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PROCEDE ET DISPOSITIF DE FORMAGE
D'OBJETS EN VERRE CREUX, OBJETS OBTENUS
L'invention a trait à un procédé et un dispositif de formage d'objets en verre creux, ainsi qu'aux objets obtenus. Elle s'intéresse plus particulièrement à la fabrication d'objets tels que des flacons présentant une bague éventuellement munie d'un pas de vis, fabrication utilisant la technique dite"soufflé-soufflé".
Cette technique, bien connue de l'homme de l'art, peut très schématiquement se décomposer en trois phases : * la phase d'ébauche, * la phase de transfert, * et la phase de finition.
La phase d'ébauche est celle de la formation de l'ébauche à partir de la paraison en compression dans un moule ébaucheur avec une opération mécanique d'amorce au perçage de la bague puis une opération de perçage à proprement dit par soufflage à l'intérieur de l'ébauche.
La phase de transfert consiste à faire basculer l'ébauche dans le moule finisseur en la maintenant par la bague.
La phase de finition est celle où l'ébauche prend sa forme définitive dans le moule finisseur par une seconde opération de soufflage.
Cette technique implique donc que le profil interne
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des flacons est pour l'essentiel modelé par des forces pneumatiques qui s'exercent sur les parois internes du flacon en formation, et ceci à la fois pendant la phase d'ébauche et pendant la phase de finition, contrairement à la technique dite"pressé-soufflé"où lors de la phase d'ébauche, cette dernière est emboutie mécaniquement par un contre-moule appelé poinçon.
Cela signifie qu'avec la technique de"soufflésoufflé"qui, par ailleurs présente de nombreux avantages notamment en terme de cadence de production, il est relativement délicat de maîtriser avec une grande précision le profil interne du flacon, notamment afin de garantir des parois d'une épaisseur bien régulière et adéquate. Il est, a fortiori, impossible jusqu'à présent de former par une technique soufflé-soufflé un flacon dont le profil interne soit modifiable localement pour répondre à un besoin fonctionnel particulier.
Or, dans le cas de flacons destinés à recevoir des substances fluides de nature médicamenteuse et/ou cosmétologique par exemple, il serait très avantageux de pouvoir changer localement le profil interne de la bague, notamment en créant une zone de rétrécissement, qui régulerait la quantité de produit extraite lors de l'ap- plication desdites substances par un pinceau notamment, zone qui pourrait également coopérer avec le système de fermeture du flacon par exemple.
Le but de l'invention est alors de mettre au point un procédé et un dispositif de formage de flacons de verre creux s'inspirant de la technique"soufflé-soufflé"mais qui pourraient autoriser des modifications au niveau du profil interne de la bague de flacons, modifications qui soient précises, localisées et adaptables.
Le procédé selon l'invention utilise pour fabriquer des produits en verre creux munis surmontés d'une bague la technique générale dite "soufflé-soufflé", technique comprenant une phase d'ébauchage, une phase de transfert et une phase de finition. Mais il prévoit en outre, lors de la phase d'ébauchage, un moulage de tout ou partie du profil interne de la bague dudit produit à l'aide de moyens mécaniques.
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On peut ainsi très avantageusement dissocier le moulage d'une part du profil interne de la bague d'autre part du reste du produit ou flacon. Pour obtenir une bague présentant un profil interne modifié sur tout ou partie de sa hauteur, un moulage mécanique est le plus adapté, puisqu'il est très précis aussi bien concernant la modification que l'on souhaite voir apporter que concernant sa localisation dans cette bague. On peut alors fonctionnaliser cette bague, notamment en créant des rétrécissements permettant une meilleure maîtrise de l'écoulement du fluide qui sera contenu ultérieurement dans le flacon. Mais cependant, on maintient sans perturbation les opérations de moulage par soufflage prévues dans la technique soufflésoufflé pour créer le profil interne du flacon au-delà de la bague.
