Brevet FR2446801A1 — publié le 19800814

La présente invention est relative au moulage de produits en verre et elle concerne plus particulièrement le soufflage produits en verre creux dans des moules. D'une façon générale,la fabrication de produits en verre creux fait intervenir la fusion d'une charge de verre dans un four,le conditionnement du verre fondu dans un pré-creuset,la séparation du verre conditionné en boules individuelles,le chargement de ces boules dans des moules de formage et le formage du verre dans les moules par pressage,soufflage ou par une combinaison de ces procédés.La boule de verre pénétrant dans le moule de formage doit être à une température suffisamment élevée pour pouvoir être commodément remouldejmais en même temps l'article profilé, qui est éliminé du moule,doit être suffisamment froid pour être auto-porteur.En conséquence,il est nécessaire que le moule proprement dit prélève une certaine quantité de la chaleur contenue dans le verre en train d'être moulé et ce prélèvement ou extraction de chaleur est généralement facilité par l'insufflation d'air sur et autour de la surface extérieure du moule,ce qui permet ainsi d'extraire de la chaleur de l'extérieur du moule. D'autres systèmes utilisés dans ce but consistent en un refroidissement par eau du moule. Plus la vitesse à laquelle le moule peut extraire de la chaleur à partir du verre moulé est élevée,plus tôt le moule peut être réutilisé et en conséquence plus le nombre de fois où le moule peut être utilisé par unité de temps est grand,ctest-i-dire en d'autres termes plus la production est élevée. Des articles en verre soufflé,par exemple des récipients ou articles de table,sont fabriqués à ltheure actuelle dans des moules en fonte,en acier inoxydable,en fonte plaquée de chrome et en certains alliages. Une condition imposée au préalable à un matériau utilisable pour former un moule est outil ntadhère pas au verre chaud lorsqu'il est lui-même à l'état chaud. I1 est évident que l'article en verre soufflé doit pouvoir être enlevé sans présenter des imperfections de surface. I1 est d'une pratique courante, lorsqu'on utilise des moules constitués des matériaux définis ci-dessus,d'appliquer un tampon de graphite sur chaque moule de façon répétée pendant l'utilisation de ce dernier.Cela assure la lubrification de la surface du moule qui est en contact avec le verre et permet de sortir du moule l'article en verre à l'état propre. Un autre problème rencontré à l'heure actuelle dans l'industrie de fabrication des articles de table se pose en particulier lorsqu'il est nécessaire d'obtenir des produits qui comportent des surfaces extérieures lisses, c'est-à-dire qui doivent être dépourvues de lignes correspondant aux lignes de division du moule. I1 est normal, lors de la fabrication de ce type de produit,de faire tourner le verre à l'intérieur du moule à mesure qu'il est soufflé. Cela nécessite l'existence d'une interface mouleverre exceptionnellement exempte de frottement. Le procédé classique pour obtenir ce résultat consiste à déposer une mince couche d'une pâte spéciale sur la surface du moule. On effectue ensuite une cuisson du moule et de la pâte qui devient une couche poreuse dure. Pendant le cycle opératoire, on dépose de l'eau sur les moules avant l'introduction du verre à souffler. La pâte absorbe une certaine quantité d'eau qui est transformée en vapeur par le verre chaud,cette vapeur produisant une mince couche vaporeuse entre le verre en rotation et la surface revêtue de pâte du moule. Cela crée un excellent interface exempt de frottement mais, puisque des moules pourvus d'une telle couche de pâte ont seulement une durée de service d'environ 24 heures,il faut souvent les réenduire de pâte. L'invention a en conséquence pour objet un procédé de moulage de produits en verre,suivant lequel on crée une interface de lubrification exempte de frottement sans avoir recours,soit à l'utilisation de moules classiques enduits de pâte,soit à l'enduction répétée de la surface du moule avec du graphite,cette dernière technique créant en outre un danger pour l'opérateur et n'étant évidemment pas uniformément efficace du fait du risque d'enduction par défaut ou par excès. On a proposé par le passé de résoudre ce problème en munissant la surface du moule,constitué de matériaux classiques tels que de la fonte,d'un revêtement de surface mince en une matière contenant un lubrifiant. Dans un procédé connu,on dépose sur les parties du moule de formage de verre,par exemple par pulvérisation,une composition aqueuse contenant du phosphate d'aluminium et une matière de lubrification sous forme de particules. Dans autre procédé connu,on pulvérise à la flamme ou par plasma,sur la surface du moule, une poudre permettant d'obtenir une couche adhérente contenant de 50 à 85% en poids de nickel ou bien de nickel et de cobalt,et de 50 à 15% en poids d'aluminium, de graphite,de silice finement divisée ou de fluorure de calcium. Cependant, de tels procédés se sont avérés etre intéressants puisque,dans le premier cas,on obtient peu ou pas d'amélioration en ce qui concerne la vitesse de fabrication des produits en verre et que,en second lieu,ce qui est probablement le plus important,les revetements ou couches de surfaces produites sur les moules s'usent bien trop rapidement pour avoir une grande influence sur la rapidité de production des produits en verre. