FR3052768A1 - Procede de fabrication d'un article en verre - Google Patents

Abstract

On forme une ébauche (20) d'article en verre par pressage. L'ébauche d'article en verre forme un récipient creux, qui comprend une surface externe (27) et une surface interne (28). On place l'ébauche (20) d'article en verre dans une station de refroidissement (51), qui comprend un réceptacle (44) muni d'une surface intérieure (45). L'ébauche (20) d'article en verre est maintenue dans le réceptacle (44) par ajustement de la surface intérieure (45) du réceptacle (44) à la surface externe (27) de l'ébauche (20) d'article en verre. On refroidit la surface interne (28) de l'ébauche (20) d'article en verre par injection d'un fluide froid dans le récipient creux sans déformer la surface externe (27). On retire l'article en verre (120) de la station de refroidissement (51).

Description

Procédé de fabrication d’un article en verre L’invention concerne le domaine des procédés de fabrication d’articles en verre.

Pour former un récipient en verre, on a coutume d’utiliser une technique de soufflage, par laquelle la forme du récipient est réalisée en insufflant un gaz chaud à l’intérieur d’une goutte de verre fondu déformable, pour impartir à celle-ci une forme donnée.

Pour diverses raisons, on peut préférer à ce procédé de soufflage un procédé de pressage, par lequel une goutte de verre fondu déformable est prise dans une cavité de moulage, définie par une cuve et un poinçon, et épouse la forme de cette cavité. Le procédé de pressage permet notamment de réaliser des récipients à large ouverture.

Une des difficultés liées au procédé de pressage tient à la difficulté de réaliser des formes intérieures variées pour le récipient. Ces formes intérieures peuvent être utilisées pour la personnalisation du récipient, lui donner une identité forte. Un autre intérêt est de pouvoir générer facilement des récipients présentant le même aspect extérieur, mais différant en volume intérieur. Un autre intérêt peut par exemple également être de générer un récipient dont la forme est optimisée pour ses conditions d’exploitation avec moins de matière, et donc à moindre coût. On peut par exemple générer une forme intérieure dans des endroits où la tenue mécanique du récipient est largement suffisante. Réaliser de telles formes peut être difficile car, du fait que le poinçon doit être sorti de la cuve, on préfère pour le poinçon une forme conique, voire cylindrique, pour éviter tout risque de détérioration du verre lors de la sortie du poinçon.

Un exemple de réalisation permettant de réaliser des formes en relief à l’intérieur d’un flacon est de réaliser des rainures s’étendant selon l’axe d’extraction du poinçon. Dans un tel cas, le matériau de verre en cours de formation n’empêche pas la sortie du poinçon.

Pour former un relief à l’intérieur du récipient par un procédé de moulage, on peut mettre en oeuvre un poinçon comprenant un système mobile, comme proposé par exemple dans FR 2 975 988. Ce poinçon peut prendre deux configurations, une où un dispositif d’impression imprime le relief, mais dans laquelle le poinçon ne peut pas être sorti, et une où le dispositif d’impression est escamoté, ce qui permet de sortir le poinçon.

Bien qu’un tel procédé présente un grand intérêt, notamment pour former des formes intérieures profondes à l’intérieur du flacon, la mise en œuvre pratique reste limitée du fait des températures extrêmement élevées auxquelles le système est soumis, qui posent des difficultés dans la réalisation d’un système mobile fiable de manière durable dans le temps. D’autres procédés ont été développés dans ce but, comme par exemple EP 2 602 232, ou WO 2014/195,644 où on utilise le phénomène de retrait du verre pour démouler le poinçon.

Encore une autre option est d’extraire le poinçon par vissage. De tels vissages sont décrits dans FR 2 153 382. Dans cette réalisation, le poinçon est extrait selon un déplacement en hélice, ce qui permet de former une forme en hélice en relief à l’intérieur du flacon. Une des limites de ce mode de réalisation, est toutefois qu’il ne permet de réaliser que des formes en hélice. A titre anecdotique, on pourra aussi noter US 4,072,491, qui décrit la réalisation d’une forme « en hélice » par extraction axiale du poinçon. Il s’agit en fait d’une fausse hélice, ne comprenant pas de zones de matériau de verre susceptible d’empêcher l’extraction axiale du poinçon, ce qui n’est possible que du fait de la forme très conique de la paroi interne du flacon. L’hélice est ainsi réalisée dans la paroi conique du récipient, mais la paroi externe du récipient reste rétrécie de manière monotone entre ces deux extrémités.

Le document vise à proposer un procédé de fabrication de récipients en verre par pressage permettant de mettre en oeuvre un grand nombre possible de formes en relief interne, sans recourir à des mécanismes exposés à des températures très élevées, et avec une bonne précision géométrique de la géométrie finale.

Ci-après, un exposé de l’invention.

Selon un premier aspect, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’un article en verre dans lequel : a) on forme une ébauche d’article en verre par pressage, l’ébauche d’article en verre formant un récipient creux comprenant une surface externe et une surface interne opposée à la surface externe, b) on place l’ébauche d’article en verre dans une station de refroidissement comprenant un réceptacle muni d’une surface intérieure, l’ébauche d’article en verre étant maintenue dans le réceptacle par ajustement de la surface intérieure du réceptacle à la surface externe de l’ébauche d’article en verre, c) on refroidit la surface interne de l’ébauche d’article en verre par injection d’un fluide froid dans le récipient creux sans déformer la surface externe, formant ainsi un article en verre, d) on retire ledit article en verre de la station de refroidissement.

