on perce le vitrage feuilleté assemblé dans ou en bordure des zones locales en compression de sorte à créer un orifice dans le vitrage feuilleté, ledit orifice ayant des contraintes de compression de bord de nature à lui donner une bonne résistance mécanique. Les avantages de cette façon de procéder sont les suivants :
* pas de décalage des bords de trous des feuilles de verre ;
* la feuille de matériau intercalaire arrive bien jusqu’au bord du trou sans manque de matière (ce qui peut arriver lorsqu’on utilise une feuille de matériau intercalaire préalablement percée) ni excès de matière en bordure du trou (ce qui peut arriver lorsque l’on retire le matériau intercalaire présent dans le trou après avoir assemblé des feuilles de verre percées avant leur formage et une feuille de matériau intercalaire non percée) ;
* optique en réflexion parfaite en bord de trou (pas d'effet volcan) ;
* pas de découpe à gérer dans la feuille de matériau intercalaire ; les opérations d’assemblage / dégazage se déroulent comme pour le cas d’un produit sans perçage.
On doit noter que le perçage d’un vitrage feuilleté selon l’invention se passe très bien et beaucoup mieux que ie perçage d’un vitrage feuilleté dépourvu de contraintes locales en compression. On attribue la robustesse de cette opération de perçage au fait que le perçage est effectué dans une zone en compression, ce qui prévient la propagation de fissures lors de cette opération.
Avantageusement, la face de contact de l’outil de contact est en un matériau perméable à l’air comprenant des fibres réfractaires, dit matériau fibreux. Ce matériau fibreux peut être l'un de ceux couramment utilisé par l’homme du métier pour recouvrir les outils destinés à entrer en contact avec ie verre chaud, à une température à laquelle ie contact avec un outil métallique est susceptible de marquer le verre. Ce matériau fibreux est souple et peut être un tissu ou un tricot ou un non tissé comme un mat ou un feutre. Ce matériau fibreux a généralement une épaisseur comprise dans le domaine allant de 0,3 à 3 mm et de préférence de 0,5 à 2 mm.
L’outil comprend une canalisation parcourue par un fluide de refroidissement, généralement de l’air. Cette canalisation passe suffisamment à proximité de la face de contact de l’outil de contact afin de refroidir efficacement cette face. Cette canalisation est intérieure à l’outil de contact et peut simplement permettre la circulation de ce fluide sans que celui-ci ne puisse s’en échapper à proximité du verre. Le fluide est alors acheminé hors de l’outil par une canalisation de sortie. Une ouverture dans la canalisation peut cependant permettre l’évacuation du fluide de refroidissement après son passage à proximité de la face de contact. Cette ouverture peut notamment être dirigée de sorte à ce que le jet de fluide de refroidissement prenne une direction opposée au verre.
On peut également prévoir que l’outil de contact comprenne une surface de contact faite du matériau fibreux perméable à l'air déjà évoqué, lequel recouvre une surface métallique. Le matériau fibreux est généralement souple et la surface métallique qu’il recouvre est rigide. Cette surface métallique peut être apte à laisser passer le fluide de refroidissement de la canalisation au matériau fibreux. Dans ce cas, le fluide de refroidissement peut s’échapper de la canalisation et traverser la surface métallique puis circuler dans le matériau fibreux et même venir contacter le verre. Selon cette variante, on a une combinaison d’un refroidissement par contact et par convection. La surface métallique peut comprendre des orifices permettant au fluide de refroidissement de s’échapper de la canalisation et de circuler au travers du matériau fibreux. La surface métallique peut être celle d’un matériau à porosité ouverte, notamment en particules métalliques frittées, dit matériau poreux, permettant au fluide de refroidissement de s’échapper de la canalisation et de circuler au travers du matériau fibreux.
