Brevet FR2550990A1 — publié le 19850301

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un corps creux par extrusion et soufflage de matière plastique, notamment de récipients de forme complexe, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Comme on le sait, la fabrication des corps creux de forme quelconque en matière plastique peut être réalisée au moyen de machines d'extrusionsoufflage. L'une des phases les plus délicates de ce procédé de fabrication est la répartition convenable de la matière, pour laquelle les installations d'extrusion-soufflage connues sont équipées de dispositifs de programmation automatique d'épaisseur 15 et de longueur des paraisons (c'est-à-dire des bulles de matière plastique soufflées, non encore mises en forme dans un moule), et de poinçons ou filières ovalisés, cette ovalisation étant éventuellement commandée par un programmateur. Ainsi, les installations connues comprennent une ou plusieurs filières d'extrusion de matière plastique reliées à des moyens d'alimentation en matière plastifiée, telle qu'une vis d'Archimède assurant la plastification de la matière plastique dans un 25 fourreau et son acheminement à une tête d'extrusion, des moyens de soufflage d'air dans la paraison obtenue à la sortie de la filière, des moyens de coupe de la paraison et de soudure de la base de la paraison, un moule destiné à recevoir la paraison et présentant une 30 empreinte intérieure correspondant à la forme voulue pour le corps creux à mouler, au moins une canne de soufflage d'air à l'intérieur du moule et un dispositif pour déplacer le moule de la filière d'extrusion jusqu'à la canne de soufflage et vice-versa pour la paraison suivante, ainsi que des moyens d'évacuation des corps creux finis et des déchets. On programme dans la direction verticale, l'épaisseur de la paraison à la sortie de la filière 5 d'extrusion de façon à obtenir une bonne répartition de la matière dans le sens de l' écoulement de la paraison, c'est-à-dire entre le bas et le haut du corps creux Les techniques actuelles consistent aussi à souffler de l'air à pression relativement faible, 10 par exemple 0,3 bar, dans la paraison préalablement soudée à la base, de façon à obtenir une sorte de bulle de matière plastique de longueur très inférieure à celle du corps creux visé, puis à fermer les deux parties du moule sur cette paraison, et à souffler de 15 l'air à forte pression (de l'ordre de 6 ou 7 bars), àl'intérieur de la paraison emprisonnée dans le moule, afin de gonfler celle-ci et de l'appliquer uniformément sur l'empreinte du moule. Or, on constate que la répartition de la 20 matière dans le sens horizontal, en considérant des tranches horizontales successives du flacon finalement obtenu, n'est pas uniforme En effet, les mesures effectuées ont permis de mettre en évidence des zones de faiblesse et des zones de surépaisseur: ainsi par 25 exemple pour un flacon de 5 litres destiné a recevoir des produits d'entretien ou de lessive, les zones de faiblesse sont celles ou l'épaisseur est inférieure à 0,70 mm, et se situent au fond du flacon, sur sa partie bombée avant, et sur l'épaulement du goulot 30 ainsi que sur l'anse. Les zones de surépaisseur, c'est-à-dire d'épaisseur supérieure à 1,20 mm sont localisées au niveau des soudures du bas du flacon et à la base des flans. Ces variations d'épaisseur dans des sections horizontales successives du flacon présentent les in5 convénients suivants: durant les opérations de remplissage des récipients, puis de stockage et de manutention, les récipients s'enfoncent plus ou moins les uns dans les autres par leurs zones de faiblesse. De plus, l'existence de ces zones entraine des risques 10 de rupture locale donc de fuites ultérieures, durant les opérations de manutention Enfin, on rencontre des difficultés pour coller convenablement l'étiquette du flacon sur la face prévue à cet effet, en raison du manque de planéité de celle-ci. Cette irrégularité néfaste dans la répartition de la matière à l'intérieur d'une même tranche horizontale du récipient peut s'expliquer par le fait qu'au début du soufflage de la paraison à l'intérieur du moule, le contact entre la matière plastique chaude 20 et les parois