Grâce à ces dispositions, on accélère le refroidissement de la surface interne de l’article afin de figer la forme de celle-ci après le démoulage du poinçon. Cette caractéristique permet de limiter le coulage naturel du verre, encore fluide, sous l’effet de la gravité, ultérieurement au démoulage du poinçon alors que l’ébauche est encore chaude. Ceci permet de générer des motifs intérieurs d’une grande précision.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a), on forme à la fois une portion de contenant adaptée pour contenir un produit, et une portion de fermeture venue de matière avec la portion de contenant, et adaptée pour coopérer avec un couvercle pour fermer la portion de contenant.

Selon une réalisation, on forme une portion de fermeture comprenant un filetage ou un bossage.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a), on forme une surface interne présentant une forme générale et au moins un motif localisé superposé à la forme générale, et présentant des dimensions caractéristiques au moins cinq fois inférieures à celles de la forme générale.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a), on forme une surface interne présentant au moins une arête inclinée d’au plus 30“par rapport à l’horizontale, notamment horizontale.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a), on forme une surface interne présentant une forme générale et au moins une facette localisée superposée à la forme générale, définie par au moins trois arêtes, et présentant des dimensions caractéristiques au moins cinq fois inférieures à celles de la forme générale.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a), on forme une surface interne présentant un fond et une surface latérale s’étendant depuis le fond en direction d’une embouchure.

Selon une réalisation, au moins un motif localisé, au moins une arête, au moins une facette, respectivement, sont formées sur la surface latérale.

Selon une réalisation, au cours de l’étape b), la distance maximale (e) entre la surface intérieure du réceptacle et la surface externe de l’ébauche d’article en verre est inférieure à 1 millimètre, préférentiellement inférieure à 0,5 mm, voire inférieure à 0,25 mm.

Selon une réalisation, au cours de l’étape c), on insuffle un gaz froid, notamment de l’air froid.

Selon une réalisation, au cours de l’étape a) : a1) on fournit une cuve de formage comprenant une surface interne destinée à donner la forme de la surface externe de l’ébauche d’article en verre, a2) on fournit un poinçon de formage comprenant une surface externe destinée à donner la forme d’une surface interne de l’ébauche d’article en verre, a3) on place le poinçon de formage dans la cuve de formage, dans une position de formage, dans laquelle un espace de réception est défini entre la surface interne de la cuve de formage et la surface externe du poinçon de formage, une goutte de verre déformable s’étendant partiellement dans l’espace de réception, a4) on applique un déplacement de sortie au poinçon de formage.

Selon une réalisation, lors de l’étape a3), on fournit dans la cuve de formage une goutte de verre déformable, on déplace le poinçon de formage selon un déplacement d’entrée depuis une position initiale jusque dans la position de formage, en déformant ainsi la goutte de verre déformable pour faire s’étendre celle-ci partiellement dans l’espace de réception.

Selon une réalisation, entre les étapes a3) et a4), on refroidit la goutte de verre de manière contrôlée de manière à retenir la surface externe de la goutte de verre sur la surface interne de la cuve de formage, et à détacher la surface interne de la goutte de verre de la surface externe du poinçon de formage.

Selon une réalisation, ultérieurement à l’étape d), e) on met en œuvre des opérations de finition pour générer un récipient.

Selon un autre aspect, l’invention se rapporte aussi à un procédé de fabrication d’un flacon pour un produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire, dans lequel : - on met en œuvre un tel procédé de fabrication d’un article en verre, - on remplit l’article en verre avec un produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire et on ferme l’article en verre avec capacité d’accès au produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire.

On décrit maintenant brièvement les figures des dessins.

La figure 1 est un schéma correspondant à une coupe transversale dans un moule pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention.

La figure 2 est une vue correspondant à la figure 1 en position de formage du poinçon.

La figure 3 est une vue correspondant aux figures 1 et 2 en position sortie du poinçon.

La figure 4 est une vue en coupe partielle d’une ébauche de récipient obtenu par le procédé décrit par référence aux figures 1 à 3.

La figure 5 est une vue de dessus du moule de la figure 1.

La figure 6 est un schéma simplifié d'une étape de refroidissement ultérieur.

La figure 7 est une vue en coupe partielle d’un récipient.

Les figures 8a, 8b, 8c sont des vues partielles schématique des détails de motifs sur la surface externe du poinçon.

La figure 9 est une vue schématique d’une installation de fabrication.

Ci-après un exposé détaillé de plusieurs modes de réalisation de l’invention assorti d’exemples et de référence aux dessins.

Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

Le récipient 120 à former est représenté sur la figure 7. Il comprend généralement un corps principal 121 et une bague 122. Le corps principal 121 présent une forme creuse destinée à contenir un contenu, notamment liquide ou pâteux, par exemple du type d'un produit cosmétique (parfums, poudre,...), pharmaceutique, ou alimentaire (boisson, notamment alcool). On peut désigner le corps principal 121 par « portion de contenant ». La bague 122 est venue de matière avec le corps principal 121, et définit une embouchure 123 par laquelle peut être introduit ou retiré le contenu, et une interface de fermeture 146 permettant de faire coopérer le récipient 120 avec un couvercle 124. On peut désigner la bague 122 par « portion de fermeture ».

