Brevet FR2122351A1 — publié le 19720901

La présente invention vise un procédé de refroidissement de corps creux obtenus par soufflage ainsi que des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que le moulage par soufflage des objets thermoplas tiques consiste à emprisonner, entre les deux coquilles d'un moule, un tronçon de tube ramolli par la chaleur. On envoie de l'air comprimé da le tronçon de tube ainsi emprisonné et, sous l'effet de la pression, c tube se gonfle et vient s'appliquer sur les parois du moule au contact desquelles la matière plastique se refroidit et devient rigide. On peu alors démouler. Par ce procédé, on réalise des bouteilles, des bidons et plus généralement toutes sortes d'objets creux, de formes plus ou moin compliquées. Cependant, le temps de refroidissement devient très important par rapport au reste du cycle de fabrication et par suite la cadence de fabrication est faible, lorsque la paroi de l'article à refroidir est épaisse, ce qui est généralement le cas pour les article. volumineux. En effet, l'article ne peut être démoulé que lorsqu'il est suffisamment refroidi pour ne pas se déformer sous son propre poids. Toutefois, les calories contenues dans la paroi en matière plastique ni peuvent s'évacuer qu'à travers le métal du moule; pour améliorer cet échange de chaleur, on refroidit le moule par une circulation d'eau ou de saumure froide. On ne peut cependant pas amener le moule à une tempe rature inférieure au point de rosée de l'air ambiant, sinon il se forme rait sur lui une condensation d'humidité préjudiciable à l'état de surface de l'article. De ce fait, le refroidissement forcé ainsi obtenu e relativement limité et la durée du cycle de production ne peut pas être réduite autant qu'on le souhaiterait. La présente invention a pour objet un procédé de refroidissement permettant une importante réduction de la durée du cycle de production, ainsi que des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le procédé selon l'invention se rapporte au refroidissement de corps creux obtenus par soufflage, chaque corps creux étant réalisé par emprisonnement dans un moule d'un tronçon de tube de matière plastique ramollie par la chaleur et gonflement du dit tronçon par introduction d'un fluide sous pression jusqu'à appliquer le tube contre les parois du moule ; ce procédé est caractérisé en ce que ledit fluide est un fluide froid, à température notablement inférieure à la tempéra ture ambiante avant son introduction et en ce qu'on établit une circulation dudit fluide à l'intérieur du corps creux, de manière à assurer l'évacuation du dit fluide réchauffé par contact avec ledit corps creux et le renouvellement du fluide froid. On diminue ainsi notablement le temps de refroidissement et, de ce fait, la durée globale d'un cycle de production. L'invention comprend également des dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle sera mieux comprise à l'aide de la descrip tion suivante, donnée uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'une forme de réalisation de tête de soufflage destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention la figure 2 est une vue schématique d'une partie d'une installation de refroidissement fonctionnant selon ce procédé la figure 3 est une vue schématique d'une autre installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention la figure 4 représente une variante de l'installation de la figure 3;; la figure 5 est une vue schématique d'une partie d'une autre installation de refroidissement pour la mise en oeuvre de ce procédé, faisant appel à un gaz liquéfié comme source de fluide froid la figure 6 représente en coupe une partie d'une autre variante d'installation. Comme cela a déjà été précisé plus haut, l'invention propose un procédé de refroidissement de corps creux obtenus par soufflage et consistant essentiellement à établir une circulation de fluide froid à l'intérieur dudit corps creux. La figure 1 montre une tête de soufflage destinée à l'établissement de cette circulation de fluide. Dans la forme de réalisation choisie et représentée, cette tête de soufflage 10 consiste essentiellement en deux aiguilles creuses concentriques : une aiguille extérieure 12 formant un coude 13 et, traversant ce coude et intérieure à la première, une aiguille 14 constituée par un tube rectiligne muni à sa partie supérieure d'un bouchon 15 percé d'un orifice calibré 17. Cette tête de soufflage 10, dans la phase de gonflage, traverse un orifice 20 pratiqué dans la paroi 21 du moule et pénètre à l'intérieur du corps creux 22, perçant la paroi ramollie de ce dernier. Pour le refroidissement, le fluide froid entre dans la tete de soufflage en 24, dans l'aiguille creuse