Brevet FR2215304A1 — publié le 19740823

La présente invention se rapporte a' un procédé -et à un dispositif pour fabriquer des corps creux en une matière thermoplastique selon le procédé de soufflage ou le procédé dit d'injection et de soufflage. Tant pour le procédé d'injection et de soufflage, que pour le procédé connu sous le nom de étirage biaxial" consistant en une simple mise en forme par soufflage, il existe des processus en plusieurs étapes qui divisent la fabrication d'un corps creux en une étape de préparation d'une ébauche à partir d'une préébauche et une étape finale de fabrication du corps creux à partir de l'ébauche, cette subdivision permettant une certaine accélération de la fabrication ou une certaine augmentation de la production.Dans le procédé d 'injec- tion et de soufflage décrit, par exemple dans le brevet allemand n0 1 084 908, on forme dans un moule d'injection, en projetant une matière plastique autour d'une broche de soufflage s'avançant dans la cavité de celui-ci, une préébauche fermée à l'une de ses extrémités, cette préébauche étant transférée, avec la broche qui la porte, dans un moule de soufflage où elle est dilatée pour former un corps creux ayant le contour voulut On procède de façon analogue dans le procédé d'étirage biaxial, avec la seule différence qu'on produit d'abord, dans un premier moule de soufflage, une ébauche dont le contour correspond, à une échelle réduite ou, grossièrement, à celui du corps creux désiré, et ence que, ensuite, on produit par soufflage, dans un second moule, le corps creux définitif. Parmi les corps creux pouvant être ainsi fabriqués, on peut citer, par exemple, des bouteilles, des flacons, des billes et aussi des pièces mécaniques. Pour que toutes les régions du corps creux aient une épaisseur aussi uniforme que possible ou bien pour obteni#r un corps creux fini dont les parois présentent des différences d'épaisseurs prédéterminées par la configuration de la section de la préébauche ou de l'ébauche, on s'efforce de réaliser un rapport de dilatations ou d'étirages aussi uniforme que possible dans toutes les directions.Ceci implique que tous les points de la surface de la préébauche qui s'appliquent contre la broche d'étirage, ou que toutes les surfaces de l'ébauche, tenue simplement par son col dans le moule de soufflage, doivent autre appro ximativement à la même distance des points respectivement opposés de la cavité du moule déterminant la forme du corps creux final0 Dans le cas d'une bouteille, par exemple, ceci revient à dire que le fond de la préébauche ou de l'ébauche doit être aussi distant du fond de la paroi produisant le fond de la bouteille, après son introduction dans le moule de soufflage, que l'enveloppe de cette préébauche ou de cette ébauche est éloignée de la paroi latérale de la cavité du moule formant le pourtour de la bouteille, Toutefois, cet espacement uniforme et, partant, ce rapport de dilatations ou d'étirages uniforme ne permet d'obtenir l'égalité recherchée ou le rapport d'épaisseurs prédéterminé recherché du corps creux que l'on se propose de former que quand la préébauche ou l'ébauche introduite dans le moule de soufflage présente, sur toute son étendue, des parois de mtme épaisseur et ayant la même température. Or, l'expérience montre que ceci n'est pratiquement pas réalisable.Or, les différences d'épaisseurs des parois qui ne sont pas évidentes à première vue et/ou le gradient des températures de la préébauche ont pour conséquence que le point d'injection provenant de sa fabrication et qui, dans la pratique, ne peut jamais être complété éliminé, ne vient pas se placer, dans le cas d'une préébauche injectée, ou dans celui d'un joint transversal d'écrasement formant le fond dans une ébauche soufflée, lors de la procédure de soufflage, exactement sur le point qui lui est opposé de la paroi de la cavité du moule, L'expérience montre, au contraire, que ce point 'd'injection ou bien que le joint d'écrasement erre à l'intérieur d'un certain angle de dispersion, ce qui rend encore plus difficile l'égalisation de l'épaisseur de la paroi dans le corps creux fini à quoi s'ajoute que le décentrage du point d'injection ou du cordon d'écrasement confère au corps creux fini un aspect inesthétique. Cet inconvénient est particulièrement apparent dans les corps creux sphériques et dans ceux comportant un fond constitué par un segment sphérique. Cette situation est encore aggravée lorsqu'il s'agit, par exemple, pour produire des pièces mécaniques ou des corps creux comportant une ou plusieurs pattes ou un ou plusieurs crochets, d'utiliser des préébauches ayant des épaisseurs de paroi très différentes pour former des corps creux correspondants par soufflage dans un