Dans l'exemple présenté, Le récipient 120 comprend un fond 125 et une paroi latérale périphérique 126 raccordée au fond. Le récipient 120 comprend une surface externe 127 et une surface interne opposée 128. Ainsi, la surface externe 127 comprend une surface externe de fond 129 et une surface externe de paroi latérale périphérique 130. Ces deux surfaces externes de fond 129 et de paroi latérale périphérique 130 sont le cas échéant reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 131. La surface interne 128 comprend une surface interne de fond 132 et une surface interne de paroi latérale périphérique 133. Ces deux surfaces internes de fond 132 et de paroi latérale périphérique 133 sont le cas échéant reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 134. Les surfaces externe 129 et interne 132 de fond sont en regard l'une de l'autre et définissent le fond 125, et les surfaces externe 130 et interne 133 de surface périphérique latérale sont en regard l'une de l'autre et définissent la paroi périphérique latérale 126.

La surface interne 128 du récipient présente également des motifs 149. Un motif 149 est défini comme une forme dont une dimension caractéristique, au moins deux dimensions caractéristiques, notamment toute dimension caractéristique, est d’un ordre de grandeur inférieur à la forme générale de la surface interne 128 du récipient. Par « un ordre de grandeur inférieur », on comprend au moins des dimensions au moins 5 fois, voire au moins 10 fois inférieures aux dimensions caractéristiques du récipient. Ainsi, un motif 149 présente une altération locale de la forme générale de la surface interne 128 du récipient qui n’affecte pas la forme générale de la surface interne 128 du récipient. Un motif 149 est également de dimensions caractéristiques suffisantes pour être détectable à l’œil nu. Ainsi, un motif 149 se superpose à la forme générale du récipient.

Une arête entre deux parties adjacentes de la surface interne 128 du récipient est susceptible de former un motif. On s’intéressera en particulier au cas où l’arête est horizontale, ou au cas où l’arête est proche de l’horizontale (par exemple inclinée de moins de 30° par rapport à l'horizontale) dans l’orientation normale de stockage du récipient.

Une facette 150 dessinée dans la surface interne 128 du récipient est susceptible de former un motif. Une facette 150 est par exemple définie par l’intersection de plusieurs arêtes deux à deux, par exemple trois arêtes formant une facette triangulaire, quatre arêtes formant une facette quadrilatère, ....

Un motif 149 peut également être défini par une forme localisée en relief et/ou en creux par rapport à la forme générale de la surface interne 128 du récipient sans que celle-ci ne soit définie par une arête saillante, mais plutôt par une transition continue.

Les différents motifs décrits ci-dessus, peuvent être combinés sur une même surface interne 128 du récipient.

On a représenté sur la figure 1 un moule 1 utilisé pour la fabrication d'un récipient en verre par pressage. Le moule 1 comprend une cuve de formage 2 et un poinçon de formage 3. Le moule 1 définit une cavité 4 (espace de réception) comprise entre la cuve de formage 2 et le poinçon de formage 3.

Plus particulièrement, la cuve de formage 1 peut comprendre deux portions latérales 42a, 42b mobiles radialement entre une configuration de moulage, telle que représentée sur la figure 1, et une configuration d’extraction, et une portion de fond 43 également mobile, par exemple latéralement, entre la configuration de moulage, telle que représentée sur la figure 1, et une configuration d’insertion/extraction. La cuve de formage 1 peut également comprendre deux portions de moule 36a, 36b dédiées au moulage de bague du récipient. Les deux portions 36a, 36b peuvent également être mobiles radialement entre la configuration de moulage, telle que représentée sur la figure 1, et une configuration d’extraction.

Dans la configuration de moulage, les portions latérales 42a, 42b, la portion de fond 43 et les portions de moule 36a, 36b sont assemblées pour former une cuve de formage étanche capable de résister aux efforts de formation d’une ébauche de récipient en verre.

Sur la figure 1, le moule 1 est représenté dans une configuration ouverte. C'est-à-dire que le poinçon de formage 3 se trouve par rapport à la cuve de formage 2 dans une position initiale. Le poinçon de formage 3 et la cuve de formage 2 sont mobiles l'un par rapport à l'autre. Pour fixer les idées, on considérera par la suite que la cuve de formage 2 est fixe, et que le poinçon de formage 3 est mobile par rapport à la cuve de formage 2. Le poinçon de formage 3 est mobile par rapport à la cuve de formage 2, d'une part entre une position initiale, représentée sur la figure 1 et une position de formage, représentée sur la figure 2, et d'autre part entre la position de formage représentée sur la figure 2 et une position sortie, représentée sur la figure 3. Pour fixer les idées, on a représenté le poinçon de formage au-dessous de la cuve de formage, mais en variante, le procédé pourrait être réalisé selon une orientation inverse.

