Brevet FR2494178A1 — publié le 19820521

L'invention concerne des perfectionnements aux procédés et aux machines pour la fabrication de tasses, de récipients et d'emballages similaires, pouvant être obtenus par thermo- formage d'une bande de polystyrène du type dit "tcristal". Le polystyrène cristal est une matière synthétique ayant des caractéristiques particulières qui empochent de l'u- tiliser selon les procédés et avec les machines classiquement utilisée pour de nombreuses matières synthétiques par exemple le polychlorure de vinyle, le polyéthylène, le polypropylene, le polystyrène antichocs et des matières similaires. Selon la technique connue, le polystyrène cristal en bande est trans- porté de l'embouchure d'une filière au poste de formage des objets, en le maintenant à la température de formage pendant le trajet, et en évitant autant que possible de le soumettre à des étirages longitudinaux et d'utiliser des moyens d'entral- nement qui agissent en enserrant les bords de la bande. Selon une réalisation connue, entre l'embouchure de la filière et le poste de formage, la bande de polystyrène cris- tal est supportée par au moins une paire de cylindres convena- blement chauffés dans laquelle le cylindre voisin de l'embou- chure de la filière est animé d'un mouvement rotatif continu tandis que le cylindre placé immédiatement en amont du poste de formage est animé d'un mouvement rotatif seulement quand le poste de formage doit être alimenté par une partie de bande, au moment même ou agit une paire de rouleaux d'entraînement si- tués en aval de ce poste. Etant donné que la distribution de la bande s'effectue de façon continue tandis que le formage des objets s'effectue par intermittence, la quantité de bande distribuée pendant chaque étape s'accumule dans la zone comprise entre les cylin- dres supports de la bande. Par conséquent, la partie de bande qui s'appuie sur le cylindre placé immédiatement en amont du poste de formage a une température différente de celle de la partie de bande voi- sine dans la zone d'accumulation et il est évident aussi que, puisqu'il s'agit d'une bande dépourvue de toute espèce de sta- bilisation, elle est soumise, aussi bien en vertu du poids de la bande même dans la zone d'accumulation qu'en vertu de la traction exercée par le rouleau pendant l1'ali7 station du pose te de formage, à des allongements indésirable, t donc à des variations d'épaisseur. Toujours selon la réalisation connue, décrite briève- ment ci-dessus, la bande amenée au poste de formage y parvient dans des conditions de température et de positionnement qui ne sont certainement pas idéales pour assurer un bon formage, étant donné que la bande, à partir de l'embouchure de la filiè- re, est chauffée par les rouleaux supports sur l'une de ses faces seulement et qu'elle est amenée au poste de formage en étant seulement suspendue au cylindre situé immédiatement en amont du poste de formage et au dispositif d'entraînement si- tué en aval de ce poste. Les objets tirés d'une bande de polystyrène cristal fa- briquée et amenée au poste de formage comme indiqué plus haut sont peu satisfaisants sous divers aspects. En effet, bien qu'ils soient fabriqués en une seule rangée transversale à la bande et identiques quant & leur forme et à leurs dimensions extérieurese ils ont des poids différents entre eux, ils pré- sentent des différences d'épaisseur et de transparence d'une zone A l'autre d'un meme objet et ils sont assez fragiles. Afin d'éviter les inconvénients ci-dessus, l'invention propose de fabriquer des bandes de polystyrène cristal, convenablement calandrées à un degré de stabilisation permettant d'exercer une action d'entra nement sur la bande en amont du poste de formage pour alimenter ce poste par des portions de bande dans des conditions optimales d'épaisseur, de chauffage et de po- sitionnement. Le problème de l'invention est résolu grâce au fait que l'on prévoit, en aval de l'embouchure d'une filière, une ca- landre formée d'au moins trois cylindres & température régla- ble et d'au moins une paire de cylindres d'entrainement de la bande à la sortie de la calandre, dont l'un est à température réglable, au moins un cylindre support de bande pouvant tour- ner librement autour de son axe, un dispositif de chauffage des bords de la bande, un dispositif d'entrainement agissant sur les bords chauffés de la bande, un dispositif de chauffa- ge de la bande agissant sur les deux faces de la bande, un dispositif de formage des objets, un dispositif d'évacuation des produits contenus dans la partie de moule, un dispositif d'empilage des produits et un dispositif de broyage des dé- chets de transformation. La température des cylindres calandreurs, leur vitesse et la distance entre eux sont réglées de façon que la portion de bande comprise entre le dernier cylindre calandreur et la paire de cylindres d'entraînement située à la