Brevet FR2139764A1 — publié le 19730112

Les récipients, et notamment les gobelets en matière plastique, sont très souvent actuellement fabriqués par déformage à chaud d'une matière en feuille qui est d'abord emboutie puis plaquée par pression ou dépression contre les bords d'un moule. Un tel procédé de fabrication permet une réalisation relativement rapide et en série d'un grand nombre de récipients, et permet même de replier vers l'extérieur le bord supérieur de ceux-ci, mais un bord simplement replié est le plus souvent coupant et dans la réalisation des gobelets de boisson il présente le très gros inconvénient d'être dangereux pour les lèvres de l'utilisateur. On est donc pratiquement obligé de reprendre ces récipients ou gobelets fabriqués pour rouler leur bord par différents procédés, par exemple en plaçant ledit récipient terminé dans une forme chauffée et en exerçant sur son bord une pression par l'intermédiaire d'une pièce froide. Cette opération, effectuée après le déformage à chaud par un traitement spécial, augmente de façon importante le coût de la fabrication et est diffici ] * à réaliser de manière précise, de telle sorte que le nombre de récipients au rebut est relativement important La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en permet tant la fabrication des récipients ou gobelets et de leurs bords roulés dans 1.2 même appareil de thermoformage, sans démoulage ni autre opération intermédiaire. Cette invention a pour objet un procédé de fabrication de récipients à bora roulé, qui consiste à pincer une feuille de matériau déformable à chaud, préala blement chauffée, autour de la portion de celle-ci destinée à former le récipient et son bord roulé; à refouler vers le haut une couronne de cette matière et à la bloquer entre le bord supérieur d'un moule ayant la forme du récipient et une pièce de formage mobile dont le profilé correspond à la forme extérieure définitive de sensiblement la moitié du bord roulé; à emboutir la partie centrale de la feuille puis à l'appliquer contre la paroi du moule par pression ou dépression; à laisser refroidir et se rigidifier la matière en contact avec le moule, la matière de l'anneau compris entre le bord dudit moule et la périphérie de la portion de feuille coupée au point de pincement restant déformable; à écarter le moule et enfin à exercer une pression au moyen de la pièce de formage mobile sur la partie supérieure du récipient et à forcer ainsi l'anneau de matière non rigide à se rouler vers l'intérieur au contact d'un profil prolongé par le bord supérieur du moule. Oralce à ce procédé, le bord roulé est formé dans la même suite d'opérations que le récipient lui-meme, les différentes phases du procédé se succédant à une cadence très rapide pour permettre l'enroulement du bord du récipient avant le refroidissement et la rigidification de la totalité du matériau. Une seule ma chine permet donc la fabrication complète du récipient, ce qui donne à cette fn- brication un co & peu différent de celui des récipients à bord simplement replié et assure la sécurité de l'usager. L'invention s'étend également à une machine pour la mise en oeuvra de ce procédé. Cette machine, comprenant des moyens d'emboutissage de la matière puis d'application de celle-ci contre la paroi d'un moule correspondant à la forme du récipient proprement dit, est caractérisée en ce qu'elle comporte une matrice munie d'une arête tranchante annulaire centrale; un poinçon tubulaire mobile par rapport à la matrice, dont la partie supérieure comporte une arête extérieure tranchante, exactement ajustée à l'arête tranchante de la matrice et susceptible de venir se loger contre un épaulement de celle-ci, et un évidement interne à profil incurvé, en saillie dans l'orifice de la matrice; un moule monté à l'intérieur du poinçon dont la paroi latérale est mobile et dont le bord supérieur est arrondi de façon à former une courbe continue avec l'évidement du poinçon; une pièce de formage mobile axialement dans la matrice. au-dessus de l'évidement du poinçon et du bord supérieur du moule, et associée à des moyens de poussée en direction de ces organes. La descripticn ci-desscus d'un mode de mise en oeuvre du procédé, donné d titre d'exemple non limitatif, fera d'ailleurs ressortir les différents avantages et caractéristiques de l'invention. Au dessin annexé la fig. 1 est une vlle