Brevet FR2305292A1 — publié le 19761022

La présente invention concerne un procédé pour mouler des objets creux en résines thermoplastiques et un appareil pour fabriquer de tels objets creux, et elle se rapporte plus parti cuijêrement à un procédé et à un appareil pour mouler des objets creux en résines thermoplastiques, suivant lesquels des paraisons solides sont chauffées individuellement d'une manière telle que les parties axiales respectives de la paraison solide présentent des différences de température appropriées de sorte que l'objet creux résultant présente une épaisseur qui est commandée de façon appropriée dans sa direction longitudinale. Le terme ~paraison1 utilisé dans la suite de la présente description doit être entendu comme désignant, par analogie, une ébauche creuse à peu près cylindrique à partir de laquelle on forme un récipient. En général, les procédés de moulage par soufflage des résines thermoplastiques peuvent être, dans l'ensemble, classés en trois catégories, à savoir le procédé de moulage de paraisons à froid, le procédé de moulage de paraisons à chaud et le procédé de moulage de feuilles à froid. La plupart des matières ou objets creux sont actuellement produits par les procédés de moulage de paraisons à froid ou à chaud utilisant des tubes de résine appelés "paraisons". En ce sens, la présente invention concerne un procédé de moulage de paraisons à froid ou un procédé d'étirage bi-axial et de moulage par soufflage (ci-après appelé simplement moulage par étirage et soufflage) qui comporte une phase de fabrication de paraisons et une phase de chauffage, d'étirage et de soufflage. Dans le cas où des récipients en matière plastique qui ont une forme plate ou irrégulière en section transversale, ou dont le diamètre et la surface en section transversale varient dans une mesure importante suivant leur direction longitudinale, sont produits par le procédé de moulage de paraisons à chaud, l'épaisseur des pièces moulées désirées finales est rendue uniforme en commandant de façon appropriée l'épaisseur de certaines parties d'une paraison fondue qui est étirée au moyen d'une extrudeuse ou qui est produite en utilisant une machine de moulage par injection, en fonction de la forme des pièces moulées finales désirées.En d'autres termes, lors de l'extrusion d'une paraison fondue, une filière ou un noyau, qui est disposé suivant un angle par rapport à la direction d'extrusion, est déplacé verticalement pour modifier l'intervalle entre la filière et les noyaux de façon à commander ou changer arbitrairement les épaisseurs de la paraison fondue dans la direction longitudinale (c'est-à-dire qu'on utilise un procédé de commande de 11 épaisseur de la paraison).En outre, la commande d'épaisseur de la paraison fondue dans la direction circonférentielle peut être obtenue en utilisant une filière ou un noyau d'extrusion plat ou déformé de sorte qu'il est possible de former un récipient qui présente des diamètres très différents dans les diverses parties de son corps sans accroître inutilement le poids du récipient, ou de former un récipient qui a une section transversale plate ou déformée avec une épaisseur uniforme dans toutes les parties du récipient, ou de rendre uniforme le fond du récipient qui a généralement tendance à être mince. Dans un procédé de moulage de paraisons à froid qui comporte une phase de fabrication de paraisons et une phase de soufflage, ces deux phases étant indépendantes l'une de l'autre, on fabrique habituellement les paraisons en extrudant en continu des tubes cylindriques, cette opération d'extrusion étant suivie d'une opération de coupe du tube de sorte qu'il est presque impossible de modifier ou de commander l'épaisseur de la paraison dans le sens longitudinal en fonction de la forme d'un récipient final qui doit être produit. En outre, la commande de l'épaisseur dans la direction circonférentielle n'est pas aussi déterminante que dans les procédés de moulage des paraisons à chaud étant donné qu'il est difficile de mettre en position dans un moule métallique une paraison découpée avec une épaisseur qui varie dans la direction circonférentielle, ce qui nécessite un appareil compliqué.Par conséquent, dans le cas où des récipients ayant en section transversale des formes irrégulières sont moulés par un procédé de moulage