DISPOSITIF DE DISTRIBUTION DE COLLE ET PROCEDE DE COLLAGE, AINSI QUE VITRAGE ISOLANT ET SON INTERCALAIRE POURVU DE COLLE

L'invention concerne un dispositif de distribution de colle et un procédé de collage, en particulier pour coller un intercalaire sur un vitrage en vue de la fabrication d'un vitrage isolant. L'invention s'intéresse plus particulièrement, sans y être limitée, à un vitrage isolant dont l'intercalaire est solidaire des tranches des feuilles de verre.

Un tel vitrage isolant est par exemple connu d'après la demande de brevet W0-A1 -03040507. La disposition de l'intercalaire à l'extérieur et sur la tranche du vitrage a l'avantage notamment d'augmenter la visibilité au travers du vitrage par rapport à un vitrage dont l'intercalaire est disposé entre et contre les faces internes des feuilles de verre.

L'assemblage des feuilles de verre, est réalisé en maintenant les feuilles de verre écartées sur leur chant et en regard, par des moyens adaptés tels que des ventouses, tandis que l'intercalaire est collé et pressé sur la tranche du vitrage au moyen d'au moins deux galets presseurs adaptés chacun à venir en appui contre chacune des tranches des deux feuilles de verre, l'intercalaire présentant sur la face de collage un adhésif, du type colle, déposé par des moyens de distribution juste avant l'application de l'intercalaire contre le verre.

Pour assurer convenablement les étapes de préparation à l'assemblage et d'assemblage des verres, la demande de brevet WO 04/072424 propose un dispositif porte-outil qui permet à un outil, devant coopérer avec au moins une partie de la périphérie du substrat, de contourner ledit substrat de manière rapide et sans nécessiter un grand espace d'accueil, le dispositif étant asservi pour assurer le positionnement exact de l'outil par rapport au substrat. Pour le collage de l'intercalaire, le dispositif porte-outil supporte les moyens de distribution de colle qui peuvent par exemple consister en un pistolet délivrant de la colle sous pression.

On connaît des systèmes à pistolet dont le dosage de la colle est obtenu par une pompe volumétrique de type pompe à engrenage par transfert de volume. Cependant ces équipements sont encombrants et ne peuvent pas être logés dans le dispositif porte-outil servant à contourner le substrat dans l'application donnée ci-dessus en exemple. En outre, ce transfert volumique de la colle est séquence par le pas des engrenages, ce qui favorise malencontreusement le cisaillement local de la colle, pouvant engendrer au niveau du cordon de colle continu appliqué sur le substrat un cisaillement du cordon, et en ne garantissant pas au final une étanchéité parfaite du vitrage. Pour agencer dans un faible volume un système de délivrance de colle, on connaît un pistolet qui délivre de la colle, non pas par pilotage mécanique avec transfert volumique, mais par pilotage pneumatique.

Un tel pistolet comporte une chambre qui est alimentée en colle sous pression et qui présente une buse de sortie pour la colle. Un pointeau longitudinal agencé dans la chambre est mobile en translation, et est destiné à obturer la buse lorsqu'il s'agit de stopper la délivrance de colle. La buse de sortie présente une entrée conique qui est destinée à coopérer par appui avec l'extrémité du pointeau de forme sphérique pour arrêter la colle.

Le pointeau est déplacé par un vérin pneumatique de course réduite adaptée au débit nécessaire de délivrance de colle. Un ressort de sécurité est prévu en cas de dysfonctionnement du circuit de pilotage pneumatique pour fermer immédiatement la distribution de colle depuis la buse du pistolet.