Le cas échéant, la position initiale représentée sur la figure 1 et la position sortie représentée sur la figure 3 sont identiques, de sorte que le déplacement du poinçon de formage 3 peut être répété de manière périodique pour former une pluralité de récipients en verre de manière successive. Entre ses positions initiale, représentée sur la figure 1 et sa position de formage, représentée sur la figure 2, le poinçon de formage 3 est soumis un déplacement d'entrée. Entre ses positions de formage, représentée sur la figure 2 et sa position de sortie, représentée sur la figure 3, le poinçon de formage est soumis un déplacement de sortie. Les trajectoires de ces déplacements peuvent, le cas échéant, être opposées. C'est-à-dire que les positions prises par le poinçon de formage 3 au cours de son déplacement d'entrée et au cours de son déplacement de sortie sont les mêmes, l'ordre dans lequel ces positions sont prises étant opposé.

La cuve de formage 2 se présente sous la forme d'un récipient susceptible de recevoir une goutte de verre fondu. Ainsi, la cuve de formage 2 est susceptible de supporter des températures de l'ordre de 600¾ à 1200^, environ. La cuve de formage 2 peut prendre toute forme appropriée. Dans l'exemple relativement simple présenté, la cuve de formage 2 comprend un fond 5 et une paroi périphérique latérale 6 s'étendant depuis le fond 5. La paroi périphérique latérale présente une ouverture inférieure 7 opposée au fond. La cuve de formage 2 présente une surface interne 8 destinée à donner la forme d'une surface externe d'une paroi d’une ébauche de récipient. La surface interne 8 comprend une surface interne de fond 9 et une surface interne de paroi périphérique latérale 10. Dans l'exemple présenté, ces deux surfaces internes sont reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 11. Toutefois, ceci est illustratif uniquement.

La surface interne de fond 9 présente toute forme appropriée. La surface interne de la paroi périphérique latérale 10 présente toute forme appropriée. Par exemple, on prévoit pour la surface interne de paroi périphérique latérale 10 une forme cylindrique le long d'un axe de cuve U. En variante, on pourrait prévoir une surface interne tronconique rétrécie en direction du fond 5. En section transversale à l'axe U, la surface interne de paroi périphérique latérale 10 présente toute forme appropriée. Par exemple, dans l'exemple présenté, purement illustratif, on prévoit une forme hexagonale. Cette section peut être continue le long de l'axe U, constante, ou par exemple homothétique le long de l’axe U par rapport à un point central situé à l'intérieur de la surface interne de paroi périphérique latérale 10.

En variante, la paroi périphérique latérale 10 pourrait présenter une géométrie différente, adaptée pour générer des formes en relief ou des motifs dans la surface externe de la paroi du récipient.

Le poinçon de formage 3 se présente sous la forme d'une saillie susceptible de conformer une goutte de verre fondu. Ainsi, le poinçon de formage 3 est susceptible de supporter des températures de l'ordre de 1000 °C, environ. Le poinçon de formage 3 peut prendre toute forme appropriée. A l’échelle macroscopique, le poinçon de formage 3 comprend un corps 12 et un couvercle 13. Le poinçon de formage 3 présente une surface externe 14 destinée à donner la forme d'une surface interne d'une paroi du récipient. La surface externe 14 comprend une surface externe de corps 15 et une surface externe de bague 16. La surface externe de corps 15 présente elle-même une surface externe de fond 17 et une surface externe de paroi périphérique latérale 18. Dans l'exemple présenté, ces deux surfaces externes sont reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 19. Toutefois, ceci est illustratif uniquement.

La surface externe de fond 17 présente toute forme appropriée. La surface externe de paroi périphérique latérale 18 sera décrite plus en détail ci-après à l’échelle macroscopique, c’est-à-dire vu de loin à l’échelle des dimensions du récipient, sans prendre en compte les motifs locaux objets de l’invention qui seront décrits plus en détail ci-après. Par exemple, on prévoit, à l’échelle des dimensions du récipient, pour la surface externe de paroi périphérique latérale 18, une forme tronconique rétrécie en direction de la surface externe de fond 17, par exemple avec un angle de cône de l’ordre de 2° à 10°. En variante, on pourrait prévoir une surface externe cylindrique le long d'un axe de poinçon R. En section transversale à l'axe R, la surface externe de paroi périphérique latérale 18 présente toute forme appropriée. Par exemple, dans l'exemple présenté, purement illustratif, on prévoit une forme octogonale. Cette section peut être continue le long de l'axe R, constante, ou par exemple homothétique le long de l’axe R par rapport à un point central situé à l'intérieur de la surface externe de paroi périphérique latérale 18.

La surface externe 14 du poinçon de formage présente également des motifs 47. Les motifs 47 de la surface externe 14 du poinçon de formage sont prévus pour former les motifs 149 de la surface interne 128 du récipient en verre 120. Ainsi, la description faite ci-dessus des motifs du récipient 120 est transposable au poinçon de formage, étant entendu que, pour des raisons de procédé de moulage, d’un point de vue macroscopique, la forme de la surface externe 14 du poinçon de formage 3 est un négatif de la forme de la surface interne 128 du récipient 120.

