Brevet FR3118962A1 — publié le 20220722

Procédé de fabrication d'un récipient en verre par pressage direct, le récipient comprenant un volume interne délimité par un fond (10,D1) une paroi latérale (12) et une embouchure (11), et présentant une première hauteur (H1), le procédé comprenant fournir un moule (2) formant une cavité de moule comprenant une surface interne destinée à donner la forme d'une surface externe (17) du récipient, fournir un poinçon de formage (3) avec une surface externe (34) pour donner la forme d'une surface interne (18) du récipient, insérer une paraison (G) de verre malléable dans le moule, introduire le poinçon de formage dans la cavité de moule fermé, ressortir le poinçon de formage et ouvrir le moule, dans lequel la première hauteur H1 est supérieure à 40 mm et le poinçon présente un angle de dépouille (β) inférieur à 1,5 degré. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 Procédé de formage d’un récipient en verre par presse directe et récipient correspondant Domaine technique et contexte La présente invention est relative aux procédés de formage de récipients en verre par presse directe et aux récipients obtenu par de tels procédés. Art antérieur De tels procédés de formage de récipients en verre par presse directe sont connus, un exemple en est décrit par le document EP3187469. Il y est enseigné un angle de dépouille compris entre 2° et 10° pour pouvoir retirer le poinçon de formage. En pratique un angle de dépouille voisin de 5° est utilisé, même si localement il est prévu de petites formes localisées en léger creux et/ou en légère saillie. On s’intéresse ici aux articles creux en verre tel que des récipients, notamment des récipients pour des produits cosmétiques ou des produits de parfumerie. A cet effet, selon la présente divulgation, il est proposé un procédé de fabrication d'un récipient en verre par pressage, le récipient comprenant un volume interne délimité par un fond (10,D1) une paroi latérale (12) et une embouchure (11), et présentant une première hauteur (H1) entre le fond et l’embouchure, le procédé comprenant : - fournir un moule (2) formant une cavité de moule comprenant une surface interne destinée à donner la forme d'une surface externe (17) d'une paroi du récipient, - fournir un poinçon de formage (3) comprenant une surface externe (34) destinée à donner la forme d'une surface interne (18) de la paroi du récipient, - insérer une paraison (G) de verre malléable dans le moule et fermer le moule, - introduire le poinçon de formage dans la cavité de moule, pour former le récipient, - ressortir le poinçon de formage et ouvrir le moule, le procédé étant caractérisé en ce que la première hauteur H1 est supérieure à 40 mm et le poinçon présente un angle de dépouille (β) inférieur à 1,5 degré. On peut ainsi former un article creux en verre tel qu’un récipient, avec un volume intérieur de profondeur conséquente et avec des parois quasiment verticales. Autrement dit, avec des parois extérieures cylindriques et des parois intérieures quasiment verticales, on arrive à former par pressage un flacon haut en verre avec des parois d’épaisseur quasi constante – en pratique constante à vue d’œil-, ce qui est tout à fait remarquable concernant un article en verre non soufflé. Le récipient est formé en une seule opération de pressage, sans opération de soufflage. Même si le poinçon de formage est refroidi par une buse dispensant de l’air, mais il ne s’agit pas de soufflage de l’article en verre lui-même. On remarque aussi qu’un tel procédé de presse directe par poinçon permet de parfaitement maîtriser la géométrie intérieure de flacons ou récipients, avec des dispersions bien inférieures à ce que l’on constate avec un procédé de soufflage. Dans divers modes de réalisation de l’invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes, prises isolément ou en combinaison. Selon un aspect, le poinçon est creux et comprend une buse de refroidissement (4) par air. On refroidit le poinçon pour que sa température ne soit pas élevée, et pour s’assurer ainsi que le poinçon ne ‘colle’ pas au verre fondu. Selon un aspect, la température du poinçon reste comprise entre 400°C et 550°C. On contrôle la température du poinçon pour que sa température soit optimale pour que, d’une part, le verre ne refroidisse pas trop vite à son contact et reste malléable, et d’autre part, pour que le verre ne colle pas au poinçon. On optimise aussi la plage de température pour permettre un retrait du poinçon aisé sans trace sur la surface intérieure de l’article en verre, même avec un angle de dépouille aussi petit que 1,5 degré ou moins, voire 1 degré, voire 