FR2893021A1

FR2893021A1 - Procede de fabrication de verre plat, notamment de verre flotte convertible en vitroceramique, et verre plat fabrique selon ce procede

Info

Publication number: FR2893021A1
Application number: FR0654779A
Authority: FR
Inventors: Bernd Loffelbein; Andreas Langsdorf; Christian Kunert; Frank Thomas Lentes; Ulrich Lange; Wolgang Schmidbauer
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2007-05-11
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: FR2893021B1; DE102005053641B3; US20070101765A1; KR20070050361A; JP2007131523A; CN1962500A

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de verre plat, notamment de verre flotté convertible en vitrocéramique, dans lequel on fait en sorte qu'il se forme un film liquide entre d'une part la dalle arrière et les éventuelles dalles de contention et d'autre part le courant de verre. Le film liquide peut notamment être constitué du métal du bain de flottage. De préférence, les dalles sont en un matériaux poreux et l'on fait passer à travers leurs pores le liquide formant le film.L'invention concerne aussi un verre plat fabriqué selon ce procédé.

Description

Procédé de fabrication de verre plat, notamment de verre flotté

convertible en vitrocéramique, et verre plat fabriqué selon ce procédé Le procédé de fabrication de verre plat est connu depuis des décennies. Dans le procédé usuel, on fait couler le verre liquide par-dessus une lèvre d'entrée, en continu, sur le métal fondu du bain de flottage. Le verre s'étale alors sur le bain jus-qu'à ce qu'il atteigne une épaisseur d'équilibre d'environ 7 mm, puis on étire encore la bande de verre sur le bain de flottage pour lui donner l'épaisseur voulue, de 0,5 à environ 5 mm. A l'endroit où le verre liquide vient rencontrer le bain de flottage, il se forme un bombement ("bossage", "talon"). La majeure partie du verre liquide s'écoule vers l'avant en direction de la sortie du bain de flottage, mais une partie s'écoule également vers l'arrière et de là vers les côtés. Cette partie de la cuve de flottage où le verre s'écoule vers l'arrière est appelée "zone arrière". Cette zone de la cuve de flottage présente à peu près la forme d'un entonnoir s'ouvrant en direction de la sortie de la cuve de flottage. Les deux côtés de l'entonnoir sont constitués usuellement de briques en céramique appelées "dalles de contention". Le bout étroit de l'enton- noir est constitué par la paroi aarrière de la cuve de flottage ou par une brique de céramique disposée devant cette paroi et appelée "dalle arrière". La partie du courant de verre qui s'écoule vers l'arrière vient buter sur le dalle arrière et les dalles de contention qui la renvoient de sorte qu'elle coule avec la masse principale de verre, en direction de la sortie de la cuve de flottage.

On sait depuis longtemps que la retenue de verre qui se produit dans la zone arrière peut entraîner des défauts dans le verre. Le verre qui subit cette retenue séjourne plus longtemps sur le bain que le verre qui coule directement vers la sortie. Cela peut donner à ce verre-là une viscosité différente, parce qu'il se refroidit plus fortement, et des phénomènes de dévitrification ou de décomposition peuvent aussi se produire. Il est déjà connu de chauffer les bandes marginales du verre se trouvant dans la zone arrière en y faisant passer un courant électrique (DE-PS 1 596 590 ou US 3 850 787) pour diminuer la viscosité du verre dans cette zone.

