Brevet FR2460770A1 — publié le 19810130

L'invention se rapporte à une machine de moulage à soufflage destinée à la fabrication de récipientçen forme de bouteille en matière plastique à orientation biaxiale telle que le téréphtalate de polyéthylène et plus particuliè- rement à un gabarit de machinage destiné à la machine de moulage à soufflage. Lorsque le téréphtalate de polyéthylène subit une orientation biaxiale pour la fabrication d'un récipient en forme de bouteille au cours d'un processus usuel de moulage du récipient de matière plastique à orientation biaxiale, il est maintenu à une température qui convient à l'orientation de la matière immédiatement avant le moulage à soufflage de cette dernière. A cette fin, la demande de brevet japonais NO 159 155/77 déposée au nom de la Demanderesse et correspondant à la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 974 439, déposée le 26 Décembre 1978 au nom de Yataro Yoshino décrit un appareillage de production de récipients de matière plastique à orientation biaxiale, cet appareillage comportant un gabarit de machinage comprenant un support du col d'une pièce de matière plastique moulée par injection et ayant une forme cylindrique à extrémité fermée, cette pièce devant être mise à la forme d'un récipient du type d'une bouteille, ladite pièce, qui sera simplement appelée par la suite la "pièce", étant placée la tête en bas; ledit appareillage comprend par ailleurs un.mandrin situé sous le support du col et une tige centrale orientée longitudinalement et montée à l'intérieur du mandrin de manière à être déplaçable librement vers le haut et vers le bas; la tige comporte un passage pour l'air de moulage à soufflage; le gabarit de machinage sur lequel se trouve la pièce est fixé à une armature qui est amenée dans une chambre de chauffage située immédiatement au devant d'une machine de moulage à soufflage et qui est commandée automatiquement, tandis que le gabarit est déplacé de manière qu'il chauffe à peu près uniformément la pièce par un rayonnement infrarouge proche ou lointain. Toutefois, lorsque la pièce subit l'orientation biaxiale de manière qu'elle soit mise à la forme d'un grand récipient de la nature d'une bouteille, il faut qu'elle soit elle-même suffisamment grande et épaisse pour réaliser ce grand récipient. L'augmentation de la dimension et de l'épaisseur de la pièce augmente' la difficulté rencontrée pour la chauffer uniformément, en particulier dans la direction de son épaisseur, uniquement par un rayonnement infrarouge extérieur ou par un système de chauffage à infrarouges lointains. Lorsque la pièce subit dans ce cas un chauffage brutal, elle tend à se déformer et à comporter des parties d'épaisseur irrégulière ou à conserver son rétrécissement, de sorte que le récipient ainsi mis en forme par moulage à soufflage à l'aide de la pièce est mal conformé. Il est nécessaire pour éviter ces inconvénients de chauffer progressivement la pièce en répartissant la chaleur de manière bien régulière. L'invention a donc pour objet un gabarit de machinage destiné à une machine de moulage à soufflage pour la fabrication d'un récipient en forme de bouteille en matière plastique à orientation biaxiale, ledit gabarit éliminant les inconvénients mentionnés et les difficultés soulevées par les gabarits de l'art antérieur. Ce gabarit permet la production d'un récipient dont le moulage peut être effectué avec précision, car ce gabarit, qui supporte la pièce de matière plastique moulée par injection et ayant une forme cylindrique à extrémité fermée permet avantageusement de chauffer cette pièce uniformément, immédiatement avant son moulage à soufflage. La pièce ainsi réalisée ne présente aucune irrégularité d'épaisseur ni aucun rétrécissement, cette pièce étant chauffée simultanément par l'intérieur et par l'extérieur. Ce gabarit est réalisé de manière que la pièce puisse être fixée sans à coup à l'armature, puis être amenée de la chambre de chauffage dans le moule à soufflage pour