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Appareil pour cintrer des lames de verre.
La présente invention se rapporte d'une manière générale aux appareils' ,pour cintrer ou courber des lames ou plaqués de verre 'et concerne plus particulièrement un moule à cin- trer destiné à produire des lames de verre courbées desti- nées à être utilisées comme pièces de vitrage de véhicules, ou analogues,'les parties marginales de ces lames étant n contrainte de, compression, ce qui leur confère une nature plus robuste .et les rend mieux' aptes à résister aux détério- rations dues.aux chocs ou coups.
La présente invention est basée sur l'aptitude du verre à subir des modifications physiques sous l'effet du chauffa. ge, suivi d'un refroidissement, à la suite de quoi des con- traintes internes se manifestent au sein d'un corps de ver- re ainsi traité. La nature des contrainte. partioulières qui apparaissent dans le corps du verre - c'est-à-dire, le
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fait, à savoir, si ces contraintes sont d'extension ou de compression - dépend de la vitesse avec laquelle le corps est refroidi à partir d'une température élevée. En contrô- lant la vitesse de refroidissement - ce qui constitue un pro- cédé généralemer.t dénommé "recuit" -, on peut par là même contrôler les contraintes qui en résultent dans le corps du verre.
Ainsi, en déterminant différentes phases de refroi- dissement, dans différentes zones du corps de verre, on a la possibilité de créer des zones en extension et en compres- sion localisées. Il va de soi que, aux températures norma- les, il existe dans le corps de verre,.pris dans son ensem- ble, un état de stabilité ou d'équilibre, où les contraintes d'extension et de compression s'équilibrent mutuellement.
En traitant les lames de verre appelées à être u,ili- odes dans la fabrication de pare-brise pour véhicules, ou analogues, on peut tirer parti de la caractéristique du ver- re décrite ci-dessus, pour établir, dans le verre, un spec- tre déterminé de contraintes localisées, ce spectre ayant .pour résultat un produit fini plus durable.
Plus exactement, et vu que les dégradations auxquelles les pare-brise ne vé- hicules son soumis pendant la manipulation, l'entreposage, . le transport et l'installation finale¯dans les carrosseries des véhicules se concentrent principalement sur les burds des lames de verre, le fait de mettre ces¯bards en compression - 6n augmentant ainsi leur rigidité mécanique et leur résis- tance à la fracture - a pour résultat un renforcement de la pièce de vitrage dans son ensemble.
D'une manière générale, la création de contraintes dans les lames de verre implique un procédé de traitement thermi- que, dans lequel les lames de verre sont portées à une tem-
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perature élevée au-dessus du point.à4ùFqfQyUV?%µi4hÀj' i4r* " "'f . * ' 1 ' , ;- "\J' ensuite refroidies à une vitesse éoIi...;,'".ji} f 5?
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une gamme de températures décroissantes, désignée en général par le terme de "gamme ou région de recuit". Les portions de la lame qui se refroidissent assez rapidement donnent lieu à des contraintes de compression; inversement, les por- tions du verre qui se refroidissent à une allure relative- ment lente donnent lieu à des contraintes d'extension.
Ain- si, de cette façon, on peut imprimer à la lame de verre un spectre déterminé de contraintes localisées, en contr8lant la vitesse de refroidissement des différentes zones de la lame.
Dans la fabrication de lames de verre cintrées, on chauf-. fe ces dernières, puis on les refroidit, alors qu'elles sont disposées sur un moule à courber, qui agit comme obstacle ou entrave locale en ce qui concerne la vitesse de refroi- dissement normale de certaines zones de la lame. A cet égard, il est de pratique courante, lors du cintrage de la- mes de verre, de porter celles-ci à une température corres- pondant au point de ramollissement du verre dans la zone de chauffage d'un four à cintrer, d'amener la lame à staffais- ser jusque sur la surface de support ou de profilage du mou- le et à permettre ensuite au verre de se refroidir ou subir une recuisson, dans une zone contrôlée à température gra- duellement décroissante, cependant que la lame de verre est encore supportée par la surface de façonnage du moule.
