Brevet FR2227113A1 — publié le 19741122

La présente = 7ention c-r-#cerne la rÉalisaiiin d'artic les creux tels que des bouteilles et plus particulièrement un procédé de réalisation d'articles creux au moyen d'une machine tournante automatique à mouler dans laquelle des paraisons sont successivement serrées entre deux demi-moules métalliques puis gonflées par injection de gaz pour s'appliquer contre la surface intérieure des demi-moules correspondants. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à injecter le gaz comprimé contre la paroi de la paraison pour y constituer une ouverture permettant d'injecter le gaz dans la paraison afin de la gonfler, sans qu'il soit nécessaire, contrairement aux procédés classiques, d'utiliser à cet effet une aiguille creuse à la fois pour perforer la paroi de la paraison et pour y injecter le gaz. Actuellement, les articles creux en matière plastique, tels que les bouteilles, sont fabriqués généralement par un procédé classique d'extrusion-soufflage, qui comporte les opérations de fusion de la matière plastique, d'extrusion sous la forme d'un tube dit "paraison", de serrage de cette paraison entre deux demi-moules métalliques qui délimitent ensemble la cavité de moulage de la bouteille, de compression transversale des deux extrémités de la paraison pour la refermer de manière étanche, de perçage de la paraison au moyen d'une aiguille creuse et d'injection de gaz sous pression à l'intérieur de manière à la gonfler et l'appliquer contre la surface de la cavité délimitée par les deux demi-moules. La bouteille ainsi formée est ensuite refroidie puis le moule étant ouvert elle est éjectée de celui-ci.En général, l'aiguille qui perfore la paroi de la paraison et injecte le gaz coulisse transversalement par rapport à la paroi de la paraison. Ce procédé dans lequel l'aiguille creuse effectue un mouvement de va-et-vient transversal comporte des inconvénients qui réduisent la productivité de la machine et augmentent la proportion de pièces rebutées. Plus particulièrement, bien que la paraison soit produite par extrusion de la matière plastique fondue, cette matière est déjà sensiblement refroidie et partiellement solidifiée lorsque l'aiguille est avancée pour perforer la paroi et,par conséquent, l'extrémité de l'aiguille doit être aiguisée pour réaliser la perforation effic-e. De ce fait, après un certain nombre d'opérations, la pointe de l'aiguille est émoussée, la perforation de la paroi devient de plus en plus difficile à effectuer et,dans certains cas, l'aiguille se casse et doit donc entre fréquemment remplacée ce qui immobilise la machine#pendant.le temps nécessaire à cette réparation. Par ailleurs, l'aiguille ainsi usée ou cassée ne peut plus perforer entièrement la paroi du fait que sa course de va-et-vient est constante. Il en résulte que le volume du gaz comprimé injecté dans les paraisons diminue et, dans les cas extrêmes, le soufflage devient impossible, ce qui augmente le pourcentage des rebuts. En outre, même si l'extrémité de l'aiguille creuse est suffisamment aiguë en raison de l'élasticité de la matière partiellement solidifiée, la paroi latérale de la paraison peut fléchir vers l'intérieur sans être entièrement perforée par l'aiguille Dans ce cas, la bouteille est défectueuse, car la zone voisine de l'orifice est considérablement déformée. Les inconvénients énoncés ci-dessus des procédés classiques sont illustrés notamment par les figures 1,2 et 3 des dessins annexés. Sur ces trois figures, le moule ouvrant est constitué par deux demi-moules 1 et 1'. Sur la figure 1, l'aiguille creuse 2 qui coulisse transversalement dans le demi-moule 1 repousse vers l'intérieur la paroi de la paraison 3. Cette paroi est déformée et n'est pas entièrement traversée par l'aiguille, de ce fait le soufflage de la bouteille ne peut s'effectuer correctement. Sur la figure 2, l'aiguille creuse 2 refoule la matière incomplètement solidifiée qui forme dans la partie supérieure de la paraison 3 un bossage sur sa surface intérieure.Cependant, dans ce cas. le bossage 3a est de faible diamètre et sa paroi qui est mince constitue un clapet qui obture l'orifice 3b de pointe de l'aiguille et empêche l'échappement du gaz comprimé, comme on le voit sur la figure 3, Il peut en résulter une rupture ou déformation de l'article moulé lorsque les deux demi-moules 1 et 1' sont ouverts et que la pression interne résiduelle est élevée. L'invention a donc pour objet un procédé de réalisation d'articles creux en matière plastique sur machine tournante à mouler. Ce procédé évite la production de pièces défectueuses pendant la phase