Brevet FR2781200A1 — publié le 20000121

Procédé de fabrication de conteneurs de laboratoire de grande contenance 'en verre à goulot de grand diamètre et bouchons vissés de transfert. Les conteneurs de laboratoire de grande contenance, qui sont en verres spéciaux, par exemple du type verre borosilicaté 3.3, susceptibles notammeirent de supporter les chocs thermiques liés à la stérilisation, ont un volume allant de cinq litres à trente litres; la faible quantité de flacons vendue annuellement ne justifie pas en général l'investissement d'outillages lourds compatibles avec les techniques de fabrication mécanique en vigueur dans l'industrie du verre. La figure. 1 représente, en vue perspective un flacon standard en verre de grande contenance. La figure.2 représente en coupe, suivant un plan diarnmétral, un bouchon à vis de grand diamètre, en matière plastique i. nij ectée, pLour des flacons de grand volume en mat i.. F e plasti:lquie extrudée soufflée, Cette industrie fabrique donc des flacons standards 1 zo20 (figure.1l) avec un goulot standard 2 cylindrique intérieuremlent: d'unr diamètre intérieur de 1. 'ordre de quatre A c inq centim't res avec dans sa partie supérieure une col.lerette extérieure 3 d'une].argeur et d'une hauteur de sepF:t à d:i rr millirriètres; ce goulot standard 1 est modifié par déformation, dans des entreprises de verrerie de l. aboratoire, pour pouvoir y adapter par exemple des bouchons coniques en caoutchouc du rrmme type que ceux qui servent pour le bouchage des bondes de tonneaux; ces bouchons coniques peuvent cormporter des perçages cylindriques 1. onrg i tud:i.naux traversés par des tubes permettant le transfert de liquides avec le bouchon en place sur.le flacon; il apparatt que ces bouchons manquent de fiabilité quand à l'1tanchóiti et que le diamètre du goulot ne permet pas toujours de passer un nombre de tubes suffisant. Il e. iste des flacons de grande contenance, en matière plastique extrudée et soufflée, corr, portan't un goulot de large diamètre fermé par un bouchon à vis 4 (figure.2); le diarr,ètre intérieur du goulot est de l'ordre de soixante di, millimètres et le diamètre au sormmet des filets de vissage est de l'ordre de cent rrmillimètres;].es bouchons à vis 4 sont en matière plastique injectée stérilisable avec un premier r joint d' 'tanchié ité 5, en silicone, annulaire à section rectangulaire qui est encastré dans le fond 41 du bouchon à vis 4 et qui est pincé, grâce au serrage obtenu Fpar le vissage entre le sommet du flacon et le fond 41 du bouchon.à vis 4. Une des versions de ce bouchon à vis corrporte des tubes rigides, provenant directement de moulage et réalisés dans le rrimlne matériau que le bouchon à vis, et sur lesquelles viennent se fi.xer des tubulures souples permettant d'effectuer des transferts de liquide sans séparer le bouchon à vis du goulot; il apparaî-t que l.orsqu'onT séFpare les tubulures des tubes pour stériliser les bouchons à vis, ces derniers sont détériorés ce qui rend le bouchon à vis inutilisable. La faiblesse des séries de conteneurs de grande contenance en verre ne permet pas d'envisager actuellement de les fabriquer directement avec u.n goulot à vis; les méthodes de fabr:i. cat:i. on traditonnelles nie permeettent pas c d'obtenir n'iTmporte qu'elle sorte de fi].etage sur le goLu].ot._ vis si bien qu'il faut que le bouchon soit adapté au goulot à vis et non le contraire. Il est commercialisé des flacons de grande contenance en verres spéciaux, comportant uin goulot à vis rapporté par soudure; le goulot 2 (figure. 1) du fl].acon standard 1 est découpé et on soude à.a place un goulot à vis qu'on a préalablerm ent séparé, par choc thermique, d'un flacon standard existant fabriqué.mrécaniquement en g rande série::ar mou.age; on peut y visser le bouchon à vis, en matière plastique injectée, adapté au goulot à vis, et compaortant, par ex emple, une jupe d'étanch,éité s'appLuyanTt à l'intérieur du goulot à vis; l.e problème est que le goulot à vis provient généralement d'un flacon de faible contenance et qu'il a un diamètre intérieur maximum de l'ordre de trente millirrmètres ce qui exclut pratiqluemrent l'utilisation de bouchons de transfert sur ce type de flacon et ce d'autant plus que le bouchon à vis n'a pas une structure adaptée à la transformation. L.'objet du procédé est de fabriquer des conteneurs, en verre spécial, de grand vol.uirie, à large co]. àa vis, susceptible de recevoir des bouclhons à vis de transfert fiables pouvant corrmporter unT norribre impo rtant de tubes résistant au démontage des tubul.lures qui y sont raccordées. La figure.3 représente en vue perspective un flacon de grande contenance en verre avec un goulot vissé de grand diamètre. La figure.4 représente une coupe suivant un plan diamétral d'un goulot à vis suivant l'invention équipée d'un bouchon à vis transformé et d'un dispositif de transfert. La figure.5 représente la coupe diamétrale d'une ébauche selon le procédé. La figure.6 représente une coupe du moule de moulage du *10 goulot selon le procédé. La figure.7 représente un schéema d'un dispositif de centrifugation selon le procédé. Le procédé consiste dans un premier temps à sélectionner un bouchon à vis 4 (figure.2) pour goulot à vis de grand diamètre susceptible d'C-tre approvisionné facilement et.