Le fonctionnement de ce pistolet est du type binaire, c'est-à-dire que le pistolet est soit ouvert, soit fermé. Aussi, une fermeture trop anticipée de la buse peut conduire à un manque de délivrance de colle, ce qui entraîne le dépôt sur l'intercalaire d'une quantité insuffisante de colle engendrant au final une mauvaise étanchéité du vitrage. A l'inverse, une fermeture qui n'est pas assez rapide conduit à une surépaisseur de colle déposée sur l'intercalaire ce qui génère une pollution et des défauts esthétiques pour le vitrage. Par conséquent, ce type de pistolet ne permet pas une progressivité dans la délivrance de la colle et une homogénéité du dépôt, progressivité et homogénéité qui s'avèrent pourtant nécessaire en raison de certains paramètres que sont notamment la vitesse de délivrance de l'intercalaire (vitesse de

défilement pouvant aller de 15 m/min à 25 m/min), la viscosité assez importante de la colle (100 à 300 Pa/s), la nécessité d'un bas débit (de l'ordre de 2 à 5 g de colle par mètre linéaire, soit un débit de 30 à 125 g/min), et d'un temps de réponse très court (de l'ordre de 10 ms). La vitesse de l'intercalaire est en effet variable et adaptée au type de contour du vitrage (forme polygonale ou courbe) ; en particulier au niveau des angles du vitrage lorsque celui-ci en présente, le contournement des angles s'effectue de manière moins rapide que le suivi d'une ligne droite. De plus à l'arrêt de la délivrance de l'intercalaire, il convient de stopper immédiatement la délivrance de colle sans engendrer un sous ou sur-dosage, ce qui n'est pas réalisable avec un tel pistolet.

Enfin, une telle ouverture/fermeture binaire ne permet pas d'adapter le débit de la colle délivrée sur l'intercalaire en fonction de la viscosité de la colle.

L'invention a donc pour but de fournir un dispositif de distribution de colle qui permet de contrôler la quantité de colle à déposer afin de maîtriser dans le procédé de collage d'un intercalaire sur un vitrage, l'homogénéité du cordon de colle selon la vitesse de délivrance du substrat sur lequel est déposé la colle, en phase stabilisée du substrat (vitesse constante), ou en phase d'accélération ou de décélération pour des points singuliers du produit, tel qu'un vitrage, contre lequel le substrat encollé est rapporté.

Selon l'invention le dispositif de distribution de colle pour le collage d'un intercalaire d'un vitrage isolant comporte une chambre qui présente une entrée d'alimentation en colle dans ladite chambre et une buse de sortie pour la distribution de colle hors de la chambre, un pointeau qui présente une tête et qui est mobile en translation dans la chambre et est apte à obturer la buse de sortie, la buse de sortie comprenant un orifice d'entrée situé du côté intérieur de la chambre et contre lequel est destinée à s'appuyer la tête du pointeau pour fermer la buse, caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens d'asservissement à commande électronique pour piloter et commander la position du pointeau.

Ainsi, le pointeau n'est pas mobile séquentiellement, c'est-à-dire mobile de sorte que seules deux ou trois positions existent pour le figer en réponse à un ordre manuel, mais il est mobile en réponse à un ordre à commande électronique

de manière à le positionner à l'endroit exactement souhaité pour délivrer le débit attendu.

Selon une caractéristique, le dispositif comporte des moyens d'entraînement en translation du pointeau, tel qu'un vérin à vis, qui sont externes à la chambre et sont associés à l'extrémité du pointeau opposée à la tête.

Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un moteur qui est destiné à actionner les moyens d'entraînement en translation, tandis que les moyens d'asservissement à commande électronique comportent un variateur de vitesse qui pilote le moteur. Avantageusement, les moyens d'asservissement à commande électronique fonctionnent en boucle fermée et comportent des moyens électroniques de pilotage qui reçoivent en entrée la position du pointeau et commandent en sortie au variateur de vitesse, une vitesse de consigne ou un couple de consigne à atteindre par le moteur. Pour assurer une homogénéité de la colle délivrée, il est en effet nécessaire de contrôler le débit de distribution de colle, car la vitesse du substrat sur lequel on applique la colle, ici l'intercalaire, peut varier ou bien le grammage de la colle (poids de colle déposée par mètre linéaire) peut également varier.