de soufflage à l'aide de gaz comprimé d'une paraison enfermée dans un moule métallique. Ce procédé améliore le rendement de la machine et réduit considérablement la proportion des rebuts de fabrication. Dans ce procédé de l'invention on extrude un tube en matière plastique, on le divise en tronçons successifs constituant chacun une paraison, on place chaque paraison dans un moule métallique ouvrant ayant une cavité de formage de la surface extérieure de l'article qui doit être moulé, on ferme le moule en scellant hermétiquement les extrémités supérieure et inférieure de la paraison et on injecte un gaz dans la paraison ainsi fermée de manière qu'on la gonfle et la conforme à la surface de la cavité du moule, ce procédé étant caractérisé en ce que le gaz sous pression est injecté contre la surface extérieure de la paraison de manière à constituer un orifice dans sa paroi, afin que le gaz sous pression puisse pénétrer dans la paraison par cet orifice. Selon une autre caractéristique de ce procédé on constitue un orifice d'échappement dans la partie de la paraison qui doit être ensuite séparée de l'article moulé. A cet effet, cet orifice est obtenu par une surpression interne qui intervient après la phase de soufflage proprement dite. Cet orifice permet au gaz comprimé d'échapper, ce qui améliore en outre le refroidissement de l'article moulé et du moule métallique. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre d'exemples préférés de réalisation et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie de moule de soufflage refermé sur la paraison et illustrant une des causes de formation d'une pièce défectueuse dans le procédé classique - les figures 2 et 3 sont des coupes analogues à la figure 1 et illustrent d'autres causes de formation de rebuts - la figure 4 est une vue schématique en plan d'une machine tournante à mouler pouvant être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention ;; - la figure 5 est une coupe longitudinale à grande échelle d'un moule ouvert monté sur la machine représentée sur la figure 4 - la figure 6 est une vue en plan du moule fermé - la figure 7a est une coupe longitudinale à échelle encore agrandie de la partie supérieure du moule ouvrant en deux pièces - la figure 7b est une vue en coupe analogue à la figure 7a montrant le mode de perforation de la paroi de la paraison ainsi que l'article creux soufflé#dans la cavité du nodule - la figure 8 est une coupe analogue aux figures 7 mais illustre une variante dans laquelle le moule métallique comporte un orifice d'échappement - les figures 9a, 9b et 9c sont des coupes schématiques montrant des phases de réalisation d'un orifice d'échappement par pression interne dans l'article - les figures 10a et lOb sont respectivement des coupes longitudinale partielle et transversale des deux demi-moules, selon un troisième mode de formation de l'orifice d'échappement par pression interne ; et - les figures lla et llb, 12 et 13 sont des coupes analogues aux figures 9a, 9b, 9c, lova, lOb, à diverses étapes de variantes de formation de l'orifice d'échappement dans l'article moulé. La figure 4 est une vue schématique en plan d'une machine tournante 10 destinée à produire par soufflage des articles creux. Elle comporte plusieurs moules métalliques ouvrants 12, uniformément répartis sur une tourelle rotative 10'. Chaque moule comprend deux demimoules qui s'ouvrent et se ferment au cours du moulage. Comme on le verra plus en détail ci-après, pendant la rotation de la tourelle 10', chaque moule se ferme pour que les deux demimoules correspondants délimitent une cavité intérieure correspondant à la surface extérieure de l'article qui doit être moulé. Les deux demi-moules se referment sur une paraison 1 constituée par un tronçon de tube sortant d'une extrudeuse 11. Un gaz sous pression est ensuite injecté dans la paraison pour la gonfler et la conformer à la surface intérieure de là cavité de moule. Après refroidissement de l'article moulé, les deux demimoules s'écartent l'un de l'autre et l'article moulé est éjecté. Cette technique d'extrusion-soufflage est classique et couramment utilisée, il ne sera donc pas nécessaire de la décrire plus en détail. Comme on le voit sur la figure 5, chaque moule métallique 12 comprend deux demi-moules 12a et 12b. Lorsque les deux demimoules sont associés, leurs évidements respectifs 13a et lssb délimitent ensemble la cavité de moulage 13 complémentaire de la surface extérieure de l'article moulé, qui est par exemple une bouteille. Au-dessus de la cavité 13, le moule comporte une seconde cavité 13' qui correspond à la surface extérieure