Dès lors que la zone à refroidir est destinée à être percée par un orifice, avantageusement, le refroidissement local est exercé par l’outil de contact sur le verre selon un contour correspondant sensiblement à la forme de l’orifice. Généralement, la zone locale en compression créée par l’outil de contact selon l’invention, peut être inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 80 mm. L’orifice étant généralement circulaire, l’outil exerce avantageusement un refroidissement local en forme de couronne circulaire. Ainsi, la face de contact peut être en matériau fibreux recouvrant une surface métallique rigide (par opposition au matériau fibreux souple) en forme de couronne. Généralement, le diamètre externe De de la surface métallique en forme de couronne est compris dans le domaine allant de 20 à 60 mm et le diamètre interne Di de la surface métallique en forme de couronne est compris dans le domaine allant de De - 0,5 mm à De - 20 mm. Le futur orifice percé pourra avoir un contour correspondant au contour intérieur de la couronne. De la sorte, la couronne elle-même correspond à la zone en compression du bord finalement découpé. Le futur orifice percé peut également avoir un contour à l’intérieur de la couronne (c’est-à-dire entre Di et De), mais il est de préférence plus proche du contour intérieur que du contour extérieur de la couronne.
L’outil de contact selon l’invention doit entrer en contact avec le verre sans le marquer. C’est pourquoi il comprend avantageusement un organe d’amortissement, notamment un ressort, amortissant l’entrée en contact de l’outil avec la feuille de verre. La face de contact de l’outil de contact peut avoir la forme localement prévue pour le verre, ou, peut-être plane si l’orifice prévu est suffisamment petit et la courbure du verre peu prononcée, ou est en un matériau compressible s’adaptant à la forme du verre sous l’effet d’une pression, ce qui est le cas du matériau fibreux perméable à l’air déjà évoqué. Afin de garantir que la face de contact soit bien appliquée sur le verre, lequel est généralement bombé à cet endroit, il peut être avantageux que l’outil de contact comprenne un organe d’orientation, notamment une rotule, permettant à la face de contact de modifier son orientation sous l’effet de l’entrée en contact de l’outil avec la feuille de verre.
Avantageusement, l’outil de contact comprend à la fois un organe d’amortissement et un organe d’orientation.
L’invention concerne également un dispositif de bombage et/ou de refroidissement d'une feuille de verre, notamment une feuille de verre individuelle, comprenant au moins un outil de contact de l’une des revendications précédentes pour venir au contact du verre alors que la feuille de verre est portée par un outil de bombage ou par un cadre de refroidissement après bombage.
L’invention s’adresse plus particulièrement aux dispositifs et procédés comprenant : - le chauffage dans un four de feuilles de verre planes individuelles (c’est- à-dire non empilées) défilant les unes derrière les autres sur un convoyeur à rouleaux, puis
- la sortie des feuilles individuelles du four les unes derrière les autres, puis - le bombage des feuilles individuelles par pressage entre un cadre de bombage supportant une feuille et une forme supérieure de bombage, puis
- le refroidissement général des feuilles supportées par un cadre de refroidissement, notamment par convection forcée par soufflage d’air, notamment leur administrant une trempe ou semi-trempe.
Selon ce mode de réalisation, le bombage n’est pas exercé dans une enceinte chauffée, mais par des outils se trouvant à l’air ambiant. Chaque feuille sortant du four à sa température de bombage passe donc immédiatement entre les outils de bombage avant que sa température ne soit trop basse. Pour le cas où l’outil de contact est utilisé pendant le bombage, le dispositif peut comprendre une forme supérieure de bombage, un cadre de bombage pour supporter la feuille et presser sa périphérie contre la forme supérieure de bombage, au moins un outil de contact étant solidaire du cadre de bombage de sorte que la face de contact vient au contact de la feuille de verre lorsque celle-ci est portée par le cadre de bombage, notamment au cours du pressage de la feuille de verre entre le cadre de bombage et la forme de bombage.
