Brevet FR2385651A1 — publié le 19781027

L'invention concerne des objets de préférence en verre ou en matières plastiques, notamment des bouteilles, ainsi que des procédés pour leur fabrication. Les bouteilles en verre ou en matières plastiques ont jusqu'à maintenant été généralement fabriquées d'une seule pièce. Dans le cas des bouteilles en verre, notamment, on part d'une dose de verre chaud et pâteux appelée "paraison" qui est tout d'abord préformée en ébauche dans un moule d'ébauches le verre étant appliqué contre les parois internes du moule d'ébauche soit par poinçonnage, soit par soufflage. Dans le premier cas, on fait pénétrer dans le moule d'ébauche un poinçon qui refoule et répartit la masse de verre pâteuse constituant la paraison dans l'espace annulaire subsistant entre les parois du moule et le poinçon. Dans le second cas, on introduit#dans la paraison pâteuse placée dans le moule débauche une canule, par laquelle on insuffle de l'air comprimé qui provoque la formation d'une bulle de verre venant s'appliquer sur les parois du moule. Après ouverture du moule et extraction de l'ébauche, on transfère celle-ci, encore à Ilétat pâteux, dans un moule de finition. De l'air comprimé est alors insufflé dans ltébauche et la distend jusqu'à ce qu'ellevienne s'appliquer sur les parois du moule en prenant la forme de la bouteille finie, qui est en- suite extraite par ouverture du moule. Ce procédé présente toute une série d'inconvénients. L'un de ces inconvénients est que ltépaisseur des parois de la bouteille ainsi obtenue est loin d'être uniforme. En effet, l'expansion de la paraison dans le cas d'une ébauche obtenue par soufflage et, dans tous les cas, l'expansion de ltébauche dans le moule de finition, se font-de façon irrégulière en fonction notamment de la viscosite locale du verre, elle-même en relation avec la température locale. Ce manque prononcé druniformité dans ltépaisseur de la paroi de la bouteille oblige à augmenter la valeur moyenne de cette épaisseur pour éviter en certains points un manque de verre ou une minceur excessive.Cela se traduit par uneaccroissement de la quantité de matière mise en oeuvre et un accroissement indésirable du poids de la bouteille. Un autre inconvénient de ce procédé connu est sa lenteur relative, car l'expansion de ltébauche par soufflage ne peut se faire brutalement. Ainsi, les bouteilles fabriquées par ce procédé connu sont relativement chères par suite de la mauvaise utilisation de la matière et des cadences de production relativement faibles, et en outre ces bouteilles sont inutilement lourdes, ce qui accroît les difficultés et le coút des manutentions et du transport. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients en partant des constatations suivantes - On sait fabriquer a des cotes précises, et en particulier avec des épaisseurs précises, des objets en verre ou en matières plastiques relativement épais. Dans le cas du verre, la technique utilisée pourra être celle du moulage par poinçonnage et, dans le cas des matières plastiques, éventuellement celle du moulage par injection. - On sait également fabriquer à des cotes précises, et en particulier avec des épaisseurs précises, des objets en verre ou en matières plastiques relativement minces. Le type de procédé utilisé est la conformation à chaud d'un film de verre ou de matière plastique, préalablement fabriqué à une épaisseur voisine de l'épaisseur définitive à atteindre et, en général, un peu supérieure à celle-ci. Dans cet ordre d'idée, on connait notamment dans le cas du verre la fabrication d'ampoules à parois minces sur des machines dites "RIBBON" alimentées par un ruban de verre et, dans le cas des matières plastiques, la fabrication d'objets à parois minces par thermoformage d'un film. - - Il est à noter que toutes ces techniques de fabrication qui viennent d'être passées en revue se prêtent à la réalisation de cadences élevées. A cet effet, l'invention concerne un procédé de fabrication de bouteilles en verre ou en matière plastique, procédé caractérisé en ce qu'on