du goulot de la bouteille où à la section d'entrée du gaz et qui est détachée ensuite par détourage de la bouteille finie. Les extrémités supérieures des deux demi-moules 12a et 12b sont respectivement munies à leur extrémité supérieure de plaques de serrage 14a et 14b qui pincent entre elles l'extrémité supérieure de la paraison lorsque le moule est refermé. Les extrémités supérieure et inférieure de la paraison, placées dans le moule fermé, sont scellées hermétiquement par les deux plaques de blocage 14a et 14b et par des plaques de blocage de fond, non représentées, des deux demi-moules. Les bords intérieurs des deux plaques de serrage 14a et 14b (figure 6) sont profilés et réservent entre elles un intervalle 15 lorsque le moule est fermé, la largeur de cet intervalle étant établie en fonction de l'épaisseur de la paraison.Dans exemple représente, les bords opposés des plaques de serrage 14a et 14b comportent respectivement deux dents 15a et deux encoches 15b opposées. Une des dents 15a est supprimée et remplacée par une plaquette de réglage 16 dont l'extrémité tronquée 15' est engagée dans l'encoche correspondante 15b. Comme on le voit sur la figure 5, la partie supérieure du demi-moule 12b comporte un canal transversal 17 qui débouche dans la seconde cavité 13'. Un tube réglable 18 d'injection est- logé dans le canal 17, son extrémité intérieure fait saillie dans la seconde cavité 13' (figure 7). L'extrémité extérieure du tube 17 est reliée a une alimentation de gaz sous pression, qui est par exemple de l'air comprimé.L'extrémité intérieure du tube 18 est délimitée par une surface annulaire plane et perpendiculaire à l'axe du tube ou par une surface annulaire arrondie, mais ne comporte pas de pointe aiguë. La position longitudinale du tube d'injection 18 est réglée de manière que l'écoulement du gaz sous pression soit continu. Bien que la distance dont l'extrémité intérieure du tube 18 fait saillie dans la cavité 13' soit variable en fonction de l'épaisseur de la paroi de la paraison, cette distance est de préférence comprise entre 2 et 5 ma. Comme on le voit sur la figure 1, les tronçons successifs du tube en matière thermoplastique produit continûment par l'extrudeuse 11, sont successivement engagés dans des moules montés sur la tourelle tandis que la matière plastique est encore à l'état semi-solide. De ce fait, chaque moule reçoit une paraison 20. Lorsque les demi-moules se ferment, l'extrémité supérieure de la paraison 20 est scellée par les plaques de serrage 14a et 14b tandis que son extrémité inférieure est scellée par les plaques de serrage inférieures des deux demi-moules. Lorsque le tube d'injec- tion 18 avance, une vanne non représentée est ouverte et injecte le gaz comprimé par l'extrémité intérieure du tube contre la paroi de la paraison 20. Ce jet de gaz sous pression perfore la paroi latérale de la paraison (figure 7b) et cette dernière est gonflée et appliquée contre la surface intérieure de la cavité 13 délimitée par les deux demimoules fermés en prenant la forme définitive de l'article creux B. L'opération de moulage s'effectue tandis que le moule 12 pivote pétun angle donné avec la tourelle 10' qui supporte également les autres moules 12. Ensuite, ce moule 12 est refroidi et ouvert pour éjecter l'article moulé B. Ce cycle se répète selon une technique classique. La figure 8 illustre une variante de l'invention dans laquelle le moule métallique 12 est modifié en partie. Dans ce cas, le demi-moule 12b comporte deux canaux d'évacuation 17a et 17b, qui débou chent sensiblement à angle droit dans le canal d'injection 17 et qui autorisent l'échappement du gaz sous pression injecté dans la paraison 20 après le recul du tube 18. De cette manière le gaz contenu dans l'article moulé b peut être rapidement décomprimé ce qui améliore le rendement de l'opération de moulage et facilite le refroidissement du moule et de l'article. Conformément k l'invention, le refroidissement de l'article peut titre accéléré de manière différente. En particulier, comme on le voit sur la figure 6, la partie 15' de llintervalle 15 comprise entre les plaques de serrage 14e et 14b est élargie du fait que l'extrémité de la plaquette de réglage 16 est tronquée. Lorsque les plaques de serrage 14a et 14b sont relativement épaisses (figure 9), dans la zone 15' la matière forme un bourrelet 20a relativement épais. Etant donné que la paraison est à 1'état semi-solide, au moment du soufflage, il est facile de créer un orifice d'échappement 21 dans le bourrelet 20a, comme représenté sur la figure 9c.Etant donné que le gaz comprimé qui continue à entrer