refroidies du-moule (à 20 OC-environ), ne se fait pas simultanément en tous les points-du moule. Or, le contact entre la matière plastique chaude et la paroi de l'empreinte du moule provoque immédiatement un début de solidification de la matière plastique, 25 surtout sur la paroi externe de la paraison, qui devient donc moins malléable Pratiquement, l'analyse du processus de soufflage de la paraison permet d'établir que la matière plastique n'entre en contact avec le fond, le bombé avant, la poignée et le goulot 30 qu'après le début du soufflage La matière déjà refroidie, doit donc être très étirée pour atteindre les points éloignés, ce qui explique leur faible épaisseur D'autre part, au moment de la fermeture du moule, ce sont les flans qui entrent le plus rapidement en contact avec le moule La matière plastique y est donc figée et se déplace ensuite plus difficilement, ce qui entraine les surépaisseurs constatées. Pour résoudre ce problème afin d'assurer une 5 répartition régullire de la matière dans une meme tranche horizontale du flacon lors du soufflage, divers procédés ont d'abord été tentés, sans permettre de résoudre convenablement le problème Finalement, celui-ci a été résolu de la manière suivante. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que, pendant la formation de la paraison dont la base a été soudée par deux mâchoires, on souffle de l'air dans la paraison à travers la filière d'extrusion pour gonfler fortement la paraison à 15 l'extérieur du moule jusqu'à ce que sa longueur soit sensiblement égale à la longueur finale voulue du corps creux, puis on ferme le moule sur la paraison, et on souffle de l'air dans cette dernière à une pression suffisante pour plaquer sa paroi sur 20 l'empreinte. On constate que dans chaque tranche horizontale considérée des flacons obtenus par ce procédé, les surépaisseurs et zones de faiblesse ont disparu, grâce à la suppression de la prise de contact préma25 turée de la matière plastique avec les grandes faces de l'empreinte du moule. Suivant une particularité du procédé visé par l'invention, on souffle de l'air dans la paraison à l'extérieur du moule jusqu'à ce que la section 30 transversale de la paraison soit égale à celle de l'empreinte du moule, afin de répartir uniformément la matière dans chaque tranche horizontale ou transversale de la parison, puis on la dégonfle en coupant le soufflage d'air et en la mettant à l'atmosphère ou en dépression, afin de lui donner un aspect flasque, et on ferme le moule sur la paraison dégonflée, dont les parois sont ainsi maintenues hors de tout contact avec les parois froides de l'empreinte, jusqu'à la reprise du soufflage d'air dans la paraison emprisonnée à l'intérieur du moule. Ainsi, la paraison très étirée par le gonflage préalable, retrouve un aspect flasque après dégonflage, ce qui permet de la loger à l'intérieur du moule sans prise de contact prématurée de ladite paraison avec les parois refroidies de l'empreinte. On comprend donc que le gonflage ultérieur à forte pression de la paraison assure l'application simultanée et uniforme de celle-ci sur l'empreinte. Par ailleurs, le gonflage préalable de la paraison hors du moule, constitue une caractéristique 15 essentielle du procédé selon l'invention, car c'est ce gonflage hors du moule, à pression convenable, qui permet d'obtenir une répartition uniforme de la matière dans le sens transversal à l'intérieur d'une tranche horizontale déterminée Bien entendu, 20 l'épaisseur des tranches horizontales successives peut être convenablement programmee. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, 25 qui en illustrent un mode de réalisation à titre d:exemple non limitatif: la Figure 1 est une vue en élévation frontale simplifiée d'une installation d'extrusionsoufflage de matière plastique pour la fabrication de 30 corps creux par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; la Figure 2 est une vue en élévation latérale simplifiée de l'installation de la Figure 1; la Figure 3 est un ensemble de schémas illustrant les étapes succcessives du procédé de fabrication d'un corps creux selon l'invention, au moyen de l'installation des Figures 1 et 2; la Figure 4 est un schéma