Une arête 48 entre deux parties adjacentes de la surface externe 14 du poinçon de formage est susceptible de former un motif. On s’intéressera en particulier au cas où l’arête 48a est horizontale, ou au cas où l’arête 48b est proche de l’horizontale (par exemple inclinée de moins de 30° par rapport à l'horizontale), comme représenté sur la figure 8a.

Une facette 49 dessinée dans la surface externe 14 du poinçon de formage est susceptible de former un motif. Une facette 49a est par exemple définie par l’intersection de plusieurs arêtes 48 deux à deux, par exemple trois arêtes 48a formant une facette triangulaire, quatre arêtes 48b formant une facette 49b quadrilatère, ... comme représenté sur la figure 8b.

Un motif 47 peut également être défini par une forme localisée en relief et/ou en creux par rapport à la forme générale de la surface externe 14 du poinçon de formage sans que celle-ci ne soit définie par une arête saillante, mais plutôt par une transition continue, comme par exemple représenté sur la figure 8c.

Les différents motifs représentés à titre d’exemple sur les figures 8a, 8b, 8c, peuvent être combinés sur une même surface externe 14 du poinçon.

Dans l’exemple présenté, ces motifs sont formés sur la surface externe de la paroi périphérique latérale 18 du poinçon. En complément, on pourrait également prévoir des motifs sur la surface externe de fond 17 du poinçon.

Initialement, la portion de fond 43 de la cuve de formage 1 est retirée, et une goutte de verre fondu 35 est déposée sur le poinçon de formage 3. Puis, la cuve de formage 2 est assemblée.

Comme cela peut être compris de la figure 1, la cuve de formage 2 et le poinçon de formage 3 coopèrent pour définir une cavité 4 de forme définissant la forme d’une ébauche de récipient 20. À ce titre, la surface interne 8 de la cuve de formage 2 et la surface externe 14 du poinçon de formage 3 définissent la forme de l’ébauche de récipient 20. Dans l'exemple présenté, l’ébauche de récipient 20, est représentée sur la figure 4. Elle présente une forme similaire au récipient 120 final. La description de l’ébauche de récipient 20 peut donc être faite par similitude avec celle du récipient 120, en retirant « 100 » du numéro de référence désignant les caractéristiques semblables.

Ainsi, l’ébauche de récipient 20, comprend généralement un corps principal 21 et une bague 22. Le corps principal 21 présente une forme creuse destinée à contenir un contenu, notamment liquide ou pâteux, par exemple du type d'un produit cosmétique (parfums, poudre,...), pharmaceutique, ou alimentaire (boisson, notamment alcool). On peut désigner le corps principal 21 par « portion de contenant ». La bague 22 est venue de matière avec le corps principal 21, et définit une embouchure 23 par laquelle peut être introduit ou retiré le contenu, et une interface de fermeture 46 destinée à faire coopérer le récipient 120 avec un couvercle 124. On peut désigner la bague 22 par « portion de fermeture ». L’ébauche de récipient 20 comprend un fond 25 et une paroi latérale périphérique 26 raccordée au fond. L’ébauche de récipient 20 comprend une surface externe 27 et une surface interne opposée 28. Ainsi, la surface externe 27 comprend une surface externe de fond 29 et une surface externe de paroi latérale périphérique 30. Ces deux surfaces externes de fond 29 et de paroi latérale périphérique 30 sont le cas échéant reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 31. La surface interne 28 comprend une surface interne de fond 32 et une surface interne de paroi latérale périphérique 33. Ces deux surfaces internes de fond 32 et de paroi latérale périphérique 33 sont le cas échéant reliées entre elles par une ou plusieurs arêtes 34. Les surfaces externe 29 et interne 32 de fond sont en regard l'une de l'autre et définissent le fond 25, et les surfaces externe 30 et interne 33 de surface périphérique latérale sont en regard l'une de l'autre et définissent la paroi périphérique latérale 26.

Dans la position de formage, représentée sur la figure 2, le poinçon de formage 3 et la cuve de formage 2 sont associés l'un à l'autre pour définir la forme de l’ébauche de récipient 20. En particulier, la surface externe 14 du poinçon de formage 3 est placée en regard et à distance de la surface interne 8 de la cuve de formage 2. Ainsi, la surface externe de fond 17 du poinçon de formage 3 fait face à la surface interne de fond 9 de la cuve de formage 2. La surface externe de paroi périphérique latérale 18 du poinçon de formage 3 fait face à la surface interne de paroi périphérique latérale 10 de la cuve de formage 2. Dans cette position de formage, une goutte de verre fondu déformable 35 est déformée de manière à s'étendre entre le poinçon de formage 3 et la cuve de formage 2. Le matériau à former présente un coefficient de dilatation de l’ordre de 90.10"7qC"1. La goutte de verre 35 emplit la cavité 4, et épouse les surfaces interne 8 de la cuve de formage 2 et externe 14 du poinçon de formage 3. L’épaisseur entre les surfaces interne 8 et externe 14 est par exemple d’au moins 2 mm, de préférence d’au moins 2,5 mm, et peut atteindre 1 cm, selon les dimensions du récipient à former. On notera qu'on peut, le cas échéant, former également la bague 22 de l’ébauche de récipient par tous moyens appropriés, par exemple en utilisant les deux portions de moule 36 dédiées déplaçables par rapport à la cuve de formage 2 selon un axe transversal S, par exemple radial. Le couvercle 13 du poinçon de formage 3 coopère avec la cuve de formage 2 ou la portion de moule 36 pour fermer la cavité 4.