à froid sans que l'épaisseur de la paraison soit commandée, des parties de paroi extrêmement minces peuvent être formées dans de tels récipients de forme irrégulière. Pour éviter cet inconvénient, il est nécessaire d'accroître d'une manière indésirable la totalité de l'épaisseur des paraisons initiales dans une plus grande mesure que nécessaire, de sorte que les récipients finalement fabriqués présentent un poids accru de façon désavantageuse ce qui entraîne un accroissement des coûts de production et une diminution de la transparence des récipients. En particulier, lorsqu'on utilise un procédé d'étirage et de moulage par soufflage dans lequel la température de moulage par soufflage est basse, la paraison présente une mauvaise plasticité et, par conséquent, à la suite de la dilatation par soufflage, les épaisseurs de certaines parties de la paraison qui ne sont pas en contact avec le moule métallique dans une phase initiale de la dilatation, c'est-à-dire les parties de grande portée d'un récipient à section transversale plate ou déformée et la partie de grand diamètre du corps d'un récipient ainsi que la partie formant le fond d'un récipient dont le corps présente des diamètres différents ou qui est formé avec une plage étendue de taux de dilatation, sont rendues extrêmement minces, le récipient résultant ayant une répartition d'épaisseurs extrêieient non uniforme. Conformément à l'invention, il est prévu un procédé pour produire des objets creux fabriqués en résines thermoplastiques, caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes : on chauffe uniformément, au moyen d'un dispositif de chauffage une paraison qui est obtenue au cours d'une phase de fabrication d'une paraison en résine thermoplastique, sans changer localement l'épaisseur de la paraison, jusqu'à une température appropriée pour l'étirage de la paraison, on continue de chauffer à l'aide de moyens de chauffage auxiliaires diverses parties déterminées, par rapport à la direction axiale de la paraison, qui correspondent aux parties du corps et du col ayant des diamètres plus petits dans le récipient final produit, de telle sorte que les températures desdites parties déterminées par rapport à la direction axiale de la paraison soient portées à une valeur supérieure de 1 à 50C à la température des parties restantes de la paraison correspondant aux parties du corps et du fond ayant des diamètres finaux supérieurs et qui ont des taux de dilatation relativement grands et qui ont tendance à avoir une épaisseur relativement faible, puis on soumet la paraison résultante à des traitements d'étirage et de soufflage de telle sorte que la paraison ainsi chauffée présente des degrés de déformation et de plasticité différents entre les parties chauffées différemment lorsqu'elles sont soumises aux mêmes contraintes au cours de l'étirage et du soufflage ce qui a pour effet la formation d'un récipient final ayant une répartition d'épaisseurs uniforme. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que lesdits moyens de chauffage auxiliaires sont prévus à l'intérieur du dispositif de chauffage des paraisons, les paraisons étant tout d'abord chauffées uniformément au moyen d'une étuve de chauffage puis, lesdites diverses parties déterminées par rapport à la direction axiale de chaque paraison en outre chauffées par les moyens de chauffage auxiliaires tandis que la paraison est entraînée en rotation pour produire des différences de températures prédéterminées dans la paraison, qui soient uniformes dans la direction circonférentielle tandis qu'elles varient les unes par rapport aux autres dans la direction axiale.Des moyens connus d'étirage et de soufflage du fluide sont prévus pour étirer axialement la paraison chauffée, cet étirage étant suivi du moulage par soufflage, dans la paraison étirée, d'un fluide tel que de l'air comprimé. Les résines thermoplastiques utilisables dans la mise en oeuvre de l'invention sont toutes les résines thermoplastiques susceptibles d'être moulées par soufflage au moyen du procédé de moulage de paraisons à froid et comprenant en particulier, le polyéthylène haute densité, le polyéthylène basse densité, le polypropylène, le chlorure de polivinyle, le chlorure de polyvynilidène et autres résines analogues. Ces résines thermoplastiques peuvent être utilisées en combinaison