En adaptant cette technique sans en modifier fondamentalement le principe, on en garde ainsi tous les avantages, sans avoir ainsi à modifier radicalement une ligne de production industrielle.
De préférence, on effectue l'amorce au perçage de la bague, toujours lors de la phase d'ébauchage, par des moyens mécaniques jusqu'à une profondeur supérieure à celle du profil interne de la bague qui a été modifié par moulage mécanique. En effet, le moulage mécanique étant effectué par au moins une pièce mécanique pénétrant à l'intérieur de la bague sur une certaine hauteur, il est souhaitable que l'amorce au perçage, c'est-à-dire la création d'une cavité dans le bague de l'ébauche qui va faciliter l'opération de perçage par soufflage, se fasse"au-delà"de la zone de moulage mécanique.
En outre, il est préférable qu'à la suite de ce moulage mécanique et de cette amorce au perçage, on effectue le perçage par soufflage lors de l'ébauchage, qui est propre à la technique soufflé-soufflé, de manière à préserver le profil de la bague tel qu'il a été modifié par moulage mécanique. En effet, il faut s'assurer que le profil interne ainsi moulé ne soit pas exposé directement aux jets gazeux afin qu'il n'y ait aucun risque qu'il se modifie de manière mal contrôlée par fluage.
On peut également prévoir d'adapter l'opération de
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soufflage lors de la phase de finition, toujours afin de conserver le profil moulé inchangé. Cette opération de soufflage terminale est cependant moins"critique" vis-à-vis de la bague du flacon que la précédente, dans la mesure où le verre au niveau de la bague se trouve dans le moule finisseur à une température sensiblement plus basse que dans le moule ébaucheur, et a donc moins tendance à fluer.
Le moulage interne de la bague et l'amorce au perçage de celle-ci s'effectuent de préférence respectivement à l'aide d'un dé, dont la partie terminale peut adopter toute forme voulue pour conférer à la bague le profil interne approprié, et à l'aide d'un poinçon.
Le poinçon est notamment monté à l'intérieur du dé, les deux pièces étant coaxiales et susceptibles de coulisser suivant leur axe commun de manière indépendante.
Avantageusement ledit dé peut simultanément mouler mécaniquement l'intérieur de la bague et le buvant de cette dernière. Il participe ainsi également au moulage du. profil externe de la bague en coopération avec un moule externe.
Un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention décompose la phase d'ébauchage en au moins trois étapes : tout d'abord, une étape consiste à mouler mécaniquement le profil interne de la bague que l'on souhaite modifier à l'aide d'un dé, et conjointement à amorcer le perçage à l'aide d'un poinçon, poinçon et dé étant tous deux suivant leur axe sensiblement vertical en position "haute", c'est-à-dire que la partie terminale du dé se trouve en position de moulage à l'intérieur de la bague et le poinçon également, à une profondeur plus grande à l'intérieur de l'ébauche.
L'étape suivante est celle du perçage par soufflage à travers le poinçon, le dé étant maintenu en position "haute"tandis que le poinçon est ramené en position "intermédiaire" : s'il est usuel de procéder au retrait partiel du poinçon lors du perçage par soufflage par une technique soufflé-soufflé, par contre il est spécifique de l'invention de maintenir une pièce mécanique dans la bague, et de surcroît une pièce en position de moulage : on
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garantit ainsi que le profil moulé interne de la bague n'a aucun contact direct avec les jets de gaz lors du soufflage.
L'étape qui achève l'ébauchage consiste à positionner l'ensemble du dispositif de moulage afin de transférer l'ébauche vers le moule de finition. On ramène notamment conjointement dé et poinçon en position"basse"afin de permettre l'évacuation de l'ébauche.
Le poinçon présente ainsi au moins trois positions au cours de l'ébauchage, tandis que le dé en présente au moins deux.
L'invention concerne également le dispositif qui met en oeuvre ce procédé dans le même but, avec lors de l'ébauchage l'intervention d'un dé et d'un poinçon spécifiques, et, de préférence, lors de la finition, des moyens de soufflage adaptés.