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus d'une manière qui soit industriellement bien plus valable. La présente invention concerne un procédé de formage de verre chaud dans un moule,selon lequel on fait entrer en contact le verre chaud avec un matériau ou matière comprenant une matrice métallique dans laquelle un lubrifiant solide est dispersé pratiquement uniformément,à raison de 4 à 14% en poids;ledit matériau sera dénommé ci-après "matériau en contact avec le verre". Le matériau en contact avec le verre se présente de préférence sous la forme d'un moule de formage,ou au moins d'une partie de moule (par exemple la plaque de formage de fond),et de préférence le matériau est réalise sous la forme d'une pièce rapportée ou noyau pour un moule classique constitué par exemple en acier inoxydable ou en fonte. Le matériau en contact avec le verre a de préférence une épaisseur de l'ordre de 2 à 10 mm,avantageusement de 5 à 10 mm. Le matériau en contact avec le verre est avantageusement constitué d'un mélange de composants dont l'élément prédominant est le fer,le nickel ou le cuivre. Le lubrifiant solide dispersé dans le matériau est de préférence du graphite (plus avantageusement du graphite colloidal) mais on peut utiliser d'autres lubrifiants,par exemple du nitrure de bore ou du sulfure de molybdène.Le lubrifiant représente 4 à 14%,de préférence 6 à 10%,en poids, de matériau entrant en contact avec le verre, qui peut contenir plus d'un lubrifiant solide. Dans une composition appropriée pour la fabrication du matériau en contact avec le verre,conformément à la présente invention,la matrice est formée essentiellement d'une poudre de fer à laquelle on a ajouté environ 10% en poids de nickel et environ 4% en poids de cuivre sous forme pulvérulente en vue d'améliorer la conductibilité thermique aux températures élevées et la résistance de la matière à l'éca.illage. On ajoute à ce mélange de composants un lubrifiant solide,tel que du graphite ou du nitrure de bore,qu'on disperse de façon homogène dans le mélange pendant le traitement de ce dernier. Des matériaux appropriés comme matières de contact avec le verre,conformément à la présente invention,sont disponibles dans le commerce. Des matériaux en contact avec le verre particulièrement appropriés aux fins de l'invention sont ceux contenant, en pourcentage en poids,de 70 à 80% de fer,de 7,5 à 10,5% de nickel,de 5 à 7% de cuivre,de 5 à 7% de nitrure de bore et de 2 à 4% de bisulfure de molybdène;ainsi que celles contenant,en pourcentage en poids,de 80 à 90% de fer,de 3 à 4% de cuivre,de 8 à 10% de graphite et de 2 à 3 % de bisulfure de molybdène. Comme exemples particuliers, on peut citer (i) une composition contenant 75,5% de fer,9% de nickel,6,5% de cuivre,6,5% de nitrure de bore et 2,5% de bisulfure de molybdène;et (ii) 84,5% de fer,3,6% de cuivre,9% de graphite et 2,7% de bisulfure de molybdène. Une autre catégorie de matériaux convenant aux fins de la présente invention sont produits par la métallurgie des poudres et contiennent comme métal primaire du cuivre et/ou du nickel,un lubrifiant solide,tel que du graphite,du nitrure de bore ou du bisulfure de molybdène, et au moins 0,5 % en poids de phosphore,introduit sous la forme d'un composé ou alliage phosphore-cuivre,la teneur en phosphore dudit composé ou alliage étant de préférence comprise entre 5 et 20% en poids. Les matériaux en contact avec le verre conformes à la présente invention se présentent de préférence sous la forme de pièces rapportées de moule. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence au dessin unique annexé qui reprdsente,en coupe sehématique,un moule de formage de produit en verre,dans lequel est prévue une pièce rapportée. Sur le dessin,on a représenté deux moitiés de moule 1, 2 comportant une ligne de séparation qui est désignée par 3 et qui sont pourvues d'une surface de contact avec le verre dont la majeure partie est formée par deux pièces rapportées 4 et 5, de profil demi-cylindrique,qui sont logées dans des évidements 6,7 respectivement ménagés dans des corps moulés 8 et 9. Le moule représenté sur le dessin est utilisé pour la fabrication de gobelets en verre. La présente invention va maintenant être illustrée par les exemples non limitatifs ci-après: EXEMPLE 1- On a mélangé soigneusement une composition contenant, en pourcentage en poids,94% de poudre de fer,4% de poudre de cuivre et 2% d'un alliage de phosphore-cuivre (contenant principalement du cuivre). On a ajouté au mélange pulvérulent 10% (en poids du mélange de poudre)de graphite colloïdal et on a mélangé