WO1986004297A1 - Procedes pour fabriquer des substrats de miroirs en beton de resine et miroirs correspondants - Google Patents

Procedes pour fabriquer des substrats de miroirs en beton de resine et miroirs correspondants Download PDF

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WO1986004297A1
WO1986004297A1 PCT/FR1986/000023 FR8600023W WO8604297A1 WO 1986004297 A1 WO1986004297 A1 WO 1986004297A1 FR 8600023 W FR8600023 W FR 8600023W WO 8604297 A1 WO8604297 A1 WO 8604297A1
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resin
layer
aggregates
mirror
substrate
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PCT/FR1986/000023
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Inventor
Pierre G. Assus
André M. GLENTZLIN
Original Assignee
Centre National De La Recherche Scientifique - C.N
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00596—Mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors

Definitions

  • the present invention relates to methods for fabricating mirror substrates made of resin concrete and the mirrors obtained by these methods.
  • the technical sector of the invention is that of the manufacture of mirrors.
  • mirrors are made from a block of glass, one side of which is machined and polished with very high precision along a determined geometric surface which can be plane, spherical, parabolic or any other geometrical shape, convex or concave.
  • the quality of the images depends on the differences between the real reflecting surface and a theoretical geometric surface.
  • An astronomical mirror said to be of quality ⁇ / 10 must have a reflecting face whose deviations from the theoretical geometric surface are at any point less than one tenth of the average wavelength of the radiation visible to be reflected.
  • the work of manufacturing and polishing a traditional quality mirror ⁇ / 10 in glass 0.5 m in diameter takes about a month and a half and the cost of such a mirror is between 50,000 and 100,000 francs.
  • the manufacture of a traditional astronomical mirror of quality ⁇ / 10 having a diameter of 1.50 m takes about six months and the cost is between 800,000 francs and 1.6 million francs.
  • the outer face of the resin layer is then covered with a reflective layer.
  • the reflective layer can be deposited on the polished face of the mold before the resin layer is applied to it according to the technique described in the FR patent. 1,187,363 (F. SCHWARTZ- INO).
  • This so-called surface replication technique makes it possible to use the same mold a very large number of times to manufacture identical series of mirrors, but it is necessary to prevent the polished face of the mold from being deformed or scratched.
  • the resin layer must be supported by a rigid and non-deformable substrate and it is necessary that the manufacture of this substrate does not entail high costs so that the cost of manufacturing mirrors is lower than that of traditional mirrors.
  • the objective of the present invention is to provide means making it possible to manufacture mirrors of astronomical quality or other such precise geometric surfaces, in particular series of identical mirrors, from the same mold having a surface. polished which is a mating surface of the reflecting face of the mirrors from which an imprint of polymerizable resin is taken, by associating this imprint with a rigid and non-deformable substrate which can itself be poured into a mold and which has very good adhesion with the layer of resin which constitutes the reflecting geometric face of the mirror.
  • a mold is made, the bottom of which has a polished upper face, complementary to the reflecting face to be produced;
  • a thin, uniform hard layer is deposited on said film; - Poured into said mold a resin concrete forming a substrate;
  • an astronomical quality mirror is made by a surface replication process consisting in supplementing the substrate with a layer of resin which. is placed in contact with the external face of the substrate, that is to say the face which was in contact with the polished face of the bottom of the mold and a film is deposited on this layer of resin reflective.
  • the surface replication phase comprises the following operations:
  • a resin concrete substrate is made;
  • a mold is made having a polished face complementary to the reflecting face of the mirror to be produced;
  • a layer of liquid polymerizable resin is deposited on said film;
  • the particle size distribution of the aggregates of the resin concrete used to manufacture the substrate is as follows:
  • the invention results in new substrates of resin concrete mirrors and mirrors of astronomical quality comprising these substrates.
  • the methods according to the invention make it possible to manufacture mirrors of astronomical quality with large apertures in a much shorter time and for a price clearly lower than that of traditional glass mirrors. They make it possible to produce series of identical mirrors from the same mold.
  • the mirrors obtained by the methods according to the invention have local defects of very small amplitude having depths between 0.1 nm and 10 nm, over ranges of a few millimeters, which gives a spot of diffusion of the image of a source point located at infinity having an opening of the order of 1 second.
  • Figure 1 is an axial section showing the step of manufacturing the resin concrete substrate of a concave mirror.
  • FIG. 2 is an axial section showing the step of manufacturing the surface layer by surface replication.
  • Figure 3 is an axial section of a mirror obtained by a method according to the invention.
  • FIG. 4 is a graph representing the particle size distribution curve of the aggregates of the resin concrete used to make a mirror substrate according to the invention.