Le poinçon de formage 3 est maintenu en position de formage pendant un certain temps, pendant lequel la température de la goutte de verre 35 déformé diminue. Le temps nécessaire dépend du poids du verre et de la profondeur du motif à former, mais est typiquement de l’ordre de 2 à 30 secondes.

Pendant que le poinçon de formage 3 est maintenu dans sa position de formage, la goutte de verre fondu refroidit, car la cuve de formage 2 et le poinçon de formage 3 sont de température inférieure à la goutte de verre fondu 35. Au cours de ce refroidissement, on observe un phénomène de retrait du verre. En particulier, on met en œuvre un refroidissement différentiel des surfaces externe et interne de la goutte de verre. La surface externe 40 de la goutte de verre, destinée à former la surface externe 27 de l’ébauche de récipient est disposée en regard de la surface interne 8 de la cuve de formage 2. La surface interne 41 de la goutte de verre, destinée à former la surface interne 28 de l’ébauche de récipient est disposée en regard de la surface externe 14 du poinçon de formage. En mettant en œuvre un refroidissement différentiel de ces deux surfaces, la surface externe 40 de la goutte de verre est retenue sur la surface interne 10 de la cuve de formage 3. La surface interne 41 de la goutte de verre se détache de la surface externe 14 du poinçon de formage 3. Le refroidissement différentiel est obtenu en contrôlant les températures du poinçon de formage 3 et de la cuve de formage 2. La cuve de formage 2 présente une plus grande surface d'échange, avec la goutte de verre fondu, et peut être maintenu avec une surface interne à une température contrôlée autour de 400°C à 600°C. L’extérieur de la cuve de formage 2 est maintenu à une température bien plus basse, par exemple de l’ordre de 100¾ à 300°C. Ainsi, un flux de chaleur important s’effectue à travers la cuve de formage 2.

Le poinçon de formage 3, plongé au cœur de la goutte de verre fondu, est maintenu à une température inférieure à la surface interne de la cuve de formage. La surface externe du poinçon de formage est par exemple maintenue entre 300¾ et 500¾. La température du poinçon de formage est inférieure à la température de la surface interne de la cuve de formage 2. Ceci peut nécessiter de refroidir activement le poinçon de formage 3. Par exemple, on prévoit que le poinçon de formage 3 comprenne une coque mince dont la surface externe forme la surface externe 14 du poinçon de formage, et un espace intérieur creux qui est refroidi activement, par exemple par apport d’un fluide de refroidissement sur la face interne de la coque. L’apport en fluide de refroidissement est par exemple réparti géométriquement pour correspondre, en chaque zone, à la masse de verre en regard de la surface externe du poinçon de formage dans cette zone.

Au cours du détachement de la surface interne 41 de la goutte de verre de la surface externe 14 du poinçon de formage 3, à moins qu'on ne travaille sous atmosphère sous vide, un gaz, tel que de l'air ambiant, peut venir s'intercaler entre la surface interne 41 de la goutte de verre et la surface externe 14 du poinçon de formage 3. Ainsi, dans un état ultérieur de la goutte de verre, obtenu après un certain temps avec le poinçon de formage 3 dans la position de formage, la surface extérieure 40 de la goutte de verre peut ne pas avoir changé de position de manière à significative. Au contraire, la position de la paroi intérieure 41 de la goutte de verre dans cet état ultérieur a été changée avec un déplacement radialement vers l’extérieur. Ce retrait est par exemple de l’ordre de 0,05 mm à 0,5 mm pour les types de récipients considérés ici.

Au bout d'un certain temps, on applique au poinçon de formage un déplacement de sortie, pour placer le poinçon de formage 3 dans sa position de sortie représentée sur la figure 3. L’ébauche de récipient 20 ainsi formée est représentée sur la figure 4. En complément de la description générale déjà faite de cette ébauche de récipient 20, la surface interne 28 de l’ébauche de récipient 20 présente des motifs 49. Un motif 49 est défini comme une forme dont une dimension caractéristique, au moins deux dimensions caractéristiques, voire toute dimension caractéristique, est d’un ordre de grandeur inférieur à la forme générale de la surface interne 28 de l’ébauche de récipient. Ainsi, un motif 49 présente une altération locale de la forme générale de la surface interne 28 de l’ébauche de récipient qui n’affecte pas la forme générale de la surface interne 28 de l’ébauche de récipient. Un motif 49 est également de dimensions caractéristiques suffisantes pour être détectable à l’œil nu.

On peut ensuite extraire l’ébauche de récipient 20 de la cuve de formage 2 par tous moyens appropriés. Par exemple, comme représenté schématiquement sur la figure 9, on retire la portion de fond 43, on attrape l’ébauche de récipient 20 avec un outil 52 adapté, et on déplace radialement les portions latérales 42a, 42b, 36a, 36b, de la cuve de formage 1. On déplace l’ébauche de récipient 20 hors de la cuve de formage 1 avec l’outil 52. L’ébauche de récipient 20 est alors déplacée dans une station de refroidissement 51. Par exemple, l’outil 52 déplace l’ébauche de récipient 20 dans la station de refroidissement 51. La station de refroidissement 51 est prévue pour figer rapidement la forme intérieure de l’ébauche de récipient 20 sans déformer sa forme extérieure.