Le refroidissement général peut comprendre une convection forcée par soufflage d’air. Pour ce faire, le dispositif peut comprendre un système de refroidissement forcé par soufflage d’air sur la feuille de verre supportée par un cadre de refroidissement. Ce soufflage est réalisé sur l’ensemble d’une face principale et généralement sur l’ensemble des deux faces principales de chaque feuille de verre. Notamment, le système de refroidissement forcé peut comprendre des caissons de refroidissement aptes à souffler de l’air de refroidissement vers les deux faces principales d’une feuille de verre reposant sur le cadre de refroidissement disposé entre les deux caissons de refroidissement, au moins un outil de contact étant embarqué sur au moins un caisson de refroidissement. De préférence, au moins un outil de contact est embarqué sur chaque caisson de refroidissement auquel cas ces deux outils sont disposés en vis-à-vis de sorte à pouvoir refroidir la même zone du verre mais par ses deux faces en même temps. Un caisson de refroidissement adapté comprenant des buses de soufflage adaptées (mais sans outil de contact) a notamment été décrit dans W099/15469.
Généralement, les caissons de refroidissement sont aptes à être animés d’un mouvement vertical relatif leur permettant de se rapprocher ou de s’éloigner, les caissons étant aptes à se rapprocher lorsque le cadre de refroidissement portant une feuille de verre se trouve entre eux de sorte que chaque outil de contact équipant un caisson de refroidissement vient au contact d’une face de la feuille de verre au cours ou à la fin d’un rapprochement des deux caissons. Outre la zone locale en compression, la feuille de verre comprend également une ceinture de compression de bord l'entourant entièrement. Cette ceinture se crée naturellement à sa périphérie sans qu’il ne soit nécessaire d’appliquer un traitement particulier, du simple fait que la périphérie du verre se refroidit un peu plus rapidement que le reste. L’outil de contact est destiné à créer dans la feuille de verre, généralement non plane, au moins une zone locale en compression qui est située au moins partiellement à l’intérieur de la ceinture de compression périphérique de ladite feuille.
L’outil de contact comportant la face de contact est configuré pour créer une zone locale en compression présentant une aire inférieure à 10%, et même inférieure à 5%, voire à 2%, de l’aire de la feuille de verre, c’est-à-dire de l’aire de l’une des faces de la feuille de verre. Selon les applications, la zone refroidie localement grâce à l’outil de contact recouvre par exemple une aire comprise entre 0,5 cm2 et 70 cm2. L’invention concerne également un procédé pour réaliser une zone locale en compression dans une feuille de verre comprenant
- le chauffage de la feuille de verre à une température supérieure à sa température de Strain Point, puis
- le refroidissement général de la feuille de verre jusqu’à une température inférieure à sa température de Strain Point, un refroidissement local par contact local étant exercé par l’outil de contact selon l’invention, le contact commençant alors que la feuille est à une température supérieure à sa température de Strain Point. Notamment, le refroidissement général administré sur l’ensemble de la surface des faces principales des feuilles de verre peut procurer une trempe ou une semi-trempe au verre. Cependant, ce refroidissement général, tout en procurant une peau en compression aux feuilles de verre, peut également être relativement lent et ne pas procurer de renforcement thermique particulier au verre. Ce refroidissement est proche d’un refroidissement naturel (sans convection forcée) et le verre résultant peut alors avoir une contrainte de surface inférieure à 15 MPa.
La trempe thermique d’une feuille de verre s’entend comme conférant à la feuille de verre une contrainte de surface supérieure à 90 MPa, généralement entre 90 et 200 MPa. Une semi-trempe thermique - également dénommée durcissement thermique - s’entend comme conférant à la feuille de verre une contrainte de surface comprise dans le domaine allant de 15 à 90 MPa, plus généralement comprise dans le domaine allant de 20 à 60 MPa. Les valeurs de contrainte précitées sont des valeurs absolues. Une contrainte de surface est mesurable par un appareil fonctionnant sur le principe de la polariscopie, comme le polariscope Scalp-04 commercialisé par la société GlasStress Ltd. Sa valeur est déterminée comme étant une moyenne arithmétique de cinq mesures sur une surface principale de la feuille de verre, une mesure étant réalisée au milieu de la feuille de verre - qui peut être choisie comme étant son centre d’inertie - et quatre autres mesures qui sont réparties à égales distances sur une ligne virtuelle faisant le tour de la surface principale de la feuille de verre à une distance du bord périphérique de la feuille de verre égale à dix fois l’épaisseur de la feuille.