Le document DE-A-2 218 275 présente une autre voie selon laquelle, dans la zone arrière, la vitesse d'écoulement du verre liquide est améliorée grâce à une forme particulière donnée à l'ensemble de la zone. On peut en outre, selon ce document, prévoir dans la zone arrière, entre le verre et la brique moulée, un coussin de gaz pour soutenir le verre. Bien sûr, du gaz peut alors passer aussi sous le verre et provoquer aussi bien des perturbations dans la bande de verre que des turbulences indésirables dans le bain de flottage. Si on met ce procédé en oeuvre avec des verres cristallisables, on obtient en général des résultats insatisfaisant au regard des prescriptions. Dans la plage de températures où il faut travailler avec des vitesses de refroidissement relativement faibles pour tirer la bande de verre, il y a déjà cristallisation effective, de sorte que la céramisation ultérieure du verre, c'est-à-dire sa transformation en une vitrocéramique, au cours de laquelle on commence par maintenir le verre pendant un temps bien défini à une température bien définie, afin d'assurer la formation de germes, pour ensuite, à une température plus élevée, laisser croître des cristaux à partir des germes formés, est influencée négativement par les cristaux indésirables formés pendant le tirage de la bande de verre. La dalle arrière et les dalles de contention peuvent jouer le rôle de germes hétérogènes pouvant conduire à la formation de cristaux parasites dans les bordures de la bande de verre, du fait du long séjour dans la zone arrière. Cela conduit aussi, lors de la céramisation ultérieure, à des irrégularités, en particulier à de fortes tensions dans la bande de verre, qui peuvent provoquer des ruptures du verre dans le four de refroidissement. Ce problème a été abordé jusqu'à présent par deux voies. D'une part on a développé des types de verre où il y a moins de risques de formation de zones perturbées, et d'autre part, en engendrant volontairement des courants dans le métal du bain, on s'oppose aux phénomènes indésirables de cristallisation ou de formation de germes. Selon le document US-A-3 684 475, on réalise, au moyen d'une pompe, un écoulement laminaire du métal du bain, à une vitesse correspondant à celle de la bande de verre sur le bain de métal, ceci permettant d'éviter qu'apparaissent des inhomogénéités de la vitesse du bain de métal dans la zone marginale et les inhomogénéités de cristallisation qui leur sont associées, en particulier dans la zone marginale. Selon le document WO 2005/0 731 38 Al, on crée aussi dans la zone arrière un courant de métal du bain qui doit réduire l'extension du bombement vers l'arrière, suffisamment pour que le verre ne puisse plus avoir de point d'ancrage au niveau de la dalle arrière. Mais l'absence de point d'ancrage rend difficile de main-tenir la bande de verre en position stable, et il devient plus difficile de conférer à la bande de verre une forme bien définie.. De plus, on empêche ainsi que des impure-tés provenant de la lèvre d'entrée soit amenées dans la zone marginale, du fait de l'écoulement, et puissent ainsi se retrouver au sein du produit. Un procédé analogue est connu par le document EP 0 850 888 Al. Dans ce procédé, on produit dans le bain de flottage, dans la zone des bords de la bande de verre, un courant vertical au moyen duquel on peut ajuster la position du bord de la bande de verre sur le bain de flottage. Le document GB 1 158 958 A décrit un procédé dans lequel les dalles de contention sont constituées d'un matériau perméable aux gaz, au travers duquel on souffle du gaz sous pression contre le verre, pour diminuer le frottement de celui-ci sur les dalles de contention. Mais ce procédé souffre du fait, particulièrement gênant, que du gaz peut parvenir sous la surface du verre, ce qui contrarie l'obtention d'une bande de verre de bonne qualité.

L'objectif de l'invention est de trouver un procédé de flottage simple à exé- cuter et qui, mis en oeuvre avec des verres tendant à cristalliser, par exemple des verres de base pour la fabrication de disques en vitrocéramique, empêche les phénomènes indésirables de dévitrification dans les zones de bord, suffisamment pour que ne se produisent ni tensions importantes dans la bande de verre, ni ruptures dans le four de refroidissement. Il faut alors, en particulier pour un façonnage sûr de la bande de verre, employer encore dans la zone arrière une dalle arrière et des dalles de contention, qui ont fait leurs preuves, pour pouvoir garantir la position constante de la bande de verre dans cette zone arrière. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de fabrication de verre plat dans lequel, comme on le sait bien, on verse en continu, dans une installation de produc- tion de verre flotté, du verre liquide sur un bain de métal et l'on en fait là une bande de verre de largeur et d'épaisseur voulues, le courant de verre venant buter, dans la zone de coulée, sur une ou plusieurs parois délimitantes constituées par une dalle arrière et/ou des dalles de contention. Dans le procédé de l'invention, on fait en sorte qu'il se forme, entre d'une part la dalle arrière et/ou les dalles de contention et d'autre part le verre coulant dans la zone de coulée, un film en le métal du bain de flottage, qui empêche tout contact direct entre le verre liquide et la dalle arrière et/ou les dalles de contention. De préférence, le verre employé dans la présente invention est un verre pré- curseur de vitrocéramique. Dans la présente invention, il est préférable que la ou les parois délimitantes, avantageusement au nombre de trois, soient constituées chacune d'une dalle en céramique, faite d'un matériau à pores ouverts ou présentant, sur sa face en contact avec le verre, une couche en un matériau à pores ouverts, et que le film soit formé par un liquide que l'on fait passer de force par les pores de ce matériau. Ce liquide est de préférence un métal, en particulier le métal du bain de flottage. Il est avantageux qu'il y ait, dans la ou les dalles constituant les parois délimitantes, un canal distributeur dans lequel passe ce liquide, lequel se trouve de préférence à une température située entre la température du métal du bain dans la zone de coulée et cette tempéra- ture augmentée de 150 C. La présente invention a aussi pour objet un verre plat, en particulier un verre précurseur de vitrocéramique, fabriqué selon le procédé de l'invention.