Comme représenté sur la figure 6, on place l’ébauche de récipient 20 dans un réceptacle 44. Le réceptacle 44 peut par exemple comprendre plusieurs portions 44a, 44b déplaçables radialement entre une configuration fermée, représentée sur la figure 6, et une configuration ouverte où elles sont plus espacées pour permettre une insertion rapide de l’ébauche de récipient 20 (notamment si l’ébauche de récipient 20 comprend une forme extérieure qui n’est pas insérable dans le réceptacle 44 en configuration fermée). Le réceptacle 44 comprend une surface intérieure 45 strictement ajustée à la surface externe 27 de l’ébauche de récipient 20. Bien que différentes réalisations soient possibles selon la dimension de l’ébauche de récipient 20, on peut penser qu’un écart maximal e de 1 mm, voire 0,5 mm, voire même de 0,25 mm, entre la surface intérieure 45 du réceptacle 44 et la surface externe 27 de l’ébauche de récipient 20 permet de mettre en œuvre l’invention à une cadence suffisante. Réduire cet écart pourrait poser plus de problèmes lors de l’insertion de l’ébauche de récipient 20 dans le réceptacle, et augmenter celui-ci risquerait d’autoriser une déformation importante de l’ébauche de récipient 20 au cours du refroidissement. L’ébauche de récipient 20 est soumise à un écoulement fluide froid qui refroidit rapidement la surface interne 28 de l’ébauche de récipient 20. Le fluide est dit froid s’il est à une température inférieure à l’ébauche de récipient. Une buse 53 génère l’écoulement fluide froid. Le fluide est par exemple un gaz. Il peut s’agir par exemple d’air, notamment d’air extérieur à l’usine dans laquelle le récipient est fabriqué. La buse 53 peut notamment obturer complètement l’embouchure 23, de manière à injecter le fluide froid dans la partie creuse de l’ébauche de récipient 20. Le fluide est injecté sans puissance particulière, et n’a pas pour vocation de déformer la paroi de l’ébauche de récipient 20. L’étape ci-dessus permet de figer rapidement la géométrie de la surface interne 28 de l’ébauche de récipient 20. Le procédé décrit ci-dessus permet : - De sortir facilement le poinçon de formage 3, à un moment où le matériau verre est encore chaud et suffisamment malléable pour pouvoir se déformer pour autoriser cette sortie du poinçon de formage 3 (par rapport à une sortie du poinçon à froid, cette étape permet d’une part de ne pas générer d’efforts trop importants sur le poinçon, et par conséquent d’augmenter sa longévité, et d’autre part de ne pas générer de marques, traces ou défauts sur la surface interne 28 de l’ébauche de récipient 20), - Obtenir une bonne reproductibilité du motif, en limitant le phénomène de coulage du verre, sous l’effet de la gravité ou de forces inertielles lors du déplacement de l’ébauche de récipient 20, qui déformerait les motifs formés, en appliquant un refroidissement rapide une fois le poinçon de formage 3 sorti, - De conserver une cadence de fabrication rapide par l’utilisation de deux stations différentes dédiées à deux étapes distinctes.

On retire ensuite l’article en verre ainsi formé de la station de refroidissement. L’ébauche de récipient 20 une fois refroidie forme le récipient 120. On retire celui-ci de la station de refroidissement. La géométrie de l’article en verre est donc, grâce à l’invention, très similaire à celle de l’ébauche de récipient 20, et ne sera pas décrite plus en détail ici. L'invention ci-dessus a été décrite dans un plan de coupe particulier du poinçon de formage 3. On pourrait utiliser un poinçon de formage 3 dont la forme générale soit profilée sur sa périphérie, de sorte que toute coupe transversale comprenant l'axe R présente la même forme que celle qui vient d'être décrite. En variante, on pourra mettre en œuvre l'invention pour réaliser des formes plus complexes à l'intérieur du récipient 20. Un exemple purement illustratif est représenté sur la figure 5, où on a représenté d'une part la paroi périphérique supérieure 141 et la paroi périphérique inférieure 142 du poinçon de formage 3 (hors couvercle 13, qui n’est pas représenté).

Selon un mode de réalisation de l'invention, on dispose alors d'un récipient en verre. On peut appliquer différentes étapes de finition à ce récipient en verre, telles que des revêtements par dépôt, par exemple. Le récipient 120 ainsi formé peut être empli d'un contenu. Un couvercle 124 peut être assemblé au récipient 120 pour former un article prêt à être packagé et envoyé ou vendu. Le couvercle 124 coopère avec le récipient 120 de manière amovible, pouvant être placé alternativement dans un état fermé où il empêche l'accès au contenu, ou un état ouvert où il autorise cet accès. Le couvercle 124 est retenu sur le récipient en verre par vissage, pression, ou autre. Par conséquent, la bague 122 peut comporter un bossage ou un filetage adapté à cette fermeture. Alternativement, le couvercle 124 peut être fixé à demeure sur le récipient 120, et le contenu accessible via un système de distribution porté par le couvercle 124.