sortie de la ca- landre soit stabilisée dans une mesure suffisante pour que la bande garde son épaisseur inchangée même sous l'action de trac- tion exercée par la paire de cylindres d'entraînement à la sortie de la calandre. Le dispositif de chauffage des bords de la bande, qui peut être positionné conformément à la largeur de la bande et qui est réglable conformément à l'épaisseur et à la longueur du pas d'avancement de celle- ci, permet d'accrocher les bords au dispositif d'entralnement sans qu'il se produise de craque- lures ou de fentes. Le dispositif d'entraînement agissant sur les bords de la bande est situé en amont du poste de formage, il maintient la bande à des distances constantes des panneaux de chauffage et des plateaux du dispositif de formage. Les dessins annexés à titre d'exemple non limitatif permettent de mieux comprendre les caractéristiques de l'in- vention et les avantages notables qu'elle est en mesure de procurer et plus précisément: - les figures 1 et 2 montrent en vue latérale schéma- tique deux tronçons d'un type de machine pour la mise en oeu- vre du procédé selon l'invention; - la figure 3 est une vue partielle par le haut du tron- çon représenté par la figure 2; - les figures 4, 5 et 6 montrent en vue latérale sché- matique les trois tronçons d'une deuxième machine pour la mi- se en oeuvre de l'invention qui se différencie de la première par la calandre, le dispositif de formage et le dispositif d'é- vacuation des objets; et - la figure 7 est une coupe schématique du dispositif de formage suivant la ligne 7-7 de la figure 6. Compte tenu du fait que sur les diverses figures les mêmes références désignent des parties semblables ou équiva- lentes, on peut voir par les figures 1 et 2 que la machine est alimentée en polystyrène cristal granulé au moyen d'une trémie d'alimentation Y placée sur une extrudeuse 8 dont le cylindre 9 est muni d'une filiere 10 dont l'embouchure a un profil réglable de manière à fabriquer de façon continue et à vitesse variable une bande 11 de largeur et d'épaisseur dé- terminées. En aval de la filière 10, la bande 1]. passe à travers une calandre 12 dont les cylindres calandreurs 13, 14, 15, à température réglable, sont animés d'un mouvement continu à vitesse réglable et sont placés à des distances convenablement déterminées entre eux de façon que la partie 11' de la bande, comprise entre le cylindre 15 et la paire de rouleaux 16, 17 d'entrafnement de la bande à la sortie de la calandre 12, ait une épaisseur constante, soit notablement orientée en direc- tion longitudinale et soit stabilisée dans la mesure suffisan- te pour maintenir son épaisseur inchangée malgré l'action de traction exercée par la paire de rouleaux 16, 17, à une tempé- rature telle que l'on évite les craquelures qui seraient cau- sées par la paire de rouleaux 16, 17 si la stabilisation était prolongée jusqu'à une température tres basse. Un ou plusieurs cylindres tels que 18, dont chacun peut tourner librement autour de son axe et dont la température est réglable, permettent de placer la partie de bande 11' à proximité de la paire de rouleaux 16, 17, suivant une direc- tion orthogonale ou presque orthogonale au plan contenant les axes de rotation des rouleaux 16, 17, ce dernier ayant une température réglable, comme on le voit sur les figures 1 et 2. La bande 1h' sortant en continu de la calandre 12 s'ac- cumule dans la zone comprise entre la paire de rouleaux 16, 17 et le cylindre support de bande 19 qui, pouvant tourner li- brement autour de son axe, est en matière de faible conducti- bilité thermique au moins le long de sa surface cylindrique. Un deuxième cylindre 19' analogue à 19 est prévu pour empê- cher la bande 11i d'entrer en contact avec les panneaux rayon- nants 20. En aval du cylindre 19 (voir figures 2 et 3), les bords de la bande 11' sont chauffés par des paires de petits pan- neaux rayonnants 20, pouvant être positionnés conformément à la largeur de la bande et réglable conformément à l'épaisseur et au pas d'avancement de celle-ci. L'avancement de la bande s'effectue au moyen d'un dispositif d'entraînement intermit- tent à cha nes 22, grâce à des roues dentées de traction 22' et de renvoi 22" ou moyens similaires agissant sur les bords de la bande. L'accrochage de la bande Il' par le dispositif d'entratnement A cha nes 22 s'effectue en amont du poste de formage 23 sans aucun dommage pour la bande de polystyrène cristal du fait du chauffage des bords de celle-ci. Le dispo- sitif d'entraúnement à chaînes 22 accompagne la bande à tra- vers un dispositif de chauffage a panneaux rayonnants 24, 25, maintenant la bande à des distances constantes de ces panneaux de sorte que la bande est soumise A un chauffage optimal sur ses deux faces. Le dispositif d'entraînement à cha nes 22 permet de faire avancer la bande dans une direction parallèle aux pla- teaux, supérieur 26 et inférieur 