On a constaté avec surprise que, quand un film liquide du métal du bain de flottage se forme sur les parois délimitantes en contact avec le verre liquide dans la zone arrière, la vitesse avec laquelle le verre s'écoule le long des parois délimitantes peut augmenter dans une mesure telle que la formation de germes cristallins ou de cristaux, dans la suite du processus de flottage, est pratiquement arrêtée ou devient si faible qu'elle n'a plus d'effets dommageables. De plus, ce film de liquide supprime tout contact direct du verre avec la dalle arrière et les dalles de contention, de sorte que celles-ci ne peuvent provoquer aucun début de cristallisation. Dans le document DE 1 212 690, on décrit un procédé de fabrication par flottage d'un verre épais, c'est-à-dire un verre dont l'épaisseur dépasse l'épaisseur d'équilibre, qui vaut à peu près 7 mm. Dans ce procédé, on s'oppose à l'étalement naturel du verre en faisant en sorte que celui-ci s'accumule le long des parois latérales de la cuve de flottage. Pour réduire le frottement du verre sur ces parois latérales, on provoque la formation, entre ces parois et le verre, d'un film de lubrification en oxyde ou métal fondu. Le métal en excès passe par-dessus le bord de la cuve et tombe dans une rainure de réception. Mais cela n'est possible que parce que le verre présente une épaisseur supérieure à l'épaisseur d'équilibre. Ce procédé ne peut pas servir à fabriquer du verre plat d'épaisseur inférieure à l'épaisseur d'équilibre, premièrement parce que le verre ne vient pas en contact avec les parois latérales de la cuve de flottage, et deuxièmement parce que le métal ne pourrait pas passer par- dessus le bord de la cuve, en raison d'une épaisseur trop faible. Les conditions dans lesquelles est mis en oeuvre le processus de flottage font que, dans la zone arrière, le verre n'entre en contact qu'avec la paroi frontale ou avec une pièce façonnée montée devant cette paroi, à savoir la dalle arrière. Mais il est beaucoup plus fréquent d'utiliser, en plus de la dalle arrière, deux pièces façonnées (dalles de contention) qui s'écartent l'une de l'autre dans la direction d'écoulement du verre fondu et qui dirigent la masse de verre fondu, dans la zone arrière et un peu au-delà de cette zone dans la direction d'écoulement du verre. Toutes les surfaces délimitantes qui entrent en contact avec le verre liquide doivent être dotées d'un film liquide, afin qu'il ne puisse pas y avoir formation de cristaux ou de germes. Par surfaces délimitantes, on entend toutes les surfaces, pièces façonnées et similaires sur lesquelles vient buter le verre fondu. Ces surfaces ne sont pas forcément en céramique ; elles peuvent être en un métal approprié, et l'on peut aussi se servir de pièces façonnées en céramique dotées d'un revêtement métallique. En général, pour des raisons de coût, on utilise des pièces façonnées en céra- mique réfractaire. Pour qu'un film de liquide se forme entre le verre et la surface délimitante, le plus avantageux est d'utiliser, pour le corps formant la surface délimitante, un matériau à pores ouverts, ou de munir au moins les surfaces tournées vers le verre d'une couche faite d'un tel matériau, à travers les pores duquel est amené le liquide ou le métal liquide qui forme le film de liquide. Ce liquide est amené par-derrière, et comme il est fait du métal du bain de flottage et présente par conséquent une haute densité ainsi qu'une viscosité relative-ment élevée, la porosité et la taille des pores n'ont pas tellement d'importance. De préférence, on utilise un matériau à pores ouverts dont la porosité vaut de 30 à 70 % et dont les pores ont une taille de 0,02 à 1,0 mm. On peut naturellement, au lieu d'un matériau poreux, utiliser aussi un matériau doté d'un grand nombre de trous ou de fentes à travers lesquels le métal liquide formant le film peut être amené à la surface.