réalise le corps de la bouteille sans la bague, à une épaisseur et des dimensions correspondant à sa fonction de récipient et on laisse durcir au moins partiellement le corps ainsi réalisé, on réalisé séparément la bague dans la même matière que le corps de la bouteille et à une épaisseur et des dimensions correspondant à sa fonction de fermeture et on laisse durcir au moins partiellement la bague, puis on assemble le corps de la bouteille et la bague, après avoir réalise une fusion locale des surfaces du corps et de la bague destinées à être réunies. L'invention concerne également les bouteilles obtenues par la mise en oeuvre du procédé. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 représente, en coupe axiale, une bague et une partie du goulot solidaire du corps de bouteille destinées à être assemblées pour former une bouteille composite. - la figure 2 représente, en coupe axiale, un corps de bouteille à parois minces. - la figure 3 représente schématiquement, en coupe axiale, un dispositif d'assemblage par soudure de la bague représentee sur la figure I et du corps représenté sur la figure 2. - la figure 4 représente, en partie en élévation, en partie en coupe verticale, le dispositif de pose du bouchon couronne sur la bouteille assemblée par le dispositif faisant l'objet de la figure 3 - la figure 5 montre en plan, à échelle agrandie, le détail d'une pince sur laquelle prend appui, lors de la pose du bouchon couronne, la bague de la bouteille. Les figures 1 à 3 illustrent les-differentes étapes de la fabrication d'une bouteille composite en verre. La figure 1 représente en coupe axiale, la "bague" d'une telle bouteille, ainsi que ltextrémité supérieure du goulot de la bouteille en position d'assemblage. Cette bague, désignée dans son ensemble par 1, comporte à sa partie supérieure un bourrelet arrondi 2, sur lequel sera serti le bouchon couronne, ainsi que cela sera expliqué plus loin. Au-dessous de ce bourrelet 2, la bague 1 comporte une partie tronconique 3, allant en stelargissant vers le bas, et présentant à son extrémité inférieure une face d'appui circulaire plane 4 dont le ralle sera précisé plus loin. L'extrémité inférieure de la bague 1 est forme'e par un collet 5, dont l'épaisseur est voisine de celle du corps de la bouteille et qui est délimité vers le bas par une surface circulaire plane 6 perpendiculaire à l'axe de la bague. La bague 1, dont les parties 2 et 3 présentent des épaisseurs relativement importantes par rapport à celle du collet 5, est de préférence obtenue en faisant appel au procédé dit de "moulage par poinçonnage'1. Dans ce procédé, et ainsi que cela a eété dit plus haut, une paraison en verre est distribuée à ltétat pâteux dans un moule où l'on fait ensuite pénétrer un poinçon qui refoule le verre pâteux contre les parois du moule et celles du poinçon.Dans le cas de la bague 1, les parois du moule donneront leur forme au contour périphérique de la bague, tandis que les parois du poinçon formeront les parois internes de cette bague. Après un refroidissement suffisant du verre, le moule, constitué-en au moins deux parties, est ouvert et la bague en est extraite. Eventuellement, pour permettre d'obtenir une surface 6 perpendiculaire à la bague absolument nette, la partie inférieure de la bague 1 sera arasée ou tron çonnée par meulage. La figure 2 représente, à échelle réduite par rapport à la figure 1, un corps de bouteille désigne dans son ensemble par 7. Ce corps de bouteille comporte à sa partie supérieure un goulot cylindrique 8, délimité vers le haut par une surface annulaire 9, plane et perpendiculaire à l'axe du corps de bouteille. La partie inférieure 10 du corps de bouteille 7 est également de forme générale cylindrique avec un fond 11 bombé vers l'intérieur. Le goulot 8 et la partie inférieure 10 sont relies par une partie intermédiaire 12 qui peut revêtir des formes diverses selon les modèles de bouteilles, avec toutefois comme caractéristiques communes, une épaisseur e et un diamètre d de la partie supérieure 12' égaux, respectivement