intimement l'ensemble pour disperser le graphite dans le mélange. On a ensuite moulé le mélange pour lui donner la forme requise et on l'a fritté. EXEMPLE 2 En utilisant le mode opératoire de base décrit dans l'exemple l,on peut produire un matériau fritté à partir d'un mélange de poudre contenant,en pourcentage en poids, 98% de nickel et 2% d'un24liage de phosphore-cuivre,auquel on a ajouté une autre fraction de 10% (en poids du mélange de poudre)de graphite colloïdal. EXEMPLE 3 En utilisant à nouveau le mode opératoire de l'exem- ple l,on peut produire un matériau fritté à partir d'un mélange de poudre contenant,en proportions pondérales,86 parties de cuivre,l3 parties d'étain,l partie d'un-alliage de phosphore-cuivre et 10 parties de graphite. EXEMPLE 4 En utilisant à nouveau le mode opératoire de l'exemple l,on peut produire un matériau fritté à partir d'un mélange de poudre contenant,en proportions pondérales, 94 parties d'une poudre de fer,4 parties d'une poudre de cuivre,2 parties d'un alliage de phosphore-cuivre et 8 parties de graphite. Les pièces rapportées de moule ayant la forme indiquée sur la figure unique annexée ont été fabriquées à partir du mélange de poudre décrit dans l'exemple 4 et elles ont été utilisées pour la fabrication de gobelets en verre. La température du verre était de l'ordre de 1150 à 11550C et la température de moule était de l'ordre de 540 à 5600C. On a utilisé les moules pendant une période supérieure à 445 heures. I1 a été possible de faire fonctionner d'une manière tout à fait satisfaisante la machine de moulage de verre (une machine HE 28) à des vitesses supérieures de 9% à ce qu'il aurait été possible d'obtenir sans utiliser les moules modifiés. En outre,la qualité des produits a été telle que le nombre de gobelets mis au rebus ou rejetés a été réduit de 10%, par comparaison à une production sans moules modifiés. Le procédé selon l'invention permet par conséquent de fabriquer de la verrerie très acceptable à très grandes vitesses. Cela est particulièrement surprenant du fait que la fonte a une conductibilité thermique plus grande que les matériaux en contact avec le verre conformes à la présente invention de sorte qu'on pouvait s'attendre a ce que les moules selon l'invention ne soient pas aussi efficaces que des moules classiques pour extraire la chaleur contenue dans le verre chaud en train d'être soufflé dans le moule. REVENDICATIONS 1. Procédé de formage de verre chaud dans un moule, caractérisé en ce qu'on fait entrer le verre chaud en contact avec un matériau comprenant une matrice métallique dans laquelle on a dispersé pratiquement uniformément de 4 à 14% en poids d'un lubrifiant solide. 2. Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que ledit matériau en contact avec le verre comprend une forte proportion de fer,de nickel ou de cuivre. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le lubrifiant solide est du graphite, du nitrure de bore ou du bisulfure de molybdène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ledit matériau contient de 6 à 10% en poids de lubrifiant solide. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que ledit matériau contient en prédominance du fer,en combinaison avec du nickel,du cuivre,du nitrure de bore et du bisulfure de molybdène. 6. Procédé selon la revendication 5,caractérisé en ce que ledit matériau contient,en proportions pondérales, de 70 à 80% de fer,de 7,5 à 10,5 % de nickel,de 5 à 7% de cuivre,de 5 à 7% de nitrure de bore et de 2 à 4% de bisulfure de molybdène. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ledit matériau contient en prédominance du fer, en combinaison avec du cuivre,du graphite et du bisulfure de molybdène. 8.Procédé selon la revendication 7,caractérisé en ce que ledit matériau contient,en proportions pondérales, de 80 à 90% de fers 3 à 4% de cuivre,de 8 à 10% de graphite et de 2 à 3% de bisulfure de molybdène. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,caractérisé en ce que ledit matériau contient en prédominance du cuivre et/ou du nickel,un lubrifiant solide et au moins 0,5% en poids de phosphore. 10. Procédé selon la revendication 9,caractérisé en ce qu'on introduit le phosphore dans ledit matériau sous forme d'un composé ou alliage de phosphore-cuivre,dont la teneur en phosphore est comprise entre 5 et 20% en poids. ll.Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit matériau se présente sous la forme d'un moule de formage de fond pour un article en verre creux. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé en ce qu'on effectue le soufflage du verre chaud pour lui donner la forme intérieure dudit matériau 13. Moule de formage de verre,éaractérisé en ce qu'au moins une partie de la surface de contact avec le verre est constituée d'un matériau comprenant une matrice métallique dans laquelle on a dispersé pratiquement uniformément de 4 à 14% en poids d'un lubrifiant solide. 14. Articles en verre fabriqués dans un moule selon la revendication 13.