La pression sous laquelle le liquide peut être amené est relativement faible, et elle vaut de 0,05 à 1,00 bar, bien entendu en fonction de la taille des pores et de l'épaisseur du matériau à traverser, ou de la chute de pression dans ce matériau. Comme matériau poreux, on peut utiliser tout matériau inerte vis-à-vis du liquide et de l'atmosphère environnante, à la température régnante. On emploie de préférence des céramiques poreuses, par exemple Al2O3, ZrO2 ou des aluminosilicates, mais des métaux poreux, par exemple des métaux frittés à base de tungstène, du graphite poreux et des matériaux similaires conviennent bien eux aussi. Comme le liquide formant le film est constitué par du métal du bain de flot- tage, on peut sans problèmes faire refluer dans ce bain le film liquide qui s'écoule, ainsi que prélever dans le bain le liquide nécessaire à la production du film liquide. Il est avantageux de filtrer le liquide pour en retirer les particules solides. La circulation du liquide depuis le bain, à travers le dispositif d'épuration et jusqu'au matériau poreux, peut être assurée par des pompes usuelles, telles que celles qu'on utilise également pour faire circuler le métal du bain de flottage. La température du liquide formant le film doit en général correspondre à la température du bain de flottage dans la zone arrière, c'est-à-dire se trouver dans la plage allant à peu près de 1000 à 1300 C. Mais il peut être avantageux que la température à laquelle le liquide formant le film est poussé au travers du matériau po-reux dépasse de jusqu'à 150 C la température du bain dans la zone arrière, grâce à quoi la couche de verre venant en contact avec le liquide formant le film peut être maintenue chaude plus longtemps, ce qui est particulièrement efficace pour empêcher la formation de cristaux et de germes cristallins.

Dans ce qui suit, on explique l'invention en se reportant au dessin annexé, dans lequel : la figure 1 est une coupe longitudinale à travers la zone arrière d'un dispositif de flottage employé dans le procédé de l'invention ; et la figure 2 est une vue en plan de la zone arrière d'une cuve de flottage corn- portant une dalle arrière et des dalles de contention. La figure 1 représente schématiquement la zone d'entrée (zone arrière) d'un dispositif de flottage de verre. Le verre liquide 1 coule par-dessus une lèvre de coulée 2 pour arriver sur le bain de métal 3 qui se trouve dans une cuve 4. On voit que le verre arrivant sur le bain forme un bombement 6 qui vient buter sur la paroi 8 d'une brique de céramique 7 (dalle arrière). La paroi 8 est poreuse et l'on force à traverser celle-ci, à l'aide d'une pompe P, du métal liquide 9 du bain qui va former, entre la paroi 8 et le bombement 6, un film qui empêche tout contact direct entre le verre du bombement 6 et la brique de céramique 7 (dalle arrière). La brique de céramique 7 comporte un canal distributeur interne 10, conçu pour assurer une répartition uniforme du métal fondu à l'intérieur de cette brique de céramique. La figure 2 montre en plan la zone arrière, la lèvre de coulée étant retirée pour des raisons de visibilité. On reconnaît la dalle arrière 7, la conduite 11 amenant le métal liquide du bain, et le canal distributeur 10 situé à l'intérieur de la dalle arrière et dessiné en pointillé. Des deux côtés de la dalle arrière 7 sont disposées les dalles de contention 12 et 12' qui s'écartent l'une de l'autre comme les côtés d'un entonnoir dans la direction d'écoulement du verre, et auxquelles est également amené du métal liquide, par des conduites 13, 13' et des canaux distributeurs 14, 14'.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de verre plat, dans lequel on verse en continu, dans une installation de production de verre flotté, du verre liquide sur un bain de métal et l'on en fait là une bande de verre de largeur et d'épaisseur voulues, le cou- rapt de verre venant buter, dans la zone de coulée, sur une ou plusieurs parois délimitantes constituées par une dalle arrière et/ou des dalles de contention, caractérisé en ce que l'on fait en sorte qu'il se forme, entre d'une part la dalle arrière et/ou les dalles de contention et d'autre part le verre coulant dans la zone de coulée, un film en le métal du bain de flottage, qui empêche tout contact direct entre le verre liquide et la dalle arrière et/ou les dalles de contention..

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre liquide versé est un verre précurseur de vitrocéramique.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les parois délimitantes sont constituées chacune d'une dalle en céramique, faite d'un matériau à pores ouverts ou présentant, sur sa face en contact avec le verre, une couche en un matériau à pores ouverts, le liquide formant le film étant forcé à passer par les pores de ce matériau.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le liquide formant le film liquide est un métal, en particulier du métal du bain de flottage.

5. Procédé selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il y a trois parois délimitantes.

6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il y a, dans la dalle formant une paroi délimitante, un canal distributeur dans lequel passe le liquide.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le liqui- de formant le film se trouve à une température située entre la température du métal du bain dans la zone de coulée et cette température augmentée de 150 C.

8. Verre plat, en particulier verre précurseur de vitrocéramique, fabriqué par un procédé conforme à l'une des revendications précédentes.