  • FIG. 1 represents a mold 1 intended for manufacturing several substrates of identical concave mirrors, of as ⁇ tronomic quality called ⁇ / 10.
  • the bottom of the mold 2 has an upper face 3 which is a very precise geometric replica said to be conjugate or complementary to the reflecting surface of the mirror. If the mirrors to be manufactured are concave, the upper face of the mold 1 is convex and vice versa.
  • the bottom of the mold 2 is for example made of glass and the face 3 is polished with great precision using the traditional mirror-making technique.
  • the method according to the invention makes it possible to successively manufacture several identical mirror substrates of astronomical quality using the same mold base 2.
  • the face 3 of the mold is first coated uniformly with a film 4 of a non-stick product which facilitates demou ⁇ lage.
  • the non-stick product is for example a layer of liquid silicone or any other oil, for example squalane, having the same adhesive properties. It can also be a layer of polytetrafluoroethylene (teflon) powder. In the case of a glass mold 2, it may be a film of gold.
  • Layer 4 is a very thin film, of constant thickness, which exactly matches the geometric shape of surface 3.
  • a hard, peelable uni ⁇ form protective layer 5 is deposited which is intended to prevent abrasion of the release film 4 and of the geometric surface 3 during the operations of placing and vibrating the substrate.
  • the layer 5 is for example a layer of polymerizable resin which is poured in the liquid state before polymerization or in the state dissolved in a solvent for example a layer of polyvinyl, of polyester, of ethylene terephthalic acid ester glycol (mylar) etc ....
  • the layer 5 can consist of a plastic film which is stretched over the film 4.
  • the layer 5 has a certain thickness, so that the upper face of the layer 5 does not exactly reproduce the precise geometrical shape of the face 3.
  • a concrete substrate 6 is poured resin composed of aggregates coated in a polymerizable resin.
  • the resin chosen is preferably fairly fluid before polymerization and has a low shrinkage coefficient during hardening, for example an epoxy or polyester resin.
  • the proportion of resin used for the manufacture of the substrate 6 is such that the resin fills all the gaps between the aggregate grains of the resin concrete.
  • the aggregates used for the manufacture of resin concrete can be crushed mineral aggregates (quarters, granite, limestone etc %), crushed glass, crushed ceramic, metallic grains etc ...
  • the nature of the aggregates is chosen according to the applications. Preferably, materials having a low coefficient of expansion, a low density and a good coefficient of thermal conduction are used.
  • fiber reinforcements such as glass fibers, carbon fibers, organic or synthetic fibers can be incorporated into the resin concrete to improve the mechanical tensile strength.
  • the aggregates can be formed by hollow beads, for example hollow glass beads, of different sizes.
  • the substrates 6 can be lightened by cavities. Likewise, channels can be formed during the molding, in the mass of the substrate 6, in which a liquid can be made to circulate per ⁇ keeping the temperature of the substrate constant during the use of the mirror.
  • the manufacture of the substrate 6 by resin concrete molding makes it possible to easily reserve cavities or channels in the substrate.
  • cement adhesives which are mixed binders composed partly of resin and partly of cement.
  • the resin can be replaced by such a mixed binder based on resin and cement.
  • the particle size distribution of the aggregates composing the resin concrete must be chosen in such a way that the mixture, after vibration, has the greatest apparent density possible, so that the proportion of void between the grains of aggregates is as small as possible. This result is obtained by choosing a particle size distribution of the aggregates which is a function of the nature of these aggregates and of the type of crushing thereof. According to a characteristic of the invention, this distribution follows a law which is set out below.
  • the aggregates are divided into granulometric classes which are defined by the dimensions of the meshes of a series of sieves which grow according to a geometric progression of reason 2, that is to say that each class of granulometry corresponds to the grains which pass through a sieve whose meshes have a dimension d and which are retained on the following sieve whose meshes have a dimension d / 2.
  • the upper class is chosen which includes grains whose dimensions are less than a value D and greater than D / 2, D being approximately equal to one tenth of the smallest dimension of the substrates 6 a. fabricate, which is usually the thickness.
  • D the minimum thickness of which is of the order of 40 mm
  • aggregates are chosen whose largest grains pass through a sieve whose meshes have a width of 4 mm.
  • Aggregates are chosen, about half of which are in the upper class, that is to say between D and D / 2. The other half of the aggregates are distributed in approximately 10 lower particle size classes according to a logarithmic distribution law.
  • y be the proportion of aggregates expressed as a percentage of the total weight of aggregates included in a particle size class.
  • d be the mesh width which constitutes the upper limit of a class of particle size which is composed of aggregates which pass through the sieve having a mesh width d and which are retained on the sieve having a mesh width -.
  • FIG. 4 represents a numerical example of a particle size distribution curve of crushed mineral aggregates intended for manufacturing mirror substrates having a minimum thickness of 40 m / m.