avec une résine thermoplastique d'un type différent, sous forme stratifiée. L'invention est extrêmement efficace lorsqu'elle est appliquée à la fabrication de récipients dont le corps a un diamètre qui varie dans la direction longitudinale tel que, par exemple, un récipient ayant une forme conique ou un récipient dont le corps comporte une partie étroite. Cependant, l'invention n'est pas limitée à la fabrication de récipients ayant de telles formes spécifiques et elle est également efficace pour la fabrication de récipients de forme générale cylindrique dont le fond est rendu résistant et d'épaisseur uniforme. La source de chaleur des moyens de chauffage auxiliaires n'est pas limitée à un type particulier de dispositif mais peut être un élément chauffant à infrarouges, un élément chauffant à tube de quartz, un générateur d'air chaud, un dispositif de chauffage à la vapeur ou autre. Bien que la source de chaleur du dispositif de chauffage dans lequel sont logés les moyens de chauffage auxiliaires ne soit pas non plus limitée à un type particulier, elle peut être du même type que la source de chaleur qui est utilisée dans les moyens de chauffage auxiliaires. Dans tous les cas, la source de chaleur doit pouvoir commander les températures avec précision à un degré centigrade près. Dans le cas où la différence de températures suivant la direction axiale de la paraison, obtenue en utilisant les moyens de chauffage auxiliaires est inférieure à 10C, il est difficile de rendre uniforme l'épaisseur du produit final et le maintien d'une différence de températures aussi faible est presque impossible. Au contraire, avec une différence de températures supérieure à 50C, on ne peut obtenir des produits moulés de bonne qualité du fait que les parties chauffées par les moyens de chauffage auxiliaires sont dilatées dans une mesure excessive et que se produit un phénomène de "striction". Le dispositif de chauffage doit être réalisé de telle sorte qu'il supporte verticalement les paraisons sur des tiges supports respectives et qu'il soit capable d'entraîner en circulation ou de transporter les paraisons à travers le dispositif de chauffage. En outre, lorsque les paraisons passent devant les moyens de chauffage auxiliaires, il est nécessaire de permettre à chacune des paraisons de tourner avec sa tige support respective de façon que les paraisons soient chauffées uniformément dans une direction circonférentielle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et enregard des dessins annexés sur lesquels la Fig.1 es# une vue en plan d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif de chauffage suivant l'invention; les Fig.2 et 3 sont des vues en coupe verticale suivant les lignes A-A et B-B de la Fig.1; la Fig.4 est une vue en plan suivant la ligne C-C de la Fig.3; la Fig.5 est une vue de face d'un objet creux tel qu'un récipient réalisé conformément à l'invention; la Fig.6 est une vue de dessous du récipient de la Fig. 5; la Fig.1 est une vue en plan d'un dispositif de chauffage et de moyens de chauffage auxiliaires selon l'invention. Sur cette Fig., la référence 1 désigne les moyens de chauffage auxiliaires, la référence 2 des bouches de sortie d'air chaud du dispositif de chauffage, la référence 3 une chaîne de transport ou d'alimentation du dispositif avec des paraisons, les références 4 et 4', des axes de renvoi de la chaîne transporteuse 3, la référence 5 une étuve de traitement thermique et la référence 6 des moyens pour introduire une paraison dans l'étuve 5 de traitement thermique. Les Fig.2 et 3 sont des vues en coupe effectuées respectivement suivant les lignes A-A et B-B de la Fig.1 sur lesquelles la référence 7 désigne une tige support de paraison, la référence 8 un engrenage pour entraîner en rotation la tige support 7, la référence 9 une paraison, la référence 10 un pignon fixe coopérant avec l'engrenage 8, la référence 11 un axe supportant la tige 7 et la référence 12 un guide de chaîne. Comme représenté sur les Fig.1, 2, 3 et 4 auxquelles on se référera maintenant, la chaîne 3 qui porte les tiges supports 7 de paraison est une chaîne sans fin qui circule dans le sens des flèches indiquées sur la Fig.1. L'étuve 5 de traitement thermique est chauffée dans sa totalité, uniformément, jusqu'à une température de moulage prédéterminée , avec de