Pendant la phase de centrage, le moule absorbe de la. chaleur à partir du four et, pendant la phase de recuisson, ette chaleur résiduelle retarde le refroidissement des zones de la lame situées au-dessus de la/surface de façonnage, de sor- te que ces zones sont placées en extension, C< mo, ainsi qu'il a été indiqué plus haut, les contraintes qui se mani- festent dans une lame de verre aux températures normales sont en équilibre, la contrainte d'extension qui s'exerce
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dans les zones de la lama précitée, situées au-dessus de la surface de façonnage, est compensée par une contrainte de compression dans les zones voisines.
Partant de ce qui pré- cède, on conçoit qu'en réglant la disposition de la lame de verre par rapport à la surface de profilage du moule, on @ peut imprimer une allure déterminée à l'orientation de la contrainte localisée. Ainsi, à cet égard, la contrainte de compression désirée peut être imprimée aux bords d'une lame de verre cintrée, en plaçant ces bords dans une position telle par rapport au moule qu'ils puissent se refroidir avec une rapidité relativement élevée et être placés ainsi en compression.
On conçoit qe la rigidité mécanique des bords de la lame de verre dépend de l'importance de la contrainte de compression, laquelle dépend à son tour de l'importance de la. contrainte d'extension qutelle compense. Il s'ensuit qu'un objet important de la présente invention est d'augmen- ter la rigidité mécanique des lames de verre telles que spé- cifiées plus haut, en augmentant l'importance de la contrain- te de compression imprimée aux bords de la lame.
La présente invention vise en outre à établir un appa- reil de cintrage perfectionné, pouvant fonctionner en vue d'atteindre le but visé ci-dessus.
L'invention a en outre pour objet d'établir un moule de cintrage appelé à appliquer une contrainte d'extension plus élevée à la lame de façon qu'il en résulte une con- trainte de compression plus importante que dans les parties marginales des lames.
La présente invention se propose en outre d'accroître la contrainte d'extension globale dans des zones déterminées de la lame de verre, tout en maintenant l'intensité de la contrainte ou l'effort unitaire, en extension à une valeur
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relativement peu élevé%.
Dans les dessins annexés :
La fige 1 est une vuen plan du moule de cintrage réa- lisa suivant les particularités inédites de la présente in- vention.
La fige 2 est une vue en coupe prise le long de la li- gne 2-2 de la fige 1.
La fig. 3 est une vue partielle en coupe, prise le long de la ligne 3-3 de{La fige 2.
La fig. 4 est une vue analogue à celle de la tige l, et où l'on voit une forme de réalisation de variante de l'in- vention; et
La fig. 5 est ure vue en coupe prise 'le long de la li- gne 5-5 de la fig. 4.
Suivant la présente invention, il est prévu un appareil pour courber des lames de verre découpées au gabarit, cet appareil comprenant un moule de cintrage du type périphéri- que ou moule-cadre, pourvu, d'un rail de façonnage, dont ld tracé en élévation et le contour correspondent à ceux de la lame de verre découpée au gabarit, qui est appelée à être cintrée, le bord supérieur de ce rail de façonnage étant pour- vu d'une surface de profilage, ce rail de façonnage ayant des ;
dimensions plus petites que celles de la lame c.e verre, de façon à supporter. cette dernière le long d'un périmètre si- tué intérieurement par rapport aux bords de cette lame, ca- ractérisé par un élément de retenue de chaleur disposé à pro- ximité immédiate du rail de façonnage susdit, et s'étendait intérieurement par rapport à celui-ci, tout en étant espadé vers le bas par rapport à la surface de profilage,de ce rail, ; de façon à se situer au-dessous d'une portion d'une aurfade principale d'une lame de verre disposée sur ce moule, aindi que par un dispositif pour supporter l'élément de retenue
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de chaleur ci-dessus dans .la position susindiquée par rap- port au rail de façonnage susdit.
Aux fins d'illustration, la présente invention est mise en évidence dans les dessins annexés, telle qu'elle est ap- pliquée dans un appareil de cintrage 10 du type employé ha- bituellement dans la production de lames de verre courbées pour les pièces de vitrage de véhicules automobiles, telles que les pare-brise, ou analogues.
