Brevet FR2598114A1 — publié le 19871106

L'invention vise des perfectionnements aux procédés et aux machines déjà connus pour la fabrication de corps creux et particulièrement de bouteilles en matières thermoplastiques par extrusion soufflage. Ces perfectionnements sont caractérisés par la combinaison nouvelle de moyens originaux et des moyens connus d'extrusion soufflage ayant pour avantage, en particulier, une grande productivité à l'empreinte et une finition du corps creux au niveau du col et du fond, dans le moule. On comprendra mieux l'intérêt de ces perfectionnements en rappelant brièvement l'état de la technique actuelle de la fabrication de corps creux en matières thermoplastiques par extrusion soufflage. L'extrusion soufflage consiste à fondre la matière plastique sur un ensemble vis/fourreau. L'action conjuguée de la pression et de la température permet de compacter, de fondre et d'homogénéiser cette matière et la mettre en forme à l'état fondu ; on obtient une paraison. Par des moyens adéquats, un moule en deux parties se saisit d'une portion de cette paraison. Le moule présente une empreinte de part et d'autre d'un plan de point ayant la forme précise du corps creux à obtenir. La matière est plaquée contre les parois de l'empreinte du moule sous l'action d'un fluide gazeux introduit dans la paraison par une aiguille ou une canne de soufflage par exemple. La matière est maintenue sous pression jusqu'au refroidissement complet du corps creux ainsi formé. Une fois rigide, le corps creux est éjecté hors du moule de manière a être ébavuré, voir usiné, soit sur une partie annexe de la machine, soit sur un dispositif indépendant de la machine. On comprend ainsi que des machines reposant sur ce principe ont des phases de formage du corps creux qui se succèdent et que la productivité de la machine est dépendante du temps d'exécution de chacune des phases intervenant dans le cycle, d'une part et que la finition du corps creux d'autre part, fait l'objet d'un traitement ultérieur sur la machine ellemême, en dehors de son formage ou à l'extérieur de la machine sur une partie annexe. L'intervention a pour objet d'augmenter sensiblement la production par empreinte par la mise en oeuvre de séquences de mise en forme du corps creux qui se superposent de telles sorte que le rapport du temps de refroidissement sur le temps de cycle soit aussi proche de 1 que possible. On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles ainsi que d'autres qui s'y rattachent, et les avantages de l'invention en se reportant à la description suivante et aux dessins annexés donnant à simple titre d'exemples quelques modes de mise en oeuvre avantageux non limitatifs à l'égard desquels - La Fig. 1. représente le diagramme de fonctionnement des 9 phases du procédé faisant lobjet de l'invention, en fonction du temps. - La Fig. 2. représente une partie du diagramme de fonctionnement générai de la machine et notamment, les trois séquences originales du procédé faisant l'objet de l'invention, en fonction du temps. - La Fig. 3. représente l'action résultante des séquences de la Fig. 2, de manière schématique. - La Fig. 4. représente une vue en perspective schématique de l'appareil de moulage du procédé permettant la fabrication du corps creux entièrement terminé et notamment les perfectionnements faisant l'objet de l'invention. - La Fig. 5. est une vue en plan et en coupe de la lame de la guillotine particulièrement avantageuse pour l'obtention d'une finition intégrée et de qualité supérieure du buvant de la bouteille. - Les Figs. 6a et 6b sont un ensemble de deux vues en coupe d'un moule avant sa fermeture et après sa fermeture, ainsi que la position relative de la paraison par rapport à l'empreinte. - La Fig. 7. représente une vue en perspective schématique du positionnement relatif séquentiel de la lame de la guillotine par rapport à la porte du demi moule dessiné. - - La Fig. 1. représente le diagramme de fonctionnement des neuf phases du procédé faisant l'objet de l'invention en fonction du temps à savoir Phase A : l'extrudeuse est en fonctionnement continu, cette phase est donc permanente et se superpose à toutes les autres phases du procédé. Phase B : La longueur de paraison nécessaire à la fabrication d'un corps creux est