Le contact local est exercé alors que la feuille est en cours ou en fin de bombage et/ou alors que la feuille est en cours de refroidissement général. Dès que la feuille quitte l’outil de bombage et repose sur un cadre de refroidissement, son refroidissement commence.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un vitrage comprenant une feuille de verre comprenant une zone en compression réalisée selon l’invention, suivi d’une découpe d’un orifice traversant dans ou en bordure de la zone locale en compression.
Après découpe dans la zone locale, le bord découpé présente généralement une contrainte de compression de bord d’au moins 1 MPa et de préférence d’au moins 2 MPa et de préférence d’au moins 3 MPa et de préférence d’au moins 4 MPa, et de préférence d’au moins 8 MPa. Le refroidissement local est suffisant en intensité et durée pour que la valeur souhaitée de contraintes de compression de bord soit obtenue après découpe. Généralement, après découpe dans la zone locale, le bord découpé présente une contrainte de compression de bord inférieure à 25 MPa, Dans le cadre de la présente demande, les valeurs de contraintes en compression de bord sont déterminées par la méthode décrite dans la norme ASTM F218-2005-01. Les valeurs de contraintes en compression de bord sont déterminées entre 0,1 et 2 mm d’un bord et de préférence entre 0,1 et 1 mm d’un bord. On peut réaliser la découpe dans plusieurs feuilles individuelles, puis assembler ces feuilles en un vitrage feuilleté en disposant de façon bien connue une feuille intercalaire de matériau polymère (comme en PVB) entre les feuilles de verre. On peut également procéder d’abord à un assemblage en vitrage feuilleté de différentes feuilles de verre présentant une zone en compression, puis procéder à la découpe du vitrage feuilleté. Bien entendu, les zones en compression de toutes les feuilles sont superposées dans le vitrage feuilleté. Ainsi, le vitrage peut être un vitrage feuilleté dont chaque feuille de verre est réalisée selon l’invention avec une zone en compression, chaque feuille de verre présentant avant découpe une zone locale en compression en face de zones locales en compression des autres feuilles de verre du vitrage, la découpe étant réalisée sur chaque feuille de verre avant assemblage en vitrage feuilleté, ou la découpe étant réalisée après assemblage du vitrage feuilleté.
Le perçage peut être réalisé par les moyens connus de perçage, notamment un robot peut tenir et orienter le verre, et le perçage lui-même est réalisé par une tête tournante.
Les feuilles de verre sont en un verre minéral comprenant au moins 40% de silice. Il s’agit généralement d’un verre silicosodocalcique.
L’invention concerne notamment les feuilles de verre dont l’épaisseur est comprise dans le domaine allant de 0,8 à 5 mm. On vise plus particulièrement les feuilles de verre d’épaisseur 1 ,6 mm ou 2,1 mm ou 2,6 mm.
De préférence, la ou les feuilles de verre destinées à comprendre ladite au moins une zone locale en compression créer à l’aide de l’outil de contact selon l’invention présente(nt) une épaisseur supérieure ou égale à 1 ,6 mm. Les feuilles de verre peuvent être recouvertes ou non d’une ou plusieurs couches minces telle qu’une ou plusieurs couches anti-IR par exemple à l’argent ou une ou plusieurs couches dites Low-E (« bas-émisslve » en français) : ces couches ne sont pas prises en compte dans les plages d’épaisseurs de feuilles de verre données dans la présente demande. L’outil de contact selon l’invention peut éventuellement venir au contact d’une face de la feuille revêtue d’une couche mince, mais comme cela ne change pas l’essence de l’invention, on continue de dire par simplification que l’outil de contact vient au contact du verre ou de la feuille de verre.