dans la paraison échappe par ce canal 21, il est possible d'accélérer considérablement le refroidissement de l'article moulé B et celui du moule métallique. Plus particulièrement, le bourrelet épais 20e formé dans la section élargie 15' de la paraison est relativement difficile à refroidir. Lorsque le gaz sous pression est injecté dans la paraison, la pression interne de celle-ci atteint rapidement une valeur suffisante pour qu'elle s'expanse et se conforte à la cavité. Si la pression interne augmente au-delà d'une limite déterminée, le bourrelet épais 20a, qui est difficile à refroidir et est toujours à l'état semi-solide, cède en formant le canal 21 qui permet au gaz d'échapper vers l'extérieur. Dans ce cas, étant donné que la pression interne, à laquelle se forme le canal d'échappement 21, est considérablement supérieure à la pression normale de moulage par soufflage, le gaz échappe librement après que l'article mouléa pris sa forme définitive. Au contraire, dans les procédés classiques, cet échappement intervient en général avant la fin du formage-complet de l'article, ce qui entraîne de nombreux rebuts. Les figures 10e et lob illustrent une modification du procédé de formation du canal d'échappement. Dans ce cas, les parties supérieures des demi-moules 12a et 12b délimitent un évidement annulaire interne relativement large 22b autour du sommet de l'extrémité de la paraison. par ailleurs, un trou transversal 22 fait communiquer l'évidement 22b avec l'atmosphère. Dans l'évidement 22b, la matière forme un bourrelet circulaire relativement épais 20a. Comme dans l'exemple précédemment décrit, ce bourrelet 20a reste intact pendant l'opération de moulage par soufflage mais, lorsque la pression interne augmente, est percé en formant un canal d'échappement qui communique avec le canal transversal 22 car la matière n'est pas épaulée au voisinage de l'entrée de ce dernier. Dans la variante illustrée par les figures île et llb chaque demi-moule 12a et 12b comprend un canal transversal d'échappement 22 qui débouche dans la partie supérieure de la cavité au niveau de la partie de# l'article moulé, laquelle est ensuite détachée par détourage. Dans ce cas, le canal d'échappement 22 débouche dans un bossage faisant légèrement saillIe sur la surface de l'empreinte 13. De ce fait, comme on le voit sur la figure 'lU7 la paraison 20 est déformée et sa zone qui est contact avec le bossage est refoulée par celui-ci vers l'intérieur et devient donc plus épaisse.Comme dans l'exemple précédemment décrits cette zone plus épaisse ne se déchire pas pendant l'opération de soufflage,bien qu'étant appliquée contre l'entrée du canal d'échec pement 22.Après que l'article s'est conformé à la surface de la cavait6, la pres sion Xnterne c#itinue#à augssnter et oette zone pus épaisse de la peraison est alors poecée car cile n'estpassupportée etil-sefonme un trou qui communique avec le canal d'échappement. Dans la variante représentée sur la figure 12, le diamètre de la seconde cavité, correspondant à la section de l'article moulé qui est détachée ultérieurement, est considérablement plus grand que celui de la cavité principale 13. De ce fait, au niveau de la cavité 13', l'épaisseur de la paroi de la paraison est considérablement plus grande qu'au niveau de la cavité inférieure 13. Des canaux radiaux d'échappement 22 sont ménages dans la partie supérieure des demi-moules et débouchent dans la seconde cavité 13'. Dans ce cas également, les canaux d'évent se forment d'eux-memes dans cette partie plus épaisse de la paraison après moulage par soufflage.Dans cet exemple, le moule complet comporte deux canaux 22 diamétralement opposés mais, comme dans les exemples précédemment décrits, ne peut comporter qu'un seul canal ménagé dans l'un des demi-moules. Dans la variante représentée sur la figure 13, une soupape de décharge appropriée 23 est disposée è l'entrée du canal d'échappement 22 ménagé dans la partie supérieure du demi-moule 12b et débouchant dans la partie supérieure de la cavité 13. Cette soupape est tarée de manière à ne s'ouvrir qu'après l'opération de moulage de la paraison de manière à déboucher le canal d'échappement. Dans les derniers exemples décrits ci-dessus, un canal d'échappement se forme de lui-m#me dans une partie de moindre résistance de l'article moulé, lorsque la pression interne dépasse une valeur prédéterminée. La position, le diamètre et le nombre ces canaux d'échappement 22 doivent être déterminés en fonction de la forme de l'article, de l'épaisseur de ses parois et des caractéristiques de la matière plastique.Lorsque la viscosité de la matière