27 du poste de formage 23,de sorte que la bande arrive entre les deux parties 28 et 29 du moule dans une position optimale pour assurer une distribu- tion égale de la matière pendant le formage des objets. Le for- mage des objets s'effectue par suite des mouvements alternés du plateau 27, indiqués schématiquement en 30 et commandés par un dispositif à came, non représenté et en lui-même connu. Une fois les objets formés, la partie de moule 29 suit le plateau 27 dans son mouvement vers le bas,tandis que les fonds des cavités de formage des objets restent immobiles. Les objets, supportés par ces fonds, subissent l'action de jets d'air qui les font entrer dans des guides en arc de cercle 31, qui les déposent sur une série de plans inclinés 32 placés c8te à cSte et o, au moyen de pistons, ils sont empilés en rangées parallèles. Le déchet de transformation 11", const le d'une bande perforée et bien visible sur la figure 3 en ava& du poste de formage 23, est amené a un broyeur 33 en lui-même connu qui assure la fragmentation du déchet de transformation et la col- lecte de la matière broyée dans des sacs 34. Il faut noter que l'accumulation de la bande 11't dans la zone comprise entre la paire de rouleaux 16, 17 et le cy- lindre support 19, en quantité nécessaire pour permettre le fonctionnement régulier de la machine, est commandée par deux interrupteurs, l'un de minimum 35 et l'autre de maximum 36. La détection de l'accumulation minimale ou maximale s'effectue au moyen de dispositifs mécaniques ou à cellule photoélectri- que, en eux-mêmes connus et en agissant sur les interrupteurs 35 ou 36. On est en mesure d'augmenter ou de diminuer respec- tivement la vitesse de fabrication des objets thermoformés, permettant en m9me temps de maintenir inchangées les caracté- ristiques finales des objets. Il est évident que les interrup- teurs 35 et 36, au lieu d'vtre prévus pour augmenter ou dimi- nuer la vitesse de fabrication des objets, peuvent être pré- vus pour diminuer ou accélérer la fabrication de la bande de polystyrène cristal calandrée et stabilisée, sans modifier les caractéristiques de celle-ci. Il faut noter en outre qu'il est à la portée d'un pra- ticien et qu'il rentre donc dans le cadre de l'invention de munir la machine d'un interrupteur de minimum agissant sur la vitesse de fabrication des objets et d'un interrupteur de ma- ximum agissant sur la vitesse de fabrication de la bande. Sur les figures 4 à 7, qui illustrent une variante d'exécution de la machine décrite précédemment, on note que la calandre 12 (voir figure 5), est en deux parties 12' et 12", entre les- quelles on peut placer un dispositif de mesure et de commande de l'épaisseur de la bande il', dispositif non représenté mais en lui-même connu. Sur la figure 5, on voit en outre que la direction de la bande 111' comprise entre le cylindre 15 et la paire de rou- leaux 16 et 17 est orthogonale au plan contenant les axes ne rotation de la paire de rouleaux 16 et 17. L'entrainement exercé par les rouleaux 16, 17 sur la figure 5 ne se fait pas dans le même plan que celui qui est assuré par les roues aentees 22' et il est évident que les rou- leaux 16, 17, au lieu i'être places dans des plans inférieurs à ceux des roues dentées 22', peuvent être placés dans des plans supérieurs, sans que cela sorte du cadre de l'invention. En aval du cylindre 19 et avant les panneaux rayonnants 20, au-dessus de la bande 11', se trouve un rouleau 19' ser- vant à confiner la bande pour l'empêcher d'entrer en contact avec les panneaux 20. Dans ce deuxième type de machine, outre les panneaux rayonnants 24, 25, il est prévu d'adopter une deuxième série de panneaux rayonnants 24', 25' afin d'améliorer la progres- sivité du chauffage de la bande 11', compte tenu aussi du fait que le poste de formage 23, à la différence de ce qui est re- présenté, peut être prévu pour former plusieurs rangées d'ob- jets transversales à la bande et paralleles entre elles. Sur la figure 6, on voit que les deux plateaux 26' et 27t sont animés d'un mouvement alterné, comme indiqué sché- matiquement pour chacun de ceux-ci par 30 et 30'. Tandis que la partie de moule 28' est liée aux mouvements du plateau 26', la partie de moule 29', supportée par un coulisseau 37 pou- vant coulisser sur le plateau 27' selon des mouvements alter- nés indiqués schématiquement en 38 sur la figure 7, est liée aussi bien aux mouvements du plateau 27' que du coulisseau 37. Le dispositif de formage prévu au poste 23 des figures 6 et 7, à la différence de celui des figures 2 et 3, permet une gran- de vitesse de production puisque la partie de moule 29' por- tant les objets thermoformés est double de la partie 28' et permet l'évacuation des objets, par exemple au moyen d'un dis- positif de déchargement 39 à ventouses 40 tandis que sur le poste de formage 23, on effectue le formage d'une nouvelle sé- rie d'objets qui, à leur