Une feuille de verre réalisée selon l’invention peut être intégrée dans un vitrage feuilleté en association avec au moins une autre feuille de verre réalisée également de préférence selon l’invention, les zones en compression étant alors placées en vis-à-vis dans le vitrage feuilleté. Les différentes feuilles du vitrage feuilleté (généralement deux feuilles de verre) sont séparées par une feuille intercalaire en matériau polymère, généralement du PVB. La feuille de matériau polymère peut notamment avoir une épaisseur comprise entre 0,3 et 0,9 mm, et notamment avoir une épaisseur de 0,76 mm ou 0,84 mm. L’invention concerne plus particulièrement les vitrages feuilletés bombés comprenant deux feuilles de verre d’épaisseur identique de 1,6 mm ou 2,1 mm séparées par une feuille de PVB de 0,84 mm. Un perçage peut être réalisé dans le vitrage feuilleté assemblé dans les zones du verre en compression de sorte à créer des bords découpés ayant des contraintes permanentes de bord en compression et donc des propriétés mécaniques élevées. L’outil de découpe traverse le vitrage entier en une seule fois.
La figure 1 représente trois modes de réalisation de l’outil 1 selon l’invention en contact avec une feuille de verre 2 à plus de 450°C. Le contact de l’outil avec le verre est adouci grâce à un matériau fibreux 3 comprenant des fibres métalliques réfractaires. L’outil comprend une face de contact pour contacter la feuille de verre, ladite face de contact étant faite du matériau fibreux, lequel recouvre une surface métallique rigide 4 en forme de couronne. La couronne a un diamètre externe De et un diamètre interne Di (indiqué seulement en a) mais cela reste vrai pour b) et c)). L’outil comprend une canalisation 5 alimentée en air. L’air circule dans l’outil pendant son utilisation de sorte à le refroidir, notamment la surface intérieure 6 située en face de la surface métallique rigide 4 en forme de couronne. En a), l’air de refroidissement ne traverse pas la surface métallique sous le matériau fibreux et est évacuée par des orifices 7 dans l’atmosphère ambiante après circulation vis-à-vis de la surface intérieure 6.
En b), l’air de refroidissement traverse des orifices 8 dans la surface métallique sous le matériau fibreux et a donc un accès direct au matériau fibreux 3 à l’intérieur duquel il peut également circuler.
En c), l’air de refroidissement traverse un matériau 9 à porosité ouverte agencé entre le matériau fibreux 3 et la canalisation 5 et a donc un accès direct au matériau fibreux 3 à l’intérieur duquel il peut également circuler. La figure 2 représente une feuille de verre 20 chaude supportée sur un cadre de refroidissement 21. A ce stade, la feuille vient d’être bombée à une température de déformation. Le support et la feuille sont disposés entre deux caissons de refroidissement 22 et 23 comprenant des buses 24 pour souffler de l’air de refroidissement sur les deux faces principales de la feuille afin de la renforcer thermiquement. Chaque caisson est muni d’un outil de contact local 25 et 26 selon l’invention. Les deux caissons se sont rapprochés par un mouvement vertical relatif pour venir plus près de la feuille, et au cours de ce rapprochement, les outils 25 et 26 sont entrés en contact avec les faces principales de la feuille de verre. Ces deux outils sont disposés en vis-à-vis de part et d’autre de la feuille de verre de sorte à agir sur la même zone du verre par chacune de ses deux faces. Chaque outil 25 et 26 peut être l’un de ceux de la figure 1. On remarque que les faces de contact 27 et 28 des outils sont inclinées par rapport à l’horizontale pour suivre la courbure de la feuille. Cette orientation s’est faite automatiquement lors du contact avec le verre grâce à une rotule intérieure à l’outil représentée plus en détail sur la figure 3 a). La figure 3 représente un caisson de refroidissement en vue de côté en a) et en vue de dessus en b). Le caisson comprend des buses 31 munies d’orifices 33 pour souffler de l’air de refroidissement vers une face principale d’une feuille de verre (non représentée). Un outil selon l’invention 32 est relié à une buse par une embase 35. La face de