extérieure, puis s'échappe en 25 à l'intérieur ducorps creux dont il refroidit les parois ; il sort c#r X l'aiguille tntçrieur#, er. traversant l'orifice calibré 17. trace à ce dernier, la pression ; interieur du corps creux est maintenue sensiblement constante et c-t supérieure la pression a#biante. La valeur de la pression l'intérieur est avantageusement choisie outre et bars au-dessus de la la pression ambiante. Jans une réalisation ratique, le fluide froid est de l'air refroidi au moyen d'azote liquide, ce refroidissement s'opérant par exemple, comme indiqué à la figure 2, au moyen d'un échangeur 30. Ce dernier consiste en un tube central 31 à la partie supérieure duquel arrive l'azote liquide LN2, et d'où sort par le bas de l'azote gazeux GN2. Ce tube est entouré par une chemise concentrique 32 dans laquelle pénètre par le bas, en 34, de l'air comprimé provenant d' une source non représentée, et d'où sort par le haut, en 36, de l'air réfrigéré ; ce dernier est ensuite amené à la tete de soufflage 10 précédemment décrite. Le tube 31 et la chemise 32 sont tous deux bourrés de tricot de cuivre, et de plus la chemise contient un espaceur hélicoî- dal 331 ces dispositions ayant pour objet d'allonger les conditions d'échange thermique. L'ensemble est calorifugé extérieurement en 37, par exemple au moyen de mousse de polychlorure de vinyle. Avec une telle circulation d'air froid à l'intérieur de l'article, on peut obtenir une réduction du temps de refroidissement de l'ordre de 2C 5 : ce temps est ramené par exemple de 5C à 72 secondes pour une durée complète du cycle de 120 secondes. On notera que, dans cette forme de mise en oeuvre, l'orifice calibré 17 a aussi un effet autorégulateur sur le débit de frigories on a intérêt à refroidir assez lentement au début (pour permettre le formage), puis de plus en plus vite au fur et à mesure que le corps creux se solidifie ; l'orifice calibré impose un débit masse faible en gaz chaud, puis de plus en plus important avec du gaz de moins en moins chaud. On peut également refroidir la paroi interne du corps creux, non pas par de l'air préalablement refroidi, mais par des vapeurs de gaz liquéfié, produites a l'extérieur du corps creux. L'avantage est que ces vapeurs ne sont pas souillées, d'huile ou d'eau par exemple, substances qui se déposeraient dans l'échangeur 30 et dégraderaient ses caractéristiques thermiques. La figure 3 représente une installation de ce genre : de l'azote liquide, contenu dans un réservoir 80 mis en pression de façon connue par un réchauffeur extérieur 82, est envoyé dans un échangeur 84 où il se vaporise, sous une pression de 2 à 6 bars et sans guère se réchauffer. Pait un tube 86, il est envoyé à l'intérieur d'un corps creux 88 se trouvant dans un moule 90. Du corps creux, l'azote, réchauffé, est ramené par un tube 92 dans l'échangeur, où il se refroidit en vaporisant l'azote liquide provenant du réservoir. il est possible de le conduire ensuite par un tube 94 dans des canaux prévus dans le moule, pour refroidir celui-ci ; l'échange thermique dans le moule doit cependant être suffisamment faible pour que ce dernier ne descende pas au-dessous du point de rosée de l'air ambiant. La figure 4 représente une autre installation où le fluide insufflé est de l'azote gazeux froid. L'azote liquide est amené au moule lui-même 90 par un tube 96. Dans le moule, il se vaporise, au moins en partie ; l'azote est amené sous pression par un tube 98 à l'intérieur du corps creux, dont il s'échappe à l'air libre comme représenté par la flèche 100, par un orifice étroit non représenté. Cette installation est plus simple que celle de la figure 3 puisqu'elle ne comporte pas l'échangeur 84 ; elle est cependant plus difficile i régler car la température du moule ne doit pas être trop basse, comme dans le cas de la figure 3. L'invention prévoit également l'utilisation directe d'un gaz liquéfié ; une forme d'exécution d'une installation permettant l'emploi d'un tel fluide est représentée à la figure 5. Dans ce dispositif, de l'azote liquide est introduit dans le corps creux à la manière du fuel dans un moteur Diesel. L'azote liquide est stocké dans une bouteille calorifugée 40 dont le fond comporte un piquage 41 relié par une électrovanne 42 à une tête de soufflage 50 de conception voisine de la tete 10 déjà décrite. Cette tête 50 comporte également deux aiguilles creuses concentriques cependant, dans ce cas c'est l'aiguille intérieure 51 qui sert à l'admission du fluide froid, de l'azote liquide, tandis que l'aiguille extérieure 52, coudée, permet l'échappement de l'azote gazeux vers ltextérieur. Une soupape 53, tarée à une valeur convenable, par exemple de-2 à 6 bars, permet le maintien d'une pression