à pr i' compétitif et présentant les caractéristiques de matériau et de systèrre d'étanchéité du meme type que celles précédemrrment décrite pour un flacon de grande contenance, en matière plastique extrudée et soufflée. Ce bouchon à vis 4 sert de référence pour fabriquer directement un goulot à vis 6 (figure.3) en verre de caractéristiques identiques à celle du goulot à vis du flacon, en matière plastique extrudée soufflée, grâce à des moyens de formage appropriés adaptés à la fabrication de petites séries; le bouchon à vis 4 est susceptible d'i.tre ensuite éventuellement transformé pour y créer des moyens de positionnerrent pour y placer des moyens de transfert et d'étanchéité. A titre d'exemple non limitatif un moyen formage permettant de réaliser le goulot à vis 6 consiste en l'utilisation d'une longueur, de tube cylindrique standard en verre spécial compatible avec celui du conteneur, sensiblement supérieure à la hauteur du goulot à vis 6 (figure.4) à réaliser; ce genre de tube cylindrique est un produit semi-fini disponible sur le marché; le diamètre du tube cylindrique est choisi dans la description qui suit d'un diamètre supérieur au diamètre 58 (figure.4) diu goulot à vis 6 à former, et son épaisseur est choisie pour que le volume de verre disponible, par unité de longueur de tube cylindrique, soit suffisante pour avoir une épaisseur de goulot, cohérente avec celle du conteneur sur lequel il doit /.1. ê.tre fixé,, et suffisarriment de matière pour réaliser le filetage 7. On réalise alors, à partir du tube cylindrique, une ébauche 8 (figure.5) ayant une forme symétrique de révolution suivant un axe de syrr,étrie 23; pour obtenir cette ébauche 8 on réchauffe une ex-trémrrité 11 du tube cylindrique, sur une longueur 9 de l'ordre de grandeur de la hauteur du goulot à vis 6, et on réalise un rrarichonnage en réduisant son diamr,èt re extérieur 10 à un diam ètre exté rieur 12 sensiblement égal au diarnmètre 58 (figure.4) du futur goulot à vis 6;].'ex.trémité 1'1 ainsi mranchonnée est reliée à la partie du tub-)e cylii ndrique qui n'a pas été déformée par une zone de transition 31 sensiblement conique. Dans une variante de l'invention on peut manchonner ainsi chacune des deux e.,'trémrités d'un tube cylindrique standard en verre suffi.samimrent long pour réaliser une double ébauche. Dans le cas o le diamètre initial du tube cylindrique standard est plus petit que le diamèrrtre 58 du goulot à vis 6, on effectue, par exernrp:I.e, un double mranchonnage pour retrouver la forme de l'ébauche de la figure.5 L. 'e,,trénmité 1'1 de l'ébauche 8 est amfenée à une température convenable pour pouvoir tre déformée par fluage et elle est introduite dans un moule 13 (figure.6); le moule 13 est niotarrirrment constitué d'une empreinte 14 composée de deux derrmi-coquilles 15 et 16 asserrmblées reproduisant en creux la forme extérieure du goulot à vis 6 à fabriquer et notamment l.e filet de pas de vis 32; l'empireinte 14 est orientée suivant un axe qui peut tre assimilé a un axe de symétrie et qui est appelé ci-après "axe de symr.étrie 24"1; l'empreinte 14 est prolongée, du coté correspondant à la base 26 (figure.4.) du goulot à vis 6 à fabriquer, par une cavité cylindrique de révolution 17 (figure.6) de diarnmètre '18 correspondant au diamètre extérieur '10 (figure.5) ide l'ébauche 8 et d'a;xe de symrrétrie 24 (figure.6); cette cavité cylindrique de révolution 17 peut, par exemple communiquer avec l'extérieur par une ouverture circulaire 19 constituée par un évasement O20 prolongeant la cavité cylindrique de révolution 17; l'empreinte '14 colTporte un fond 2'1 correspondant au sormmet 25 (figure.4.) du goulot à vis 6 à fabriquer; ce fond 21 (figure.6) comporte une ouverture circulaire par laquelle on introduit un noyau 22, de révolution suivant l'axe de symétrie 24,? légèrement conique pour créer une dépouille, reproduisant l'intérieur 27 (figure.4) du goulot à vis 6 à fabriquer et qui ferme le