schématique, en coupe longitudinale, d'une machine destinée à la mise en oeuvre du procédé; les fig. 2, 3, 4 et 5 sont des coupes longitudinales partieles de loi v:'0- chine de la fig. 1 dans quatre positions correspondant à des phases diiféentRs du procédé; les fig. 6, 7 et 8 montrent, à plus grande échelle, la défoimation du bn,zr du récipient dans des positions correspondant aux figures 2, 4 et 5 respective- ment. La machine représentée sur la fig. 1, qui est destinée @ la f-bricativ d'un récipient, tel qu'un gobelet de boisson, à bord roulé, comporte, de I ma- nière habituelle, une matrice 1. Cette matrice qui, dans l'exemple de réalisation représenté, comporte un alésage central cylindrique 3, est munie d'une arête tranchante annulaire 2 et d'un épaulement interne 5 faisant saillie darus l'alésage 3.En-dessous de cette matrice un poinçon tubulaire 6 est monté au centre d'un porte-poinçon 8 qui supporte à sa partie supérieure, par l'intermédiaire de ressorts 9, un dévétisseur annulaire 10 entourant ledit poin çon 6. - - - Ce poinçon 6 a une paroi épaisse et comporte à sa partie supérieure une arête tranchante extérieure 7, située exactement dans le prolongement de l'arête 2 de la matrice 1. Cette arête 7 est séparée d'un évidement 12 à profil incurvé, par une partie plane 14 de dimension correspondant exactement à celle de l'épau- lement 5, de telle sorte que lors du soulèvement du poinçon 6 la paroi du profil 12 peut venir exactement dans le prolongement de la paroi interne de la matrice 1. A l'intérieur du poinçon 6 est disposé un moule 16 mobile axialement et relié à un organe de co:iande, non représenté, par une tige de manoeuvre centrale 20 qui traverse le poinçon 6 et le porte-poinçon 8. Dans la partie inférieure du moule sont vissées des vis 21 susceptibles de coulisser librement dans la partie inférieure du poinçon 6 et dans un évidement 22 du portepoinçon 8. Un fond de moule 18 est relié au moule mobile 16 par un ressort 24 de faible puissance, tendant à écarter ces deux organes. Le fond 18 est solidaire d'une tige 19 traversant la tige 20 et coulissant librement dans celle-ci. Dans l'alésage central 3 de la matrice 1 est montée une bague annu- laire 26, susceptible de coulisser le long de la paroi interne de ladite ma triee 1 sous ou contre l'action d'un ressort 28 ou de tout autre système analogue, par exemple un vérin hydraulique ou pneumatique, tendant à la repousser en direction du poinçon 6 et du moule 16. La surface inférieure de cette bague 26 présente une gorge à profil incurvé 27, de forme correspondant a la forme définitive que doit recevoir la surface extérieure d'environ la moitié du bourrelet du récipient. lorsque la bague 26 est dans la position basse, c'est-à-dire dans la posi- tion représentée sur la fig. 1, le bord extérieur du profil 27 se trouve exactement au droit de l'épaulement 5 tandis-que or bord interne se trcuve dans la plan de l'arête 2. Au centre de cette bague 26 et de l'alésage 3 est montée une pièce d'emboutissage ou emboutisseur" 32, tandis que l'alésage 3 est relie a une source de fluide sous pression. En position de repos le porte-poinçon 8, einei que le @@@çon 5 et le moule 16, ont cartes de la matrice 1 de naxière à ~erattr 2 I 'irtroduction d'une feuille 50, préalablement chauffée, en un matériau plastique déformable à chaud, entraînée par un système de rouleaux ou tout-autre moyen connu. Une fois cette feuille introduite, le porte-poinçon 8 est soulevé jusqu'au moment où le dévétisseur 10 et le poinçon 6 se trouvent au niveau de la feuille 30, et meme légèrement -au-dessus de ce niveau, de telle sorte que le dévétisseur 10 applique la feuille 30 contre la matrice 1 et serre les ressorts 9, et que le poinçon 6 pince contre L'arête 2 la matière de la feuille 30 autour de la portion de ceile-ci contenue à l'intérieur de la matrice 1, cjest-à-dire de la portion destinée à former à la fois le récipient et le bord roulé de celui-ci. La paroi latérale mobile 16 du moule est également soulevée par déplacement de la tige 20. Elle déforme la feuille 30 et l'applique contre la partie interne du profil 27 de la bague 26 (fig. 2 et 6) qui est maintenue en position basse par le ressort 28.L'emboutisseur 32 est alors descendu, de manière connue contre la partie centrale de la feuille qu'il déforme, jusqu a approcher le fond fixe 18. Cette première déformation est