Le dispositif et le procédé de l'invention se prêtent tout particulièrement à la fabrication de produits en verre creux munis d'une bague modifiée sur son profil interne et notamment présentant un rétrécissement localisé. Ce rétrécissement peut par exemple avoir une forme cylindrique et être tel que son diamètre corresponde environ à la moitié du diamètre interne du buvant.
Dans la mesure où le produit est un flacon avec une bague présentant un pas de vis extérieur, il est avantageux de disposer cette modification locale du profil interne de la bague, et plus particulièrement un rétrécissement, au niveau de ce pas de vis et même plus précisément au niveau de son cordon, qui achève ledit pas de vis. Ainsi, on localise le rétrécissement au niveau de la bague présentant une plus grande épaisseur de paroi, ce qui diminue considérablement tout risque de fragilisation éventuelle de la bague qui pourrait accompagner cette modification du profil interne.
La création d'un rétrécissement interne est tout à fait efficace pour réguler l'écoulement des fluides destinés à être contenus dans ces flacons, notamment des fluides à application médicamenteuse et/ou cosmétologique où l'on utilise un applicateur type pinceau solidaire du
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système de fermeture desdits flacons.
Il s'agit bien sûr d'une application non limitative et l'on peut concevoir dans le cadre de l'invention une modification du profil interne par moulage destinée par exemple à coopérer avec le système de fermeture.
Les caractéristiques essentielles de l'invention ressortent de la description détaillée ci-après d'un mode de réalisation préféré non limitatif à l'aide des figures suivantes : * figure 1 : les étapes du procédé standard"soufflé- soufflé" lors de l'ébauchage, * figure 2 : les étapes du procédé selon l'invention lors de l'ébauchage, * figure 3 : les étapes du procédé standard"soufflé- soufflé"lors de la finition, * figure 4 : les étapes du procédé selon l'invention lors de la finition, * figure 5 : une coupe transversale de la bague du flacon obtenu par l'invention.
Tout d'abord, on précise que dans les figures 1 à 4 de procédé a été privilégiée la clarté des dessins. Ils sont donc très schématiques et ne représentent en coupe transversale que les pièces du dispositif sur lesquelles porte l'invention et/ou qui facilitent sa compréhension.
Il s'agit ici de fabriquer un flacon destiné à recevoir une substance fluide cosmétologique, de petites dimensions, c'est-à-dire d'une hauteur totale d'environ 50 mm et d'une section de base approximativement carrée de 25 mm de côté. Il est muni d'une bague avec un pas de vis externe, d'une hauteur d'environ 13 mm. L'objectif est d'utiliser le procédé et le dispositif de l'invention pour créer un rétrécissement interne de la bague au niveau du cordon, le diamètre interne du buvant de la bague étant d'environ 7 mm.
Les figures 1 et 2 permettent donc de comparer l'ébauchage suivant une technique soufflé-soufflé et celui adapté selon l'invention.
Les dessins se concentrent sur le moulage de la bague.
Ne sont donc représentés ni l'ébauche, ni le moule
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ébaucheur, qui se situent au-dessus de la bague.
La figure 1 décompose en trois étapes la, lb, lc, l'ébauchage type"soufflé-soufflé"connu de l'art. Y est représenté le moule de bague externe 11 scindé en deux demi-moules dont le centrage est assuré par un anneau 12.
Ces deux pièces coopèrent pour mouler le profil externe de la bague 13 et de son buvant 14. Interviennent également un poinçon 15 pour amorcer le perçage de la bague, poinçon monté coulissant dans une pièce de centrage 16 également coulissante selon un axe approximativement vertical, les mouvements des deux pièces étant commandés à l'aide de moyens mécaniques type ressorts et/ou moyens pneumatiques non représentés, bien connus de l'homme de l'art.