L'appareil de cintrage 10 comprend un berceau ou base de support 11, sur lequel est
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monté un mouler du type dit "périphérique rigide", à l'ai- de de montants verticaux 13. Le :moule 12 comprend un rail de. faÅaonnage continu 14, relativement étroit,, généralement -en métal, conformé.de manière à constituer un cadre fermé, ce rail étant entretoisé au moyen de barres 15 placées en travers du moule et fixées au rail de façonnage. Une surfa- ce de profilage 16, qui présente, en élévation, un contour correspondant à la courbure suivant laquelle les lames de verre sont appelées à être cintrées, est prévue sur la face du rail tournée vers le haut.
Le contour de la surface de profilage est conforme à celui de la lame découpée au gabarit et courbée, mais présente des dimensions moindres, tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, de orte que les parties marginales de la lame courbée qui rep sent sur la surface de profilage s'avancent au-delà du moule et ne sont pas en contact avec celui-ci (fig. 3).
Les pare-brise de véhicules sont généralement constitués en verre de sécurité laminé ou sandwich, qui comprend deux lames de verre, entre lesquelles est interposée une couche d'une matière thernoplastique,telle qu'une résine butyral de polyvinyle, ou analogue, le tout étant uni sous l'action de la chaleur et de la pression, pour constituer un élément com- posite transparent. Dans de tels cas, il est de pratique
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courants de courber les deux lames de verre simultanément, c'est-à-dire deux à deux, en plaçant les lames planes à couber de telle façon qu'elles se superposent l'une à l'au- tre sur la surface de profilage du moule, comme indiqué très clairement dans la fig 3.
Il convient de noter cependant que les modes opératoires visant à produire des pare-brise . laminés ne sont représentés et décrits ici qu'à titre indi- catif seulement, et la présente invention, telle que définie ici, n'est pas censée être limitée de façon quelconque à ces modes opératoires. On remarquera en outre.que le mode de- construction du moule de cintrage est, quant à lui, dicté par les courbures à réaliser, de orte qu'il n'a aucune in- cidence sur l'invention.
A cet égard, il convient de remar- quer que les lames de verre sont généralement cintrées sui- vant des courbures relativement peu profondes sur les moules à cadre rigide, tels que représentés ici, tandis que pour cintrer des lames de verre suivant des courbures relative- ment prononcées, on emploie généralement des moules dits "articulés", quicomportent un certain nombre de secteurs ar- ticulés les uns aux autres.
Conformément à une méthode, généralement adoptée dans l'industrie, pour la production'de lames de verre profilées, on place deux lames de verre planes, appelées à être courbées, sur la surface de profilage 16 du moule, lequel est ensuite amené à traverser un four de cintrage destiné à élever la température des lames jusqu'au point de ramollissement du verre, après quoi les lames s'affaissent sous l'action de la pesanteur, de façon à entrer en contact avec la urface de façonnage courbe. Lorsque les lames ont été ainsi cintrées suivant la courbure désirée, on fait passer les moules à travers une zone de recuisson, dans laquelle la température du verre diminue graduellement d'une façon contrôlée, jusqu'à
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un point inférieur à la gamme de rocsµ*%on du verre.
Ainsi qu'il a été dit pius haut, la chaleur résiduelle, conservée par le moule après que celui-ci a quitté la zone de cintrage du four, réduit, au cours du processus de recuis- son, la vitesse de refroidissement des portions de la lame qui reposent sur la surface de profilage, de sorte que ces zo- nes sont placées en extension. Cet effort de traction est compensé par l'effort de compression engendré dans les zones de la lame qui s'avancent au-delà du rail de façonnage et qui, par conséquent, ne sont pas influencées par la chaleur con- servée par le moule, ce qui leur permet de se refroidir à une vitesse normale.
Partant de ce qui précède, on conçoit que, pour augmen- ter l'intensité de la contrainte de compression dans les par- ties marginales de la lame - ce qui a pour effet d'augnenter les qualités de rigidité mécanique et de résistance à la frac- ture, de ces portions - il est nécessaire d'augmenter la va- leur des efforts de traction créés dans les lames de verre.
-On a cependant constaté que des contraintes de traction de grande intensité affaiblissent le verre et le rendent moins résistant à la fracture.