0,5 degré. Selon un aspect, dans lequel la température du moule reste en moyenne comprise entre 400°C et 450°C. On contrôle la température du moule et du poinçon pour que leur température soit optimale pour que, d’une part, le verre ne refroidisse pas trop vite et reste malléable, et d’autre part pour que le verre ne colle pas au poinçon et au moule. Selon un aspect, l’introduction du poinçon se fait du bas vers le haut. On utilise l’effet de la gravité pour optimiser le remplissage de la portion de bague. Il n’est pas exclu de mettre en œuvre la présente invention dans d’autres orientations. Selon un aspect, ledit procédé est réalisé sur un équipement de type machine « IS », plus particulièrement du coté ébauche. Ce type de machine est très répandu dans les usines verrières, on les utilise pour des procédés dits ‘blow-blow’ (soufflage-soufflage) et ‘press-blow’ (pressage-soufflage). Ici on utilise aussi ce même équipement pour le procédé de presse directe à faible dépouille. De manière préférée, on utilise le coté ébauche où il existe déjà un poinçon commandé vers le haut. Le procédé de presse directe à faible dépouille ne nécessite donc pas un équipement spécifique, seuls le moule et le poinçon sont spécifiques ainsi que le refroidissement du poinçon. Selon un aspect, il est proposé un récipient obtenu par l’un des procédés présentés ci-dessus. Selon un aspect, il est proposé un récipient en verre obtenu par un procédé de pressage direct (i.e. sans soufflage), le récipient comprenant un volume interne délimité par un fond (10,D1) une paroi latérale (12) et une embouchure (11,D2), et présentant une première hauteur (H1) entre le fond et l’embouchure, caractérisé en ce que la première hauteur est supérieure à 40 mm et le volume interne présente une section croissante de manière généralement homothétique entre le fond et l’embouchure, et le volume interne présente une légère conicité générale avec un angle d’ouverture (β) inférieur à 1,5 degré sur la totalité de la hauteur H1. Un tel récipient, obtenu à très faible dépouille, avec des parois extérieures cylindriques et des parois intérieures quasiment verticales, s’avère très plaisant à regarder et très esthétique. La profondeur confère une bonne élégance au flacon proposé. Selon un aspect, la section générale du volume interne est choisie parmi les formes : circulaire, ovale, hexagonale, octogonale, généralement polygonale. On peut ainsi réaliser des formes très courantes dans la flaconnerie pour les parfums et les cosmétiques. Selon un aspect, la section intérieure du récipient est caractérisée par une cote caractéristique (diamètre ou coté). Le récipient peut être tel que D2 En version ronde (cote caractéristique = diamètre), pour un angle de dépouille de 1°, K = 0,017, et pour une hauteur H1 de 40 mm, si D1 vaut 30mm alors D2 vaut 31,6 mm. En version ronde (cote caractéristique = diamètre), pour un angle de dépouille de 0.5°, K = 0,0087, et pour une hauteur H1 de 50 mm, si D1 vaut 30mm alors D2 vaut environ 30,9 mm. Selon un aspect, le récipient présente une épaisseur de paroi entre le fond et l’embouchure, ladite épaisseur de paroi étant comprise entre 2 mm et 3 mm. On a alors un optimum d’épaisseur pour à la fois pouvoir remplir la cavité avec le verre malléable et conférer finesse et élégance au flacon. Le flacon en résultant présente un aspect épuré valorisant. Selon un aspect, le récipient comporte une bague au niveau de l’embouchure, ladite bague étant prévue pour coopérer avec un bouchon. La bague est formée de manière fiable dans l’opération de pressage direct. Selon un exemple, pour accompagner l’aspect valorisant du récipient à faible dépouille, on prévoit une bague est fine et élégante. Selon un aspect, la forme d'une surface externe (17) du récipient peut être cylindrique, zone de bague exceptée. Selon d’autres réalisations, la forme d'une surface externe (17) du récipient peut être de toute autre forme. Cela reste compatible avec le volume intérieur à faible dépouille comme proposé ci-dessus. Descriptif des figures D’autres aspects, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation de l’invention, donné à titre d’exemple non limitatif. L’invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la illustre en coupe (figure 1A) et en vue de dessus (figure 1B) un récipient en verre obtenu selon le procédé promu, dans un exemple de section circulaire, - la illustre en coupe un autre exemple de récipient en verre obtenu selon le procédé promu, dans un exemple de section hexagonale, - la illustre schématiquement en coupe un équipement de moulage et pressage prévu pour fabriquer un exemple de récipient