Brevet FR2544655A1 — publié le 19841026

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour fabriquer des corps creux en une matière plastique ther- moformable moyennant la fabrication de préformes en forme de corps creux munis d'embouts d'ouverture qui, lors d'une phase opératoire ultérieure, sont amenés par formage sous la forme définitive des corps creux devant être fabriqués, après qu'au moins une partie de la paroi des préformes ait été ame- née à l'état déformable. On connaît un procédé rationnel et économique qui a également déjà été utilisé quelquefois dans la pratique et selon lequel, à l'aide de moyens extrêmement simples, on amène sous leur forme définitive des emballages en matière plastique, principalement en polychlorure de vinyle ou en polyéthylène (par exemple des bouteilles pour boissons) chez le façonnier (par exemple le distributeur) à partir de pré- formes fournies par le fabricant, et aussitôt après on les remplit et on les ferme Ce procédé est par conséquent plus économique que les procédés antérieurs étant donné que grâce à l'utilisation d'une préforme, on peut éviter les déchets que l'on obtient naturellement lors de l'opération d'extru- sion-soufflage usuelle réalisée en une étape opératoire En outre la fabrication d'une préforme pose moins de problèmes et est plus économique que l'extrusion libre d'un tuyau, qui sort en pendant librement de l'extrudeuse et dont la paroi est très sensible Dans le cas de ce procédé connu en deux étapes opératoires, le fabricant réalise une préforme qui comporte des volumes fortement réduits par rapport au corps creux définitif, mais possède avantageusement déjà les dimen- sions définitives dans la région du col, tandis que la ré- gion inférieure du col et la région du corps ne sont pas encore mis en forme et possèdent ici de préférence une forme cylindrique Par suite de leurs volumes nettement plus faibles, les préformes peuvent être stockées et Iransportées beaucoup plus facilement que des corps creux conformés ter- minés Chez le façonnier (par exemple le distributeur), ces préformes sont ramenées à nouveau, à l'aide de moyens connus, à l'état déformable, de préférence thermoélastique, et sont soumises à un formage définitif. Jusqu'à présent il n'était possible de fabri- quer et de façonner de cette manière que des corps creux possédant une forme dans une large mesure à symétrie de révolution, comme par exemple des bouteilles cylindriques pour des boissons On ne peut pas fabriquer de cette ma- nière des corps creux selon d'autres réalisations parti- culièrement intéressantes, comme par exemple des bouteilles ventrues formant poignées ou des bidons et étant donné que la préforme ne permet qu'une faible latitude de façonnage, du point de vue de l'étendue spatiale, d'après les procédés antérieurs et les machines de façonnage connues jusqu'alors. L'invention a pour but de créer au contraire un procédé et un dispositif permettant de réaliser le formage de corps creux ou de récipients d'une forme quelconque même d'une forme complexe, à partir de préformes tout en conservant tous les avantages indiqués ci-dessus du pro- cédé connu à deux étapes opératoires. Le problème est résolu à l'aide d'un procédé caractérisé en ce que le formage fournissant la forme dé- finitive est réalisé en au moins deux étapes, à savoir au moins une étape de mise en forme intermédiaire et au moins une étape de mise en forme finaleque pendantlamise en forme intermédiaire, on rapproche dans une large mesure la forme de chaque préforme de celle du corps creux terminé et que pendant la mise en forme finale, on réalise les contours désirés dans la paroi du corps creux Le formage conforme à l'invention, comportant au moins deux étapes opératoires, peut être mis en oeuvre selon un fonctionnement continu particulièrement approprié pour la fabrication d'articles en grande série Il ne requiert aucun personnel ayant une formation spéciale et peut par conséquent être exécuté sans difficulté chez le façonnier ( par exemple le distributeur) dans une machine spéciale, mais relativement simple Les préformes sont reçues dans cette machine, sont chauffées et avant un formage définitif, subissent un préformage dans un poste particulier, de