  • the largest grains of the aggregate pass through a sieve whose opening is equal to 4 mm.
  • the coefficient m is 4.5.
  • Curve 4 represents on the ordinate the weight proportion of aggregates in each class and the cumulative proportion of aggregates y. less than a dimension d.
  • the grain size curve consists of two straight sections.
  • the openings of the meshes which define the upper limit of each class decrease according to the geometric progression of reason below: 4, 2, 1, 0.5, 0.25; 0.125; 0.06; 0.03; 0.015; 0; 006 and 0.003.
  • the weight proportions of aggregates in each class * correspond to the points located on a second straight section C2 connecting point 0, "1 / 0.003 to point 50% ⁇ /.
  • the aggregates are mixed and a quantity of liquid resin is mixed into the mixture, which is measured to correspond exactly or with a slight excess to the volume * of vacuum between the grains . This volume is calculated from a comparison between the apparent density of the mixture and the actual density of the material of which the aggregates are composed.
  • the resin concrete After preparing the resin concrete, it is poured into a mold 1 for making the substrate 6, for example vibrated by means of a vibrating table on which the mold 1 is placed and allowed to harden.
  • the protective layer 5 can be removed from the surface 7 of the substrate either by peeling it or by means of a solvent.
  • the protective layer 5 may be a layer of polymerizable resin which is left in place on the surface of the substrate.
  • FIG. 2 represents the second phase of the process during which a layer of resin which is polymerizable by the known technique of surface replication, which is the technique described, is applied to the surface 7 of the substrate or to the layer 5 left in place.
  • a layer of resin which is polymerizable by the known technique of surface replication which is the technique described, is applied to the surface 7 of the substrate or to the layer 5 left in place.
  • a mold 8 which is for example a mold made of glass or any other material that is easy to polish, which mold has a surface 9 which has a shape which is conjugate or complementary to the reflecting surface to be obtained.
  • mold 2 can be used in place of mold 8 during this second phase.
  • the surface 9 of the mold 8 is uniformly coated with a release layer 10. After which, a thin layer 11 of polymerizable resin is applied to the release layer 10. Before this resin has hardened, the substrate 6 is applied to it and the resin layer 11 is allowed to harden which matches the shape of the surface 9. After drying, it is easily demolded thanks to the layer
  • FIG. 3 10 and a mirror shown in FIG. 3 is obtained which comprises a substrate 6 made of resin concrete and a surface layer 11 made of resin, the external face of which has a geometric shape which 10
  • the finished mirror may comprise a resin layer 5 interposed between the substrate 6 and the end layer 11.
  • a metallic reflective film is applied to the layer 11 by one of the many known methods, for example ⁇ ple by vacuum metallization, by chemical reduction of a metal salt, by electroplating, etc.
  • the polymerizable resin which constitutes the layer 11 is the same as the resin of the resin concrete of the substrate 6 * and that which constitutes the protective layer 5, so that a very good adhesion is obtained between the layer 11 and the substrate 6 or between the layer 11, the layer 5 and the substrate 6.
  • the method according to the invention makes it possible to produce a mirror with a 50 cm opening of quality ⁇ / 10 in about two weeks during which the actual work is only 3 to 4 days, the rest of the time being spent on waiting of the polymerization of the resin.
  • the cost price of such a mirror is of the order of a tenth of that of a traditional mirror of the same quality in glass.

Abstract

Un procédé pour fabriquer un substrat de miroirs comporte les opérations suivantes: - on fabrique un moule (1) dont le fond (2) a une face supérieure (3) polie et complémentaire de la surface réfléchissante à réaliser; - on enduit cette face (3) d'une pellicule (4) d'un produit de démoulage et on dépose une couche dure uniforme (5); - on coule dans le moule (1) un béton de résine, on laisse durcir et on démoule pour obtenir un substrat (6) en béton de résine. Une application est la fabrication en série de substrats de miroirs et de miroirs de qualité astronomique.

Description

Procédés pour fabriquer des substrats de miroirs en béton de résine et miroirs correspondants.
La présente invention a pour objet des procédés pour fabri¬ quer des substrats de miroir en béton de résine et les miroirs obte- nus par ces procédés.
Le secteur technique de l'invention est celui de la fabri¬ cation de miroirs.
Traditionnellement, les miroirs sont fabriqués à partir d'un bloc de verre dont une face est usinée et polie avec une très grande précision suivant une surface géométrique déterminée qui peut être plane, sphérique, parabolique ou toute autre forme géomé¬ trique convexe ou concave.
