Brevet FR2763935A1 — publié le 19981204

- 1- PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN ARTICLE PLEIN EN VERRE L'invention concerne la fabrication d'article plein en verre, notamment destiné à être utilisé pour le bouchage de récipients tels que des bouteilles. i15 Bien que l'invention ne soit pas limitée à une telle application, elle sera plus particulièrement décrite en référence à des bouchons dits " bouchons mécaniques ". Ces bouchons mécaniques sont constitués d'un corps qui assure le bouchage proprement dit et d'un moyen qui assure la liaison entre le corps et le récipient et qui permet, par ailleurs, de maintenir le corps bloqué sur le récipient lorsqu'il obture l'orifice; ce moyen est habituellement constitué d'une ou plusieurs tiges métalliques auxquelles une forme particulière a été conférée pour garantir les fonctions évoquées précédemment. Ce type de bouchage est plus particulièrement intéressant pour l'obturation de bouteilles contenant des boissons gazeuses, telles que bière, soda,.... Ces bouchages sont couramment utilisés, notamment dans l'industrie alimentaire; le corps, constituant le bouchon, qui assure l'obturation de l'orifice du récipient est habituellement réalisé en céramique. Ce corps peut donc être réalisé assez simplement, et une fois verni présente l'aspect requis et est compatible avec les produits alimentaires. Il présente par contre quelques inconvénients; en effet, ce corps se retrouve associé à un récipient et plus précisément à une bouteille en verre qui va être recyclée après utilisation. Or, il apparaît que si le fil métallique ne pose -2- pas de problème lors de la fusion du verre constituant le récipient, il n'en est pas de même pour la céramique constituant le corps. En effet, lors de la fusion de verre recyclé, il apparaît que la céramique constituant ce type de corps ou bouchon, conduit à la formation de pierres qui viennent perturber le bon fonctionnement du four. Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de réaliser un bouchon tel qu'un bouchon mécanique qui ne limite d'aucune façon le recyclage des bouteilles en verre. Ce but a été atteint selon l'invention par la réalisation du corps du bouchon, élément venant obturer l'orifice du récipient, en verre. Il s'avère que la réalisation d'un tel bouchon en verre, permet un recyclage facilité du récipient, et en outre, I'invention conduit à un recyclage possible du corps du bouchon. La réalisation du corps du bouchon en verre conduit encore à d'autres avantages, notamment la réalisation en un matériau plus homogène, 1 5 plus dur et donc plus résistant et qui est mieux équilibré. Par ailleurs, le corps selon l'invention peut présenter différents aspects possibles; il peut notamment être réalisé à partir de tous types de verre, colorés ou non, il peut également être décoré en surface. Un tel corps peut donc présenter un aspect identique à celui d'une céramique vernie, si la volonté est de ne pas perturber les habitudes du client final, ou bien il peut présenter un aspect nouveau: transparent, teinté dans la masse. Dans ce dernier cas, il est possible, par exemple, de proposer le corps du bouchon avec le même aspect que la bouteille qu'il est destiné à obturer. Pour réaliser un tel bouchon, il était possible de partir d'une paraison ou goutte de verre fondu que l'on introduit dans un moule et qui est pressée pour être partiellement injectée au travers d'un orifice de faible diamètre dans la zone de formation proprement dite du corps. Une telle technique permettrait de travailler avec une paraison d'un volume supérieur à celui nécessaire pour la fabrication du corps. En effet, définir avec précision le volume d'une paraison est impossible; il est donc préférable de travailler avec un volume supérieur à celui qui sera nécessaire pour réaliser le corps. Lors du pressage, une partie du verre fondu est ainsi injectée au travers d'un orifice de faible diamètre pour être conduit jusque dans la zone de formage. Le corps en verre peut ainsi être - 3 - réalisé et il reste accroché à son sommet, par l'intermédiaire de la zone de verre correspondant à l'orifice d'injection, au volume de verre en surplus. Ce volume peut notamment prendre la forme d'une coupelle lorsque le pressage est réalisé à l'aide d'un poinçon. Ce surplus de verre peut ensuite être éliminé par découpe puis polissage du corps. Si la technique ainsi proposée peut sembler intéressante, il apparaît toutefois que les étapes de finition telles que découpe et polissage entraînent un coût important. Ce coût doit d'autant plus être considéré comme un facteur limitant, que le nombre de pièces produites est grand. Les inventeurs se sont ainsi également donnés pour mission de définir un procédé pour réaliser ces corps