C'est pourquoi, les moyens d'asservissement à commande électronique fonctionnent en boucle fermée, la position du pointeau étant adaptée en temps réel en fonction du débit souhaité de colle. A la position du pointeau, correspond une vitesse ou un couple de consigne du moteur.

Par ailleurs, il est également nécessaire de veiller au débit d'alimentation en colle dans la chambre qui influe sur le débit final de délivrance de colle hors de la chambre. Aussi, la vitesse ou le couple de consigne du moteur est signifié pour une valeur donnée du débit d'alimentation en colle dans la chambre qui dépend de la pression de l'alimentation en colle dans la chambre et des caractéristiques rhéologiques de la colle, liées en particulier à sa température.

Afin de s'assurer que la valeur de consigne (de la vitesse ou du couple) est celle qui correspond à une valeur de pression donnée du système d'alimentation en colle pour la chambre, et à une température donnée de la colle, le dispositif de l'invention comporte avantageusement un capteur de pression qui est situé en amont de l'entrée d'alimentation en colle de la chambre, et un capteur de

température qui est disposé à proximité de l'entrée d'alimentation de la chambre. Les informations issues du capteur de pression ou du capteur de température sont transmises aux moyens d'asservissement à commande électronique.

Selon une autre caractéristique, les moyens d'asservissement à commande électronique comportent un codeur absolu qui est apte à signifier aux moyens électroniques de pilotage la position du pointeau dans la chambre. Un codeur absolu a l'avantage de ne pas nécessiter de prise de référence lors de la remise sous tension du dispositif, ce qui permet une utilisation sécurisée et garantit systématiquement la bonne position de fermeture lorsqu'il s'agit d'arrêter la distribution de colle.

En cas de dysfonctionnement, le dispositif comporte avantageusement un système de sécurité de fermeture immédiate de la buse.

Selon une caractéristique, l'orifice d'entrée de la buse et la tête du pointeau apte à coopérer avec l'orifice d'entrée, ont chacun une forme adaptée pour obtenir une linéarité du débit de colle hors de la chambre.

De plus, l'orifice d'entrée de la buse et la tête du pointeau apte à coopérer avec l'orifice d'entrée ont des formes de coopération mutuelle.

L'orifice d'entrée de la buse présente de préférence une forme conique, tandis que la tête du pointeau destinée à coopérer avec l'orifice d'entrée de la buse est à surface de révolution et présente une section dont la pointe est triangulaire.

Selon une autre caractéristique, la pointe de la tête du pointeau est à bout arrondi.

Le dispositif de l'invention présente toute son utilité pour délivrer un cordon de colle homogène à de faibles débits, en particulier entre 30 et 125 g/min, ou selon un grammage compris entre 2 et 5 g/ml.

Il est utilisé pour déposer une épaisseur mince de colle de l'ordre de 0,3 mm et adapte le débit de colle délivrée en fonction de la rhéologie de la colle. Il est ainsi configuré pour délivrer la colle au plus proche de la zone recevant la colle.

Utilisé pour déposer de la colle sur un substrat, il est particulièrement adapté à gérer des phases d'accélération et de décélération du substrat lorsque

ce dernier est en mouvement tout en garantissant une continuité volumique du cordon de colle déposé.

Aussi ce dispositif est-il avantageusement utilisé pour le collage d'un intercalaire d'un vitrage isolant, en particulier pour le collage d'un intercalaire plat contre les tranches des feuilles de verre d'un vitrage isolant.

L'invention a également trait à un procédé de dépôt de colle sur un substrat au moyen d'un dispositif tel que revendiqué ci-dessus.

L'invention se rapporte également à un vitrage isolant comportant au moins deux feuilles de verre et un intercalaire assurant la séparation des feuilles de verre, l'intercalaire étant collé aux feuilles de verre en présentant de la colle qui est déposée sur ledit intercalaire selon le procédé de l'invention.