fond 21 de l'empreinte 14 tandis que l'ouverture circulaire 19 reste libre d'accès et constitue le cût4 d'introduction de l'ébauche 8; l'ébauche 8 est introduite dans le moule par l'ouverture circulaire 19 de manière à ce que l'axe de symé t r i e 24 de l'empreinte 14 soit sensiblernent confondu avec].'axe 23 de l'ébauche 8 et qlue l'ex, trémité 11 soit introduite la premri ière;la matière de l'ex.trémité 11 s'introduit alors dans l'enmpreinte 14 qu'elle remplit partiellerrment; le moule 13 (figure.7) est alors placé sur un dispositif de centrifugation permiettant une rotation suivant un premier axe 29 qui est confondu avec l'axe de symétrie 24 de l'empreinte 14 et suivant un second axe 30 qui est r:,erpetndliculaire au premier axe 29 et situé par rapport à l'errpreinte 14 du cûté de l'ouverture circulaire 19; on met ].e moule 13 en rotation rapide suivant le premier axe 29 et le second axe 30 de manière à ce que la force centrifuge, d'une part, fasse fluer le verre vers le fond 21 de l'empreinte 14 tout en amenant du verre nouveau dans 'emr epre i nte 14 e provenance de la zone die tranlsitio n 31 et d'autre part, fasse fluer le verre vers la partie latérale de 1 'ermrpreinte pour remplir convenablement le filet de pas de vis 32; lorsque le verre est convenablement refroidi on extrait le noyau 22 de l'intérieur de l'errpreinte 14 et ensuite on peut dénmouler le goulot à vis remplissant ].'empreinte 14 en séparant les deux demi coquilles 15 et 16. Le goulot à vis 6 ainsi fabriqué peut ttre séparé du reste de l'ébauche 8 et fix é par soudure sur le corps 34 (figure.1) d'un flacon standard dont on a enlevé préalablement le goulot 2 pour obtenir un flacon à col vissé (figure.3). Dans le cas de l'utilisation d'une double ébauche, on peut recommencer l'opération précédemment avec l'autre extrémité si elle a été préalablement manchonnée. Le bouchon àA vis 4 (figure.2) choisi a le premier joint d'étanchéité 5 annulaire de section rectangulaire qui est encastré dans le fond 41 dans un logement annulaire 36 comme décrit précédemment; on enlève le premier joint d'étanchit- 5 et on découpe le fond 41 du bouchon à vis 4 suivant une découpe circulaire centrée sur l'axe de symétrie 37 du bouchon à vis 4 et de diamètre très légèrement supérieur au diamètre intérieur 38 du logement annulaire 36; on dispose alors d'une ouverture 39 (figure. 4) bordée par une première zone d'appui 40 annulaire plate, intérieurement au bouchon à vis modifié 42,? délimitée extérieurerrment par la bordure extérieure 43 du logement du premier joint d'étanchéité 5; on réalise d'autre part un dispositif de transfert 41 constitué d'un disque 48 en acier inoxydable dont le diamètre est légèrerrment inférieur à celui de la bordure ex térieure 43 du logement annulaire 36 du premier joint d'étanchéité 5; il comporte sur sa bordure supérieure une deuxième zone d'appui 49 annulaire plate d'une largeur 50 légèrement supérieure à la largeur du premier joint d'étanchéité 5; il cornmporte sur sa bordure inférieure une troisième zone d'appui 53 bordée du ctte interne par un logerment 52, s'ouvrant latéralement sur la troisième zone d'appui 53, dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur d'un second joint d'étanchéité 51 annulaire de section rectangulaire et qui vient s'y encastrer par sa bordure interne; le second joint d'étanchéité 51 a un diamètre extérieur sensiblement égal à celui du disque 48 et i.]. est en appui sur la troisième zone d'appui 53; la partie centrale du disque 48 est traversée par des tubulures 54 en acier inoxydable qui y sont soudés suivant tout leur pourtour; l'ensemble, compF:osé du disque 48 inoxydable avec ses tubulures 54, et du second joint d'étanchéité 51, constitue le dispositif de transfert 47. Le dispositif de transfert 47 est placé dans le bouchon a vis transformé 42, de rrmanière à ce que la Fpremière zone d'appui 40 soit en contact avec la seconde zone d'appui 49 et, lorsque le bouchon à vis transformé 42 est vissé sur le goulot à vis 6 du flacon à col vissé 35, le second joint d'étanchéité 51 est pincé entre le sorret 25 du goulot à vis et la troisième zone d'al::pui 53 du disque 48 pour en assurer l'étanchéité; pour fiabiliser l'étanchéité il est préférable que le sormet du goulot à vis 6 présenrite une quatrième zone d'appui 55 annulaire de faible largeur obtenue par des dépouilles coniques internes 56 et externes 57, REVENDICATIONS 1-Procédé de fabrication de flacons à col vissé (35) en verre, de grande contenance, ayant un goulot à vis (6), de grand diamètre, équipé d'un pas de vis (32), susceptible S d'Ètre équipé d'un bouchon transfert, adapté