subir l'orientation biaxiale, la pièce étant ensuite dégagée du moule après avoir subi une mise en forme de grande précision. Selon une particularité essentielle du gabarit de machinage conforme à l'invention et destiné à une machine de moulage à soufflage pour la fabrication d'un récipient en forme de bouteille en matière plastique à orientation biaxiale, il comprend une tige centrale montée sur un circuit de chauffage à induction disposé à l'intérieur du gabarit afin de chauffer la pièce, une couche isolante de la chaleur étant placée sur la circonférence extérieure de la tige centrale de manière qu'elle chauffe la pièce par irradiation de chaleur produite, par exemple, par un rayonnement infrarouge, la pièce subissant donc un chauffage extérieur par un rayonnement infrarouge proche ou lointain ainsi qu'un chauffage interne, cette pièce étant donc chauffée uniformément afin d'améliorer la précision du moulage à soufflage qui en provoque l'orientation. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une élévation avec coupe longitudinale partielle du gabarit de machinage sur lequel est fixée une pièce de forme cylindrique à extrémité fermée, cette pièce étant destinée à subir le moulage à soufflage pour être mise à la forme d'un récipient de la nature d'une bouteille; la figure 2 est une élévation avec coupe axiale partielle de la pièce moulée par injection et destinée à être placée sur le gabarit de machinage de l'invention; la figure 3 est une vue en plan schématique d'une machine de moulage à soufflage comprenant le gabarit de machinage de l'invention; et la figure 4 est une coupe longitudinale selon la ligne IV-IV de la figure 3 et représente l'appareil de chauffage conforme à l'invention. La figure 1 représente le gabarit de machinage selon l'invention, sur lequel la pièce devant être moulée par soufflage est fixée, des références identiques désignant les mêmes pièces sur les différentes figures; une pièce 25 devant être mise à la forme d'un récipient de la nature d'une bouteille est fixée à un gabarit 10 selon l'invention. La pièce 25 est en matière plastique, par exemple en téréphtalate de polyéthylène qui a une bonne aptitude à se cristalliser et qui est capable de prendre la forme d'une paroi mince et transparente, résistant aux chocs, par orientation biaxiale produite au cours d'un -processus de moulage à soufflage. La matière plastique subit tout d'abord le moulage par injection afin d'être mise à la forme cylindrique à extrémité fermée de la pièce 25. Cette pièce 25 est moulée initialement de manière à comprendre un col 26 à extrémité ouverte, ainsi qu'un rebord ou collet circulaire 27 tel que représenté sur la figure 2. Le gabarit de machinage 10 que représente la figure 1 comprend essentiellement un mandrin cylindrique 11, un disque 12 solidaire du sommet du mandrin 11, un support 13 du col 26 de la pièce 25, un guide 14 destiné à la tige centrale et réalisé en résine synthétique réfractaire, par exemple en résine fluorée, ce guide étant monté dans le support 13, ainsi qu'une tige centrale 15 montée dans le mandrin 11 et capable d'exécuter des déplacements vers le haut et vers le bas. Le support 13 est destiné à former un appui de la surface extérieure du col 26 de la pièce 25 et il est placé sur une plaque 19 isolante de la chaleur et montée sur la surface du disque 12 du mandrin 11. Par ailleurs, la tige centrale 15 comporte à l'extrémité supérieure un chapeau 17 de matière isolante de la chaleur (par exemple de résine fluorée) qui se rétrécit vers le bas (c'est-à-dire qui a la forme d'un tronc de cône renversé) ou qui a une forme sphérique afin d'empêcher la conduction de chaleur vers la pièce 25 et en provenance de celle-ci afin de lui éviter de coller sur la tige centrale 15 lorsqu'elle subit l'orientation longitudinale par suite de la mise en extension de cette tige 15. La tige centrale 15 est en alliage -de fer de façon qu'elle puisse être portée à une température prédéter- minée, par exemple de 