La qualité des images dépend des écarts entre la surface réfléchissante réelle et une surface géométrique théorique. Un miroir astronomique dit de qualité λ/10 doit présen¬ ter une face réfléchissante dont les écarts par rapport à la surface géométrique théorique sont en tout point inférieurs au dizième de la longueur d'onde moyenne des radiations visibles à réfléchir. Les travaux de fabrication et de polissage d'un miroir traditionnel de qualité λ/10 en verre de 0,5 m de diamètre, durent environ un mois et demi et le coût d'un tel miroir est compris entre 50.000 et 100.000 Francs. La fabrication d'un miroir astronomique traditionnel de qualité λ/10 ayant un diamètre de 1,50 m, durent environ six mois et le coût est compris entre 800.000 Francs et 1,6 million de francs.
Pour réduire les coûts et les durées de fabrication, on a cherché à fabriquer des miroirs par des procédés dits de réplication de surface consistant à réaliser un moule en verre dont une face est polie avec une très grande précision suivant une surface conju- guée ou complémentaire de la face réfléchissante â réaliser et à couler dans ce moule une couche de résine polymérisable dont la face placée au contact de la face polie du moule est parfaitement lisse et reproduit l'empreinte de celle-ci.
La face externe de la couche de résine est ensuite recou- verte d'une couche réfléchissante. La couche réfléchissante peut être déposée sur la face polie du moule avant que l'on applique sur celui-ci la couche de résine suivant la technique décrite dans le brevet FR. 1.187.363 (F. SCHWARTZ- INO) . Cette technique dite de réplication de surface permet d'utiliser un même moule un très grand nombre de fois pour fabri¬ quer des séries de miroirs identiques, mais il faut éviter que la face polie du moule ne soit déformée ou rayée. De plus, pour fabriquer des miroirs de grande ouverture de qualité astronomique par cette technique, il faut que la couche de résine soit supportée par un substrat rigide et indéformable et il faut que la fabrication de ce substrat n'entraîne pas des frais élevés afin que le coût de fabrication des miroirs soit moins éle- vé que celui des miroirs traditionnels.
L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens permettant de fabriquer des miroirs de qualité astronomique ou d'autres surfaces géométriques aussi précises, notamment des sé¬ ries de miroirs identiques, à partir d'un même moule ayant une sur- face polie qui est une surface conjuguée de la face réfléchissante des miroirs dont on prend une empreinte en résine polymërisable, en associant cette empreinte à un substrat rigide et indéformable qui peut être lui-même coulé dans un moule et qui présente une très bonne adhérence avec la couche de résine qui constitue la face géométrique réfléchissante du miroir.
Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé pour fa¬ briquer un substrat de miroir qui comporte la suite d'opérations suivantes :
- on fabrique un moule dont le fond a une face supérieure polie, complémentaire de la face réfléchissante à réaliser;
- on enduit ladite face polie d'une pellicule d'un produit anti-adhésif destiné à faciliter le démoulage;
- on dépose sur ladite pellicule une couche dure mince et uniforme; - on coule dans ledit moule un béton de résine formant un substrat;
- on laisse durcir et on démoule ledit substrat.
Une fois le substrat en béton de résine fabriqué, on fa¬ brique un miroir de qualité astronomique par un procédé de réplica- tion de surface consistant à compléter le substrat par une couche de résine qui. est disposée au contact de la face externe du substrat, c'est-à-dire de la face qui était en contact avec la face polie du fond du moule et on dépose sur cette couche de résine une pellicule réfléchissante.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la phase de réplication de surface comporte les opérations suivantes :
- on fabrique d'abord un substrat en béton de résine; - on fabrique un moule ayant une face polie complémentaire de la face réfléchissante du miroir à réaliser;
- on enduit ladite face polie d'une pellicule d'un produit anti-adhésif destiné à faciliter le démoulage;
- on dépose sur ladite pellicule une couche de résine polymérisable liquide;
- on applique sur ladite couche de résine, avant qu'elle ne soit solidifiée, la face dudit substrat en béton de résine qui était en contact avec ladite couche dure;
- on laisse durcir la résine; - on démoule;
- et on applique sur la face externe de ladite couche de ré¬ sine, une pellicule réfléchissante.
Selon une caractéristique de l'invention, la répartition granulometrique des agrégats du béton de résine servant à fabriquer le substrat est la suivante :
- une moitié environ du poids des agrégats est composée d'agrégats de la classe granulometrique supérieure dont la limite supérieure est définie par une largeurde maille qui est de l'ordre du dizième de la plus faible dimension du miroir à réaliser et dont la limite inférieure est définie par une largeur de maille égale à la moitié de la limite supérieure;
- l'autre moitié du poids des agrégats est composée d'a¬ grégats qui se répartissent dans une dizaine de classes granulome- triques dont les limites supérieure et inférieure sont définie par des dimensions de mailles suivant une progression géométrique de rai- y son deuxetla proportion pondérale d'agrégats/exprimée en pourcentage du poids total d'agrégats, qui passe à travers un tamis ayant une ouverture de maille d varie suivant une loi de la forme y = k Vïï"dans laquelle k est un coefficient constant et m une constante comprise entre 3 et 6.