L'étape la est celle où la paraison est réceptionnée dans le moule ébaucheur, le moule de bague 11 et l'anneau 12 moulant le profil externe de la bague 13 par compression, tandis que le poinçon 15 monté coaxialement dans sa pièce de centrage 16 est mis en position haute afin de créer l'amorce au perçage.
L'étape lb représente l'étape de perçage par soufflage, le poinçon 15 est mis en position intermédiaire, sa pièce de centrage 16 étant maintenue en position haute. Des jets de gaz à travers le poinçon 15 pénètrent dans l'ébauche par l'amorce précédemment créée par le poinçon 15.
L'étape 1c représente le positionnement du dispositif de moulage de bague en vue du transfert vers le moule finisseur, le poinçon 15 et sa pièce de centrage 16 sont simultanément abaissés, le bras de transfert (non représenté) entraîne l'ébauche par la bague 13 prisonnière du moule de bague 11 et de l'anneau 12 vers le moule finisseur.
La figure 2 représente la même succession d'étapes, mais suivant le procédé selon l'invention.
L'étape 2a correspond comme précédemment au moulage par compression du profil externe de la bague 23 par le moule de bague 21. Par contre, son buvant 24 n'est pas moulé à l'aide de l'anneau 22, qui est ici cantonné dans un rôle de centrage à la fois du moule de bague 21 et d'une pièce 26 ci-après désignée sous le terme de dé. Ce dé 26
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pénètre à l'intérieur de l'ébauche pour y mouler le profil interne de la bague 23 sur une hauteur qui ne dépasse pas la hauteur globale de la bague du flacon une fois terminé. Ici, cette hauteur correspond sensiblement à la hauteur du cordon achevant le pas de vis externe de la bague.
Le poinçon 25, de section plus réduite qu'usuellement, amorce simultanément le perçage à l'intérieur de la bague jusqu'à une profondeur supérieure à celle affectée pour le moulage par le dé 26, donc à une profondeur nettement plus grande que précédemment. Le dé 25 et le poinçon 26 sont montés coulissants, comme précédemment le poinçon 15 et sa pièce de centrage 16. Ils sont tous deux en position"haute".
L'étape 2b correspond à l'étape de perçage par soufflage. Cette fois, le dé 26 est maintenu en position "haute"de moulage, tandis que le poinçon 25 est mis en position intermédiaire, poinçon à travers lequel sont envoyés les jets de gaz qui n'ont donc aucun contact direct avec les parois internes de la bague moulées par le dé 26.
L'étape 2c correspond au positionnement du dispositif de moulage de bague en vue du transfert vers le moule finisseur. Le dé 26 et le poinçon 25 sont descendus en position basse afin de permettre l'évacuation de l'ébauche, comme précédemment.
A la lumière de ces deux figures, on met en évidence les différences et avantages qu'apporte l'invention : Le procédé et le dispositif de l'invention changent totalement la fonctionnalité de l'anneau 12,22, qui n'a plus aucun rôle de moulage, et dont la structure est extrêmement simplifiée. Par contre, la pièce de centrage 16 du poinçon est remplacée par un dé 26, ce dernier pénétrant dans la bague afin d'en modifier mécaniquement le profil, ici en créant un rétrécissement au niveau du cordon. On maîtrise ainsi parfaitement ce profil interne, profil interne qu'il est alors utile de"protéger"lors du soufflage pour éviter son fluage et plus particulièrement au niveau du rétrécissement maximum dudit profil interne.
Le poinçon 25, de section plus réduite que le poinçon habituel 15, est conçu de manière à pouvoir entrer dans la bague de l'ébauche sur une hauteur nettement plus importante, ce qui est une
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adaptation nécessaire à la présence du dé 26 dans cette même bague.
Cependant, il est à noter que l'on retrouve globalement la même séquence des trois étapes de la technique
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usuelle"soufflé-soufflé". Ainsi, mettre en oeuvre l'invention sur une ligne de production"soufflé-soufflé" n'entraîne aucun bouleversement majeur de celle-ci, le moulage des parois externes du flacon ainsi que de ses parois internes exceptées au niveau de sa bague n'étant nullement affecté, ce qui est un point très avantageux industriellement. Par contre, on obtient un moulage de tout ou partie du profil interne de la bague particulièrement régulier.