moule de finition, Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient et de prendre, dans un procédé de soufflage ou d'injection et de soufflage en plusieurs étapes du type spécifié plus haut, des mesures pour faire en sorte, d'une manière simple et efficace, pour que le point d'injection ou le joint d'écrasement de la préébauche ou de l'ébauche produite par injection dans la première étape, vienne se placer exactement, ou le plus exactement possible dans le prolongement de l'axe de la broche de soufflage produisant le corps creux fini, L'invention atteint ce but en ce que le point d'injection de la préébauche ou bien le joint d'écrasement de l'ébauche est guidé, pendant le soufflage à l'aide d'une broche de soufflage ou bien d'une partie de celle-ci pouvant se déplacer axialement, de façon à venir se placer près ou exactement sur sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule, après quoi la préébauche ou 11 ébauche continue d'être dilatée sans autre guidage mécanique lorsque la préébauche ou l'ébauche n'est amenée qu'à proximité de sa projection sur la paroi opposée, le soufflage résorbe ou "ponte" l'intervalle restant entre le point d'injec- tion ou etre le joint d'écrasement esa Drojection. Simultanément, la composante agissant sur la surface frontale de la broche de soufflage ou de la partie mentionnée de la broche de soufflage par suite de la pression qui se développe dans le corps creux dilaté, peut ramener cette broche ou ladite partie de cette broche à sa position de départ. De plus, l'invention concerne un procédé pour fabriquer des corps creux en matière thermoplastique selon le procédé dit d'injection et de soufflage, qui consiste, dans une première étape, à produire par injection, autour d'une broche de soufflage faisant fonction de noyau, une préébauche thermoplastique approximativement en forme de cartouche, de manière que son point d'injection situé sur l'axe de la broche de soufflage coïncide avec le milieu de son fond, après quoi cette préé;bau- che est transférée, conjointement avec la broche de soufflage, du moule d'injection dans un moule de soufflage, et dans lequel, dans une seconde étape, cette préé bauche est transformée, par soufflage en un corps creux ayant la configuration désirée.Ce procédé est caractérisé en ce que le point d'injection de la préébauche est amené, pendant le soufflage, à l'aide de la broche de soufflage ou à l'aide d'une partie de celle-ci qui peut se déplacer axialement à proximité ou exactement à sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule, après quoi la préébauche est dilatée sans autre guidage mécanique. L'invention comprend aussi un procédé pour fabriquer des corps creux de ce genre par soufflage qui consiste, dans une première étape, dans une forme d'entrée, de produire à partir d'une préébauche tubulaire extrudée, une ébauche dont la forme correspond soit grossièrement, soit à échelle réduite, au contour du corps creux désiré et à produire ensuite par soufflage, dans un second moule de finition, le cors creux désiré. Ce procédé est caractérisé en ce qu'on amène, le joint d'écrasement du fond de l'ébauche pendant ou avant le soufflage, à l'aide de la broche de soufflage ou d'une partie de celle-ci pouvant se déplacer axialement, à proximité ou exactement sur sa projection sur la paroi qui lui est opposée de la cavité du moule, après quoi on complète le soufflage de l'ébauche. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin an vexé, dans lequel - la figure 1 est une représentation schématique montrant une pré-ébauche venant d'être produite par injection la figure z montre la préébauche de la figure 1 après son transfert dans un moule de soufflage - la figure 9 est une vue analogue à la figure 2 montrant la préébauche dans une position différente dans le moule de soufflage - les figures 4 à 6 sont des coupes verticales à travers un moule de soufflage montrant trois étapes successives du procédé selon l'invention ; et - la figure 7 est une vue en coupe, à plus grande échelle, à travers une broche de soufflage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 1 montre d'une manière très schématique et simplifiée, un moule dit "moule d'injection" 1 et la manière dont il est utilisé pour fabriquer une préébauche 2 en une matière thermoplastique. A cette fin, on injecte la matière plastique liquéfiée, au moyen d'une buse d'injection, non-représentée, par l'orifice d'introduction 3, sous pression dans le moule, une broche de soufflage 4 jouant le rôle de noyau pendant cette opération0 De l'avis généra3 , le corps produit par cette injection se forme à partir de l'emplacement qui est le plus éloigné du point d'injection Dans la pratique, le moule 1 est généralement