complétée par un fluide sous pression envoyé à l'intérieur de la matrice 1 par l'alésage 3, qui plaque ladite feuille contre la paroi du moule 16 et lui donne exactement la forme désirée. Dans certains cas ce fluide sous pression peut être remplacé par une dépression créée entre la feuille 30 et le moule 16 à travers un conduit traversant ce dernier.Cette dépression applique également la feuille 30 sur le moule 16 et enfonce le fond 18 contre l'action du ressort 24. Le moule 16 est ensuite soulevé en entratnant ledit fond 18, et son bord supérieur arrondi 17 repousse la bague 26 contre l'action du ressort 28 pour atteindre la position haute représentée sur la fig. 3. Il entraîne également dans son déplacement vers le haut le poinçon 6 dont l'arête tranchante coupe la feuille 30 et qui vient se bloquer contre l'épaulement, de telle manière que son profil 12 se trouve dans le prolongement de la paroi interne de la matrice Comme on le voit sur cette figure 3, le mouvement vers le haut du moule îr a entraîné un déplacement de l'anneau périphérique 31, maintenant libre, de la feuille 30. Celui-ci a quitté l'épaulement 5 de la matrice 1 pour être entit- rement placé entre la paroi interne de ladite matrice et la pièce de formats juste au-dessus du profil incurvé 12 du poinçon 6. Un très bref temps d'arrêt permet à la matière de la feuille 30 de se refroidir et de se rigidifier au contact du moule 16 et de son fond 18 qui sont froids. L'anneau périphérique libre 51, qui est situe entre le bord supérieur dudit moule 16 et la matrice 1, se refroidit nettement plus lentement puisqutil n'est en contact avec aucun organe froid. Le moule 16 peut donc être descendu et écarté de la bagi-.c borlrage 26 alors que cet anneau 31 est encore chaud et déformable, tandis que le réipier:. proprement dit est rigide (fig. 4 et 7). Le bord supérieur 17 du moule 16 est alors placé dans le prolongement du profil 12 et forme une partie arrondie, incurvée en sens inverse. Le récipient reste maintenu entre le fond 18 poussé par le ressort 24 et la bague 26 poussée en sens inverse par le ressort 28 mais ce ressort 28 étant plus puissant que le ressort 24,la bague 26 est déplacée en direction du moule 16. L'ensemble de la paroi latérale du récipient et de la partie du bord de celui-ci qui a été serrée entre le bord 17 du moule 16 et le profil 27 étant rigide supporte l'action de la bague 26 sans se déformer, et repousse le fond 18 vers le bas.L'anneau périphérique 31 est, lui, repoussé contre le profil 12, le long de la paroi de la matrice, et, coae il est défor- mehle, ceMci l'incurve en direction du bord arrondi 17 qui le refoule vers le haut. II se roule vers l'intérieur le long desdits profil 12 et bord ar raidi 17, et il prend la foroe représenté sur les figures 5 et 8.En effet, lorsque la bogue 26 est en position basse, son profil 27 est prolongé de manière continue par le profil 12 puis par le bord supérieur 17 du moule 16, lesdits profils ayant reçu une foroe correspondant exactement à celle que doit recevoir la surface extérieure du bord roulé. la fin de cette opération, la matière qui constitue l'anneau 31 se re froidit et se solidifie et l'ensemble du récipient est terminé. le porte-poinçon 8 est de préférence réalisé en plusieurs parties. II peut alors être descendu en entraînant le poinçon, le moule et le dévétisseur, puis être ouvert pour permettre l'évacuation latérale du récipient. II est ensuite refermé. Le poinçon 6 et le moule 16 sont remis dans la position de la figure 1 et la feuille 30 peut etre entrainée de façon à amener une autre portion de metière déformable au-dessus du moule 16 et du poinçon 6. L'ensemble des opérations a été effectué de manière continue, chacune d'elles ne prenaat que quelques secondes, de telle sorte que la fabrication du récipient se fait d'une manière rapide et, par suite, peu coûteuse. Par exeple l'action de la bague 26 sur l'anneau 31 doit être entièrement effeaeuée entre le refroidisse-ent du corps du récipient et celui dudit anneau. Tout risque de déterioration du corps du récipient lors de la fabrication du bord roulé est par ailleurs écarté, ce qui supprime une importante cause de alforiation et de rejets. Ihe commande appropriée peut aisément tre vantée sur la machine et perlettre, par une combinaison de cames, vérins, ou autres moyens mécaniques, un déclenchement autometique