à un bouchon à vis (4) en matière plastique injectée existant, ayant un fond (41) comportant un premier joint d'étanchéité (5) annulaire, encastré dans un logement (36), comportant une bordure extérieure (43), de diamètre intérieur (38), initialement destiné à boucher un flacon de grande contenance en matière plastique extrudée soufflée, à partir d'un flacon standard (1) de grande contenance dont on a découpé le goulot (2) pour le remplacer par le goulot à vis (6), ayant une base (26) et un sommet (25), caractérisé en ce que le goulot à vis (6) est fabriqué indépendamment du flacon en verre à partir d'un tube cylindrique standard de verre par formage tandis que le bouchon (4) est susceptible d'ttre transformé pour y créer des moyens de positionnement afin d'y placer des moyens de transfert et d'étanchéité. 2-Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le formage consiste dans la réalisation d'une ébauche (8) qu'on obtient par réchauffage d'au moins une extrémité (11) du tube cylindrique standard en verre, sur une longueur (9) de l'ordre de grandeur de la hauteur du goulot à vis (6), afin d'amener son diamètre extérieur (10) sensiblement à un diamètre extérieur (12) sensiblement égal au diamètre (58) du goulot à vis (6), l'extrémité (11) ainsi transformée étant reliée à la partie du tube cylindrique standard en verre qui n'a pas été déformée par une zone de transition (31) sensiblement conique. 3-Procédé, suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on amène l'extrémité (11) de l'ébauche (8) à une température convenable pour pouvoir ttre déformée par fluage et qu'on l'introduit partiellement dans une empreinte (14), ayant un axe de symétrie (24), qui est fermée par un fond (21), puis on met l'ensemble en rotation rapide suivant un premier axe (29) qui est confondu avec l'axe de symétrie (24) de l'empreinte ('14) et suivant un second axe (30) qui est perpendiculaire au premier axe (29) de manière à ce que la force centrifuge, d'une part fasse fluer le verre vers le fond (21) de l'empreinte (14) tout en amenant du verre nouveau dans l'empreinte (14) en provenance de la zone de transition (31), et d'autre part fasse fluer le verre vers la partie latérale de l'empreinte (14) pour remplir convenablement le filet du pas de vis (32). 4- Procédé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un moyen de positionnement est obtenu par la transformation d'un bouchon à vis (4) en un bouchon à vis transformé (42) qui consiste à enlever le premier joint d'étanchéité (5) et à découper le fond (41) suivant une découpe circulaire de diamètre très légèrement supérieur au diamètre intérieur (38) du logement annulaire (36) afin de créer une première zone d'appui (40) bordant une ouverture (39) à travers laquelle passe un moyen de transfert constitué d'un disque (48), dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la bordure extérieure (43), dont la partie centrale est traversée par des tubulures (54). -Procédé, suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'un moyen d'étanchéité est obtenu, lorsque le bouchon à vis transformé (42) est vissé sur le goulot (6) par la première zone d'appui (40) qui est appliquée sur une deuxième zone d'appui (49) située sur la bordure supérieure du disque (48) tandis qu'une troisième zone d'appui (53) située sur la bordure inférieure du disque (48) pince un second joint d'étanchéité (51) entre le sommet (25) du goulot à vis et la troisième zone d'appui (53). 6-Dispositif en réalisation du procédé, suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un moule (13) comportant notamment une empreinte (14) composée de deux demi- coquilles (15) et (16) assemblées et reproduisant en creux la forme extérieure du goulot à vis (6) et notamment le filet de pas de vis (32), qui est prolongée, du côté correspondant à la base (26) du goulot à vis (6) par une cavité cylindrique de révolution (17) pouvant communiquer avec l'extérieur par une ouverture circulaire (19), qui est fermée par le fond (21) dans l'ouverture circulaire duquel est introduit un noyau (22) reproduisant l'intérieur (27) du goulot à vis (6), l'ébauche (8) étant introduite par l'ouverture circulaire (19). 7-Flacon à col vissé en verre obtenu par le procédé de la revendication 5, suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième zone d'appui (53) bordée du cûté interne par un logement (52), s'ouvrant latéralement sur la troisième zone d'appui (53), dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur du second joint d'étanchéité (51), annulaire de section rectangulaire, qui vient s'y encastrer par sa bordure internes