divisé en deux moitiés, le plan de séparation entre celles-ci étant hori zonal0 Dans le procédé d'injection - soufflage, la préébauche 2, préparée comme le montre la figure 1, est transférée, alors qu'elle est encore plastique, conjointement avec la broche de soufflage 4, dans un autre moule 5, également divisé, dans lequel elle est dilatée, après que celui-ci a été fermé, grâce à l'admission d'un milieu de pression, comme représenté sur la figure 2 par des ouvertures 6, en produisant un corps creux 7 dont le contour a été esquissé en traits mixtes0 Dans la plupart des corps creux, on recherche, pour de nombreuses raisons, par exemple, pour des motifs de résistance, pour les opérations ultérieures d'étiquetage, de remplissage et autres, pour des motifs-optiques, par exemple, pour la transparence, etcO, que les parois du corps creux 7 aient une épaisseur uniforme, ce qui, en principe, peut le plus facilement etre réalisé lorsque les surfaces extérieures de la préébauche sont partout aussi uniformément espacées que possible, comme indiqué, par exemple, en a1 et a2, de la paroi correspondante de la cavité 8 du moule, Par partiecorrespondante on entend la région de la paroi de la cavité contre laquelle vient se placer la partie considérée de la préébauche, après le soufflage. Toutefois, dans la pratique, par exe#mple, lorsqu'on utilise comme noyau des broches relativement longues et minces qui s'infléchissent sous la pression d'injection, ou lorsque, par suite du mouvement de transfert rapide de la préébauche du moule d'injection 1 dans le moule de soufflage 5 à travers l'air libre, cette préébauche ne présente plus une épaisseur et une température uniformes sur toute sa longueur et tout son diamètre, ou quand il s'agit de fabriquer des corps creux ayant une forme et/ou dans lesquels la répartition de la matière est asymétrique, le soufflage ne s'effectue plus uniformément.Ceci a pour conséquence que pendant la dilatation le point d'injection 9 ne se déplace plus le long de l'axe M jusqu a ce qu'il vienne s'appliquer contre la paroi de la cavité 10 du moule, mais qu'il erre sui- vant une direction imprévisible a - b et ce, notamment dans le cas de corps creux symétriques - comme l'expérience le montre - à l'intérieur d'un angle dit "de dispersion" oe d'environ 900 ou le long d'une surface circulaire 11 qui forme la base du cône décrit par l'angle . La figure 3 montre que l'aire de la surface circulaire Il de la figure 2 diminue et devient une surface 11' plus petite lorsque, avec le même angle de dispersion a, le point d'injection 9' est plus près de la surface 10 contre laquelle il est appelé à s'appliquer. Toutefois, il n'est pas possible d'utiliser simplement une préébauche 2' plus longue, de même qu'il n'est pas toujours possible d'allonger la préébauche introduite dans le moule de soufflage au moyen de la broche de soufflage 4 car il pourrait en résulter un rapport de dilatation inégal ayant, par exemple, pour conséquence dans le cas représenté, un fond trop épais par rapport à l'épaisseur des parois latérales. En outre, on sait qu'un étirage mécanique modifie la structure de la matière plastique, ce qui est parfois, mais pas toujours désirable et surtout pas pour toutes les matières. En conséquence, la présente invention comprend, comme représenté schématiquement sur les figures 4 à 6, un procédé dans lequel on procède à un rapprochement du point d'injection de la préébauche vers sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule, conjointement avec sa dilatation par soufflage, et en synchronisme avec celui-ci, Cette solution est fondée sur la constatation que, dans un cas normal, on obtient un résultat entièrement satisfaisant en ce qui concerne la suppression des errements du point d'injection lorsque le guidage mécanique du point d'injection de la préébauche n'est assuré que jusqu'au voisinage de sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule, tandis qu'on obtient en même temps des avantages concernant la mise en forme de la préébauche par soufflage et par le retour de la broche de soufflage ou d'une partie de celle-ci à sa position de départ dans un minimum de temps L'étape représentée sur la figure 4 correspond approximativement à la position de principe de la figure 2, notamment en ce que, la préébauche thermoplastique qui, dans une première étape a été projetée dans un moule d'injection autour d'une broche de soufflage 13 faisant fonction de noyau à l'aide du support 15 de la broche, a été serrée dans un moule de soufflage fermé 16 après son introduction dans celui-ci0 Après avoir fermé le moule de soufflage, on déplace la partie 17 de la broche de soufflage 13 par rapport à son support 15 le long de l'axe M, en