manière à donner au corps creux, déjà avant qu'il prenne la forme définitive, une forme spatiale correspondant déjà approximativement à la forme définitive. Ceci peut être obtenu de préférence grâce au fait que la préforme, qui a déjà été chauffée avec des- moyens connus et a été placée dans un état thermoélastique est amenée dans un poste de présoufflage Le dosage com- mandé de l'air d'appui, moyennant l'aide de sources de chaleur auxiliaires (par exemple des radiateurs chauffants) et d'un masquage approprié de zones déterminées de la paroi de la préforme,permet de donner à cette dernière une forme géométrique correspondant dans une large mesure à la configuration définitive de l'article terminé. Si l'on veut fabriquer des corps creux, par exemple des récipients, possédant des formes particuliè- rement complexes et par exemple comportant des renflements situés d'un côté de l'axe médian, la mise en forme inter- médiaire peut être réalisée moyennant une action d'extension mécanique exercée à partir de l'intérieur des préformes suivant la direction longitudinale et/ou transversale, et ce en liaison avec un apport de chaleur dans des zones limitées de la paroi de la préforme Cette action d'exten- sion peut être exercée simultanément et en liaison avec le soufflage De ce fait lors de la mise en forme définitive, non seulement l'épaisseur de la, paroi peut être adaptée, comme cela est recherché, à une contrainte ultérieure, mais on obtient en outre une résistance supplémentaire par suite de l'alignement des molécules On exerce de préférence cette action d'extension jusqu'au début du formage final. La préforme, mise alors conformément à l'in- vention sous une forme intermédiaire, ou ébauche inter- médiare est alors soumise à la mise en forme définitive dans un outil de formage Cette mise en forme définitive peut inclure de façon appropriée une opération de formage avec soufflage réalisée au moyen d'un outil de soufflage déterminant les contours du corps creux terminé Elb peut également inclure une mise en forme effectuée sous l'ac- tion du vide dans un moule déterminant les contours défi- nitifs. Les préformes peuvent être réalisées de préfé- rence par moulage par injection Avec un tel moulage par injection, on peut réaliser la paroi de la préforme d'une manière très précise, dans toutes ces parties, avec une épaisseur de paroi fixée au préalable On peut ainsi par avance régler la préforme sur des conditions d'épaisseur de paroi nécessaires ou appropriées pour la mise en forme intermédiaire et la mise en forme finale. Les préformes peuvent être agencées de manière que la forme de leur embout d'ouverture soit déjà dans une large mesure identique à celle de l'embout d'ouverture du corps creux terminé Ceci permet d'utiliser pleinement les avantages du moulage par injection concernant la préci- sion sur la forme et le respect des cotes pour la réalisation de l'embout d'ouverture En outre l'embout d'ouverture for- mé déjà terminé présente des avantages particuliers pour l'introduction des organes d'extension ou d'écartement ainsi que l'amenée et le maintien de l'air d'appui pendant la mise en forme intermédiaire et pour l'amenée et le main- tien de l'air comprimé lors de la mise en forme finale Le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre avec des préformes ayant la conformation usuelle, c'est-à- dire possédant une paroi pour l'essentiel cylindrique Mais il s'est avéré, dans le cadre de l'invention, qu'il est également possible de réaliser la partie soumise au formage des préformes de telle sorte qu'elles se rétrécissent avec une forme conique à partir de l'embout d'ouverture et possè- dent une section transversale inférieure à celle de ce dernier De telles préformes peuvent être enfichées les unes dans les autres, en présentant un faible encombrement, pour former des barres (piles ou ensembles emboîtés) et présentent de ce fait des avantages particuliers lors du stockage et du transport. Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, il est possible de prévoir un dispositif pour réaliser des corps creux terminés,par formage de pré- formes en forme de corps creux, munies d'embouts d'ou- verture, qui est caractérisé en ce que le long de la voie de transport des préformes se trouvent disposés successive- ment suivant la direction du transport, une voie de pré- chauffage, une voie de mise en forme intermédiaire et un poste de formage proprement dit, que la voie de préformage contient des dispositifs de chauffage qui sont agencés et sont commandés ou peuvent être commandés pour réaliser le réchauffage des préformes dans l'ensemble de leurs par- ties devant être soumises au formage, à une température située à l'intérieur de la plage thermoélastique du matériau devant être déformé, tandis que dans la voie de mise en forme intermédiaire il est prévu des radiateurs chauffants et des organes de masquage permettant le chauffage sup- plémentaire de zones limitées de la paroi de la préforme, ainsi que des dispositifs à buses destinés à introduire l'air d'appui, selon un dosage commandé, à l'intérieur de chaque préforme ou de chaque ébauche intermédiaire. Afin de maintenir uniforme la zone limitée, dans laquelle la paroi de la préforme est chauffée en supplément, pendant l'ensemble de la phase opératoire de mise en forme intermédiaire, il est recommandé de monter les radiateurs chauffants et/ou les organes de masquage de manière qu'il se déplacent avec les préformés ou les ébauches intermédiaires dans la section de mise en forme intermédiaire. Le poste proprement dit de formage peut alors être équipé, d'une manière essentiellement connue, de dispositifs de formage avec soufflage. Afin de permettre une dilatation aussi peu gênée que possible des préformes et des ébauches inter- médiares pendant l'opération de miseen forme intermédiaire, il est recommandé que le dispositif de transport prévu dans la voie de transport sot E réalisé de manière à permettre l'accrochage vertical des préformes ou des ébauches ou des corps creux terminés. Le dispositif conforme à l'invention peut être également équipé de dispositifs supplémentaires réalisant une extension mécanique, lorsque l'on doit fabriquer des corps creux possédant une forme particulièrement complexe. A cet effet il est possible de prévoir, dans la voie de mise en forme intermédiaire, des mandrins d'extension pouvant être introduits par les embouts d'ouverture à l'intérieur des préformes et se déplaçant avec ces dernières sur la voie de mise en forme intermédiaire De tels man- drins d'extension peuvent comporter des organes d'exten- sion pouvant être écartés latéralement et s'appliquant sur la face intérieure de la paroi de la préforme et qui sont raccordés à un dispositif d'actionnement déplaçable axia- lement par rapport au mandrin d'extension Les mandrins d'extension peuvent être également réalisés selon le prin- cipe Flexball. Si le dispositif conforme à l'invention est équipé de tels mandrins d'extension, il est recommandé de prévoir à cet effet un dispositif de guidage et de commande pour les mandrins d'extension, qui s'étend jusque dans la zone du poste de formage et est agencé de telle sorte que le mandrin d'extension n' est rétracté que lorsque l'outil de formage recevant l'ébauche intermédiaire est presque fermé. Ceci permet d'obtenir que l'ébauche intermédiare,munie des organes d'extension déployés du mandrin d'extension, est maintenue à l'état dilatée jusqu'à ce que la mise en forme définitive soit réalisée dans l'outil de formage Ceci permet d'exclure l'aplatissement de l'ébauche intermé- diaire et également des déformations indéfinies de cette ébauche, qui pourraient empêcher ou compliquer l'introduc- tion de l'ébauche dans l'outil de formage et la fermeture de ce dernier autour de l'ébauche. Afin de pouvoir réaliser d'une manière parti- culièrement simple et sûre l'action d'extension ou d'écar- tement mécanique et le soufflage pendant l'opération de mise enforme intermédiaire, il est approprié d'installer un mandrin d'extension ainsi qu'un dispositif à buses ser- vant à introduire l'air d'appui, sur le dispositif de gui- dage et de commande. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue en élévation la- térale d'une préforme selon une première forme de réalisation; la figure 2 représente une vue en élévation la- térale d-une préforme d'une seconde forme de réalisation, sur laquelle on a indiqué en pointillés la préforme à l'é- tat empilé; la figure 3 représente schématiquement une forme de réalisation d'une machine de façonnage; la figure 4 représente schématiquement une se- conde forme de ralisation d'une machine de façonnage; et la figure 5 représente schématiquement une coupe axiale d'un mandrin d'extension comportant un dispositif à buses pour l'air d'appui. La figure 1 représente une préforme du type pouvant être fabrique-avec des moyens connus selon le pro- cédé de moulage par injection La préforme comporte un em- boût d'ouverture 14 qui est déjà réalisé avec la forme défi- nitive de l'embout d'ouverture prévu pour le corps creux devant être fabriqué La paroi de la préforme, qui doit subir l'opération de formage, est réalisée pour l'essentiel avec une forme cylindrique dans l'exemple de la figure 1. La figure 2 montre une forme de réalisation de la préforme 1 Dans cet exemple la paroi de la préforme, devant être mise en forme, se rétrécit avec une forme conique à partir de l'embout d'ouverture 14 a et possède en tous points une section transversale inférieure à la section transversale d'ouverture de l'embout d'ouverture 14 a On peut de ce fait enficher les unes dans les autres de telles préformes comme cela est indiquéparuntrait mixte sous la forme de piles, c'est-à-dire les empiler ou les emboîter L'em- bout d'ouverture 14 a peut posséder déjà les dimensions et la forme de l'embout d'ouverture prévu pour le corps creux terminé Mais il est également possible de conformer ultérieurement l'embout d'ouverture 14 a, lors du formage définitif, avec le contour définitif désiré. Pour réaliser le façonnage ultérieur dans une machine de façonnage conforme à la figure 3 ainsi que dans une machine de façonnage conforme à la figure 4, on introduit tout d'abord les préformes 1 dans un magasin 2. Chaque préforme individuelle 1 est envoyée automatiquement, à partir de ce magasin 2, à un organe récepteur 4 Ces organes récepteurs 4,qui saisissent chacun une préforme, sont fixés sur un dispositif de transport 5 et sont agencés de telle sorte que la préforme respective 1 est accrochée librement sur un tel organe récepteur Les préformes 1 accorchées aux organes récepteurs 4 empruntent alors une voie de préchauffage 6 et sont alors amenées à une tempé- rature qui se situe dans la plage thermoélastique du ma- tériau devant être déformé. Une voie de mise en forme intermédiaire 7 succède à la voie de préchauffage 6 Ici les préformes 1 toujours librement suspendues subissent en partie un échauffement supplémentaire sous l'effet par exemple de lampes à infrarouge 8 se déplaçant conjointement avec les préformes En outre il est prévu des organes de masquage 9 qui se déplacent conjointement avec les préformes et qui protègent des zones de la paroi des préformes de l'action de chauffage des lampes à infrarouge 8 Ainsi un modèle ou profil défini de température est produit sur la paroi de la préforme. Simultanément de l'air d'appui est introduit en une quantité commandée et avec une pression commandée au moyen d'un dispositif à buses 10, amené devant les embouts d'ouverture 14, 14 a, dans l'intérieur de chaque préforme 1 Par suite de l'action de cet air d'appui, la paroi des préformes se dilate, et ce en fonction du mo- dèle ou du profil de température produit sur la paroi des préformes Cette dilatation irrégulière de la paroi des préformes aboutit à l'obtention d'une ébauche intermédiaire 11 dont la forme correspond dans une large mesure à la forme définitive du corps creux devant être fabriqué Afin que des conditions d'épaisseur de paroi pour les corps creux devant être fabriqués soient garanties, on peut donner aux préformes 1 une épaisseur de paroi plus impor- tante déjà au niveau des parties, qui sont plus fortement dilatées pendant la mise en forme intermédiaire, de leur paroi devant être mise en forme. Comme le montre la figure 4, lors de la réali- sation de formes complexes, par exemple dans le cas d'une dilatation unilatérale par rapport à l'axe médian, on peut réaliser en supplément une extension ou un élargisse- ment mécanique au niveau de la paroi des préformes Cet effet, dans le cas d'utilisation représenté sur la figure 4 et 5, il est prévu d'introduire, de façon commandée, un