en verre, au moment où il est délivré une paraison de verre malléable, - la est analogue à la et illustre schématiquement l’équipement de moulage et pressage, au moment où le moule est fermé et le poinçon en position basse, - la est analogue à la et illustre schématiquement l’équipement de moulage et pressage, au moment où le moule est fermé et le poinçon en position haute, - la est analogue à la et illustre schématiquement l’équipement de moulage et pressage, au moment où on retire le poinçon, - la est analogue à la et illustre schématiquement l’équipement de moulage et pressage, après retrait du poinçon et ouverture du moule, - la est analogue à la et illustre schématiquement la configuration pendant le transfert depuis le côté ébauche vers le côté finisseur dans le contexte d’une machine IS, - la illustre schématiquement en coupe un exemple de poinçon avec sa buse de refroidissement, - la illustre en coupe un équipement de moulage et pressage, moule fermé et poinçon activé (monté). Description détaillée de modes de réalisation Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Pour des raisons de clarté, certains éléments peuvent ne pas être représentés à l’échelle. Généralités et articles à former Sur la , on a illustré en coupe un récipient en verre 1 obtenu selon le procédé proposé, à savoir par une opération de pressage direct, sans opération de soufflage. Dans le premier exemple illustré, le récipient en verre 1 présente une section circulaire. Selon un exemple, le diamètre extérieur D5 du récipient peut être compris entre 20mm et 80mm. Ce type de récipients convient bien pour contenir des produits cosmétiques ou des produits de parfumerie. On utilise un verre blanc, de préférence un verre d’excellente transparence. Sur la , un autre exemple avec une section généralement hexagonale est représenté. Il peut être prévu des arrondis pour casser les angles. On remarque que la section intérieure peut être différente de la section extérieure. Par exemple on pourrait avoir une section extérieure circulaire et une section intérieure polygonale. Généralement la section générale du volume interne est choisie parmi les formes : circulaire, ovale, hexagonale, octogonale. On note que l’on peut travailler une forme généralement polygonale avec un nombre quelconque de côtés, réguliers ou non. Le récipient 1 comprend un fond 10 une ou plusieurs parois latérales 12 et une embouchure 11 . Au niveau de l’embouchure il est prévu une bague 14 pour recevoir un bouchon de fermeture (non représenté). Le récipient délimite un volume intérieur utile. Le récipient 1 s’étend selon un axe X . On note H1 la hauteur utile du volume intérieur du récipient, à savoir la distance entre le fond 10 et la partie supérieure de l’embouchure 11 . On note D1 la cote caractéristique (diamètre ou coté) du fond du volume intérieur, D2 la cote caractéristique (diamètre ou coté) de l’intérieur de l’embouchure, D3 la cote caractéristique (diamètre ou coté) de l’étranglement de la bague, D4 la cote caractéristique (diamètre ou coté) du rebord extérieur de la bague, et enfin D5 la cote caractéristique (diamètre ou coté) de la paroi extérieure du récipient. Moule et poinçon Dans l’exemple illustré, le moule 2 comprend, du bas vers le haut : - un moule de bague 21 , - un moule principal 22 ou moule de corps, - un moule de fond 23 . Le moule de bague 21 intervient sur la zone de col du récipient, sur une faible hauteur, et sert à manipuler l’article une fois moulé par pressage. Le moule de bague 21 est formé de deux demi-moules 21a , 21b ( ) pouvant s’écarter (pointillés ) l’un de l’autre pour déposer le récipient du coté finisseur. Dans le contexte d’une machine IS, le mouvement est embarqué sur le bras basculeur de la machine IS. Le moule principal 22 ou intervient sur la zone de corps du récipient. Dans le contexte d’une machine IS, il s’agit de ce que l’on appelle le moule ébaucheur. Le moule principal 22 est formé en deux parties en forme de demi-coquilles qui peuvent s’écarter transversalement par rapport à l’axe X du récipient. Le moule de fond 23 intervient sur la zone de fond du récipient. Le moule de fond peut être en une seule pièce qui est amenée par un bras dans la position de moule fermé selon une cinématique ad hoc, de préférence rotation et descente verticale. On note que la configuration du moule pourrait être différente avec moins de pièces. Le moule de bague 21 présente une surface 25 dite surface de moule de bague. Le moule principal 22 présente une surface 26 dite surface de moule de corps. Le moule de fond 23 présente une surface 27 dite surface de moule de fond. Ce sont les surfaces