L'invention permet de fournir un dépôt de colle qui se présente sous la forme d'au moins un cordon continu, homogène, ne présentant aucun cisaillement et présentant un grammage de 2 à 5 g/ml selon une épaisseur n'excédant pas 0,5 mm.

L'invention réalise ainsi un vitrage isolant comportant au moins deux feuilles de verre et un intercalaire assurant la séparation des feuilles de verre, l'intercalaire étant rendu solidaire de l'extérieur du vitrage en étant collé sur les tranches des feuilles de verre, un cordon de colle étant en regard de chaque tranche de feuille de verre.

D'autres détails et avantages de l'invention vont à présent être décrit, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe du dispositif de distribution de colle selon l'invention ; - les figures 2a et 2b illustrent un exemple de réalisation de la forme de la tête du pointeau associée à une forme particulière de l'orifice d'entrée de la buse de délivrance de colle, respectivement en positions ouverte et fermée de la buse ; les figures 3a et 3b montrent une variante de réalisation des figures 2a et 2b. La figure 1 illustre un dispositif 1 de distribution de colle, l'arrivée de la colle dans le dispositif étant représentée par la référence 2.

L'utilisation de ce dispositif est avantageusement applicable à la distribution de colle sur un substrat nécessitant un débit régulé de matière, en particulier un

grammage de l'ordre de 2 à 5 g de matière par mètre linéaire (ml) ou un débit de 30 à 125 g/min et pour une matière assez visqueuse (100 à 300 Pa/s), le substrat pouvant ou non être en défilement.

Le dispositif comporte une chambre 10 logeant la colle 2 et un pointeau 20 mobile en translation dans la chambre 10.

La chambre 10 comprend une entrée 11 d'alimentation en colle, au moins une buse de sortie 12 pour délivrer un cordon de colle. La buse de sortie présente une orifice d'entrée 13 du côté intérieur de la chambre qui est de forme sensiblement conique. L'entrée d'alimentation 11 est reliée à l'extérieur de la chambre à un tuyau flexible 11a connecté en amont 11 b à un système sous pression d'alimentation en colle non illustré. Le tuyau est gainé en comprenant une résistance chauffante interne de manière à garder ledit tuyau à la température idoine en rapport avec la viscosité de la colle. Le pointeau 20 comporte un corps oblong 21 et une tête 22. La tête 22 est interne à la chambre et est en regard de l'orifice d'entrée 13. L'extrémité 23 du corps, à l'opposé de la tête 22, est externe à la chambre.

L'extrémité externe 23 est couplée à des moyens d'asservissement à commande électronique 3 qui assurent la translation du pointeau dans la chambre 10 via des moyens d'entraînement 4 et un moteur 5.

La tête 22 du pointeau présente une surface de révolution, et son extrémité 22a est en pointe.

La translation du pointeau 20 en direction de la buse de sortie 12 engendre l'engagement de la tête 22 dans l'orifice d'entrée 13 de la buse, qu'on nommera par la suite le siège du pointeau. Cette translation provoque en fonction de la position du pointeau, une variation du volume de colle utile dans la buse, et donc une variation du débit de colle distribuée.

La position adéquate du pointeau par rapport à l'orifice d'entrée permet de contrôler le débit exactement voulu de colle distribuée. La forme de la tête 22 est adaptée pour coopérer mutuellement avec la forme de l'orifice d'entrée 13, la tête 22 constituant un élément mâle et épousant parfaitement la forme de l'orifice 13 constituant l'élément femelle, de manière à assurer une fermeture étanche de la buse lorsque ladite tête est totalement en appui contre la surface du siège.

La forme de l'orifice d'entrée 13 ainsi que la forme de la tête 22 du pointeau participent également au contrôle du débit de colle. Leur forme assure en effet de fournir un débit de colle qui suit une courbe linéaire de travail en fonction de la position de pointeau, ce qui conduit à un dépôt homogène de colle sur le substrat de réception.