L'.invention a pour résultat de nouveaux substrats de mi¬ roirs en béton de résine et des miroirs de qualité astronomique comportant ces substrats. Les procédés selon l'invention permettent de fabriquer des miroirs de qualité astronomique de grande ouverture dans un temps beaucoup plus court et pour un prix nettement inférieur à celui des miroirs traditionnels en verre. Ils permettent de réaliser des séries de miroirs iden¬ tiques à partir d'un même moule.
Les essais réalisés ont montré que les miroirs obtenus par les procédés selon l'invention ont des défauts locaux de très faible amplitude ayant des profondeurs comprise entre 0,1 nm et 10 nm, sur des plages de quelques millimètres, ce qui donne une tache de diffusion de l'image d'un point source situé à l'infini ayant une ouverture de l'ordre de 1 seconde.
Des mesures ont été effectuées sur un miroir plan réalisé par un procédé selon l'invention ayant une ouverture de 300 mm. Ces mesures ont montré que la surface réfléchissante de ce miroir res¬ tait comprise entre deux plans dont la distance est inférieure à λ/10.
La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif,^.plusieurs étapes successives de la fabrication d'une réplique de miroir par un pro-* cédé selon l'invention.
La figure 1 est une coupe axiale montrant l'étape de fabrication du substrat en béton de résine d'un miroir concave.
La figure 2 est une coupe axiale montrant l'étape de fabrication de la couche superficielle par réplication de surface. La figure 3 est une coupe axiale d'un miroir obtenu par un procédé selon l'invention.
La figure 4 est un graphique représentant la courbe de répartition granulometrique des agrégats du béton de résine utilisé pour fabriquer un substrat de miroir selon l'invention. La figure 1 représente un moule 1 destiné à fabriquer plusieurs substrats de miroirs concaves identiques, de qualité as¬ tronomique dite λ/10.
Le fond du moule 2 comporte une face supérieure 3 qui est une réplique géométrique très précise dite conjuguée ou complê- mentaire de la surface réfléchissante du miroir. Si les miroirs à fabriquer sont concaves, la face supérieure du moule 1 est convexe et inversement.
Le fond du moule 2 est par exemple en verre et la face 3 est polie avec une grande précision suivant la technique tradition¬ nelle de fabrication des miroirs.
Le procédé selon l'invention permet de fabriquer successi¬ vement plusieurs substrats de miroirs identiques de qualité astrono- ique en utilisant le même fond de moule 2.
La face 3 du moule est d'abord enduite uniformément d'une pellicule 4 d'un produit anti-adhésif qui facilite le démou¬ lage. Le produit anti-adhésif est par exemple une couche de sili- cone liquide ou de tout autre huile,par exemple du squalane,ayant les mêmes propriétés adhesives. Ce peut être également une couche de poudre de polytétrafluorëthylène (téfIon) . Dans le cas d'un moule 2 en verre, ce peut être une pellicule d'or.
La couche 4 est une pellicule très fine, d'épaisseur constante, qui épouse exactement la forme géométrique de la sur- face 3.
Sur la pellicule 4, on dépose une couche de protection uni¬ forme dure et pelable 5 qui est destinée à éviter l'abrasion de la pellicule de démoulage 4 et de la surface géométrique 3 pendant les opérations de mise en place et de vibration du substrat. La cou- che 5 est par exemple une couche de résine polymêrisable qui est coulée à l'état liquide avant polymérisation ou à l'état dissous dans un solvant par exemple une couche de polyvinyle, de polyester, d'ester d'acide téréphtalique éthylène glycol (mylar) etc....
La couche 5 peut être constituée par un film en matière plastique qui est tendu sur la pellicule 4.
La couche 5 a une certaine épaisseur, de sorte que la face supérieure de la couche 5 ne reproduit pas exactement la forme géométrique précise de la face 3. Au-dessus de la couche de protec¬ tion 5, on coule un substrat 6 en béton de résine composé d'agrê- gats enrobés dans une résine polymêrisable. La résine choisie est, de préférence, assez fluide avant polymérisation et elle a un faible coefficient de retrait pendant le durcissement, par exemple une ré¬ sine époxy ou polyester.
La proportion de résine utilisée pour la fabrication du substrat 6 est telle que la résine remplisse tous les vides entre les grains d'agrégats du béton de résine.
Les agrégats utilisés pour la fabrication du béton de ré¬ sine peuvent être des agrégats minéraux concassés (quarts, granit, calcaire etc...), du verre concassé, de la céramique concassée, des grains métalliques etc....