d'un mode de 5 réalisation du dispositif de commande du soufflage d'air à l'intérieur de la paraison à la sortie de la tête d'extrusion, la paraisonrétant en dehors du moule. L'installation représentée aux Figures 1 et 10 2 est destinée à la fabrication d'un corps creux par extrusion et soufflage de matière plastique en particulier de récipients de forme complexe tels que des flacons en polyéthylène de contenance variée, destinés à recevoir par exemple des produits d'entretien ou 15 de lessive. De façon connue en soi, cette installation comprend une extrudeuse 1 pourvue d'une vis horizontale de plastification de la matière qui est introduite dans la vis 1 par une trémie 2 deux 20 filières d'extrusion 3 disposées verticalement et alimentées en matière plastifiée par l'extrudeuse 1. des moyens 4 de soufflage d'air dans les paraisons 5 obtenues à la sortie des filières 3, des moyens 15 de coupe des paraisons successives, un moule principal 6 25 constitué de deux demi-moules 6 a dans lesquels sont ménagées deux demi-empreintes 7 correspondant à la forme voulue pour le corps creux à mouler, deux cannes 8 de soufflage d'air à l'intérieur du moule 6, un dispositif (non représenté) pour déplacer le moule prin30 cipal 6 des filières 3 jusqu'aux cannes de soufflage 8 au-dessous de celles-ci et vice-versa ainsi que des moyens d'évacuation (non représentés) des corps creux finis 9 et des déchets Ces derniers sont reçus par unconvoyeur 11 pour être recyclés dans l'extrudeuse 1, de façon connue. L'ensemble des organes ci-dessus repose sur un châssis fixe 12 L'installation comprend également un moule 13 de reprise des récipients 9 a formés dans 5 le moule 6, un vérin 14 associé à chaque tête d'extrusion pour déplacer le poinçon disposé de façon connue en soi à l'intérieur de celle-ci, afin de régler l'épaisseur de la paroi de la paraison 5, et deux vérins 16, 17 associés aux cannes de soufflage 8, le 10 vérin 16 étant pneumatique et le vérin 17 étant hydraulique L'installation est pourvue d'un moteur 18 associé à un réducteur 19 d'entraînement en rotation de la vis de l'extrudeuse 1, ainsi que de moyens de programmation électroniques et de vérins (non 15 représentés) susceptibles de déplacer les deux demi-moules 6 a, d'une part afin de les écarter ou de les rapprocher l'un de l'autre pour fermer le moule, et d'autre part pour faire exécuter au moule 6 fermé sur les paraisons des déplacements entre les têtes 20 d'extrusion 3 et les cannes de soufflage 8. Conformément à l'invention, l'installation comprend (Figure 4) deux électrovannes 21, 22 associées chacune aux moyens de soufflage d'air dans les têtes ou filières 3, et commandées automatiquement par 25 une électrovanne 23 elle-même commandée électriquement par des relais temporisés programmables Les électrovannes 21, 22 commandent chacune en fonction de leur position, le passage d'air de gonflage de la paraison 5 correspondante à travers le poinçon 24, 25 de la 30 tête d'extrusion 3 associée, et ce par des canalisations axiales 26, 27 schématiquement représentées à la Figure 4. Compte tenu que le procédé conforme à l'invention, dont les étapes sont illustrées à la Figure 3, est mis en oeuvre au moyen du dispositif de commande de soufflage d'air dans les paraisons par les têtes d'extrusion 3 au moyen du système d'électrovannes 21, 22, 23, on decrira tout d'abord le fonc5 tionnement de ce dispositif de commande. Dans la position des électrovannes 2 t à 23 représentée en traits continus, la commande électrique Y de l'électrovanne 23 (composée de deux relais temporisés non représentés) permettant de programmer 10 le déclenchement et l'arrêt de la mise à l'atmosphère), est au repos, l'organe de rappel X maintient donc l'électrovanne 23 en position de non passage de la pression pl (indiquée par la flèche en traits continus) La pression p 2 sur les boutons 15 poussoirs (non représentés) des électrovannes 21 et 22 maintient celles-ci en position de passage direct de la pression d'air de gonflage p dans les paraisons par les canalisations axiales 26, 27 et les poinçons 24, 25. Dans la seconde position des électrovannes 21 à 23, illustrée par les flèches en traits mixtes, les paraisons sont mises à