contact 34 de l’outil est en un matériau réfractaire recouvrant une surface métallique en forme de couronne comprenant un diamètre externe De. L’outil comprend une canalisation intérieure 38 pour la circulation d’air passant à proximité de la face de contact. L’outil 32 est ici du type de celui de la figure 1 c), c’est-à-dire comprenant un matériau poreux 37 agencé entre le matériau fibreux et la canalisation intérieure. L’outil comprend un tube fixe 39 relié à une buse 31 par l’embase 35. Un autre tube 40 est monté coulissant sur le tube 39. Un ressort 41 est monté entre une butée solidaire du tube 39 et une butée solidaire du tube 40 pour amortir le mouvement de translation du tube 40 par rapport au tube 39. Le ressort 41 est un organe d’amortissement amortissant l’entrée en contact de l’outil avec le verre. La face du contact est montée sur une tête 42 en liaison avec le tube 40 par une rotule 43. Cette rotule 43 est un organe d’orientation permettant à la face de contact de modifier son orientation sous l’effet de l’entrée en contact de l’outil avec le verre. Avantageusement, un organe d’orientation de la face de contact de l’outil, telle qu’une rotule 43, permet une orientation automatique lors de l’entrée en contact de l’outil avec le verre, l’outil s’adaptant ainsi à la forme du verre (dont la surface n’est généralement pas plane en raison du bombage), sans requérir aucun réglage. Grâce à un organe d’orientation comme la rotule 43, l’outil de contact 32 est « auto-adaptatif » relativement à la feuille de verre, notamment mais non exclusivement d’une application à une autre.
L’outil est alimenté en air de refroidissement par un tuyau 44. L'air traverse le tube 39, puis le tube 40 puis la rotule 43 grâce à des orifices. L’air arrive ensuite au matériau poreux 37 qu’il traverse pour ensuite traverser le matériau fibreux 34.
La figure 4 représente un dispositif de bombage et de refroidissement de feuilles de verre 53 et 54 faisant usage de l’outil de contact selon l’invention.
Le procédé est représenté à différents stades de la progression des feuilles : a) puis b) puis c). Les feuilles individuelles circulent de la gauche vers la droite. Elles sont tout d’abord convoyées par un lit de rouleaux 50 dans un four 51 qui les amène à une température de bombage. Elles sortent du four et arrivent sous une forme supérieure de bombage 52, leur course étant ralentie à l’approche d’une butée amovible 55 qui les stoppe alors qu’elles sont à très basse vitesse. Pendant l’arrivée de la feuille 53 sous la forme de bombage 52, la feuille 54 subit un refroidissement général par soufflage d’air sur ses deux faces principales grâce à deux caissons de soufflage 59 et 60 munis de buses de soufflage situés de part et d’autre de la feuille de verre. La feuille 54 est portée par un cadre de refroidissement 56. Chaque caisson 59 et 60 est muni d’un outil de contact local 57 et 58 venant au contact d’une face de la feuille, les faces de contact de ces deux outils venant en vis-à-vis l’un par rapport à l’autre, de part et d’autre de la feuille, afin de la refroidir localement plus fortement. En a), tes deux caissons se sont rapprochés pour venir souffler plus près de la feuille. En b), les deux caissons se sont éloignés de sorte que les outils 57 et 58 ont perdu leur contact avec la feuille et le cadre de refroidissement 56 a éloigné la feuille 54 figée pour l’emmener dans une zone de refroidissement secondaire. Pendant ce temps-là, la feuille 53 est bombée par pressage entre le cadre de pressage 61 et la forme supérieure 52. La forme de bombage comprend des orifices traversant permettant d’exercer une aspiration sur la feuille 53 bombée. L’aspiration est déclenchée pour permettre au cadre de pressage 61 de redescendre alors que la feuille reste portée par la forme supérieure. Le cadre de refroidissement 56 est alors placé sous la feuille 53, puis l’aspiration est stoppée et la feuille 53 est larguée sur le support de refroidissement 56. Ce dernier entraîne ensuite la feuille 53 qu’il supporte entre les caissons de trempe pour faire subir à la feuille 53 le même traitement de refroidissement que la feuille 54.