à ltépaisseur e et au diamètre d du collet 5 de la bague, et une épaisseur e et un diamètre D de la partie inférieure 12" égaux à ltépaisseur et au diamètre de la partie 10 du corps de bouteille.Dans l'exemple représenté, le corps de bouteille 7, constitué de ses tröis parties 8, 10 et 12, est obtenu d'une seule pièce à partir d'un film de verre relativement mince, sur une machine "RIBBON", et ltépaisseur de la paroi est sensiblement uniforme. La figure 3 montre schimatiquement, en coupe axiale; un dispositif permettant d'assembler par soudure la bague I avec le corps 7. La partie essentielle du dispositif est une cavité résonnante 13, représentée schématiquement en section axiale par le tracé, en trait fort, de ses parois. Dans le plan perpendiculaire à l'axe, la forme de la section de cette cavité est de préférence circulaire. Les deux faces terminales perpendiculaires à l'axe de la-cavité résonnante comportent des ouvertures circulaires 14 et 14' centrées sur l'axe.La paroi cylindrique parallèle à l'axe de la cavité résonnante comporte au moins un diaphragme 15 par lequel on peut injecter dans la cavité résonnante des trains de micro-ondes symbolisés par la flèche H et acheminés, à partir#d'un générateur de micro-ondes non repré senté par un guide d'ondes 16. Un support 16, de forme générale cylindrique circulaire est centré sur l'axe de la cavité résonnante 13-au-dessous d'une partie principale 17, ce support 16 comporte une partie d'extremité supérieure 18 coaxiale à la partie principale 17, de diamètre plus faible que celle-ci et terminée par un chanfrein 19. Le support 16 est susceptible, sous l'action de mécanismes d'entraînement non représentés, de se déplacer verticalement vers le haut et vers le bas selon la double flèche F et de tourner autour de son axe selon la flèche G. Au-dessus de la cavité résonnante 13, et centré sur l'axe de celle-ci, est placé un second support 20 revêtant dans l'ensemble la forme d'un plateau circulaire. La face inférieure de ce support porte une pluralité de languettes élastiques 21 s'étendant vers le bas perpendiculairement à cette face inférieure du support 20 et terminées chacune par un renflement 22. Les languettes 21 sont juxtaposées les unes aux autres suivant un cercle centré sur l'axe du support 20 et de la cavité 13. Sous l'action d'un mécanisme non représenté, le support 20 peut être déplacé verticalement vers le haut et vers le bas, selon la double flèche F'. Alors que la cavité résonnante 13 ainsi que le guide d'onde 16 sont constitués d'un matériau conducteur tel qu'un métal, le support 16 est constitué d'un matériau non conducteur choisi de façon telle que ses pertes diélectriques restent relativement faibles jusqu'aux températures de fusion pâteuse du verre. Une céramique à forte teneur en alumine constitue, par exemple, un matériau convenable pour le support 16.Le support 20 et les languettes 21 peuvent être réalisés en tous matériaux présentant les caractéristiques mécaniques voulues, ces matériaux pouvant, par exemple, être des métaux ou des matières plastiques Le dispositif qui vient d'être décrit en se référant à la figure 3, est mis en oeuvre de la façon suivante Le support 16 est abaissé verticalement dans une position se situant au-dessous de cette représentée sur la figure 3 et, dans cette position, on place sur le support une bague 1 de bouteille analogue à celle représentée sur la figure 1. Le diamètre de la partie 18 du support 16 a été déterminé de façon à correspondre, avec un léger jeu, au diamètre interne de la bague 1.Le chanfrein 19 facilite la mise en place de la bague 1, en position renversée, sur la partie 18 du support 16. Le bourrelet 2 de la bague 1 vient alors reposer sur l'épaulement formé par la partie 17, de plus grand diamètre, du support 16. La bague 1 étant ainsi mise en place sur le support 16 celui-ci est déplacé vers le haut pour le ramener dans la position représentée sur la figure 3 où le collet 5 de la bague 1 est engagé dans la cavité résonnante 13. Le support 20 est déplacé vers le haut