ajusté var un barrage infra-rouge (voir description de la Fig.6) qui va en présence de la matière, déclencher le cycle, c'est-à-dire Phase C : Montée/descente de la presse. Phase D : Fermeture/ouverture du moule. Phase E : Sortie/rentrée des portes du moule. Phase F : Sortie/rentrée de l'aiguille de piquage soufflage. Phase G : Sortie/rentrée de l'aiguille de déchet de col. Phase H : Soufflage de la bouteille. Phase I : Sortie/rentrée de la lame de la guillotine de finition du col. - La Fig. 2. représente le diagramme de fonctionnement de 3 plases particulières du procédé faisant l'objet de l'invention en fonction du temps. La séquence B concerne un signal infra-rouge donné par un émetteur 33 et un récepteur 34, permettant de repérer le front de matière 35 lorsque ce signal est à l'état haut (h) il indique la présence du front de matière 35 et permet de déclencher la phase C. Cette phase C est la montée de la presse 2 sous l'action des deux vérins 3 et 31, le capteur 4 permet de déclencher la fermeture de la presse 2 sous l'action de la genouillère 8. Le capteur 5 permet l'admission de l'air 101 dans les vérins 3 et 31 côté tige, simultanément avec le maintien de l'air 10 côté fond des vérins 3 et 31. On comprendra que l'on est en présence d'un système à action différentielle, dans ce cas et à titre d'exemple, pneumatique. Le capteur 6 permet de couper l'alimentation en 10 tout en maintenant l'air en 101 côté tige des vérins 3 et 31. La Fig. 3 permet de comprendre la liaison effective entre les informations des capteurs et signale les effets sur les pièces mécaniques. La Fig. 4 représente en perspective l'ensemble de l'appareil de moulage lui-même, solidaire de la presse 2 de la machine par des moyens de fixation connus et non représentés. Cet appareil de moulage porte les éléments suivants - Les plateaux 111 et 112 qui supportent la genouillère du mouvement des plateaux 11 et 111. - Les plateaux 11 et 111 qui supportent les deux demi-moules 12 et 121 ayant chacun une demi empreinte du corps creux à réaliser 13. - Le demi-moule 12 est porteur du vérin 14, lui-même attelé à une lame 15 qui va se déplacer à l'intérieur d'une rainure 16, de section droite, équivalente à celle de la lame 15 lorsque les deux demi moules 12 et 121 sont joints. Cette rainure 16 sert alors de guide au déplacement de la lame 15. Le demi moule 121 est porteur d'un vérin de piquage soufflage 18; équipé d'une aiguille 19, elle-même montée sur un axe de vérin 20. On comprend qu'il s'agit là d'un élément technologique connu, dont l'intérêt particulier réside dans la faible course de déplacement de l'aiguille, de l'ordre de 20 mm et les inerties réduites au minimum afin d'avoir une exécution du mouvement dans un temps très court. Ces deux demi moules 12 et 121 sont de plus équipés de deux portes de moule 21 et 211. Ces portes ont pour but de combler l'espace libre de la fente 16 au niveau du col de l'empreinte 22, perpendiculairement mais dans le même plan de coupe de la lame 15, lorsque le moule est fermé pendant le moulage du corps creux. La Fig. 7 montre de manière précise, la position relative de la porte 211 avec la lame 15 en position moulage en trait fort, en position finition en trait discontinu. Le vérin 23, équipé d'une aiguille 24, est monté sur une partie fixe de la presse et son axe perpendiculaire à celui du corps creux est contenu dans le plan de joint. L'aiguille 24 porte le déchet de col 25 au moment ou celui-ci a été séparé du corps creux par la lame 15. La Fig. 5. représente, en plan et en coupe, la lame de la guillotine 15 du déchet 25. Cette lame présente deux guidages 26 et 261, qui selon une section droite quelconque s'encastrent exactement avec un jeu minimum de fonctionnement à l'intérieur de la rainure 16, voir Fig. 7, de manière à ce que le plan de coupe 31 se confonde avec celui qui lui est opposé, 32 dans la rainure 16. Les angles 27 et 28 ont pour but : 27 de trancher la matière avec un angle de coupe compatible avec le matériau à trancher, 28 d'éviter le collage de la matière sur la lame (angle de dépouille). g g ds qvzet d'cIIpst Le profil 30,Vreprésenté sous l'une des variantes possibles, présente la caractéristique avantageuse de faire pénétrer la lame 15 avec une loi de coupe obtenue par la combinaison