La nature des granulats est choisie en fonction des appli¬ cations. On utilise, de préférence, des matériaux ayant un faible coefficient de dilatation, une faible densité et un bon coefficient de conduction thermique.
Avantageusement, on peut incorporer dans le béton de résine des armatures en fibres telles que des fibres de verre, des fibres de carbone, des fibres organiques ou synthétiques pour améliorer la résistance mécanique à la traction.
Les agrégats peuvent être constitués par des billes creuses, par exemple des billes de verre creuses, de différentes grosseurs.
Les substrats 6 peuvent être allégés par des cavités. De même, on peut ménager pendant le moulage, dans la masse du substrat 6, des canaux dans lesquels on pourra faire circuler un liquide per¬ mettant de maintenir la température du substrat constante pendant l'utilisation du miroir.
La fabrication du substrat 6 par moulage en béton de résine permet de réserver facilement dans le substrat des cavités ou des canaux.
On connaît des colles-ciment qui sont des liants mixtes composés en partie de résine et en partie de ciment.
Pour confectionner les substrats 6 selon l'invention, on peut remplacer la résine par un tel liant mixte à base de résine et de ciment.
La répartition granulometrique des agrégats composant le béton de résine doit être choisie de telle façon que le mélange, après vibration, ait la plus grande densité apparente possible, afin que la proportion de vide entre les grains d'agrégats soit la plus réduite possible. Ce résultat est obtenu en choisissant une répartition granulometrique des agrégats qui est fonction de la nature de ces agrégats et du type de concassage de ceux-ci. Selon une caractéristique de l'invention, cette répartition suit une loi qui est exposée ci- après. Les agrégats sont répartis dans des classes granulomêtriques qui sont définies par les dimensions des mailles d'une série de tamis qui croissent suivant une progression géométrique de raison 2, c'est-à-dire que chaque classe de granulométrie correspond aux grains qui passent à travers un tamis dont les mailles ont une dimension d et qui sont retenus sur le tamis suivant dont les mailles ont une dimension d/2.
On choisit d'abord la classe supérieure qui comprend des grains dont les dimensions sont inférieures à une valeur D et supé¬ rieure à D/2, D étant approximativement égal au dixième de la plus petite dimension des substrats 6 a. fabriquer, qui est en général l'épaisseur. Ainsi pour un miroir de 300 mm de diamètre, dont l'épais¬ seur minima est de l'ordre de 40 mm, on choisit des granulats dont les plus gros grains passent à travers un tamis dont les mailles ont une largeur de 4 mm. On choisit des granulats dont la moitié en¬ viron des grains sont compris dans la classe supérieure, c'est-à- dire entre D et D/2. L'autre moitié des agrégats est répartie dans environ 10 classes de granulometrie inférieures suivant une loi de répartition logarithmique.
Soit y la proportion d'agrégats exprimée en pourcentage du poids total d'agrégats comprise dans une classe de granulométrie.
Soit d la largeur de maille qui constitue la limite supérieure d'une classe de granulométrie qui est composée d'agrégats qui passent au tamis ayant une largeur de maille d et qui sont retenus sur le tamis ayant une largeur de maille —.
On choisit la proportion y d'agrégats passant à travers les mailles d'un tamis de dimension d, suivant une loi de répartition logarithmique de la forme log y ≈ — log d ou y = k v d, m étant une constante qui dépend de la nature des matériaux et du type de concassage et qui est comprise entre 3 et 6.
La figure 4 représente un exemple chiffré de courbe de répartition granulometrique d'agrégats minéraux concassés destinés à fabriquer des substrats de miroirs ayant une épaisseur minima de 40 m/m. Dans- cet exemple, les plus gros grains du granulat passent à travers un tamis dont l'ouverture est égale à 4 mm. Le coefficient m est égal à 4,5.
Soit d l'ouverture de la maille qui définit la limite supérieure de chaque classe, la figure 4 représente en,abscisses, sur la ligne inférieure, les valeurs de d en m/m et sur la ligne supérieure, les valeurs correspondantes de
Figure imgf000009_0001
pour m = 4,5. La courbe 4 représente en ordonnées la proportion pondérale d'a¬ grégats dans chaque classe et la proportion cumulée d'agrégats y. inférieurs à une dimension d.
La courbe granulometrique se compose de deux tronçons de droite.
Un premier tronçon Cl relie le point y ≈ 50 % d = v/2 au point y = 100 % d = "l Â.
Les ouvertures des mailles qui définissent la limite supé¬ rieure de chaque classe décroissent suivant la progression géométrique de raison ci-après : 4, 2, 1, 0,5, 0,25; 0,125; 0,06; 0,03; 0,015; 0;006 et 0,003. Les proportions pondérales d'agrégats dans chaque clas¬ se* correspondent aux points situés sur un deuxième tronçon de droite C2 reliant le point 0,"1/0,003 au point 50 % Λ/ .