au-dessous de la position représentée sur la figure 3. Un corps de bouteille 7, analogue à celui représenté sur la figure 2, est alors introduit en position inversée dans la cage élastique formée par les languettes 21 jusqu'à ce que le fond de ce corps de bouteille 7 vienne s'appliquer sur le support 20. Le corps de bouteille 7 est alors maintenu dans cette position par le frottement résultant des efforts exercés sur ses parois par les renflements 22 des languettes élastiques 21. En effet, les ailettes 21 ont été prévues de façon telle qutà l'état libre, le diamètre du cercle interne délimité par les renflements 22 soit un peu inférieur au diamètre externe de la#partie 10 du corps de bouteille 7, ce qui a pour conséquence, lors de l'introduction du corps de bouteille 7 dans la cage formée par les languettes 21, de provoquer une déformation élastique de ces dernières. Le support 20 est ensuite abaissé dans la position indiquée sur la figure 3, pour laquelle le goulot 8 du corps de bouteille 7 pénètre dans la cavité résonnante 13. Les trains de micro-ondes sont alors injectés dans la cavité 13 par le diaphragme 15, de façon à créer dans la cavité résonnante des ondes stationnaires. Les micro-ondes ainsi utilisées correspondent à des fréquences du champ électromagnétique supérieures à 800 MHz. Il est admis-que de telles valeurs caractérisent le domaine des "hyperfréquences". Les micro-ondes produites dans le domaine des hyperfréquences ont, de façon connue, la propriété d'échauffer très rapidement le verre. Ainsi, dans les conditions représentées sur la figure 3, le collet 5 de la bague 1, ainsi que l'extrémité du goulot du corps de bouteille 7, vont se trouver en peu de secondes portés à la température de fusion pâteuse du verre.A ce moment, le support 16 est à nouveau déplacé vers le haut, de façon à amener la tranche du collet 5 de la bague 1 contre la tranche du goulot 8 du corps de bouteille 7 et provoquer ainsi la soudure par contact de ces deux parties. Afin de rendre plus homogène l'échauffement du collet 5 de la bague 1, on peut faire tourner, pendant la phase d'échauffement le support 16 sur son axe suivant la flèche G. On peut éventuellement faire tourner également le support 20 autour de son axe, et si les vitesses de rotation des supports 16 et 20 sont égales et de même sens, ce mouvement de rotation peut se poursuivre après que la bague 1 et le corps 7 aient été amenés en contact l'un de l'autre. L'injection-des micro-ondes dans la cavité résonnante 13 est ensuite interrompue, ce qui supprime tout effet de chauffage du verre. Lorsque celui-ci est suffisamment refroidi, le support 20 est à nouveau déplacé vers le haut de façon à extraire l'ensemble de la bouteille, qui vient d'être ainsi assemblée, de la cavité 13 et à l'élever suffisamment au-dessus de cette cavité pour que la bouteille puisse être dégagée, en la tirant vers le bas, des languettes 21. L'ensemble des opérations qui viennent d'être décrites ne dure que quelques secondes, permettant ainsi un assemblage rapide des parties 1 et 7. La figure 4 montre un dispositif permettant le sertissage d'un "bouchon couronne" sur la bague d'une bouteille composite assemblée sur le dispositif qui vient d'être décrit en se référant à la figure 3. Les bouchons couronnes sont des capsules métalliques, dont les bords sont ondulés pour leur donner une certaine élasticité dans le sens radial, ce qui permet de les sertir sur le bourrelet 2 d'une bague telle que celle représentée sur la figure 1. Ces bouchons couronnes sont d'un emploi très généralisé pour la fermeture de bouteilles de bière, eau gazeuse, etc. et il est inutile de les décrire davantage. Le dispositif représenté sur la figure 4 ne fait pas à proprement parler partie de l'invention et on sty réfère simplement pour expliquer comment peuvent être faits la pose et le sertissage du bouchon couronne dans le cas d'une bouteille composite avec-un corps en verre mince telle que celle décrite à l'aide des figures 1 à 3. Ainsi, le dispositif selon la figure 4 ne sera-t-il décrit que