200 à 3000C, pendant un bref intervalle de temps, par exemple de 1 à 2 secondes, au moyen d'un circuit de chauffage à induction 36 à haute fréquence se trouvant à l'intérieur ou immédiatement au-devant d'un groupe de chauffage qui sera décrit plus en détail par la suite; la - tige 15 est revêtue d'une couche 18 isolante de la chaleur, par exemple de céramique à base de zirconium qui subit un chauffage par un rayonnement thermique ayant une longueur d'onde particulière, ce chauffage étant dégagé à la périphérie d'une partie 16 de petit diamètre de la tige 15, cette partie se trouvant à l'extérieur du guide 14 dans la représentation de la figure 1. Cette couche 18 isolante de la chaleur est en céramique fibreuse afin d'éliminer les inconvénients dus à sa fragilité sous l'effet des chocs et des impacts mécaniques. La tige centrale 15 comporte pa.r ailleurs à l'extrémité inférieure un porte- ajutage 20 en forme de piston ajusté à l'intérieur du mandrin cylindrique 11. Un trou de section en T est percé dans la partie inférieure de la tige centrale 15 et deux passages 23 de circulation d'air en forme de rainures sont réalisés sur la surface extérieure de la tige au-dessus des orifices opposés 22 du trou 21 en forme de T. Le mandrin 11 comporte à l'extrémité inférieure des trous 24 permettant à une barre cylindrique (non représentée) de pénétrer vers le haut dans ce mandrin 11 lorsque la pièce 25 subit l'orientation longitudinale dans le moule à soufflage. La figure 3 représente schématiquement la machine de moulage à soufflage destinée à provoquer l'orientation de la pièce. La référence 30 désigne une machine rotative de moulage à soufflage qui est entièrement automatique et qui est équipée de plusieurs moules fixés sur un plateau tournant, la référence 31 désigne un poste de décharge d'un produit ou d'un récipient en forme de bouteille ayant subi le moulage à soufflage dans la machine, la référence 32 désigne un groupe de chauffage, la référence 33 désigne un mécanisme destiné à faire avancer les gabarits de machinage dans le groupe de chauffage, la référence 34 désigne un poste de chargement destiné à faire passer le gabarit de machinage provenant du moule et prêt à exécuter le moulage à soufflage de la pièce dans un groupe de transfert, la référence 35 désigne un poste destiné à mettre la pièce sur -le gabarit, la référence 36 désigne un circuit d'induction à haute fréquence de chauffage de la partie 16 de faible diamètre de la tige centrale 15 placée dans la pièce et la référence 37 désigne un chargeur destiné à mettre la pièce 25 ainsi traitée à la chaleur et fixée sur le gabarit de machinage 10 dans le moule. Comme le montre la figure 4, le groupe de chauffage 32 comprend un disque rotatif 38 sur le bord périphérique duquel sont fixées plusieurs armatures 39, ainsi qu'un couvercle 40 recouvrant ce disque. Le groupe de chauffage 32 est divisé en plusieurs zones disposées le long du circuit de transfert des armatures 39 recouvertes par le couvercle 40 et il peut être commandé individuellement. Plusieurs éléments chauffants en forme de barre disposés dans chaque zone de chauffage consistent en tubes 41 chauffés aux infrarouges proches ou lointains, ces éléments chauffants étant disposés horizontalement sur le côté intérieur du circuit de transfert des armatures 39. Par ailleurs, plusieurs tubes 42 de chauffage aux infrarouges proches ou lointains sont disposés sur le côté extérieur du circuit de transfert et sont placés verticalement à intervalles convenables. Un registre 43 d'évacuation de la chaleur est monté sur le côté supérieur du couvercle 40 dans chaque zone de chauffage. L'axe 25 d'un registre 44 est relié à un dispositif de commande 46. La température de chaque zone de chauffage du groupe correspondant est détectée par un thermostat 47 qui est connecté électriquement à un groupe de commande 48. Ce groupe 48 émet une instruction de commande du dispositif 46 afin d'ouvrir ou de fermer chaque registre 44 en fonction de la