du déplacement linéaire de la lame et la variation de la géométrie du fil 30. Cette combinaison permet d'obtenir une finition particulièrement avantageuse, sans autre mouvement que le déplacement linéaire de la lame 15. Les trous 29, visibles sur la vue en plan de la lame 15, #nt pour but au moment de la pénétration de la lame dans la matière, de mettre à la pression atmosphérique l'air sous pression contenu dans le corps creux. Le diamètre de ces trous 29 doit être tel que le débit d'échappement maintienne tout au long de la pénétration de la lame, une pression > à 1 bar. On comprendra l'intérêt de ce perfectionnement cité à titre d'exemple, lorsque l'on sait que la matière au moment du passage de la lame 15 est dans un état viscoélastique nécessitant un soutien maintenant les formes exactes du col pendant toute la durée de la pénétration de la lame 15 dans la matière. La description des éléments de machines, pouvant être considérés comme des perfectionnements justifiant les avantages de l'invention en rapport avec l'état de la technique actuelle, ayant été faite; il importe à présent de situer les phases de mise en forme du corps creux faisant intervenir les éléments de machines dans un cycle complet de fabrication du corps creux, pour montrer que l'action concomitante de ces éléments de machine, et de la superposition de certaines séquences du cycle, conduit effectivement à améliorer sensiblement la productivité de la machine et à justifier les avantages décrits mais non limitatifs de la présente invention. L'extrusion de la paraison 36 issue de l'outillage 37, permet à la soudure 35 de faire agir les capteurs 33 et 34, lesquels déclenchent la phase B. Lorsque la phase B a permis de lancer la phase C, après avoir été retardée par la temporisation 1, la montée de la presse 2 s'effectue sous l'action de l'entrée de l'air 10 dans les vérins 3 et 31 coté fond. L'air est à une pression normale de service a 4 bars. Lorsque le capteur 4 détecte le passage de la presse 2 dans son mouvement vertical de bas en haut, la presse 2 va se fermer sous l'action d'une genouillère 8, actionnée par un vérin 9, lui-même alimenté par l'air en 10. La montée de la presse se poursuit. Lorsque le capteur 5 détecte le passage de la presse, l'air 101 est admis à une pression normale > , 4 bars dans les vérins 3 et 31 côté tige, alors que l'air 10 est maintenu dans les mêmes vérins, côté fond. La montée de la presse se poursuit par l'effet différentiel des sections des vérins côté fond et côté tige, ce qui donne une force résultante favorable à la montée de la presse. Lorsque le capteur 6 détecte le passage de la presse, l'air 10 est coupé alors que l'air 101 est maintenu dans les vérins côté tige. La presse est alors renvoyée vers le bas avec un mouvement accéléré dû à la montée en pression, côté tige, des vérins engendrée pendant la montée de la presse entre les capteurs 5 et 6. La descente de la presse est alors un mouvement accéléré, puis uniforme, puis deccéléré lorsque les vérins sont sollicités au niveau de leurs amortisseurs internes respectifs. On comprend que la presse a un mouvement de montée/descente qui s'inverse sans marquer d'arrêt au point haut de ce mouvement. Seul le point bas du mouvement constitue le point d'arrêt de la presse au repos. Lorsque le capteur 4 a détecté le passage de la presse dans son mouvement vertical de bas en haut, la séquence D : la fermeture de la presse 2 par la genouillère 8 et le vérin 9 a débuté. Le capteur 4 se situe avant le capteur 6. On comprend alors, que selon l'écart de temps entre 4 et 6 la fin de fermeture de la presse intervient pendant ou après l'inversion du sens de déplacement de la presse. En d'autres termes, la fermeture de la presse a été anticipée par rapport au mouvement de montée et descente de celle-ci. Ce qui permet d'avoir un effet de coupe de la paraison 36 par le pincement des demi moules 12 et 121 dans le plan 17, et par la traction exercée par le mouvement de descente au moment de l'inversion du sens de déplacement de la presse Fig. 6a. Un réglage soigneux de la position des détecteurs 5 et 6 permet d'obtenir une coupe ne nécessitant aucun outil complémentaire comme le nécessite l'état. actuel de la technique en extrusion soufflage, tel que sabre, ciseau, lame