Pour augmenter la rigidité mécanique des portions margi- nales des lames de verre par une élévation des contraintes de compression créées dans ces portions, sans pour cela af- faiblir la lame, la présente invention propose d'engendrer une contrainte de traction ou d'extension totale plus élevée, avec une contrainte unitaire ou intensité comparativement ré- duite, laquelle sera compensée par une intensité ou tension de compression élevée dans les parties marginales des lames.
A cette fin, et conformément à l'invention, un élément de re. tenue ou de conservation de chaleur 17 est prévu inté- rieurement par rapport au rail do façonnage 14, dans le but
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de réduire la vitesse de refroidissement d'une plus grande zone des lames, créant ainsi une contrainte en extension plus élevée dans cette zone, extension qui sera évidemment compensée par une contrainte de compression de grande,inten- sité dans la portion en porte-à-faux relativement étroite, des lames de verre.
Pour maintenir l'intensité de la con- trainte d'extension à une valeur relativement peu élevée. on donne une épaisseur relativement réduite à la surface de pro- filage 16, qui est en contact direct avec les lames de verre, et l'on munit le rail de façonnage 14'de trous 18 dans le but de réduire sa masse, ce qui a pour effet de réduire la quantité de chaleur'que ce rail absorbe et conserve.
L'élément de retenue de chaleur 17 se dirige vers l'in- térieur à partir du rail de façonnage 14 et est espacé vers le bas par rapport aux lames de verra reposant sur la surfa- ce de profilage 16 tout en demeurant à une distance relati- vement réduite de ces lames, cette disposition ayant pour effet de réduira l'influence de l'élément de retenue de cha- leur sur les 'zones des lames de verre qui le surplombent.
De cette façon, et bien qu'une contrainte de traction soit engendrée dans la totalité de la zone des lames de verre su- perposée .au rail de façonnage, cette contrainte est d'une intensité relativement réduite et n'affecte pas défavorable- ment les qualités de rigidité mécanique des lames. comme le rail de façonnage 14 possède lui-même une masse relative- ment réduite,'l'intensité des contraintes engendrées dans cet élément demeure dans des limites acceptables.
La con- trainte totale appliquée aux lames par le rail de façonnage 14 et l'élément de retenue de chaleur 17 est compensée par une contrainte de compression d'une intensité comparative- ment élevée, qui s'exerce dans les zones, moins étendues, concentrées autour des parties marginales des lames.
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L'élément de retenue de chaleur 17 peut être établi en diverses matières ayant l'aptitude d'absorber la chaleur lorsque le moule traverse le four et 'de rayonner cette cha- leur vers les lames de verre pendant le processus de recuis- ,on en vue de réduire la vitesse de refroidissement des por- tions des laraes situées au-dessus de cet élément. Dans la présente invention, on emploie à cet.effet une feuille d'un matériau perforé, par exemple un écran métallique 19, ou ana- logue, qui possède des propriétés d'absorption et de conser- vation de chaleur moins accentuées que le rail de façonnage.
Des éléments 20 sont prévus pour supporter l'écran 19 sur le rail de façonnage 14 au-dessous de la surface de profilage 16, cet écran s'étendant vers l'intérieur, à partir du rail, vers le centra du moule.
Il suffit de disposer l'élément 'de retenue de chaleur en regard des portions des lames où on désire augmenter l'in- tensité de la contrainte de compression dans les parties mar- ginales; cependant, dans le mode de réalisation représenté, l'élément de retenue de chaleur s'étend autour de la totali- té du rail de façonnage et, de cette 'façon, sert à imprimer une contrainte de compression d'une intensité relatirement élevée le long de la totalité des portions marginales des lames.
Comme indiqué de façon particulièrement claire dans la fig. 3, le système 20, qui supporte 1''élément ou écrin de re- tenue de chaleur 19 sur le rail de façonnage 14, comprend une barre 21 qui fait le tour du moule, intérieurement par rapport au rail de façonnage 14, au-dessous de la surface de façonnage 16. La barre 21 est portée par des supports vertî- caux 22, fixés aux entretoises 15 qui s'étendent en travers du moule, à l'intérieur du rail de façonnage 14.