respectives 25 , 26 , 27 qui donnent la forme extérieure du récipient à former. On dispose une douille de poinçon 6 qui entoure le poinçon et le protège lorsqu’il est position basse. La douille de poinçon 6 peut rester en position fixe. Il n’est pas exclu qu’elle soit embarquée avec le moule de bague. Le poinçon 3 présentes une surface extérieure 34 destinée à former le volume intérieur du récipient. Cette surface extérieure présente un angle de dépouille β comme connu en soi pour pouvoir retirer le poinçon une fois que ce dernier a été inséré dans le verre malléable. Selon un aspect avantageux, le poinçon est une pièce creuse dans laquelle est insérée une buse de refroidissement 4 cette buse de refroidissement est équipée d’une pluralité de trous, des trous radiaux 41 et un trou sommital 42 permettant à de l’air comprimé de venir lécher les parties intérieures du poinçon. Le nombre et la disposition de trous sont calculés ou déterminées empiriquement afin de pouvoir conserver la température du poinçon dans une plage souhaitée de fonctionnement. L’air comprimé est soufflé par la buse 4 à l’intérieur du poinçon au moins pendant le cycle d’insertion du poinçon 3 dans l’article en verre. Il n’est pas exclu de refroidir le poinçon en supplément dans des phases complémentaires du cycle. Les mouvements des parties de moule et le mouvement du poinçon 3 sont commandés par un système électro-pneumatique. On délivre une paraison G de verre en provenance d’un four de verre en fusion. La paraison G arrive avec une température comprise entre 700°C et 1000°C, de préférence une température comprise entre 750°C et 850°C. Caractéristiques géométriques et maîtrise de la température L’angle de dépouille notée β (Cf ) est ici petit à savoir inférieur à 1,5°. Les inventeurs ont réussi à descendre jusqu’à des valeurs voisines de 0,5°. D1 est la cote caractéristique (diamètre ou coté) du fond du volume intérieur D2 est la cote caractéristique (diamètre ou coté) de l’intérieur de l’embouchure Pour une géométrie simple et homothétique, on peut écrire D2 = D1 + 2 H1 tan(β). Plus généralement on écrit D2 = D1 + 2 K H1. K étant alors représentatif généralement de la tangente des angles β sur le pourtour complet de l’article. En effet il n’est pas exclu d’avoir un angle de dépouille strictement identique sur tout le pourtour de l’article et du poinçon. Pour un angle de dépouille β de 1°, K = 0,017, et pour une hauteur H1 de 40 mm, si D1 vaut 30mm alors D2 vaut 31,6 mm. Pour un angle de dépouille β de 0.5°, K = 0,0087, et pour une hauteur H1 de 50 mm, si D1 vaut 30mm alors D2 vaut environ 30,9 mm. On note que les cotes D3 et D4 n’ont pas d’influence significative sur la maîtrise de l’angle de dépouille. D3 et D4 sont supérieures à D2 et inférieures à D5. Autrement dit on a D5>D4>D3>D2. Concernant D5 , cote caractéristique (diamètre ou coté) de la paroi extérieure du récipient, on peut remarquer que le récipient présente une épaisseur de paroi 12 entre le fond et l’embouchure comprise entre 2 mm et 3 mm. Le nombre et la disposition de trous sont calculés ou déterminées empiriquement afin de pouvoir conserver la température du poinçon reste comprise entre 350°C et 600°C. De préférence, la température du poinçon est comprise entre 400°C et 550°C. De manière encore plus préférée, on prévoit que le système de refroidissement combiné avec l’apport calorique de la paraison plus chaude permette de maintenir, dans le contexte de cycles répétés, la température du poinçon est comprise entre 440°C et 520°C. De même, certaines parties du moule sont équipées d’un système de refroidissement afin de maintenir la température moyenne du moule entre 300°C et 550°C sur un cycle complet. Les zones au contact du verre sont en moyenne voisines de 500°C alors que les zones les plus éloignées du verre (léchées par l’air ambiant) sont en moyenne voisines de 300°C. De préférence, la température moyenne (moyennée sur un cycle et spatialement) du moule est comprise entre 400°C et 450°C. Sur la qui représente une version quasi industrielle des moules, on aperçoit des canaux 77 qui permettent de faire circuler de l’air de refroidissement dans certaines parties du moule. Le poinçon présente une longueur H3 supérieure à H1 . Pour l’invention présentée ici, H1 est au moins égale à 30mm. H1 va jusqu’à 100mm. La longueur du poinçon H3 (cf ) est au moins égale à 50mm. De préférence la longueur du poinçon H3 est supérieure à 70 mm. Les inventeurs ont testé la solution proposée avec des cotes H1 supérieures à 80 mm et des longueurs de poinçon H3 supérieures à 100 mm, même supérieures à 120 mm pour H3. La longueur du poinçon peut aller