chauffante, etc... Le capteur 7 indique que la presse est fermée, c'est-à-dire que les demi moules 12 et 121 sont au contact dans le plan de point 17. La phase de soufflage par une aiguille, procédé de soufflage par aiguille connu en extrusion soufflage, a lieu. Simultanément le vérin 23 lance l'aiguille 24 (Fig. 4) qui va se planter dans le déchet de col 25, à ce stade du cycle encore solidaire du corps creux. il est à remarquer que la coupe de la paraison décrite a comme avantage complémentaire de permettre la soudure des bords de la paraison 35. Cette soudure servira en fait à étancher le fond du corps creux qui sera réalisé au cycle suivant. La Fig. 6 b. montre clairement l'avantage de ce qui vient d'être dit au sujet de la soudure du fond du corps creux, puisque la longueur de la paraison 39 prise en compte par le moule est inférieure à la hauteur du corps creux à réaliser 38. Une fois la paraison prise en compte par le moule puis soufflée et refroidie pour en faire un corps creux, les portes du moule 21 et 211 libèrent la totalité de la rainure 16, comme le montre la Fig. 7. La lame 15, par son déplacement linéaire et son profil de coupe, vient séparer le corps creux de son déchet. 25 le moule s'ouvre et le déchet de col 25 est extrait du-moule par le retour conditionné de l'aiguille 24, lorsque le passage entre les deux demi-moules 12 et 121 est suffisant pour permettre l'évacuation du déchet pendant l'ouverture du moule. Enfin, lorsque l'ouverture du moule débute, des éjecteurs non représentes, en prenant appui sur les parois du corps creux le dégagent par moitié, mais simultanément de chaque demi moule. Ils maintiennent de ce fait le corps creux exactement dans l'axe d'extrusion. En fin d'ouverture complète du moule, le corps creux est lâché par les éjecteurs et tombe par gravité hors du moule. Bien que ce soit évident, on mentionnera encore, que l'invention ne se limite pas aux seuls procédés effectivement décrits, ni aux seuls moyens combinés à ces procédés mis en oeuvre, par la machine décrite, à simple titre d'exemple, pour matérialiser les diverses idées inventives, mais que bien au contraite, son domaine s'étend expressément à toutes les variantes d'exécution ou d'application, ou ne combinant que partiellement les moyens et procédés de l'invention, ou encore des moyens et procédés équivalents ou simplement comparables, notamment par séparation de fonctions, aussi bien que par déplacement, inversion ou transposition des dispositions décrites. RtWEND#CATiCN# I - Procédé d'extrusion soufflage, mettant en cause un diagramme de fonctionnement, comportant une séquence te combinaison du mouvenent vert.- cal de bas en haut et de haut en bas, avec la fermeture de la presse, ca- ractérisé par le fait: que le contact des deux demi-noules, se fait au moment même, de l'inversion du sens de déplacement du moule, ou pendant la descente. 2 - Procédé d'extrusion soufflage, selon la revendication I, caracteri- sé par le fait: qu'il comporte un dispositif de coupe de la paraison solidaire du moule et qui, associé à la fermeture et au déplacement relatif du moule, dans l'axe de l'extrusion, par un effet de pincement et de traction associés, permet simultanément, la coupe et la soudure du fond, du corps creux suivant, le cycle en cours. 3 - Procédé d'extrusion soufflage, selon les revendications I et 2, caractérisé par le fait: que la finition du corps creux, c'est-a-dire, la sé -paration du déchet de col, d'avec le corps creux fini, se réalise dans le moule, par un dispositif à guillotine, pendant la phase de soufflage, afin de maintenir les formes exactes du col, pendant l'opération de coupe. 4 - Procédé d'extrusion soufflage, selon la revendication 3, caractér- sé par le fait: que la lampe la guillotine, dus dispositif de coupe du déchet de col, possède un profil en forme de quart d'ellipse, ce qui permet pendant le déplacement de la lame de la guillotine, d'avoir une finition, sans bavure du col. 50- tchine d'extrusion soufflage, selon l'une quelconque des revendications I, 2, 3 et 4, caractérisée par le fait: que la mise en oeuvre des séquences, de mise en forme du corr creux, est superposée, de façon que le rapport, du temps de refroidissement, sur le temps de cycle, soit aussi proche de I, que possible