l'atmosphère de la manière suivante: la commande électrique Y est excitée, de sorte que l'air à la pression pl traverse l'électro25 vanne 23 et actionne les électrovannes 21, 22 qui passent alors en position de dégonflage des paraisons. Les flèches p indiquent que l'alimentation des canalisations 26, 27 en air de gonflage est interrompue. Alors que de nouvelles paraisons doivent être gonflées, la programamtion automatique du dispositif par les relais précités déclenche la mise au repos de la commande Y, et le cycle cidessus recommence. On décrira maintenant en référence à la Figure 3 le procédé plus pariculièrement visé par l'invention. Les deux demi-moules 6 a sont écartés l'un de 5 l'autre, et de la matière plastique sort de la tête d'extrusion 3 avec soufflage d'air dans la paraison 28, commandé automatiquement par l'électrovanne 21 (ou 22) associée à la tête 3 et qui est elle-même déclenchée par l'électrovanne 23 comme décrit précédemment. 10 L'air est soufflé dans la paraison 28 qui se gonfle progressivement, à une pression d'environ 0,6 bar par exemple, le début de cette étape étant illustré par le schéma a. On poursuit le soufflage à cette pression 15 jusqu'à ce que la paraison 29 ait pratiquement la longueur du récipient 9 terminé et une section transversale égale à celle des empreintes 7 lorsque le moule 6 est fermé Cette étape est indiquée par le schéma b, et le soufflage d'air est interrompu par 20 l'électrovanne 23 lorsque la paraison a pris la forme référencée 29 à l'étape b. Au cours de cette étape, la matière plastique est donc répartie uniformément dans chaque tranche horizontale de la paraison 29, dont 25 l'épaisseur est ainsi constante dans une tranche donnée. On coupe ensuite le soufflage d'air (étape c) pour dégonfler la paraison qui prend l'aspect flasque référencé 31, en la mettant par conséquent à 30 l'atmosphère ou en dépression Comme indiqué précédemment, l'interruption du soufflage d'air est obtenue par excitation de la commande électrique Y de l'électrovanne 23. On ferme le moule 6 sur la paraison dégo- fiée 31 (étape d) dont les parois sont de ce fait maintenues hors de tout contact avec les parois froides de l'empreinte 7 On déplace ensuite le moule 6 (qui peut mouler deux récipients 9 a, dans l'exemple 5 illustré à la Figure 1) pour l'amener au-dessous des cannes de soufflage d'air 8 On souffle par celle-ci de l'air à forte pression, par exemple de l'ordre de 7 bars, comme indiqué par les flèches portées sur le schéma d, de sorte que les parois de la paraison Sa 10 emprisonnée à l'intérieur du moule 6 sont appliquées simultanément en tous leurs points sur l'empreinte 6. L'air emprisonné entre la paraison 31 et l'empreinte 7 se répartit et forme un écran qui est éliminé au moment du soufflage, par des passages (non 15 représentés) prévus à cet effet comme connu en soi entre les deux demi-moules 6 a. Durant le soufflage, la matière est donc rapidement et uniformément appliquée-sur toute la surface de l'empreinte 7, y compris les points les plus 20 éloignés de l'axe de la paraison Sa, car l'expansion nécessaire a déjà été ébauchée hors du moule 6. Après interruption du soufflage d'air, on ouvre le moule 6 pour en extraire les récipients moulés Sa, les ébarber de manière connue en soi, et on 25 évacue les récipients finis 9. Le moule 6 est replacé en attente sous les filières 3 et le cycle recommence pour les paraisons suivantes, On constate que, comme déjà indiqué, 30 l'épaisseur de la paroi des récipients 9 est rigoureusement uniforme dans une tranche transversale donnée, et ce d'une extrémité-à l'autre du récipient. Ce résultat avantageux est rendu possible par le gonflage préalable des paraisons à l'extérieur du t 1 moule (étapes a, b) et leur dégonflage (étape c) avant fermeture du moule sur celles-ci Ceci empêche toute prise de contact prématurée entre l'empreinte 7 et la paraison et par conséquent des solidifications locales 5 prématurées de la matière s'opposant a son étirage uniforme. On constate en outre de manière surprenante que le procédé selon l'invention permet de diminuer légèrement le poids des flacons, donc la quantité de 10 matière plastique nécessaire à leur fabrication. De plus, la résistance des différents flacons susceptibles d'être obtenus par l'invention est nettement améliorée par rapport à celle des flacons obtenue par le procédé antérieur, ce qui est 15 d'autant plus avantageux que les flacons ont un poids légèrement diminué. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et peut comporter des variantes d'exécution Il est notament possible de remplacer 20 les électrovannes 21,22 de programmation du soufflage d'air dans les têtes d'extrusion 3 par tout autre dispositif équivalent. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'un corps creux par extrusion et soufflage de matière plastique, notamment de récipients ( 9) de forme complexe, dans 5 lequel on alimente en matière plastique une extrudeuse ( 1) comprenant une vis de plastification de la matière et une filière ( 3) d'extrusion équipée d'un poinçon ( 24, 25) déplaçable pour régler l'épaisseur de la paroi du corps creux ( 91, et on obtient à la sortie de 10 la filière ( 3) une paraison ( 28) ébauchant la forme du corps creux ( 9), on sépare la paraison de la matière plastique extrudée en amont, on gonfle ensuite cette paraison par soufflage d'air à l'intérieur d'un moule ( 6) dans lequel est formée une empreinte ( 7) de la 15 forme voulue pour le corps ( 9) puis on ouvre le moule ( 6) pour libérer le corps moulé ( 9 a) sur l'empreinte ( 7), caractérisé en ce que le moule ( 6) étant ouvert. on souffle de l'air dans la paraison ( 28) à travers la filière d'extrusion ( 3) pour gonfler la paraison à 20 l'extérieur du moule ( 6) jusqu'à ce que sa longueur soit sensiblement égale à la longueur finale voulue du corps creux ( 9), puis on ferme le moule ( 6) sur la paraison ( 31), et on souffle de l'air dans cette dernière à une pression suffisante pour plaquer sa paroi 25 sur l'empreinte ( 7). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on souffle de l'air dans la paraison ( 28) à l'extérieur du moule ( 6) jusqu'à ce que la section transversale de la paraison ( 29) soit égale 30 à celle de l'empreinte ( 7) du moule, afin de répartir uniformément la matière dans chaque tranche horizontale de la paraison ( 29), puis on dégonfle la paraison ( 29) en coupant le soufflage d'air et en la mettant à l'atmosphère ou en dépression afin de lui donner un aspect flasque, et on ferme le moule ( 6) sur la paraison dégonflée ( 31) dont les parois sont ainsi maintenues hors de tout contact avec les parois froides de l'empreinte ( 7) jusqu'à la 5 reprise du soufflage d'air dans la paraison ( 31) emprisonnée à l'intérieur du moule ( 6). 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'air est soufflé dans la paraison ( 26) hors du moule ( 6) à une pression de 10 l'ordre de 0,6 à 0,7 bar, et dans la paraison ( 31) à l'intérieur du moule à environ 7 bars. 4 Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant au moins une filière ( 3) d'extrusion de 15 matière plastique, reliée à des moyens d'alimentation ( 1, 2) en matière plastifiée, des moyens de coupe et de soudure de la base de la paraison ( 15), des moyens de soufflage d'air dans la paraison obtenue à la sortie de la filière ( 3), un moule ( 6) destiné à 20 recevoir la paraison et présentant une empreinte intérieure ( 7) correspondant à la forme voulue pour le corps creux ( 9) à mouler, au moins une canne ( 8) de soufflage d'air à l'intérieur du moule, un disposiitf pour déplacer le moule ( 6) de la filière d'extrusion 25 ( 3) jusqu'à la canne ( 8) de soufflage et vice-versa, ainsi que des moyens d'évacuation des corps creux finis ( 9) et des déchets, caractérisée en ce qu'elle comprend une première électrovanne ( 21, 22) associée aux moyens de soufflage d'air dans la tête d'extrusion 30 ( 3) associée et commandée par une électrovanne ( 23) pour mettre la paraison ( 29) correspondante à l'atmosphère après gonflage, puis pour couper la mise à l'atmosphère après un temps prédéterminé et ainsi permettre le gonflage de la paraison suivante. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le dégonflage de la paraison est programmable au moyen de relais temporisés constituant la commande électrique (Y) de la seconde électrovanne ( 23), qui commande pneumatiquement la première électrovanne (( 21, 22).