Des éléments ' d'espacement 23, disposés entre la barre 21 et le rail de
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façonnage, et dont les extrémités opposées sont fixées à ces deux éléments, sont prévus en des.points espacés sur le pour- tour du moule, dans le but d'assujettir cette barre à la dis- tance voulue par rapport au rail. L'écran ou crible 19 re- pose sur la barre 21 et est fixé dans la position voulue, par exemple au moyen de fils métalliques, ou analogues, par lequel l'écran est lié aux éléments d'espacement 23.
Les dimensions de l'élément de conservation de chaleur 17 sont déterminées par les caractéristiques d'absorption de chaleur tant du rail de façonnage 16 que de l'élément de conservation de chaleur lui-même, ainsi que par le degré de la contrainte d'extension totale désirée, facteurs qui, com- me indiqué plus haut, déterminent 1'intensité de la contrain- te de compression appliquée aux parties marginales des la- mes. Lorsque, comme dans le mode de réalisation représenté, on fait appel à un matériau formant tamis ou crible métalli- que, on peut ajouter des couches supplémentaires de ce maté- riau, afin d'augmenter la quantité de chaleur absorbée et conservée par cet élément.
On a constaté que toute transition brusque dans le sché- ma de contraintes locales, dans la lame de verre, a pour/ré- sultat des zones nettement définies, soumises 4 des contrain- tes de haute intensité. Ainsi, une lizne de démarcation en- tre zones soumises à une contrainte d'extension et zones souminses a une contrainte de compression, ou ne subissant aucune contrainte, est elle-même soumise à une contrainte d'extension de haute intensité, ce qui donne lieu à l'appa. rition d'une ligne de moindre résistnace à la fracture, de sorte que la lama est plus exposée aux détériora fons à la suite de divers chocs thermiques et physiques, auxquels elle eau bouminse pendant sa durée d'utilisation.
Dans la mode de réalisation représenté, la line de démarcation, qui sé-
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pare les parties marginales de la lame de verre soumises à une contrainte de compression d'avec les zones qui s'étendent au-delà du rail de façonnage et de l'élément de conservation de chaleur et qui sont soumises à une contrainte d'extension est recouverte lorsque la pièce finie est montée; d'autre part, les éléments qui servent à ce montage offrent une pro- tection mécanique à la région en question, de sorte que la contrainte en extension de haute intensité, qui se manifeste le long de la ligne de séparation, n'a que peu d'importance ou pas du tout.
Toutefois, la ligne qui sépare les zones de la lame qui surplombent l'élément de conservation de cha- leur d'avec celles situées intérieurement par rapport à cet élément, est situé en dedans de la grande zone de vision de la lame et, de cette façon, n'est protégée d'aucune manière.
Pour prévenir l'affaiblissement du verre dans cette partie de la lama, on évite des transitions brusques du schéma élasticimétrique, en atténuant ou dégradant la contrainte d'extension dans le sens allant vers les zones intérieures de la lame. En substance, la dégradation de la contrainte d'extension, qui s'étend jusque dans les zones situées dans la partie centrale des lames, est obtenue en faisant en sor- te que les portions des lames situées intérieurement par rapport au rail de façonnage se refroidissent à une allure progressivement croissante à mesure qu'on s'éloigne de ce rail en direction du centre des lames.
Suivant une autre/particularité de la présente invention, les contraintes d'oxtension vont en s'atténuant vers les parties centrales des lames grâce à l'inclinaison de l'élé- ment de retenue de chaleur 17 vers le bas et vers l'inté- rieur du rail do façonnage 14. L'élément de conservation de chaleur peut s'incliner progressivement vers le bas, de- ,puis le rail de façonnage, en direction du centre du moule}
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cependant, l'élément de conservation de ;
haleur représenté ici comprend une partie 25 qui est orientée vers l'intérieur à partir}du rail de façonnage et est sensiblement parallèle à la face inférieure des lames de verre disposées sur le moule, tandis qu'une partie inclinée 26 se raccorde au bord intérieur de la première partie et est orientée obliquement vers le bas, en s'écartant des lames de verre.
De cette fa0 çon, l'effet de la chaleur résiduelle conservée par l'élément de retenue de 'chaleur va en diminuant progressivement de l'extérieur vers l'intérieur, le long d'une partie oblique de cet élément, ce qui a.pour résultat de réduire progressi- vement l'importance de la contrainte d'extension qui se ma- nièste dans les lames et d'empêcher la formation d'une li- gne de Réparation natte entre les zones des lames qui se trou- vent sous une contrainte d'extension et celles qui sont sou- mises à une contrainte de compression ou ne sont soumises à aucune contrainte.