de bouchons en verre, qui conduise à des coûts de fabrication inférieurs à ceux de la technique qui vient d'être proposée. Ce but a été atteint selon l'invention par un procédé de fabrication d'un article plein en verre consistant à introduire une paraison dans un moule constitué essentiellement de deux coquilles principales s'associant selon un axe vertical, procédé selon lequel on confère la forme finale de l'article par pressage de ladite paraison au sein du moule. Les inventeurs ont su mettre en évidence que pour ce type d'articles, il était possible d'avoir un surplus de matière intégrée dans l'article luimême. En effet, I'article ou corps se compose de deux parties liées l'une à l'autre, la première s'insérant dans l'orifice du récipient, par exemple le goulot d'une bouteille, et la seconde venant en appui sur le buvant dudit récipient. Si les diamètres de ces deux parties sont fixés avec précision, leurs hauteurs respectives ne le sont pas de la même façon. Les inventeurs proposent ainsi, de travailler avec une paraison dont le volume n'est pas rigoureusement celui désiré pour fabriquer le corps et par exemple de conserver le surplus de verre en augmentant l'épaisseur ou la hauteur, de l'une ou l'autre des parties décrites ci-dessus. Selon l'invention, il est ainsi possible d'obtenir une partie de l'article ou corps présentant une hauteur légèrement supérieure à celle souhaitée. De la même façon, la hauteur peut être légèrement inférieure, ce qui signifie que le volume de la paraison peut, selon l'invention, être soit supérieur soit inférieur et donc que les contraintes liées à la formation et au volume de la paraison - 4 - sont moins importantes que celles d'autres techniques, notamment que la technique évoquée précédemment. Concernant le pressage, celui-ci peut être effectué par tout moyen connu de l'homme du métier, par exemple à l'aide d'un poinçon, à l'aide d'air ou bien encore à l'aide de la combinaison de différents moyens. D'autre part, il apparaît que selon l'invention, contrairement à la technique évoquée précédemment, le verre n'est pas injecté au travers d'un orifice de faible dimension; il est ainsi possible selon l'invention de travailler avec une paraison dont les conditions de viscosité ou de température ne sont pas trop strictes. Selon une réalisation préférée de l'invention, le pressage de la paraison est effectué sur sa face supérieure. Selon cette réalisation, la mise en oeuvre du pressage est facilitée puisqu'il est plus simple d'amener la paraison par le dessus du moule et ensuite d'utiliser l'ouverture du moule sur le dessus pour amener un outil de pressage. Selon une variante préférée de l'invention, le pressage s'exerce sur une partie limitée de la surface supérieure de l'article fabriqué. Les inventeurs ont mis en évidence durant leurs essais que, notamment dans le cas de l'utilisation d'un poinçon pour le pressage, il apparaît une usure rapide de la périphérie du poinçon lorsque celui-ci possède des dimensions équivalentes à celles de la surface supérieure de l'article. Par contre, lorsque la surface de contact entre le poinçon et le verre est inférieure à la surface supérieure de l'article, et de préférence lorsque cette surface n'atteint pas la périphérie de la surface supérieure de l'article, il apparaît que l'usure du poinçon est quasi-inexistante ou tout au moins, beaucoup moins importante. De cette façon, il est possible de prévoir dans le moule une limitation de la hauteur de la périphérie de l'article, alors que la hauteur de la zone centrale de l'article, c'est-à-dire la zone au contact du moyen de pressage, sera plus ou moins importante en fonction du volume de la paraison. L'article fabriqué présente donc sur sa face supérieure une différence de niveau entre la zone centrale et la zone périphérique; il est bien entendu, que cette différence de niveau est très faible, le volume de la paraison étant le plus proche possible du volume de l'article à fabriquer. Il est par ailleurs possible que ces volumes soient - 5 - identiques, ce qui conduit à une surface supérieure de l'article totalement plane, c'est-à-dire sans différence de niveau. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, après son pressage, l'article formé est libéré du moule et déposé sur un convoyeur en appui sur la face ayant subi le pressage. Dans la mesure o le pressage est effectué sur la surface de l'article la plus grande, ce qui simplifie ladite opération de pressage, l'article formé est ainsi déposé sur sa grande surface et donc de la façon la plus stable possible. Lorsque le pressage est effectué en face supérieure, cela nécessite une étape de retournement. Le procédé ainsi décrit selon l'invention permet donc la réalisation d'un article plein en verre sans aucune étape de finition et qui peut être déposé de façon stable sur un convoyeur. L'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le dispositif ainsi proposé selon l'invention est un dispositif de fabrication d'un article plein en verre constitué d'un moule comprenant essentiellement deux coquilles principales s'associant selon un axe vertical, d'un premier élément obturant une extrémité dudit moule et d'un second élément venant s'accoupler à l'autre extrémité dudit moule, le second élément possédant un poinçon mobile selon une direction verticale et la course dudit poinçon conduisant son extrémité dans le moule. Selon une réalisation préférée de l'invention, le premier élément obture l'extrémité inférieure du moule et le second élément s'accouple à la partie supérieure du moule. Ce dispositif préféré selon l'invention, permet d'amener la paraison par le dessus du moule et d'effectuer le pressage de ladite paraison en appuyant sur la face supérieure de celle-ci. De préférence encore, des charnières maintiennent un serrage de l'accouplement entre le second élément et le moule, notamment pour garantir la position et le bon déplacement du poincon lors de l'étape de pressage. Selon une variante avantageuse de l'invention, il est proposé d'utiliser une machine I.S, habituellement utilisée pour la fabrication d'articles en verre creux, tels que bouteilles, flacons,..., pour la fabrication d'au moins un article plein en verre. Cette utilisation de la machine l. S selon l'invention consiste à - 6 - réaliser ledit article plein en verre au premier poste de la machine par pressage et à déposer sur sa face pressée l'article, ainsi formé, au second poste de la machine I.S. Les machines I.S comportent en effet deux postes de travail, le permier poste permettant la réalisation d'une ébauche et le second poste permettant la finition de l'article en verre creux. Selon l'invention, I'article en verre plein est réalisé en une seule étape au niveau du premier poste. Pour cela, la paraison est amenée dans le moule constitué de deux coquilles et d'un fond obturant l'extrémité inférieure du moule; ce fond est positionné à l'emplacement du moule de bague habituellement utilisé pour la fabrication d'articles en verre creux. A l'extrémité supérieure vient s'accoupler selon l'invention le second élément précédemment évoqué qui comporte un moyen de pressage tel qu'un poinçon. Ce second élément est ainsi positionné à la place du " fond ébaucheur " habituellement utilisé dans la machine I.S. pour la fabrication d'articles en verre creux. Le fond qui obture l'extrémité inférieure du moule peut être constitué de deux parties, formant une pince, qui permettent de déplacer l'article en verre plein du premier poste au second poste comme le fait le moule de bague dans l'utilisation habituelle d'une machine I.S. pour la fabrication d'articles en verre creux. Selon l'invention l'article en verre plein est donc déplacé en subissant un retournement et se retrouve au niveau du second poste en appui sur sa face pressée qui est avantageusement sa face la plus grande et donc la plus stable. L'article en verre plein ainsi formé peut ensuite être déplacé depuis le second poste vers un convoyeur par tout moyen connu de l'homme du métier, tel que des " mains de poussée " habituellement utilisées pour la fabrication des bouteilles ou flacons. Les articles en verre plein obtenus selon les procédé et dispositif de l'invention sont avantageusement utilisés pour le bouchage de récipients et plus particulièrement de bouteilles; ces articles se caractérisent en ce qu'au moins l'une de leurs faces sensiblement planes comporte une zone en surépaisseur. De préférence encore, ces articles n'ont subi aucune étape de finition et ne présentent aucune trace de finition. Les articles en verre plein selon l'invention peuvent être réalisés avec un coût peu élevé, le nombre d'étapes de production étant très limité. Par ailleurs, - 7 - la réalisation en verre de bouchons, du type bouchon mécanique, offre de nombreux avantages; tout d'abord ces bouchons présentent des propriétés mécaniques supérieures à celles des matériaux habituellement utilisés et d'autre part, ils peuvent être recyclés aisément. De plus, ils autorisent un recyclage des bouteilles auxquelles ils sont fixés sans risque de voir apparaître des pierres néfastes pour les fours de fusion. D'autres détails et caractéristiques avantageuses de l'invention ressortiront ci-après de la description d'un exemple de réalisation de l'invention en référence à la figure. Sur la figure est représenté le moule 1 dans lequel peut être formé un article plein en verre tel qu'un bouchon mécanique. Ce moule 1 est constitué de deux coquilles 2, 3. En appui sur le moule 1, est