direction du fond 18 de la cavité 19 du moule, ce qui dégage un ou plusieurs orifices 20 par lesquels un milieu de dilatation, par exemple, de l'air, peut être introduit comme l'indiquent les flèches X, à l'intérieur de la préébauche 14', dilatant ainsi celle-ci en rapport, L'extension de la partie antérieure ou du "poinçon11 17 et de la partie 21 de la broche de soufflage extraite de son support, en direction du fond 18 de la cavité 19 du moule a pour effet d'approcher le point d'injection 22 de la préébauche 14, dans la#direction de l'axe M, jusqu'à proximité de sa projection 23 sur la paroi opposée de la cavité et ce, notamment, en procédant simultanément à un soufflage dans une mesure telle que la préébauche n'est pas empêchée de se dilater en direction de la paroi de la cavité du moule, En supposant, par exemple, que le poinçon 17 s'arrête dans la position de la figure 5 et qu'en continuant de laisser entrer le fluide de soulage, le corps 14' est transformé en un corps creux définitif, tel que celui représenté sur la figure 6, par exemple, en une bouteille 24, on conçoit que le point d'injection 22 qui, jusqu'à présent était guidé, ne peut plus errer ou ne peut errer que très légèrement, dans une mesure admissible, autour de l'axe h. Mais en même temps, l'égalisation des pressions résultant de la fin du soufflage du corps creux développe, sur la surface frontale du poinçon 17, une composante qui ramène celui-ci dans la position représentée sur la figure 6.On voit donc que la région de la préébauche 14, dans laquelle le point d'injection 22 est situé, est amené l'aide du poinçon de la broche de soufflage 13, près du point de la paroi 23 de la cavité du moule situé sur le prolongement de l'axe M, sans empêcher pour autant une dilatation uniforme produisant un corps creux ayant des parois uniformes ou volontairement non-uniformes. Ce guidage est approximativement ou précisément synchronisé avec la dilatation résultant du soufflage simultané. Mais il pourrait aussi 1,précéder11 la dilatation. Dans tous les cas ceci a non seulement pour conséquence d'amener le point d'injection à l'emplacement prévu, mais également d'assurer une dilatation uniforme du corps creux 24. Après l'étape représentée sur la figure 5, le poinçon 17 de la broche de soufflage 13 est rétracté, comme le montre la figure 6, jusqu a ce qu'il ne subsiste plus qu'une fente 25 permettant l'évacuation, c'est-à-dire, le reflux de l'excès de fluide de soufflage introduit sous pression dans la direction de la flèche Ro Ensuite, le moule 16 s'ouvre, de façon classique et le corps creux produit 24 est transféré,avec la broche, à une station d'éjection où il est enlevé de la broche. La figure 7 montre une forme de réalisation pratique de la broche de soufflage selon l'invention, qui a été désignée en son entier par 13o Elle comprend le poinçon 17, le support 15 et un guidage 26 logé dans le support. Le poinçon 17 présente, dans son guidage 26, un raccord 27 qui est relié, par un conduit 28, à un ou plusieurs orifices de sortie d'air 20. Dans l'exemple représenté, ces orifices débouchent, en vue de produire un courant d'air large dans la phase représentée sur la figure 5, à un plat 29 du guide circulaire 26 du poinçon qui est guidé avec précision dans un alésage 30 du support 15 de la broche. Ce guide est actionné au moyen d'une tige 32 se déplaçant avec un certain jeu dans un alésage 31 du support de la broche dont l'extrémité se termine par un écrou 33 tenu en place par un chapeau 34. Entre l'épaulement 35 formé par un évidement 36 ayant un plus grand diamètre que l'alésage 31, et la surface intérieure de l'écrou 33 prend appui un ressort de compression 37 qui sollicite constamment le chapeau 34 à s'appliquer contre un disque de commande 38 à l'aide duquel le poinçon 17 est amené dans les positions représentées sur les figure5 et 6; c'est-à-dire, est avancé pour déplacer le point d'injection 22 et est rétracté dans la position d'aération de la figure 6o Ce ressort peut être relativement faible du fait qu'il n'a d'autres fonctions que de maintenir le contact avec le disque de commande et qu'il n'est pas destiné, ou du moins qu il n'est pas destiné seul,à assurer le rappel du poinçon 17 Dans l'exemple de réalisation représenté, le poinçon 17 et le guide 26 sont d'une pièce, tandis que la-tige 32 est vissée dans le guide, et ferme en même temps, à l'arrière, le canal de guidage ab, mais il est bien évident qu'il ne s'agit là que dtun exemple nullement limitatif. Le même principe peut aussi être utilisé pour fabriquer un corps creux non pas selon le procédé d'injection et de soufflage, mais selon un procédé de soufflage en deux étapes. Dans ce cas, la production de la préébauche correspond