température détectée afin de régler la température de la zone de chauffage à une valeur prédéter- minée. Les armatures 39 situées dans le groupe de chauffage 32 sont fixées sur le bord périphérique du disque 38. Un pignon 49 fixé à l'extrémité inférieure du gabarit 10 est en prise avec une couronne dentée 50. Ainsi, lorsque le disque 38 tourne, la couronne dentée 50 tourne autour du pignon 49 et autour de son axe propre. Dans le mécanisme ainsi conçu, après que le produit ou récipient en forme de bouteille ayant été moulé par soufflage a été enlevé du gabarit de machinage 10, ce dernier est transféré par le chargeur 34 vers le groupe d'alimentation 33 (figure 4), puis est fixé à l'armature 39. Ensuite, la pièce 25 moulée par injection est fixée par le chargeur 35 sur le gabarit 10 en ayant son col tourné vers le bas de la manière représentée sur la figure 1. Le col 26 de la pièce 25 est déposé par gravité entre le support 13 du gabarit 10 et le guide 14 de la tige centrale. Cependant, lorsque la gravité ne suffit pas, un circuit d'aspiration (non représenté), monté immédiatement en aval du groupe de transfert, peut légèrement attirer vers le bas la pièce 25 afin de garantir que son col 26 soit placé correctement sur le gabarit 10. L'armature 39 est entraînée en rotation par le groupe d'alimentation 33 autour du groupe de chauffage et autour de son axe propre. Lorsque l'armature 39 pénètre dans le groupe de chauffage 32, la pièce 25 supportée par le gabarit 10 subit un chauffage interne par la chaleur dégagée par la tige -centrale 16 qui subit un chauffage à induction à haute fréquence provoquant le dégagement de chaleur par la couche 18 sous l'effet de l'irradiation du tube de chauffage à infrarouges lointains, cette pièce 25 subissant également un chauffage extérieur par la chaleur du rayonnement infrarouge des tubes 41 et 42. Le groupe 36 de chauffage à induction à haute fréquence disposé immédiatement en aval du groupe de chauffage 35, de la manière représentée sur la figure 3, chauffe par induction la partie 16 depetit diamètre de la tige centrale 15. Cette tige 15 est chauffée par exemple à environ 300'C pendant 2 secondes par le chauffage à induction à la fréquence de 1,5 à 2,5 MHz, cette tige étant maintenue à la même température pendant 30 minutes, puis cette température étant abaissée à 100'C au bout de 50 minutes, puis étant ramenée à la température ambiante après minutes; la tige 15 peut être en alliage de Fe-W-Mo-Ni ou de Fe-Cu-Ni-Cr-Mo. Lorsque la tige centrale a été ainsi chauffée, la couche 18 qui est isolante de la chaleur est maintenue à sa température à la périphérie extérieure de la tige centrale de 246OM manière à conserver la température interne de chauffages cette couche 18 isolante de la chaleur et réalisée on céramique à base de zirconium étant maintenue à là température de 100 à 2000C par irradiation aux infraroug** lointains du groupe de chauffage 32. Par ailleurs, la pièce 25 subit un chauffage extérieur par les tubes 41 et 42 situés à l'intérieur et à l'extérieur de chaque zone de chauffage du groupe 32. Par exemple, la première zone est portée à la température de 140 à 160'C, la seconde zone, à une- température de 160 à 1801C, la troisième zone, à une température de 180 à 2201C et la quatrième zone, à une température de 160 à 2001C. La température est détectée dans chaque zone par le thermostat 47 afin de permettre au groupe de commande 48 et au dispositif de commande 46 de régler la température par ouverture ou fermeture du registre 44. Après son entrée dans le groupe de chauffage 32, la pièce 25 ainsi chauffée uniformément à l'intérieur et à l'extérieur est dirigée vers la sortie du groupe de chauffage 32 en étant entraînée en rotation sous l'effet de la rotation de l'armature 39, puis elle est placée dans le moule (non représenté) de la machine 30 de moulage à soufflage par le chargeur 37. La tige centrale 15 est mise en extension vers le haut à l'intérieur du moule afin d'orienter