représenté un élément 4 qui vient s'accoupler au moule 1 et dans lequel on trouve un poinçon 5 mobile. Sont également représentées les charnières 6 et 7 qui permettent de maintenir le serrage de l'accouplement du moule 1 et de l'élément 4, notamment lors du pressage effectué par le poinçon 5 sur la paraison non représentée sur la figure. La charnière 6 est représentée en position de travail, alors que la charnière 7 est représentée en position écartée des éléments 4 et 5. L'exemple de réalisation représenté peut, selon une variante préférée de l'invention, être associé à la mécanique d'une machine l.S. Selon cette variante, le moule 1, constitué des coquilles 2 et 3 est comparable au moule de bague utilisé pour la fabrication d'articles en verre creux, c'est-à-dire que le moule 1 sera utilisé pour transporter l'article en verre plein du premier poste vers le second poste de la machine l.S. Ce déplacement sera donc associé à un retournement de I'article comme il l'a déjà été dit précédemment. Le moule 1 comporte encore un élément 8 qui obture la partie inférieure du moule 1. Cet élément 8 pourrait être une partie solidaire des coquilles 2 et 3, mais est avantageusement indépendante pour des raisons de réalisation. Les charnières 6 et 7 peuvent, quant à elle, prendre la place des coquilles du moule utilisé normalement pour la fabrication d'articles en verre creux et sont donc articulées comme le serait un tel moule pour articles creux. L'élément 4, quant à lui, est déplacé par les moyens de la machine l.S. qui mettent en place le fond ébaucheur utilisé pour la fabrication d'articles creux. - 8 - Il apparaît ainsi qu'il est possible d'adapter les outils du dispositif selon l'invention au mécanisme d'une machine l.S. sans trop de difficultés. Concernant plus précisément le cas représenté, c'est-à-dire la fabrication d'un corps plein en verre destiné à constituer une partie d'un bouchon mécanique, il est encore prévu au sein du moule 1, des excroissances ou tétons 9, 10 associés à chacune des coquilles 2, 3. Lorsque les coquilles 2, 3 sont fermées, c'est-à-dire lorsque le moule 1 est en position fermée, les tétons 9, 10 sont jointifs et forment une tige dont l'axe longitudinal est horizontal et donc perpendiculaire à l'axe principal du corps à fabriquer. Le moule 1 fermé forme ainsi une cavité 1 1 dont la forme est celle du corps à fabriquer et comprenant la tige formée par les deux tétons 9 et 10. Ces tétons 9 et 10 vont permettre lors de la formation du corps de conserver un espace vide traversant ledit corps; cet espace est prévu pour fixer des tiges métalliques constituant également une partie du bouchon mécanique. Les tétons sont par exemple réalisés en carbure de tungstène. Concernant encore la mobilité du piston 5 au sein de l'élément 4, sa mise en oeuvre peut être obtenue par tous moyens connus de l'homme du métier, tels que des moyens mécaniques et/ou pneumatiques. Ces moyens sont avantageusement réalisés pour présenter un encombrement le plus réduit possible; de cette façon, il est possible d'associer plusieurs dispositifs de fabrication selon l'invention à un même mécanisme de machine l.S. Il est notamment possible d'envisager l'association de quatre dispositifs, puisqu'il est usuel de former quatre paraisons simultanément. Cette variante de l'invention permet notamment d'améliorer les cadences et les coûts de production. Les étapes de fabrication d'un corps plein en verre selon l'invention se déroulent comme indiqué ci-après. Dans un premier temps, le moule 1 est mis en position fermée, c'est-à- dire que les coquilles 2 et 3 sont rapprochées l'une de l'autre et l'on intercale l'élément 8 qui vient former le fond du moule 1. La paraison est obtenue selon les techniques habituelles, c'est-à-dire par découpe de verre en fusion sous une cuvette d'avant-corps d'un canal feeder qui conduit le verre en fusion depuis un four de fusion jusqu'au dessus des machines de formage. Dans le -9- cas précédemment évoqué de quatre dispositifs associés à un même mécanisme d'une machine l.S., quatre paraisons sont formées et délivrées simultanément. La ou les paraisons ainsi produites sont chacune conduites au sein d'un moule 1, puis l'élément 4 est amené sur ledit moule 1. Les charnières 6 et 7 viennent maintenir le serrage de l'accouplement entre le moule 1 et l'élément 4. Le poinçon 5 est ensuite actionné pour venir presser la paraison sur sa face supérieure et former l'article plein. Il apparait clairement sur la figure que la surface inférieure du poinçon, c'est-à- dire la zone de contact entre le poincon et le verre est inférieure à la surface supérieure de I'article formé. Lors du pressage, il apparait également sur la figure qui représente le poinçon dans un état de pressage, que