fondue,est élevée, le diamètre du canal d'échappement doit être déterminé avec précision. Plus particulièrement,il est nécessaire d'éviter un échappement prématuré du gaz sous pression admis dans la paraison, pour que la pression interne dans celle-ci soit suffisante pour que les articles soient correctement moulés et en conséquenc# les rebuts négligeables. En résumé > le procédé de l'invention assure les avantages ssivants A - Dans les procédés classiques, l'aiguille d'injection doit etre aussi mince et aussi aiguisée que possible pour percer facilement la paroi de la paraison. Cependant, cette aiguille mince réduit la vitesse du gaz sous pression injecté. Au contraire, dans le procédé de l'invention, l'aiguille ne perfore pas la paroi de la paraison et de ce fait peut autre constituée par un tube de plus grand diamètre. Ainsi, la vitesse d'écoulement du gaz sous pression est plus élevée ainsi que son débit ce qui améliore l'effet de refroidissement B - Contrairement aux procédés classiques, selon l'invention,l'aiguille creuse ne perce pas la paroi de la paraison et de ce fait les rebuts, résultant d'une perforation incomplète et par conséquent d'une injection insuffisante, sont considérablement réduits. C - Il nty a pas lieu de remplacer des aiguilles usées ou cassées, ce qui augmente la productivité de la machine. D - Etant donné qu'un canal d'échappement est créé spontanément dans une partie de l'article moulé, lorsque la pression interne augmente et que le gaz continue à etre admis dans la paraison, le refroidissement de l'article moulé et du moule sont considérablement accélérés. De ce fait, la durée du cycle de moulage peut entre réduite de façon importante, ce qui améliore également la productivité de l'installation de moulage. E - Dans le procédé de l'invention le volume de gaz comprimé qui circule dans la bouteille est considérable, au contraire des procédés classiques ce qui améliore le balayage et supprime les odeurs résiduelles. F - Le procédé de l'invention peut entre facilement mis en oeuvre sur machine è mouler existante; è cet effet, il suffit de remplacer les aiguilles pointues classiques par le tube creux de l'invention. G - Du fait que l'échappement du gaz hors de l'article moulé est effectué très rapidement, il est possible de réduire la durée du cycle de moulage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées aux éléments décrits ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage par"soufflage d'articles creux en matière plastique, consistant à extruder un tube en matière plastique, à le diviser en éléments successifs de paraison, à placer chaque paraison dans un moule métallique ouvrant ayant une cavité intérieure complémentaire de la surface extérieure de l'article devant etre moulé, à refermer le moule en scellant les extrémités supérieure et inférieure de la paraison, à injecter un gaz sous pression dans la paraison de manière à la dilater et la conformer à la surface de la cavité puis à refroidir l'article ainsi moulé et à l'éjecter du moule métallique, ce procédé étant caractérisé en ce que le gaz sous pression est injecté contre la surface extérieure de la paraison de manière à percer dans la paroi un orifice d'entrée par lequel le gaz sous pression entre dans la paraison pour la dilater. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée,dans la paroi de la paraison, est formé par un jet de gaz éjecté d'un tube d'injection orienté transversalement dans le moule et dont l'extrdmité extérieure est reliée à une alimentation de gaz comprimé. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure du tube d'injection n'est pas pointue. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité intérieure du tube d'injection pénètre dans l'empreinte du moule d'environ 2 à 5lam. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule métallique comporte un canal d'échappement débouchant dans une zone de la cavité correspondant à la partie de l'article moulé qui en est séparée ultérieurement, de manière qu'après la fin de l'opération de moulage par souf- flage une surpression interne perce, dans la paroi de l'article moulé, un orifice communiquant avec le canal d'échappement et permettant au gaz sous pres sion contenu dans l'article d'échapper à l'atmosphère de manière à accélérer le refroidissement de l'article moulé. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que des moyens permettent d'augmenter l'épaisseur de la paroi de l'article moulé dans la zone voisine du canal d'échappement de manière à retarder la formation de l'orifice de sortie tant que l'opération de moulage n'est pas terminée.