La figure 5 représente un vitrage feuilleté 80 comprenant un orifice 82. Le feuilleté associe deux feuilles de verre bombées selon l’invention, la zone 81 de l’orifice ayant été refroidie localement selon l’invention (avant perçage de l’orifice) pour chacune des deux feuilles. L’orifice 82 a été réalisé après assemblage du feuilleté en une seule opération de percement. Les zones grisées représentent tes zones comprenant des contraintes de compression de bord, mais sont en réalité invisibles à l’œil nu. La périphérie du vitrage comprend une ceinture de contraintes de compression 83 qui s’est produite naturellement après bombage au cours du refroidissement, sans qu’il soit nécessaire de souffler dessus. La bordure de l’orifice 82 comprend également des contraintes de compression de bord 84 qui ont été réalisées grâce au refroidissement local selon l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Outil (1 , 25, 26, 32, 57, 58) de refroidissement local par contact d’une feuille de verre (2, 20, 53, 54) à une température supérieure à 450°C, dit outil de contact, comprenant une canalisation (5) intérieure pour la circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’air, et une face de contact (27, 28, 34) destinée à venir au contact de la feuille de verre (2, 20, 53, 54) comprenant une ceinture de compression périphérique (83), ledit outil (1 , 25, 26, 32, 57, 58) étant configuré pour créer au moyen de ladite face de contact (27, 28, 34) une zone locale (81 ) en compression qui, située au moins partiellement à l’intérieur de la ceinture de compression périphérique (83) de la feuille (2, 20, 53, 54), présente une aire inférieure à 10%, et même inférieure à 5%, voire à 2%, de l’aire de la feuille de verre.
2. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la face de contact (27, 28, 34) est en un matériau (3) perméable à l’air comprenant des fibres réfractaires, dit matériau fibreux.
3. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau fibreux (3) recouvre une surface métallique (4) apte à laisser passer le fluide de refroidissement de la canalisation (5, 38) au matériau fibreux (3).
4. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la surface métallique (4) comprend des orifices (8) permettant au fluide de refroidissement de s’échapper de la canalisation (5) et de circuler au travers du matériau fibreux (3).
5. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface métallique (4) est celle d’un matériau (9) à porosité ouverte, notamment en particules métalliques frittées, dit matériau poreux, permettant au fluide de refroidissement de s’échapper de la canalisation (5) et de circuler au travers du matériau fibreux (3).
6. Outil selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le matériau fibreux (3) recouvre une surface métallique (4) en forme de couronne.
7. Outil selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le diamètre externe De de la couronne est compris dans le domaine allant de 20 à 60 mm et le diamètre interne de la couronne est compris dans le domaine allant de De - 0,5 mm à De - 20 mm.
8. Outil selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un organe d’amortissement (41), notamment un ressort, amortissant l'entrée en contact de l’outil avec la feuille de verre.
9. Outil selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un organe d’orientation (43), notamment une rotule, permettant à la face de contact de modifier son orientation sous l’effet de l’entrée en contact de l’outil avec la feuille de verre.
10. Dispositif de bombage et/ou de refroidissement d’une feuille de verre (2,
20, 53, 54), notamment individuelle, comprenant au moins un outil (1, 25, 26, 32, 57, 58) de refroidissement local par contact de ladite feuille de verre, dit outil de contact, comprenant une canalisation (5) intérieure pour la circulation d’un fluide de refroidissement, notamment de l’air, et une face de contact (27, 28, 34) destinée à venir au contact de la feuille de verre alors que celle-ci est portée par un outil de bombage (52, 61 ) ou par un cadre de refroidissement (56) après bombage.