l'air chaud qui est soufflé dans l'étuve pour les bouches 2 à air chaud. La paraison 9 qui est placée sur la tige support 7 à l'aide des moyens d'introduction 6 est transportée à travers le dispositif de chauffage de façon que la totalité de la paraison soit chauffée uniformément et elle parvient à la position où elle atteint les moyens de chauffage auxiliaires 1 au cours de son passage le long de l'avant dernier brin du transporteur. Les moyens de chauffage auxiliaires 1 sont, par exemple, constitués par des séries de trois éléments chauffants à infrarouge qui sont placés de façon à chauffer respectivement les parties supérieure, moyenne et inférieure des paraisons et qui sont montés réglables de façon à pouvoir être déplacés vers le haut et vers le bas suivant une verticale. En outre, les éléments chauffants auxiliaires sont respectivement reliés à des régulateurs de tension de façon à commander de manière appropriée la quantité de chaleur émise. La paraison 9 qui est montée sur la tige support 7 est transportée à travers l'étuve dans le sens des flèches tandis qu'elle est entraînée en rotation avec une fréquence de rotation constante au moyen de l'engrenage 8 et du pignon fixe qui coopère avec lui et, pendant ce transport, certaines parties de la paraison en rotation sont chauffées de façon supplémentaire pendant une période de temps prédéterminée par les moyens de chauffage auxiliaires. Il en résulte que les parties ou régions supérieure, moyenne et inférieure de la paraison sont chauffées uniformément dans une direction circonférentielle respectivement à des températures du (T + t1) C, (T + t2)0C et (T + t3)0C. La paraison ainsi chauffée est alors soumise à une phase de soufflage ou à une phase d'étirage et de soufflage ultérieure pour lui donner la forme désirée. Exemple Un polypropylène ayant une masse spécifique de G,9 g/cm3 (à 200C) et un indice de fusion de 0,5 g/10 mn a été utilisé comme matière première pour produire des paraisons au moyen d'une extrudeuse et d'un appareil de coupe de paraisons, chaque paraison ayant un diamètre extérieur de 22 mm, une épaisseur de 5 mm, un diamètre intérieur de 12 mm et une longueur de 120 mm. La paraison obtenue a été chauffée à 1550C (température appelée fOC ci-après) en utilisant le dispositif de chauffage représenté sur la Fig.1.La partie supérieure (c'est-à-dire la partie Â-taux de dilatation : 1,6- à la Fig.5) de la paraison a été de plus chauffée par les moyens de chauffage auxiliaires, jusqu'à la température T+40C, la partie moyenne (c'est-à-dire la partie B-taux de dilatation 2,3- à la Fig.5) jusqu'à la température T+20C, mais la partie inférieure (c'est-à-dire la partie C - taux de dilatation 3,0 - à la Fig.5) n'a pas été plus chauffée. La paraison ainsi chauffée a été retirée de l'étuve et ses extremites ont été saisies par un appareil classique qui a étiré'ira paraison à environ 2,5 fois sa longueur à une vitesse constante dans la direction de l'axe du tube.La paraison ainsi étirée a été immédiatement placée dans un moule métallique ayant la configuration représentée sur la Fig.5 (vue de face) et sur la Fig.6 (vue de dessous) et un fluide sous pression, tel que de l'air, a été soufflé dans la paraison pour mouler un récipient. La répartition des épaisseurs du récipient qui a été obtenue en utilisant les moyens de chauffage auxiliaires conformément à l'invention est indiquée sur le tableau ci-après par comparaison avec celle d'un récipient obtenu en utilisant le chauffage uniforme classique. Les points mesurés sont désignés par les références utilisées sur la Fig.5. Epaisseur (mm) Point mesuré Récipient de l'invention Récipient de la technique antérieure devant côté devant côté 1 1,0 1,2 2 1,0 1,1 3 1,0 0,9 4 o9 0,8 5 0,8 0,6 1' 0,5 0,8 2' 0,6 0,6 3' 0,5 0,4 4' 0,5 0,3 5' 0,4 0,1 il apparait clairement à l'examen du tableau ci-dessus que la répartition des épaisseurs du récipient selon l'invention est très uniforme par rapport au récipient qui est obtenu à partir du même type de paraison uniformément chauffée d'une manière classique. En ce qui concerne le moulage de récipients de formes différentes, des résultats pratiquement identiques peuvent être obtenus par une commande appropriée de l'intensité du chauffage, de l'emplacement du chauffage et de sa durée. REVENDICATIONS .