celui-ci peut pénétrer la surface supérieure de l'article formé. Comme il l'a déjà été dit, la face supérieure de l'article ou corps formé, peut donc présenter une zone en surépaisseur, dans le cas de la figure, il apparait que l'article peut présenter une collerette à sa périphérie. Les inventeurs ont mis en évidence que les moyens permettant la détermination du volume de la paraison permettait de ne pas dépasser des variations d'épaisseur de 1,5 mm en surface supérieure du corps plein ainsi formé. Cette variation d'épaisseur est tout-à-fait acceptable, tant d'un point de vue esthétique que d'un point de vue fonctionnel. Après l'étape de pressage, le poincon 5 est remonté et l'élément 4 est retiré après écartement des charnières 6 et 7. Le corps peut ensuite être transféré au second poste de la machine l.S. en subissant un retournement. Le corps formé est ainsi redéposé sur sa grande surface qui offre une bonne stabilité. A noter que lors de l'ouverture du moule 1, les coquilles 2 et 3 subissent des mouvements de translation de façon à ce que les tétons 9, 10 puissent sortir sans frottement dudit corps. Le corps fabriqué peut ainsi être obtenu en une étape unique sans nécessiter aucune étape de finition, telle que découpe, polissage.... En effet, bien que le volume de la paraison ne puisse pas être défini comme étant rigoureusement celui de l'article à fabriquer, les inventeurs prévoient de conserver l'excès de matière sur l'article dans des zones o les tolérances de fabrication ne sont pas sévères. Il est ainsi possible de fabriquer un corps ou article en verre plein avec un coût très limité. L'article ainsi produit peut -10- toutefois encore subir quelques phases de traitement telle qu'une recuisson, le dépôt d'une couche colorante pour modifier son aspect,... Le corps fabriqué est enfin associé à des tiges métalliques et à un joint de catouchouc pour former un bouchon mécanique prêt à être associé à une bouteille. L'invention a été plus particulièrement décrite en référence à la fabrication d'un corps pour réaliser un bouchon mécanique, mais doit être comprise comme s'étendant à la fabrication de tout article en verre plein. - 11 - REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un article plein en verre consistant à introduire une paraison dans un moule constitué essentiellement de deux coquilles principales s'associant selon un axe vertical, caractérisé en ce qu'on confère la forme finale de l'article par pressage de ladite paraison au sein du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le pressage de ladite paraison sur la face supérieure de celle-ci. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pressage s'exerce sur une partie limitée de la surface supérieure de l'article fabriqué. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'article formé est libéré du moule et déposé sur un convoyeur en appui sur la face ayant subi le pressage. 5. Dispositif de fabrication d'un article plein en verre constitué d'un moule comprenant essentiellement deux coquilles principales s'associant selon un axe vertical, d'un premier élément obturant une extrémité dudit moule et d'un second élément venant s'accoupler à l'autre extrémité dudit moule, caractérisé en ce que le second élément possède un poinçon mobile selon une direction verticale et en ce que la course dudit poinçon conduit son extrémité dans le moule. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier élément obture l'extrémité inférieure du moule et en ce que le second élément s'accouple à la partie supérieure du moule. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que des charnières maintiennent un serrage de l'accouplement entre le second élément et le moule. 8. Utilisation d'une machine I.S. pour la fabrication d'au moins un article plein en verre consistant à réaliser ledit article au premier poste de la machine par pressage et à déposer sur sa face pressée l'article formé au seconde poste de la machine. 9. Article ou corps plein en verre, notamment destiné à être utilisé pour le bouchage de récipients et plus particulièrement de bouteilles, caractérisé en -12- ce qu'au moins l'une des faces, sensiblement plane de l'article, comporte une zone en surépaisseur. 10. Bouchon mécanique destiné à la fermeture d'un récipient tel qu'une bouteille, comportant un corps permettant l'obturation de l'orifice du récipient et un moyen, tel qu'un dispositif métallique, reliant le corps au récipient et pouvant garantir le maintien du corps lorsque celui-ci obture l'orifice, caractérisé en ce que le corps est en verre. 1 1. Article ou corps plein en verre selon la revendication 9, ou bouchon mécanique selon la revendication 10, caractérisé en ce que le corps n'a subi aucune étape de finition.