jusqu’à être supérieure à 140 mm. La course du poinçon est guidée par la douille de poinçon. Contexte d’application Nous avons illustré ici en particulier une machine « IS » , dénommée d’après certains de leurs inventeurs « Ingle & Smith ». Une telle machine IS comprend un côté ébaucheur et un côté finisseur avec un bras manipulateur qui permet de transférer les ébauches d’article en verre depuis le côté ébauche vers le côté finisseur. On utilise de préférence le côté ébauche pour mettre en œuvre l’opération de pressage décrite plus haut. Concernant la succession d’étapes, dans un premier temps, on positionne le moule de bague 21 et le moule de corps 22, tous deux en position fermée, puis on délivre une paraison G de verre par gravité ( ). Ensuite on vient amener le moule de fond 23 dans sa position fermée ( ). Les surfaces intérieures des moules 25,26,27 délimitent alors la future paroi extérieure du récipient. Ensuite on fait monter le poinçon 3 dans la cavité ; au passage la bague 14 est formée et le verre est repoussé sur les cotés et vers le haut. Pendant la montée du poinçon, on souffle de l’air dans la buse 4 pour refroidir le poinçon 3. En fin de course on se retrouve dans la configuration de la . Cette position est conservée une seconde ou plus et le verre se refroidit au contact du moule et du poinçon. Ensuite on descend le poinçon 3, sachant que l’angle de dépouille β pour retirer le poinçon est très faible selon le procédé proposé. Après le retrait total du poinçon, on relève le moule de fond 23 et on écarte et le moule de corps 22 ( ). Ensuite le bras basculeur de la machine IS commence à tourner et emporte le récipient 1 tenu par sa bague 14 via le moule de bague 21 ( ). Bien qu’on ait illustré le cas d’une machine IS, le moule et le poinçon à faible dépouille tels que proposés pourraient être utilisé dans un autre contexte que la machine IS. 1 . Procédé de fabrication d'un récipient en verre (1) par pressage, le récipient comprenant un volume interne délimité par un fond (10,D1) une paroi latérale (12) et une embouchure (11), et présentant une première hauteur (H1) entre le fond et l’embouchure, le procédé comprenant : - fournir un moule (2) formant une cavité de moule comprenant une surface interne (26,27,28) destinée à donner la forme d'une surface externe (17) d'une paroi du récipient, - fournir un poinçon de formage (3) comprenant une surface externe (34) destinée à donner la forme d'une surface interne (18) de la paroi du récipient, - insérer une paraison (G) de verre malléable dans le moule et fermer le moule, - introduire le poinçon de formage dans la cavité de moule, pour former le récipient, - ressortir le poinçon de formage et ouvrir le moule, caractérisé en ce que la première hauteur H1 est supérieure à 40 mm et le poinçon présente un angle de dépouille (β) inférieur à 1,5 degré. 2 . Procédé selon la revendication 1, dans lequel le poinçon est creux et comprend une buse de refroidissement (4) par air. 3 . Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel la température du poinçon reste comprise entre 400°C et 550°C. 4 . Procédé selon la revendication 3, dans lequel la température du moule reste en moyenne comprise entre 400°C et 450°C. 5 . Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’introduction du poinçon se fait du bas vers le haut. 6 . Récipient en verre (1) obtenu par un procédé de pressage direct, le récipient comprenant un volume interne délimité par un fond (10,D1) une paroi latérale (12) et une embouchure (11,D2), et présentant une première hauteur (H1) entre le fond et l’embouchure, caractérisé en ce que la première hauteur est supérieure à 40 mm et le volume interne présente une section croissante de manière généralement homothétique entre le fond et l’embouchure, et le volume interne présente une légère conicité générale avec un angle d’ouverture (β) inférieur à 1,5 degré sur la totalité de la hauteur H1. 7 . Récipient selon la revendication 6, dans lequel la section générale du volume interne est choisi parmi les formes : circulaire, ovale, hexagonale, octogonale, généralement polygonale. 8 . Récipient selon l’une des revendications 6 à 7, dans lequel le récipient présente une épaisseur de paroi entre le fond et l’embouchure, ladite épaisseur de paroi étant comprise entre 2 mm et 3 mm. 9 . Récipient selon l’une des revendications 6 à 8, dans lequel le récipient comporte une bague au niveau de l’embouchure, ladite bague étant prévue pour coopérer avec un bouchon. 10 . Récipient selon l’une des revendications 6 à 9, dans lequel la forme d'une surface externe (17) du récipient est cylindrique, zone de bague exceptée.