Les figures 2a, 2b illustrent un exemple de réalisation quant à la forme de la tête du pointeau associée à une forme particulière de l'orifice d'entrée de la buse, respectivement en positions ouverte et fermée de la buse. Les figures 3a et 3b correspondent à une variante de réalisation. De préférence, on donne à la tête 22 une section 22b de forme polygonale dont les segments de droite coopèrent mutuellement avec les lignes du siège 13 de manière à obturer la buse lorsque le pointeau y est totalement enfoncé.

Avantageusement, l'extrémité 22a de la tête présente une section triangulaire, et peut être à bout arrondi (figure 2a ou 3a). Le pointeau 20 doit être mû en temps réel par rapport au débit nécessaire de colle à un instant donné, ce qui est réalisable par un asservissement à commande électronique du pointeau par les moyens 3. En fonction de différents paramètres dépendant de la viscosité de la colle, du mouvement ou non du substrat sur lequel est appliquée la colle, de la vitesse du substrat lorsque celui-ci est en mouvement, une valeur de consigne du débit de colle est définie. Cette valeur de consigne est établie au niveau de moyens électroniques de pilotage 30 qui commandent le mouvement du pointeau de manière à le positionner à l'endroit exact correspondant au débit de colle souhaité.

Il est nécessaire de prévoir des moyens adaptés pour parvenir à une translation immédiate et régulée du pointeau 20. Aussi, l'extrémité externe 23 du pointeau est couplée à des moyens d'entraînement en translation 4, tel qu'un vérin à vis, ces moyens d'entraînement étant pilotés par un moteur 5 qui est asservi aux moyens électroniques 30 via un variateur de vitesse 31.

Le variateur de vitesse 31 gère en boucle fermée la vitesse ou le couple du moteur 5 de manière à contrôler la position du pointeau dans la chambre et par conséquent le débit de colle délivrée.

La position du pointeau est relevée à l'aide d'un codeur 32 dit absolu, c'est- à-dire un codeur pour lequel une position de référence 0 est initialement identifiée

et enregistrée dans les moyens électroniques de pilotage 30. La position du pointeau est fournie à un contrôleur d'axe numérique incorporé dans les moyens de pilotage 30 qui, en fonction de la position génère et indique au variateur de vitesse 31 une vitesse de consigne ou un couple de consigne pour assurer la position voulue du pointeau.

On parle dans la suite de la description du « mode vitesse » lorsque le variateur de vitesse agit sur la vitesse du moteur. On utilise ce mode lorsque le pointeau est à une position fixe dans la chambre afin de délivrer un débit constant, le moteur tournant à une vitesse constante. On utilise encore ce mode vitesse au démarrage du dispositif de distribution de colle ou en vue de l'arrêt du dispositif lorsque l'on passe respectivement dans des phases transitoires d'accélération ou de décélération de dépose de colle sur le substrat, la variation de vitesse du moteur entraînant la modification de la position du pointeau dans la chambre et par conséquent modifiant le débit de colle délivrée.

On parle du « mode couple » lorsque le variateur de vitesse agit sur le couple du moteur. Ce mode est utilisé pour assurer un accostage précis et robuste de la tête 22 du pointeau contre son siège 13 de manière à fermer l'orifice de sortie en garantissant la fonction d'étanchéité, quel que soit l'environnement du pointeau. En effet, l'usure des pièces (l'extrémité du pointeau, le siège) ou l'éventualité d'un encrassement de la surface des pièces par une surépaisseur de colle par exemple, peut engendrer une incertitude quant à l'ajustement de la position du pointeau en position d'appui contre son siège en mode vitesse; alors qu'en contrôlant le couple du moteur, on contrôle parfaitement l'effort fourni par le moteur et l'on peut garantir ainsi l'appui ferme et étanche du pointeau contre son siège. Bien entendu, la valeur de consigne du couple qui garantit la fermeture du dispositif est obtenue par apprentissage mais est ensuite fixée définitivement.

Ainsi, pour la fermeture du dispositif, on déplace le pointeau via le mode vitesse jusqu'à proximité immédiate du siège, position pour laquelle le variateur de vitesse bascule en mode couple.