11.Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend une forme supérieure de bombage (52), un cadre de bombage (61) pour supporter la feuille et presser sa périphérie contre la forme supérieure de bombage (52), au moins un outil de contact (1 , 25, 26, 32, 57, 58) étant solidaire du cadre de bombage (61 ) de sorte que la face de contact (27, 28, 34) vient au contact de la feuille de verre (2, 20, 53, 54) lorsque celle-ci est portée par le cadre de bombage (61), notamment au cours du pressage de la feuille de verre (2, 20, 53, 54) entre ie cadre de bombage (61) et la forme supérieure de bombage (52).
12. Dispositif selon l’une des revendications précédentes de dispositif, caractérisé en ce qu’il comprend un système de refroidissement forcé par soufflage d’air sur la feuille de verre (2, 20, 53, 54) supportée par un cadre de refroidissement (56).
13. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ie système de refroidissement forcé comprend des caissons de refroidissement (59, 60) aptes à souffler de l’air de refroidissement vers les deux faces principales d’une feuille de verre (2, 20, 53, 54) reposant sur le cadre de refroidissement (56), au moins un outil de contact (1, 25, 26, 32, 57, 58) étant embarqué sur au moins un caisson de refroidissement (59, 60).
14. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les caissons de refroidissement (59, 60) sont aptes à être animés d’un mouvement vertical relatif leur permettant de se rapprocher ou de s’éloigner, les caissons (59, 60) étant aptes à se rapprocher lorsque le cadre de refroidissement (56) portant une feuille de verre (2, 20, 53, 54) se trouve entre eux de sorte que chaque outil de contact (1 , 25, 26, 32, 57, 58) équipant un caisson de refroidissement (59, 60) vient au contact d’une face de la feuille de verre au cours ou à la fin d’un rapprochement des deux caissons (59, 60).
15. Procédé pour réaliser une zone locale (81) en compression dans une feuille de verre (2, 20, 53, 54) comprenant
> le chauffage de la feuille de verre à une température supérieure à sa température de Strain Point, puis
> le refroidissement général de la feuille de verre jusqu’à une température inférieure à sa température de Strain Point, un refroidissement local par contact local étant exercé par l’outil de contact (1, 25, 26, 32, 57, 58) de l’une des revendications d’outil précédentes ou par l’outil de contact (1, 25, 26, 32, 57, 58) du dispositif de l’une des revendications de dispositif précédentes, le contact commençant alors que la feuille de verre (2, 20, 53, 54) est à une température supérieure à sa température de Strain Point.
16. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le refroidissement général procure une trempe ou une semi-trempe au verre.
17. Procédé selon l’une des revendications précédentes de procédé, caractérisé en ce que le contact local est exercé alors que la feuille de verre (2, 20, 53, 54) est en cours ou en fin de bombage et/ou alors que la feuille de verre (2, 20, 53, 54) est en cours de refroidissement général.
18. Procédé selon l’une des revendications précédentes de procédé, caractérisé en ce que la zone locale (81 ) en compression est inscrite dans un cercle de diamètre inférieur ou égal à 80 mm.
19. Procédé de fabrication d’un vitrage (80) comprenant une feuille de verre comprenant une zone locale (81 ) en compression réalisée par le procédé de l’une des revendications précédentes de procédé, comprenant la découpe d’un orifice (82) traversant dans ou en bordure de la zone iocaie (81 ) en compression de ladite feuille de verre.
20. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le refroidissement local est suffisant en durée et en intensité pour qu’après découpe, ie bord (82) découpé présente une contrainte de compression de bord d’au moins 1 MPa et de préférence d’au moins 2 MPa et de préférence d’au moins 3 MPa et de préférence d’au moins 4 MPa, et de préférence d’au moins 8 MPa, et généralement inférieure à 25 MPa.
21. Procédé selon l’une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que le vitrage (80) est un vitrage feuilleté dont chaque feuille de verre est réalisée selon l’une des deux revendications précédentes, chaque feuille de verre présentant avant découpe une zone locale (81) en compression en face de zones locales en compression des autres feuilles de verre du vitrage, la découpe étant réalisée sur chaque feuille de verre avant assemblage en vitrage feuilleté, ou la découpe étant réalisée après assemblage du vitrage feuilleté.
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