tour, seront déchargés à l'extérieur du poste de formage par un deuxième dispositif de décharge 39' à ventouses 40'. Bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, il est évident que le procédé selon l'invention peut aussi être mis en oeuvre avec des machines de thermoformage rotati- ves dans lesquelles l'avancement de la bande est continu au lieu d'être intermittent. Il est entendu en outre que la description a été faite à titre d'exemple non limitatif et que le cadre de l'inven- tion comprend aussi le remplacement de dispositifs, ou parties de ceux-ci, par d'autres qui sont équivalents. Par conséquent, l'invention comprend aussi bien le procédé de fabrication dé- crit que la machine permettant sa mise en oeuvre et aussi les produits obtenus selon ce procédé. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de fabrication d'objets tels que tasses, récipients et autres emballages en polystyrene cristal, carac- térisé en ce qu'il consiste à extruder en continu une bande de polystyrène cristal a travers une fillere dont l'emboucnure a un profil réglable, à calandrer et stabiliser la bande, a chauffer ses bords, à l'entratner au moyen de guides latéraux jusqu'à un dispositif de chauffage et à un dispositif de for- mage qui suit, à évacuer de la partie de moule les objets ain- si obtenus et à broyer le déchet de transformation. 2 - Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en combinaison, une extrudeuse (8) sur l'extrémité du cylin- dre (9) de laquelle est fixée une.fi.lière (10) dont l'embou- chure a un profil réglable, une cal.andre (12) munie de cylin- dres calandreurs (13, 14, 15) et d'au moins une paire de cy- lindres (16, i7) d'entraînement de la bande dont au moins un est à température réglable, au moins un cylindre (19) pouvant tourner librement autour de son axe et ayant une faible con- ductibilité thermique au moins le long de sa surface courbe, deux interrupteurs (35, 36) de réglage de l'accumulation de la bande dans la zone comprise entre la paire de cylindres (16, 17) et le cylindre (19), ces interrupteurs pouvant 4tre actionnés sous l'effet de la détection, mécanique ou par cel- lule photoélectrique, de la position de la bande, un disposi- tif (20) de chauffage des deux bords de la bande, pouvant tre positionné conformément & la largeur de la bande et dont la température est réglable conformément à l'épaisseur et à la longueur du pas d'avancement de la bande, au moins un dis- positif à chatnes (22) et à roues dentées (22', 22") d'entraf- nement, agissant sur les bords de la bande, au moins un dispo- sitif (24, 25) de chauffage des deux faces de la bande, en ce qui concerne la partie à thermoformer, un dispositif (23) de formage à mouvements alternés, un dispositif d'évacuation des objets contenus dans la partie de moule (29), un dispositif (31, 32) d'empilage de ceux-ci et un dispositif (33) de broya- ge des déchets de transformation. 3 - Machine selon la revendication 2, actérisée par le fait que la vitesse de distribution de la b.de par la fi- lière (10), la vitesse, la température et la distance des cy- lindres calandreurs (13, 14, 15) et l'action de traction de la paire de cylindres (16, 17) sont réglées de manière à per- mettre que la bande dans le tronçon compris entre le cylindre (15) et la paire de cylindres (16, 17) ait une épaisseur ho- mogene et soit suffisamment stabilisée. i0 4 - Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le plan contenant les axes de rotation des cylin- dres (16, 17) est orthogonal à la direction de la bande a son arrivée à la paire de cylindres. - Machine selon la revendication 2, caractérisée paz le fait que dans le dispositif de formage (23), le plateau (27) portant la partie de moule (29) est commandé, en ses mous vements alternés, par un dispositif à came. 6 - achine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que dans le dispositif de formage (23), les parties de moule (28T, 29gt) sont astreintes à suivre les mouvements alternés des plateaux respectifs (26', 27') et la partie de moule (29t) est soumise aux mouvements alternés du coulisseau (37). 7 - Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les interrupteurs de minimum (35) et de maximum (36) d'accumulation sont en mesure de diminuer et d'augmenter respectivement la vitesse de fabrication des objets thermo- formés en maintenant inchangées les caractéristiques finales de ceux-ci. 8 - Machine selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les interrupteurs ce minimum (35) et de maximum (36) d'accumulation sont en mesure d'augmenter et de diminuer respectivement la vitesse de fabrication de bande calandrée et stabilisée en maintenant inchangées les caractéristiques finales de celle-ci. 1I 9 - Tasses, récipients et autres emballages obtenus par le procéde selon la revendication 1 et/ou fabriques a l'aiae d'une machine selon l'une des revendications 2 a o.