mandrin d'extension 15 à l'intérieur de la préforme 1, et ce à travers l'embout d'ouverture 14 de cette préforme pendant le parcours de la voie 7 de mise en forme inter- médiaire Ce mandrin d'extension porte des organes d'ex- tension 17 pouvant être écartés latéralement et qui sont déplacés au moyen d'un dispositif d'actionnement,mobile par rapport au mandrin d'extension 17 Les organes d'ex- tension 17 s'appuient contre la face intérieure de la paroi de la préforme et déploient ou élargissent cette dernière d'une manière irrégulière selon une action mécanique. Comme cela est représenté sur la figure 5, le mandrin d'extension 15 est entouré par un dispositif à buses 10 servant à amener l'air d'appui, de sorte qu'il se produit également, en même temps que l'action exercée d'extension ou de déploiement, un soufflage commandé de la paroi de la préforme, jusqu'à ce que la préforme ou l'ébauche intermédiaire possède un contour 18. La préforme est amenée ainsi que les organes d'extension écartés 17, jusque dans la zone de préformage du poste suivant de formage final 13 et est introduite dans l'outil de formage respectif Ce n'est que lorsque l'outil de formage de ce poste est presque fermé que les organes d'extension 17 sont à nouveau rétractés. Dans les deux exemples de réalisation de la figure 4 et 5, à la section 7 de mise en forme intermédiaire succède le poste proprement dit de formage 13 Ce poste de formage 13 peut contenir des dispositifs de formage avec soufflage ou des dispositifs de formage à dépression de type connu Cependant il est prévu dans tous les cas des outils de formage qui déterminent les contours définitifs 19 des corps creux 12 devant être fabriqués Lorsque le corps creux est suffisamment raidi dans l'outil de formage, le mandrin d'extension 15 et le dispositif à buses 10 sont retirés hors de l'embout d'ouverture du corps creux 12, au moyen d'un dispositif de guidage et de commande 20, et sont renvoyés au début de la voie 7 de mise en forme in- termédiaire De même les lampes à infrarouge 8 et les or- ganes de masquage 9, qui se déplacent avec les préformes 1 ou les ébauches intermédiaires 11, reviennent selon des voies de circulation continues depuis l'extrémité de la voie 7 de mise en forme intermédiaire jusqu'à leur position de sortie Lors du formage final, la paroi est mise en forme au contour 19, représenté sur la figure 5, du corps creux terminé 12. 12 - REVENDICATIONS 1 Procédé pour fabriquer des corps creux en une matière plastique thermoformable moyennant la fabri- cation de préformes ( 1) en forme de corps creux, compor- tant des embouts d'ouverture ( 14) qui sont amenés par for- mage, au cours d'une phase opératoire ultérieure, sous la forme définitive des corps creux devant être fabriqués, après qu'au-moins une partie de la paroi desdites pré- formes ( 1) ait été amenée à l'état déformable, caractérisé en ce que le formage fournissant la forme définitive est réalisé en au moins deux étapes, à savoir au moins une étape de mise en forme intermédiaire et au moins une étape de mise en forme finale,que pendantlamise en forme intermé- diaire, on rapproche dans une large mesure la forme de chaque préforme de celle du corps creux terminé et que pen- dant la mise en forme finale, on réalise les contours désirés dans la paroi du corps creux. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par une mise en forme intermédiaire réalisée à l'aide d'un soufflage, effectué sans outil, de la préforme ( 1) moyen- nant un apport supplémentaire de chaleur dans des régions limitées de la paroi ( 3) de la préforme, le soufflage étant effectué au moyen d'un dosage de l'air d'appui, commandé du point de vue de la pression ou de la quantité. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé par une mise en forme intermé- diaire moyennant une action-d'extension mécanique, exercée sur la paroi de la préforme à partir de l'intérieur de cette dernière, en liaison avec un apport de chaleur dans des régions limitées de la paroi de la préforme. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'action d'extension est mise en oeuvre jusqu'au début de la mise en forme finale. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'apport supplémentaire de - chaleur est réalisé par rayonnement thermique moyennant un masquage le régions de la paroi ( 3) de la préforme ( 1). 6 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la mise en forme fi- nale inclut un processus de formage par soufflage à l'aide d'un outil de moulage par soufflage déterminant les con- tours du corps creux ( 12) terminés. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les préformes ( 1) sont réalisées par moulage par injection. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que l'embout d'ouverture ( 14, 14 a) des préformes ( 1) possède déjà au moins dans une large mesure une forme identique à l'embout d'ouver- ture du corps creux ( 12) terminé et que sa partie devant être soumise au formage est réalisée avec une forme conique allant en se rétrécissant à partir de l'embout d'ouverture et possédant une section transversale plus faible qu'au niveau de cette dernière. 9 Dispositif pour réaliser des corps creux ( 12) terminés par formage de préformes ( 1) en forme de corps creux, munies d'embouts d'ouverture ( 14) , pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le long de la voie de trans- port des préformes ( 1) se trouvent disposés successivement suivant la direction de transport, une voie de préchauffage ( 6), une voie de mise en forme intermédiaire ( 7) et un poste de formage proprement dit ( 13), que la voie de pré- formage ( 6) contient des dispositifs de préchauffage qui sont agencés et sont commandés ou peuvent être commandés pour réaliser le réchauffage des préformes ( 1) dans l'en- semble de leurs parties devant être soumises au formage, à une température située à l'intérieur de la plage thermo- élastique du matériau devant être déformé, tandis que dans la voie de mise en forme intermédiaire ( 7) il est prévu des radiateurs chauffants ( 8) et des organes de masquage ( 9) permettant le chauffage supplémentaire de zones limitées de la paroi de la préforme, ainsi que des dispositifs à buses ( 10) destinés à introduire l'air d'appui, selon un dosage commandé, à l'intérieur de chaque préforme ( 1) ou de chaque ébauche intermédiaire ( 11). 10.Dispositif selon la revendication 9, carac- térise en ce que les radiateurs chauffants ( 8) et/ou les organes de masauaqe ( 9) sont montés de façon à se déplacer avec les préformes ( 1) ou les ébauches intermédiaires ( 11) suivant la voie de mise en forme ( 7). 11 Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 9 et 10, caractérisé en ce que le poste de formage proprement dit ( 13) est équipé,d'une manière essen- tiellement connue, de dispositifs de formage par soufflage. 12 Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendication 9 à 11, caractérise en ce que le dispositif de transport ( 5) prévu dans la voie de transport est réa- lisé de manière à permettre l'accrochage vertical des pré- formes ( 1) ou des ébauches ( 11) ou des corps creux terminés ( 12). 13 Dispositif selon l'une quelconque des re- vendications 9 à 12, caractérise en ce que dans la voie ( 7) de mise en forme intermédiaire, il est prévu des man- drins d'extension ( 15) pouvant être introduits à travers les embouts d'ouverture ( 14) à l'intérieur des préformes ( 1) et se déplaçant avec ces dernières dans ladite voie ( 7). 14 Dispositif selon la revendication 13, carac- térisé en ce que les mandrins d'extension ( 15) comportent des organes d'écartement ( 17) pouvant s'écarter latéralement, contactant la façe intérieure de la paroi de la préforme et qui sont raccordés à un dispositif d'actionnement ( 16) pouvant être déplacé axialement par rapport au mandrin d'extension ( 15). 15 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 13 et 14, caractérisé par un dispositif ( 20) de guidage et de commande des mandrins d'extension ( 15), qui s'étend jusque dans la région du poste de formage ( 13) et est réalisé de manière à rétracter le mandrin d'extension ( 15) uniquement lorsque l'outil de formage recevant l'é- bauche intermédiaire ( 11) est presque fermé. 16 Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que chaque mandrin d'extension ( 15) est monté, ainsi qu'un dispositif à buses ( 10) servant à introduire l'air d'appui, sur le dispositif ( 20) de guidage et de commande.