mimuté des déplacements des différents organes et, par suite, de la succession des différentes phases du procédé. Certaines des opérations peuvent être effectuées simultanément ou successivement, par exempl le sectionnement de la feuille et l'emboutissage peuvent être réalisés en même Sps. D'autres modifications pourraient bien entendu être apportées au ode de dse en oeuvre qui vient d'entre décrit, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de récipients à bord roulé, qui consiste à pincer une feuille de matériau déformable à chaud, préalablement chauffée, autour de la portion de celle-ci destinée à former le récipient et son bord roulé; à refouler vers le haut une couronne de cette matière et à la bloquer entre le bord supérieur d'un moule ayant la forme du récipient et une pièce de formage mobile dont le profilé correspond à la forme extérieure définitive de sensiblement la moitié du bord roulé; à emboutir la partie centrale de la feuille puis à l'appliquer contre la paroi du moule par pression ou dépression; à laisser refroidir et se rigidifier la matière en contact avec le moule, la matière de l'anneau compris entre le bord dudit moule et la périphérie de la portion de feuille coupée au point de pincement restant déformable; à écarter le houle et enfin à exercer une pression au moyen de la pièce de for'age mobile sur la partie supérieure du récipient et à forcer ainsi l'anneau de matière non rigide à se rouler vers l'intérieur au contact d'un profil prolongé par le bord supérieur du moule. 2 - Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on repousse vers le haut une couronne de la matière à déformer contre une pièce de formage mobile placée en position basse; on emboutit la partie centrale de la feuille, puis on applique cette partie centrale contre la paroi du moule; on laisse refroid- la matière en contact avec le moule puis on repousse la couronne et la pièce da formage vers la position haute de celle-ci, la pression étant; exercée par 1 retour de cette pièce à sa position basse 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caraetérisé en ce qu'on forme, au-dessous de la pièce de formage mobile, un profil de guidage de l'anneau de matière non rigide, dont la forme continue celle du profil de lanice pièce et correspond à la forme extérieure définitive du bord roulé, en soulevant un évidement profilé ménagé dans le poinçon de sectionnement de la feuille et en abaissant le bord arrondi en sens inverse du moule jusqu'à le placer dans lp prolongement de cet évidement. 4 - Machine pour la fabrication de récipients à bord roulé à partir d 'une matière déformable à chaud, suivant un procédé selon l'une des revendications 1 à ), comprenant des moyens d'esboutissge de la matière puis d'application de celle-ci contre la paroi d'un roule correspondant à la forme du récipient pro- prement dit, caractérisée en ce quelle comporte une matrice suite d'une arete tranchante annulaire centrale; un poinçon tubulaire mobile par rapport à la matri ce, dont la partie supérieure comporte une arete extérieure tranchante, exac- tement ajustée à l'arefte tranchante de la matrice et susceptible de venir se loger contre un épaulement de eellei, et un évidement interne à profil incur vé, en saillie dans l'orifice de la matrice; un moule monté à l'intérieur du poinçon dont la paroi latérale est mobile et dont le bord supérieur est arrondi de façon à former une courbe continue avec l'évidement du poinçon; une pièce de formage mobile axialement dans la matrice, au-dessus de l'évidement du poinçon et du bord supérieur du moule, et associée à des moyens de poussée en direction de ces organes. 5 - Tchine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce de formage est associée à un ressort de rappel en position basse. 6 - Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce de formage est associée à un vérin de commande de son déplacement. 7 - Machine suivant l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la pièce de formage comporte un profil en creux correspondant à la forme extérieure de la moitié du bord roulé, qui coopère avec le bord supérieur arrondi du moule en vue du bloquage de la feuille de matière lorsqu'ils sont rapprochés et avec l'évidement du poinçon et ledit bord supérieur du moule, lorsque ce dernier est écarté, en vue du guidage de l'enroulement du bord du récipient.