de manière extremement succincte en se limitant aux points nécessaires pour la compréhension des opérations effectuées. Sur un bâti 23 est monté un arbre vertical 24 entrainé en rotation de façon continue par un dispositif moto-réducteur désigné dans son ensemble par 25. Un barillet 26 est claveté sur l'arbre 24 et, par conséquent, entrainé en rotation avec lui. Au-dessus du barillet mobile 26 est placé un barillet fixe 27, solidaire du bâti 23 et portant les rampes fixes grâce auxquelles sont obtenus les mouvements des différentes pièces mobiles montées dans le barillet 26. Les bouteilles à capsules sont placées dans des alvéoles 29. Le fond de ces alvéoles est ajouré et livre passage à un poussoir 30 qui peut se déplacer verticalement sous l'action d'une rampe 31, agissant par l'intermédiaire d'un galet 32. Des poinçons de sertissage 33 peuvent se déplacer verticalement vers le haut ou vers le bas sous l'action de rampes 35 agissant par l'interne diaire de galets 34. Des pinces 36 sont placées dans un plan horizontal intermédiaire entre les bouteilles 28 et les coulisseaux 33. Ces pinces sont représentées plus en détail sur la figure 5. Elles comportent chacune 2 branches- 36' et 36" articulées autour d'un même axe vertical 37. Un ressort à compression 38 tend à écarter les deux branches 36' et 36" dont les mouvements, symétriques par rapport au plan médian de la pince 36, sont commandés par des taquets 39', 39" pouvant osciller dans le plan horizontal suivant les doubles flèches J' et J", sous l'action d'un mécanisme d'entraînèment non représenté. L'espace circulaire 40, délimité entre les branches 36' et 36" de la pince 36 lorsque celle-ci est fermée, est centré sur l'axe commun de l'alvéole 29, de la bouteille 28 et du coulisseau 33. Le dispositif de la figure 4 est mis en oeuvre de la façon suivante Si on considère la partie gauche de la figure 4, les bouchons couronnes, stockés dans une trémie 41 sont orientés et distribués, par l'intermédiaire d'un dispositif 42 d'orientation et de distribution tel qu'un bol vibrant dans une goulotte 43 qui les amène dans une position centrée contre la face inférieure des poinçons 33, où ils sont maintenus par tous moyens appropriés, tels que des moyens magnétiques. Une bouteille 28 est complètement enfoncée dans une alvéole 29, la pince 36 est ouverte, et le coulisseau 33 est en position haute. Pendant la rotation du barillet 26 pour amener la bouteille, la pince et le coulisseau associés dans la position représentée à droite de la figure 4, les mouvements#suivants se produisent - le poussoir 30 élève la bouteille de façon à faire passer la bague 1 de celle-ci au-dessus de la pince 36, - la pince 36 se referme de façon que ses branches 36' et 36" viennent enserrer le goulot de la bouteille 28 immédiatement au-dessous de la bague 1 - le coulisseau 33 descend et vient appliquer fortement le bouchon couronne sur le bourrelet 2 de la bague 1 pour l'y sertir, la bague 1 étant alors supportée par sa face d'appui 4 reposant sur les branches 36' et 36" de la pince 36.Ainsi, l'effort important nécessaire pour le sertissage du bouchon couronne est directement transmis à la pince 36 et par elle au barillet 26, sans qu't aucun moment le corps mince 7 de la bouteille 28 ait à transmettre un effort notable du fait de ce sertissage. il y a lieu de noter à ce sujet que la succession des éléments de transmission reliant le poussoir 30 au galet 31 comporte une certaine élasticité, de façon que le jeu éventuel entre la face d'appui 4 de la bague 1 et la face supérieure des branches 36' et 36" de la pince 36 puisse se résorber sans effort notable. Les avantages de l'invention peuve#nt être résumés comme suit en conclusion de la description qui précède Partant d'une bague 1 moulée de façon précise à grande cadence par poinçonnage et d'un corps 7 en verre mince réalisé de façon précise à grande cadence sur une machine "RIBBONB' on assemble par une opération rapide de soudure par micro-ondes ces deux constituants, pour constituer une bouteille dont les différentes