Une variante de l'invention est représentée dans les figs. 4 et 5).où l'élément de retenue de chaleur 27 règne sur toute l'étendue du moule,de manière à se trouver sous la totalité de la superficie des lames de verre 28, à l'inté- rieur du périmètre du rail de façonnage 14 du moule. L'élé- ment de conservation de chaleur 27 est établi de manière à retenir une plus grande quantité de chaleur dans des zones déterminées, au voisinage du rail de façonnage, en vue de réduire la vitesse de refroidissement des portions des laines qui sont situées au-dessous de ces zones, ce qui a pour ré- sultat de mettre en extension ces portions des lames.
A cotte fin, un-élément continur, tel que l'écran ou crible mé- tallique 29 représenté, s'étend longitudinalement et trans- versalement en travers du moule, à l'intérieur du pérmètre du rail de façonnage, cet écran étant supporté au-dessous
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do la surface de façonnage du moule à l'aide de barres hori- zontales 30 fixées au rail de façonnage. Une bande ou lame continue 31, également constituée en un matériau formant cri- ble Métallique, et qui présente la largeur désirée, repose sur le crible 29, proximité immédiate du rail de façonnage, et se dirige vers l'intérieur à partir de ce rail.
Lorsque les lames de verre sont disposées sur.le moule de la manière décrite ci-dessus, la double épaisseur de l'élément perforé ou crible retient plus de chaleur que la simple épaisseur etfavorisa ainsi la diminution de la vitesse de refroidis- sement des sones de la lame de verre qui forment une bande fermée au voisinage du rail de façonnage et qui s'étendent vers l'intérieur à partir de ce rail, - de sorte qu'il se ma- nifeste une contrainte d'extension dans ces zones. !.'écran complet 29 produit une dégradation de la contrainte d'exten- sion vers le centre du moule, pour empêcher la formation d'une ligne de séparation nette dans le spectre de tensions locales des lames de verre.
On conçoit quo la présence d'un élément de conservation de chaleur à l'intérieur du périmètre du rail de façonnage du moule, conformément à la présente invention, a pour ré- sultat qu'une contrainte d'extension totale plus impcrtante est appliquée à la lame, cette contrainte étant cependant d'une intensité relativement peu élevée, de sorte qu'elle n'affecte pas défavorablement le pare-brise fini. Cette contrainte d'extension globale, plus grande, est compensée par une bande relativement étroite d'une contrainte de com- pression d'une intensité relativement élevée, bande qui fait le tour des bords périphériques du pare-brise fini.
Comme la rigidité mécanique du verre, c'est-à-dire son aptitude à résister à la fracture, lorsqu'il est soumis à des coups ou des chocs thermiques, est en corrélation avec l'irtensité
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de la contrainte de compression qui se manifesta dans le verre, on renforce les zones du pare-brise sur lesquelles ' de telles violences se manifestent le plus, de sorte que le pare-brise), dans son ensemble, devient plus robuste et ré- siste mieux à la fracture.
REVENDICATIONS ,
1 Appareil-pour courber des lames de verre découpées au gabarit, cet appareil comprenant un moule de cintrage du type périphérique ou moule-cadre, pourvu d'un rail de façon- nage, dont le tracé en élévation et le contour correspondent à ceux de la lame de verre découpée au gabarit, qui est ap- pelée à êre cintrée, le bord supérieur de ce rail de façon- nage ayant des dimensions plus petites que celles de la la- me de verre, de façon à supporter cette dernière le long d'un périmètre situé intérieurement par rapport aux bords de cet- te lame, caractérisé par un élément de retenue de chaleur disposé à proximité immédiate du rail de façonnage susdit, et s'étendant intérieurement par rapport à celui-ci, tout en étant espacé vers le bas par rapport à la surface de pro- filage de ce rail,
de façon à se situer'au-dessous d'une portion d'une surface principale d'une lame de verre dispo- sée sur ce moule, ainsi que par un dispositif pour supporter l'élément de retenue de chaleur ci-dessus dans,la position susindiquée par rapport au rail de façonnage susdit.