déterminée à l'intérieur du corps creux. Le phénomène de caléfaction qui se produit lors de l'injection du liquide a pour effet de limiter la vitesse de refroidissement tout en assurant une bonne homogénéité de la température sur la paroi intérieure du corps creux à refroidir. La figure représente un autre mode de réalisation, pour le cas où l'article à fabriquer 56 présente une paroi plus épaisse d'un côté, 58, que de l'autre, 60. La tête de chauffage est en deux parties - une aiguille centrale 61, alimentée en air froid par une tubulure 62, cet air froid provenant par exemple d'un échangeur tel que celui représenté à la figure 2 - un bouchon 64, que l'on a introduit dant le tronçon de tube à gonfler et qui est muni de canaux 66, 67, 68 pour l'évacuation de l'air qui a servi à gonfler et à refroidir. L'aiguille comporte un canal central 70 et des tubes de soufflage tels que 72, 74, 76 dont certains peuvent être plus ou moins étranglés par une vis pointeau 78. La disposition et le diamètre des tubes et le réglage éventuel de leur orifice d'entrée sont choisis pour avoir la répartition de refroidissement désirée-; notamment, on refroidit plus énergiquement les parties les plus épaisses. Le même appareil peut servir lorsque l'on amène par la tubulure 62 de l'azote liquide, par exemple ; l'-azote vaporisé et réchauffé sort par les canaux 66, 67, 68. Le procédé et les dispositifs décrits peuvent être modifiés sans sortir du domaine de la présente invention. Par exemple, l'orifice calibré 17 peut être remplacé par une soupape tarée analogue à la soupape 53 et vice-versa. La présente invention est applicable en particulier à la fabrication de récipients en matière plastique : bouteilles, bidons, réservoirs, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement de corps creux obtenus par soufflage, chaque corps creux étant réalisé par emprisonnement dans un moule d'un tronçon de tube de matière plastique ramollie par la chaleur et gonflement dudit tronçon par introduction d'un fluide sous pression jusqu'à appliquer le tube contre les parois du moule, caractérisé en ce que ledit fluide est un fluide froid, à température notablement inférieure à la teaperature ambiante avant son introduction et en ce qu'on établit une circulation dudit fluide à l'intérieur du corps creux, de manière à assurer l'évacuation dudit fluide réchauffé par contact avec ledit corps creux et le renouvellement du fluide froid. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le fluide qui effectue le refroidissement et celui qui effectue le gonflement proviennent d'une meme source de fluide. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide froid est un gaz que lton a refroidi par un gaz liquéfié s'évaporant. 4. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide froid est un gaz permanent que l'on a pris à l'état liquide puis que l'on a vaporisé à ltextérieur du corps creux, par exemple dans le moule. 5. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le fluide froid est injecté dans le corps creux sous forme liquide et en est extrait sous forme gazeuse. 6. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'on maintient sensiblement constante la pression de fluide à l'intérieur du corps creux. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide est de 11 azote liquide injecté dans le corps creux à l'état liquide et sortant à l'état gazeux après vaporisation dans ledit corps creux. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant une tête de soufflage pour I 1iiftroduction du fluide sous pression dans le corps creux, caractérisé en ce que cette tête comporte deux aiguilles creuses concentriques servant respectivement à l'admission et à l'échappement dudit fluide. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aiguille d'admission est reliée à la sortie air d'un échangeur thermique air/azote liquide alimenté en air par une source d'air comprimé. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que des moyens sont prévus sur l'aiguille servant à l'échappement pour le maintien d'une pression déterminée dans le corps creux. ilo Dispositif selon la revendication 10,caractérisé en ce- que ces moyens de maintien de la pression consistent en un orifice calibré terminant L'aiguille d'échappement et la mettant en relation avec l'extérieurO 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de maintien de la pression consistent en une soupape taree fermant la communi cation de l'aiguille d'éctlappement avecavec l'extérieur. 13. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aiguille d'admission est reliée à un récipient de stockage d'un gaz liquéfié, par exemple d'azote liquide, par l'intermédiaire d'une vanne, par exemple d'une électrovanne.