Les figures 3 et 4 permettent de comparer la phase de finition suivant respectivement un procédé usuel"soufflésoufflé"et le procédé selon l'invention. Y sont représentés en coupe transversale et très schématiquement les dispositifs de moulage de l'ébauche toute entière.
La figure 3 représente à deux stades différents. 3a, 3b la finition suivant le procédé usuel. Au dessin 3a, on retrouve le moule de bague 11 et l'anneau 12 enserrant la bague 13 de l'ébauche. Le moule finisseur 31 est représenté, ainsi que l'ébauche 32, qui subit l'action de soufflage de jets de gaz à travers la bague 13, ce qui est explicité au dessin 3b. La tête de soufflage 33 est amenée juste au niveau du buvant 14 de la bague 13, et l'opération de soufflage est poursuivie jusqu là ce que les parois externes de l'ébauche 32 aient épousé la forme du moule finisseur 31.
Le flacon achevé présente donc des parois internes exclusivement formées par deux opérations de soufflage, l'une lors de l'ébauchage, l'autre lors de la finition, et ceci également au niveau de la bague, d'où un profil interne de bague légèrement évasé (dessin 3c).
A la figure 4, on retrouve dans le dessin 4a l'anneau 22 et le moule de bague 21 enserrant la bague 23 tout comme précédemment. La différence notable concerne la manière d'opérer le soufflage. Il est souhaitable d'adopter une tête de soufflage 43 qui soit gainée dans un tube de protection 44 au profil évasé relativement similaire au
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profil interne de la. bague moulé par le dé lors de l'ébauchage (dessin 4b). Il est alors possible de faire entrer la tête de soufflage 43 munie de son tube de protection 44 à l'intérieur de la bague 23, jusqu'à une profondeur sensiblement égale à celle du profil moulé par le dé. On diminue ainsi considérablement tout risque que le soufflage effectué à travers la tête de soufflage 43 ne détériore le profil moulé par le dé 26, notamment au niveau de son rétrécissement interne maximum.
Cependant, on précise qu'il serait envisageable dans le cadre de l'invention d'utiliser une tête de soufflage usuelle 33 comme en figure 3, au prix de quelques précautions et/ou adaptations de la force de soufflage.
Le flacon terminé formé selon l'invention est représenté au dessin 4c. Un agrandissement en coupe transversale de sa bague est représenté à la figure 5. Le profil interne Pi de la bague, d'une hauteur totale H, a été modifié sur une hauteur Hi par l'intervention du dé 26. On crée au niveau du cordon du pas de vis externe un rétrécissement dont le diamètre Di est ici approximativement la moitié du diamètre interne D du buvant 24 de la bague 23. Par contre, le profil interne P2 de hauteur H2 a été acquis uniquement sous l'action d'opérations de soufflage. On précise qu'ici l'angle de démoulage peut être de quelques degrés, et notamment inférieur à 5 .
Localiser le rétrécissement au niveau du cordon, donc au niveau d'une sur-épaisseur de paroi, garantit un moindre risque de fragilisation.
Il est à noter par ailleurs que le procédé selon l'invention, avec moulage mécanique partiel ou total du profil interne de la bague, garantit un excellent contrôle de l'épaisseur des parois du flacon au niveau de cette bague, avec une très haute reproductibilité que l'on n'atteint pas aussi aisément dans le cas d'un procédé "soufflé-soufflé" usuel où le moulage du profil interne du flacon n'est obtenu que par des forces pneumatiques moins maîtrisables.
En conclusion, l'invention, sans perturber une ligne de production utilisant une technique"soufflé-soufflé"et notamment sans faire chuter sa cadence de production,
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permet par des modifications structurelles et fonctionnelles du moule de bague de former des flacons dont le profil interne de bague est modifiable aisément et de manière précise.