- Procédé de fabrication d'objets creux orientés axialement ayant une configuration irrégulière par rapport à un axe particulier caractérisé en ce qu'il comporte les phases suivantes a) on introduit une paraison ou ébauche tubulaire en matière thermoplastique ayant une épaisseur uniforme dans une zone de chauffage et on lui applique une quantité de chaleur suffisante pour 1 amener dans son ensemble à une température de première orientation; b) on apporte une quantité de chaleur supplémentaire à l'ensemble de la circonférence d'une partie constituant une subdivision axiale de la paraison pour amener la totalité de la zone de cette partie axiale à sa seconde température qui est supérieure à celle du reste de la paraison; c) on étire axialement la paraison chauffée;; d) on place la paraison chauffée et étirée dans une zone de moulage ayant une configuration circonférentielle irrégulière par rapport à l'axe longitudinal de la paraison lorsque cette dernière est en place, ladite première partie de la paraison étant disposée en alignement axial avec une partie de la zone de moulage dont la dimension circonférentielle est inférieure à la dimension circonférentielle maximale de la zone de moulage, et e) on crée une différence de pression pour provoquer la dilatation de la paraison et l'amener à prendre la forme de la zone de moulage. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paraison est cylindrique et en ce que le procédé comporte la phase qui consiste à entraîner la paraison en rotation au voisinage d'une première source de chaleur auxiliaire au cours de la phase (b). 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la différence de température entre la partie constituant une subdivision axiale de la paraison et le reste de la paraison est comprise entre O et 50C. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polypropylène, la première temp#rature étant d'approximativement 1550C et la seconde température d'approximativement 159 C. 5.- Appareil pour chauffer des paraisons ou ébauches, caractérisé en ce qu'il comprend a) une étuve, b) des moyens transporteurs pour transporter des paraisons tubulaires suivant un trajet sinueux dans l'étuve, c) les moyens transporteurs comprenant une série de supports pour maintenir chacune des paraisons en position de façon qu'elle puisse être entraînée en rotation autour de son axe central respectif pendant qu'elle est transportée le long dudit trajet, d) l'étuve comportant également des moyens de chauffage auxiliaires disposés le long d'une branche prédéterminée dudit trajet sinueux afin de chauffer une partie constituant une subdivision axiale de la paraison à une température différente de celle du reste de la paraison, et e) des moyens pour entrainer en rotation les supports des paraisons pendant qu'elles sont exposées aux moyens de chauffage auxiliaires. 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage auxiliaires comprennent des éléments pour chauffer au moins deux subdivisions axiales de la paraison à des températures différentes l'une de l'autre et de celle du reste de la paraison. 7.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage auxiliaires comprennent une source de chaleur fixe de forme allongée disposée parallèlement à la branche prédéterminée du trajet sinueux. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens transporteurs comprennent une chaîne sans fin, guidée de façon à se déplacer, dans une direction, suivant un trajet espacé horizontalement d'un côté des moyens de chauffage auxiliaires et, dans la direction opposée, suivant un trajet espacé horizontalement de l'autre côté des moyens de chauffage. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les supports comprennent un axe, muni d'un engrenage, monté à rotation sur la chaîne et un pignon fixe engrenant avec lten- grenage le long dudit trajet prédéterminé. 10.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que les supports comprennent un axe monté à rotation sur la chaîne, des moyens pour entraîner chacune des paraisons en rotation autour d'un axe vertical, les moyens de chauffage auxiliaires comportant au moins deux éléments de chauffage de forme allongée disposés superposés verticalement. 11.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffage auxiliaires comprennent une source de chauffage par rayonnement infrarouge.