Enfin, le mode couple est privilégié lorsque le débit doit être modulé de manière précise sur des courtes distances, par exemple au niveau des angles du substrat à contourner. La régulation de la rotation du moteur via le couple est

préférée pour assurer une régulation plus précise de la position du pointeau et par conséquent du débit de colle.

Le débit est certes réglé par la position du pointeau comme expliqué ci- dessus mais il est par ailleurs fortement dépendant de la pression fournie en amont 11 b du tuyau flexible 11 pour alimenter la colle jusque dans la chambre. Cette pression qui correspond alors à un débit de colle en entrée de la chambre 11 est liée à la rhéologie de la colle. Or un changement de température de la colle de l'ordre du degré modifie sa viscosité, et si la pression pour l'alimentation de la colle reste inchangée, le débit en sortie de la buse 12 est alors modifié. Aussi est-il nécessaire de contrôler la température de la colle dans la chambre pour fournir une pression en alimentation de colle adaptée au débit souhaité en sortie de buse, corrélativement à la position du pointeau.

L'ensemble des organes, en particulier le tuyau flexible, la chambre, le siège du pointeau, l'orifice de sortie de la buse, qui se trouvent au contact de la colle sont déjà maintenus à une température de conditionnement de la colle dans une plage de 100 à 140 ⁰ C, au moyen de résistances électriques insérées dans lesdits organes qui sont faits dans un matériau conducteur de la chaleur. Pour le contrôle de la température, un capteur de température 6 est disposé au niveau de l'entrée 11 d'alimentation en colle dans la chambre 10. Un capteur de pression 7 est également prévu en amont 11 b du tuyau flexible 11a de manière à fournir une image de la viscosité de la colle.

Ces paramètres, températures et pression, sont acquis en temps réel et permettent par apprentissage et modélisation de définir des tables de débits de colle en sortie de la buse, débits associés au positionnement du pointeau et à la température et la pression, afin d'établir précisément le profil de déplacement du pointeau pour maîtriser le débit dans les phases transitoires d'accélération et de décélération de dépose de la colle.

Ainsi, une variation de température correspondra à une nouvelle température de la colle, pour laquelle à une pression donnée de la colle, et à une position donnée du pointeau, une valeur de débit en sortie de buse est prévisible. Pour adapter à la valeur souhaitée la valeur du débit qui aura changé en raison du changement de la température de la colle, on modifiera la position du pointeau sans changer la pression de l'alimentation en colle.

Enfin, un système de sécurité 8 de fermeture immédiate de la buse 12 est prévu indépendamment du pointeau 20 afin de pouvoir stopper immédiatement la distribution de colle en cas de dysfonctionnement du pilotage du pointeau. Ce système de sécurité est tel que déjà connu, constitué d'un clapet de fermeture qui est actionné par un ressort piloté par un vérin en réponse à un ordre de déclenchement.

Le dispositif décrit ci-dessus est particulièrement adapté à des débits de faibles volumes (grammage de 2 à 5 g de matière par mètre linéaire), pour des sections d'application de petite taille (de l'ordre de 2 mm de largeur et de l'ordre de 0,3 mm d'épaisseur).

Un exemple de réalisation sans y être toutefois limité, consiste à déposer de la colle sur un substrat plat du type ruban d'aluminium qui est destiné à constituer l'intercalaire d'un vitrage isolant, l'intercalaire devant être collé sur les tranches des feuilles de verre du vitrage. Le dépôt de colle se fait notamment sur l'intercalaire en mouvement, la vitesse de défilement dudit intercalaire étant de 15 m/min à 25 m/min. Le dispositif de l'invention permet donc dans un environnement extrêmement compact et le plus proche du point d'utilisation et d'application de la colle d'apporter une fonction de dosage en temps réel en particulier pour les phases transitoires d'accélération et de décélération de l'intercalaire en mouvement et donc du dépôt de colle.