Dans cet exemple, les valeurs numériques théoriques des proportions dans chaque classe sont données dans le tableau ci- après :
Proportion Classe granulometrique définie par les largeurs de maille;
50 % 2 à 4 mm
8 % 1 à 2 mm 7 7 % % 0,5 à 1 mm
7 % 0,25 à 0,5 mm
6 % 1,125 à 0,25 mm
6 % 0,06 à 0,125 mm
5 % 0,03 à 0,06 mm 4 4 % 0,015 à 0,03 mm
4 % 0,006 à 0,015 mm
3 % 0,003 à 0,006 mm. Bien entendu, la répartition granulometrique effective peut s'écarter légèrement, de l'ordre de ± 1 à 2 % des proportions théori- ques sans que le résultat final ne soit modifié sensiblement.
Après avoir dosé soigneusement les granulats en respectant sensiblement les proportions pondérales théoriques dans chaque classe, on mélange les agrégats et on incorpore au mélange une quantité de résine liquide qui est mesurée pour correspondre exactement ou avec un léger excès au volume* de vide entre les grains. Ce volume est calculé à partir d'une comparaison entre la densité apparente du mélange et la densité réelle du matériau dont les agrégats sont composés.
Après avoir préparé le béton de résine, on le coule dans un moule 1 pour confectionner le substrat 6, on vibre par exemple au moyen d'une table vibrante sur laquelle le moule 1 est posé et on laisse durcir.
Après quoi on démoule facilement grâce à la couche 4 de produit démoulant qui facilite la séparation entre la couche 5 et le fond de moule 2 dont la surface géométrique 3 a été protégée pendant toute l'opération par la couche 5 de sorte que l'état de la surface polie 3 reste parfait et que le moule 2 peut être réutilisé un grand nombre de fois pour couler de nouveaux substrats. Après démoulage du substrat 6, on peut enlever de la sur- fa'ce 7 du substrat la couche de protection 5 soit en la pelant, soit au moyen d'un solvant.
En variante, la couche de protection 5 peut être une couche de résine polymêrisable qui est laissée en place à la surface du substrat.
La figure 2 représente la deuxième phase du procédé au cours de laquelle on applique sur la surface 7 du substrat ou sur la couche 5 laissée en place, une couche de résine polymêrisable par la technique connue de réplication de surface qui est la techni- que décrite par exemple dans le brevet FR. 1.187.363 (F. SCHWARTZ- KINO) .
Selon cette technique, on utilise un moule 8, qui est par exemple un moule en verre ou en tout autre matériau facile à polir, lequel moule comporte une surface 9 qui a une forme conjuguée ou complémentaire de la surface réfléchissante à obtenir. La surface
9 est polie selon la technique traditionnelle de fabrication de miroir astronomique.
En variante, on peut utiliser le moule 2 à la place du moule 8 au cours de cette deuxième phase. On enduit uniformément la surface 9 du moule 8 d'une couche de démoulage 10. Après quoi, on applique sur la couche de démoulage 10 une couche mince 11 de résine polymêrisable. Avant que cette résine n'ait durci, on applique sur elle le substrat 6 et on laisse durcir la couche de résine 11 qui épouse la forme de la surface 9. Après séchage, on démoule facilement grâce à la couche
10 et on obtient un miroir représenté sur la figure 3 qui comporte un substrat 6 en béton de résine et une couche superficielle 11 en résine, dont la face externe présente une forme géométrique qui 10
est conjuguée ou complémentaire de la surface 9 du moule 8 et qui représente la même précision géométrique que celle-ci.
En variante, le miroir terminé peut comporter une couche de résine 5 intercalée entre le substrat 6 et la couche termi- nale 11. On applique ensuite sur la couche 11 une pellicule métal¬ lique réfléchissante par l'un des nombreux procédés connus, par exem¬ ple par métallisation sous vide, par réduction chimique d'un sel métallique, par galvanoplastie etc....
Avantageusement, la résine polymêrisable qui constitue la couche 11 est la même que la résine du béton de résine du substrat 6* et que celle qui constitue la couche de protection 5, de sorte que l'on obtient une très bonne adhérence entre la couche 11 et le substrat 6 ou entre la couche 11, la couche 5 et le substrat 6.
Le procédé selon l'invention permet de réaliser un miroir de 50 cm d'ouverture de qualité λ/10 en deux semaines environ au cours desquelles le travail effectif est de 3 à 4 jours seulement, le reste du temps étant consacré à l'attente de la polymérisation de la résine. Le prix de revient d'un tel miroir est de l'ordre du dixième de celui d'un miroir traditionnel de même qualité en verre.