longitudina- lement la pièce 25, puis de l'air comprimé est ensuite introduit par les passages 21, 22, 23 de la tige centrale de manière à orienter la pièce 25 latéralement, cette pièce subissant ainsi le moulage à soufflage et étant mise en forme de récipient de la nature d'une bouteille. Ensuite, le moule est ouvert et le récipient ainsi moulé par soufflage est déchargé au poste auquel se trouve le mécanisme de décharge 31, puis il est amené avec le gabarit 10 vers le poste de - décharge 34 et les opérations se poursuivent de la même manière. Il doit être bien compris d'après la description qui précède que la tige centrale du gabarit utilisée dans la machine de moulage à soufflage selon l'invention est revêtue d'une céramique à base de zirconium qui est une matière isolante de la chaleur et donc cette céramique peut absorber la chaleur produite par irradiation d'un rayonnement thermique de longueur d'onde particulière, par exemple d'infrarouges lointains, cette chaleur étant transmise au gabarit qui chauffe ainsi la pièce par l'intérieur; cette pièce, ainsi chauffée par l'intérieur et également par l'extérieur par les tubes de chauffage aux infrarouges proches ou lointains situés dans le groupe de chauffage, est portée à la température optimale pour le moulage à soufflage. Le groupe de chauffage à induction à haute fréquence étant monté à l'entrée du groupe de chauffage de la machine de moulage à soufflage selon l'invention, la tige centrale peut être chauffée par induction pendant un bref intervalle de temps de manière à permettre à la matière isolante de la chaleur d'absorber la chaleur en maintenant ainsi la pièce à température élevée afin qu'elle soit chauffée de manière idéale par l'intérieur. Le gabarit de machinage destiné à la machine de moulage à soufflage de l'invention comprenant, par ailleurs, un support du col de la pièce, un mandrin et un guide de la tige centrale ou analogue de manière à retenir la pièce en position dans laquelle son col est tourné vers le bas, ce gabarit peut fixer sans à-coup la pièce sur l'armature,- faire passer la pièce du groupe de chauffage dans le moule à soufflage, assurer l'orientation biaxiale de la pièce dans le moule et dégager la pièce du moule de manière à produire un récipient dont la précision de moulage est excellente. REVENDICATIONS 1. Gabarit de machinage (10) destiné à une machine de moulage à soufflage dans laquelle les pièces subissent une orientation, ladite machine étant destinée à la production d'un récipient (25) en forme de bouteille en résine synthétique à orientation biaxiale, gabarit caractérisé en ce qu'il comprend un support (13) d'une pièce de résine synthé- tique ayant subi le moulage par injection, le col de ladite pièce étant tourné vers le bas, un mandrin thermique, par exemple aux infrarouges lointains. 2-. Gabarit de machinage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend par ailleurs un guide (14) destiné à la tige centrale et réalisé en résine synthétique réfractaire, ce guide étant placé dans ledit support (13) du col du récipient. 3. Gabarit de machinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support (13) du col du récipient est disposé sur une plaque (19) qui est isolante de la chaleur et qui est placée sur la surface supérieure dudit mandrin (11), ladite tige centrale comportant au sommet un chapeau (17) de matière isolante de la chaleur qui se rétrécit vers le bas ou qui a une forme sphérique, ledit chapeau étant destiné à empêcher la conduction de la chaleur vers la pièce et en provenance de cette dernière et à empêcher la pièce de coller sur la tige centrale (15) lorsqu'elle subit l'orientation longitudinale. 4. Gabarit de machinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tige centrale (15) est un alliage de fer capable d'être chauffé par un circuit à induction à haute fréquence. 1 1 5. Gabarit de machinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche isolante de la chaleur (18) est en céramique à base de zirconium.