Claims (15)

1. Revendications

   1. Procédé de fabrication d’un article en verre dans lequel : a) on forme une ébauche (20) d’article en verre par pressage, l’ébauche d’article en verre formant un récipient creux comprenant une surface externe (27) et une surface interne (28) opposée à la surface externe (27), b) on place l’ébauche (20) d’article en verre dans une station de refroidissement (51) comprenant un réceptacle (44) muni d’une surface intérieure (45), l’ébauche (20) d’article en verre étant maintenue dans le réceptacle (44) par ajustement de la surface intérieure (45) du réceptacle (44) à la surface externe (27) de l’ébauche (20) d’article en verre, c) on refroidit la surface interne (28) de l’ébauche (20) d’article en verre par injection d’un fluide froid dans le récipient creux sans déformer la surface externe (27), formant ainsi un article en verre (120), d) on retire ledit article en verre (120) de la station de refroidissement (51).
2. 2. Procédé de fabrication d’un article en verre selon la revendication 1, dans lequel, au cours de l’étape a), on forme à la fois une portion de contenant (21) adaptée pour contenir un produit, et une portion de fermeture (22) venue de matière avec la portion de contenant (21), et adaptée pour coopérer avec un couvercle (124) pour fermer la portion de contenant (21).
3. 3. Procédé de fabrication d’un article en verre selon la revendication 2, dans lequel on forme une portion de fermeture (22) comprenant un filetage ou un bossage.
4. 4. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, au cours de l’étape a), on forme une surface interne (28) présentant une forme générale et au moins un motif (49) localisé superposé à la forme générale, et présentant des dimensions caractéristiques au moins cinq fois inférieures à celles de la forme générale.
5. 5. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, au cours de l’étape a), on forme une surface interne (28) présentant au moins une arête inclinée d’au plus 30° par rapport à l’horizontale, notamment horizontale.
6. 6. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel, au cours de l’étape a), on forme une surface interne (28) présentant une forme générale et au moins une facette localisée superposée à la forme générale, définie par au moins trois arêtes, et présentant des dimensions caractéristiques au moins cinq fois inférieures à celles de la forme générale.
7. 7. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel, au cours de l’étape a), on forme une surface interne présentant un fond (32) et une surface latérale (33) s’étendant depuis le fond (32) en direction d’une embouchure (23).
8. 8. Procédé de fabrication d’un article en verre selon la revendication 7 et selon l’une au moins des revendications 4, 5 et/ou 6, dans lequel au moins un motif (49) localisé, au moins une arête, au moins une facette, respectivement, sont formées sur la surface latérale (33).
9. 9. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel, au cours de l’étape b), la distance maximale (e) entre la surface intérieure (45) du réceptacle (44) et la surface externe (27) de l’ébauche (20) d’article en verre est inférieure à 1 millimètre, de préférence inférieure à 0,5 millimètre, voire inférieure à 0,25 millimètre.
10. 10. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel, au cours de l’étape c), on insuffle un gaz froid, notamment de l’air froid.
11. 11. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel, au cours de l’étape a) : a1) on fournit une cuve de formage (2) comprenant une surface interne (8) destinée à donner la forme de la surface externe (27) de l’ébauche (20) d’article en verre, a2) on fournit un poinçon de formage (3) comprenant une surface externe (14) destinée à donner la forme d’une surface interne (28) de l’ébauche d’article en verre, a3) on place le poinçon de formage (3) dans la cuve de formage (2), dans une position de formage, dans laquelle un espace de réception (4) est défini entre la surface interne (8) de la cuve de formage (2) et la surface externe (28) du poinçon de formage (3), une goutte de verre (35) déformable s’étendant partiellement dans l’espace de réception (4), a4) on applique un déplacement de sortie au poinçon de formage (3).
12. 12. Procédé de fabrication d’un article en verre selon la revendication 11, dans lequel, lors de l’étape a3), on fournit dans la cuve de formage (2) une goutte de verre déformable (35), on déplace le poinçon de formage (3) selon un déplacement d’entrée depuis une position initiale jusque dans la position de formage, en déformant ainsi la goutte de verre (35) déformable pour faire s’étendre celle-ci partiellement dans l’espace de réception (4).
13. 13. Procédé de fabrication d’un article en verre selon la revendication 11 ou 12, dans lequel, entre les étapes a3) et a4), on refroidit la goutte de verre (35) de manière contrôlée de manière à retenir la surface externe (40) de la goutte de verre (35) sur la surface interne (8) de la cuve de formage (2), et à détacher la surface interne (41) de la goutte de verre (35) de la surface externe (14) du poinçon de formage (3).
14. 14. Procédé de fabrication d’un article en verre selon l’une des revendications 1 à 13 dans lequel, ultérieurement à l’étape d), e) on met en œuvre des opérations de finition pour générer un récipient (120).
15. 15. Procédé de fabrication d’un flacon pour un produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire, dans lequel : - on met en œuvre un procédé de fabrication d’un article (120) en verre selon l’une des revendications 1 à 14, - on remplit l’article (120) en verre avec un produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire et on ferme l’article (120) en verre avec capacité d’accès au produit chimique, cosmétique, pharmaceutique, ou alimentaire.