Claims

R K v i; N D i c A T I o N S
1. Procédé pour fabriquer un ubstrat de miroir, caracté¬ risé par la suite d'opérations suivantes :
- on fabrique un moule (1) dont le fond (2) a une face su¬ périeure (3) polie, complémentaire de la face réfléchissante à
') réaliser;
- on enduit ladite face polie d'une pellicule (4) d'un produit anti-adhésif destiné à faciliter le démoulage;
- on dépose sur ladite pellicule une couche dure (5) mince et uniforme;
10 • - on coule dans ledit moule un béton de résine formant un substrat (6) ;
- on laisse durcir et on démoule ledit substrat.
2. Procédé pour fabriquer un miroir de qualité astronomi¬ que, caractérisé en ce que :
15 - on fabrique un substrat (6) en béton de résine par le procédé selon la revendication 1 ,
- puis, par un procédé de réplication de surface, on réalise, au contact de la face (7) dudit substrat qui était en contact avec la face polie du moule, une couche de
10 résine (11) que l'on revêt d'une pellicule .réfléchissante.
3. Procédé pour fabriquer un miroir de qualité astrono¬ mique, caractérisé en ce que :
- on fabrique un substrat (6) en béton de résine par le procédé selon la revendication 1 ;
-'S - on enlève ladite couche dure (5);
- on fabrique un moule (8) ayant une face (9) polie com¬ plémentaire de la face réfléchissante du miroir à réaliser;
- on enduit ladite face polie (9) d'une pellicule (10) d'un produit anti-adhésif destiné à faciliter le démoulage;
•0 - on dépose sur ladite pellicule une couche (11) de résine polymêrisable liquide;
- on appliqua sur ladite couche de résine (11), avant qu'elle ne soit solidifiée, la face (7) dudit substrat .(6) en béton du résine qui était en contact avec ladite couche dure (5);
-' - on laisse durcir la résine;
- on démoule;
- et on applique sur la face externe de ladite couche de résine (M) une pellicule réfléchissante.
4. Procédé pour fabriquer un miroir de qualité astronomi¬ que, caractérisé en ce que :
- on fabrique un substrat (6) en béton de résine par un procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite couche dure
(5) est une couche de résine polymêrisable qui reste en place après démoulage;
- on fabrique un moule (8) ayant une face (9) polie complé¬ mentaire de la face réfléchissante du miroir à réaliser; - on enduit ladite face polie (9) d'une pellicule (10) d'un produit anti-adhésif destiné à faciliter le démoulage;
- on dépose sur ladite pellicule une couche (11) de résine polymêrisable- liquide;
- on applique sur ladite couche de résine (11) avant qu'elle ne soit solidifiée, la face externe de ladite couche dure (5);
- on laisse durcir, on démoule;
- et on applique sur la face externe de ladite couche de résine (11) une pellicule réfléchissante.
5. Procédé selon ' la revendication 1, 0 caractérisé en ce que ledit béton de résine est composé d'agré¬ gats et d'un liant en résine polymêrisable dont la proportion est telle qu'il remplit tout juste les vides entre les grains d'agrégats.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la répartition granulometrique des agrégats est sensiblement la suivante :
- une moitié environ du poids des agrégats est composée d'agrégats de la classe granulometrique supérieure dont la limite su¬ périeure est définie par une largeur de maille (D) qui est de l'or¬ dre du dixième de la plus faible dimension du miroir à réaliser et 0 dont la limite inférieure est . définie par une lar¬ geur de maille (j) égale à la moitié de la limite supérieure;
- l'autre moitié du poids des agrégats est composée d'agré¬ gats qui se répartissent dans une dizaine de classes granulométri- ques dont les limites supérieuri- et inférieure sont définies par des 5 dimensions de mailles suivant une progression géométrique de raison (2) et la proportion pondérale (.'agrégats (y), exprimée en pour¬ centage du poids total d'agrégats, qui passe à travers un tamis ayant une ouverture de maille (d) varie suivant une loi de m la forme y = k/ d dans laquelle k est un coefficient constant et m une constante comprise entre 3 et 6.
7. Substrat de miroir, caractérisé en ce qu'il est compo¬ sé de béton de résine.
8. Substrat de miroir, caractérisé en ce qu'il est composé de béton de résine composé d'agrégats ayant une répartition granulo¬ metrique selon la revendication 6.
9. Substrat de miroir selon la revendication 8, caracté¬ risé en ce que lesdits agrégats sont des billes creuses.
10. Miroir de qualité astronomique, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat (6) en béton de résine selon la reven- dication 8, dont la face externe (7) est revêtue d'une couche de résine (11) qui est réalisée par un procédé selon la revendication 2.
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