à celle d'une véritable ébauche à partir d'une préébauche tubulaire extrudée, en produisant ultérieurement, par écrasement, un joint transversal passant par le fond.La broche de soufflage introduite dans le moule de finition peut être la même que celle ayant servi au soufflage de l'ébauche ou bien peut être une broche séparée appartenant au moule de finition, et qui guide alors aussi pendant ou avant le soufflage du fond de l'ébauche celui-ci et le joint transversal en direction de la paroi opposée 10 du moule, de sorte que le joint transversal vient se placer à proximité immédiate du plan de jonction du moule ou contre celui-ci. Après le soufflage, la broche ou la partie mobile de celui-ci peut être rappelée ou bien, comme il a été décrit, peut être repoussée par la pression qui se développe dans le corps creux. Pour éviter que la pointe de la broche de soufflage ou que la partie mobile de celle-ci colle à l'ébauche ou à la préébauche, elle peut être constituée par une matière mauvaise conduc trice de la chaleur, telle que le Téflon. REVEND i C#TIONS 1o- Procédé pour fabriquer des corps creux en matière thermoplastique par injection et soufflage ou, dans une première étape, on produit par injection, autour d'une broche de soufflage faisant fonction de noyau, une préébauche thermoplastique ayant approximativement la forme d'une cartouche, de telle sorte que son point d'injection, qui est situé sur l'axe de la broche de soufflage, soit au milieu de son fond, après quoi on transfère cette préébauche, conjointement avec la broche de soufflage du moule d'injection dans-un moule de soufflage où dans une seconde étape, il est transformé par soufflage en un corps creux ayant le contour voulu, caractérisé par le fait qu'on amène le point d'injection de la préébauche, pendant le soufflage, à l'aide de la broche de soufflage ou d'une partie de celle-ci pouvant se déplacer axialement, à proximité ou exactement à sa projection sur la paroi qui lui est opposée de la cavité du moule. 2o Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'intervalle qui subsiste entre le point d'injection et sa projection est ponté. 30- Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que simultanément, la composante de la pression qui se développe dans le corps creux à la fin du soufflage et qui agit sur la surface frontale de la broche de soufflage ou de la partie mobile de celle-ci ramène cette broche ou cette partie à sa position de départ. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le déplacement du point d'injection en direction de sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule s'effectue en synchronisme avec l'étirage ou la dilatation résultant du soufflage de la préébauche. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le déplacement du point d'injection en direction de sa projection sur la paroi opposée de la cavité du moule précède l'étirage ou la dilatation de la préébauche due au soufflage. 6.- Procédé pour fabriquer des corps creux par soufflage ot dans une première étape, on produit par soufflage une ébauche ayant grossièrement, ou à échelle réduite, le contour final du corps creux voulu, et où dans une seconde étape, on produit dans un moule de finition, le corps creux voulu, caractérisé par le fait qu'on amène le joint transversal du fond de l'ébauche pendant ou avant le soufflage, à l'aide d'une broche de -soufflage ou d'une partie de celle-ci pouvant se déplacer axialement, jusqu a proximité ou exactement à sa projection sur la paroi qui lui est opposée de la cavité du moule, après quoi, on complète le soufflage de l'ébauche. 7~- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le poincwon 17 de la broche de soufflage 13, servant de noyau d'injection ou comme partie de celui-ci, peut être déplacé dans la direction de l'axe M de la broche au moyen d'un guide 26 reçu à glissement dans un alésage 30 du support 15 de la broche. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les ouvertures d'arrivée (27, 28) et de départ d'air (20) sont situées dans le guide 26 du poinçon. 9.- Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que la région 29 qui s'étend des ouvertures de sortie d'air 20 en direction du poinçon 17 forme un plat, 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le guide 26 est relié, par l'intermédiaire d'une tige 32, avec un élément de commande ayant, par exemple, la forme d'un écrou-chapeau 34 s'appliquant pos-tivement contre un disque de commande 38, contre une came ou autre. 110- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que la broche de soufflage, sa partie mobile ou la pointe de(sa partie mobile est constituée par une matière mauvaise conductrice de la chaleur, telle que le Téflon.