parties présentent des dimensions et notamment des épaisseurs correspondant exactement aux fonctions qu'elles ont respectivement à remplir. Ainsi, le corps de bouteille dont la fonction est de contenir un certain volume de liquide présente des dimensions internes correspondant à ce volume et une épaisseur pratiquement uniforme, limitée à la valeur minimale permettant les manipulations et le transport dans des conditions de sécurité satisfaisantes. En ce qui concerne la bague, elle présente les formes nécessaires pour assurer un bouchage étanche et les épaisseurs nécessaires pour résister aux efforts provoqués par ce bouchage, étant bien entendu que la transmission de ces efforts au corps de la bouteille est évitée en utilisant un dispositif tel que celui selon les figures 4 et 5 où les efforts sont directement supportés par la face d'appui de la bague. Ainsi, les épaisseurs et par suite les quantités de verre mises en oeuvre dans les différentes parties et dans lten- semble de la bouteille correspondent strictement aux exigences fonctionnelles. L'invention a été expliquée en se référant à l'exemple d'une bouteille de verre faite de deux parties assemblées par soudure par micro-ondes, mais il est évident que le nombre des parties constituantes pourrait être supérieur à deux et qu'elles pourraient être assemblées par d'autres moyens que la soudure bout à bout par micro-ondes ci-dessus décrite. Par exemple, une soudure au chalumeau pourrait être envisagée, soit bout à bout, soit par recouvrement, les parties à assembler s'emboftant alors l'un dans l'autre. De même, ces parties constituantes peuvent être elles-mêmes fabriquées par d'autres moyens que le moulage par poinçonnage ou la machine "RIBBON". Par ailleurs, l'invention n'est pas limitée aux bouteilles ou, de façon générale, aux objets en verre et concerne tout aussi bien les objets en matière plastique, les procédés de fabrication des différentes parties et de leur assemblage étant alors-adaptés au matériau choisi. Par exemple, l'assemblage de parties constituantes en matière plastique pourra se faire par soudure aux ultra-sons. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé de fabrication de bouteilles en verre ou en matière plastique, procédé caractérisé en ce qu'on réalise le corps de la bouteille# sans la bague, à une épaisseur et des dimen sions correspondant à sa fonction de récipient et on laisse durcir au moins partiellement le corps ainsi réalisé, on réalise séparé ment la bague dans la même matière que le corps de la bouteille et à une épaisseur et des dimensions correspondant à sa fonction de fermeture et on laisse durcir au moins partiellement la bague, puis on assemble le corps de la bouteille et la bague, après avoir réalisé une fusion locale des surfaces du corps et de la bague destinées à être réunies. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise la bague en la moulant par poinçonnage. 30) Procédé selon l'une quelconque des revendications lou 2, caractérisé en ce qu'on réalise le corps de la bouteille à partir d'une feuille de verre sur une machine "ribbon". 40) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise l'assemblage par une soudure bout à bout, en échauffant les surfaces a' souder par hyperfréquence. 50) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on réalise la partie inférieure de la bague, en forme de collet et la partie supérieure du corps, en forme de goulot et on chauffe par micro-ondes dans une cavité résonnante jusqu'à ce que le verre devienne pâteux, puis on amène le collet au contact du goulot pour réaliser la soudure. 60) Bouteille notamment en verre ou en matière plastique caractérisée en ce qu'elle résulte de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications l à 5, et qu'elle se compose d'un corps d'épaisseur réduite, uniforme et d'une bague dont les épaisseurs sont déterminées pour supporter les efforts de bouchage et qui comportent une surface d'appui pour transmettre ces efforts à un support sans faire passer ces efforts par le corps de la bouteille.