Brevet FR2630964A1 — publié le 19891110

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le moulage par soufflage d'un corps creux en matière thermoplastique, dans lequel une ébauche à fond fermé portée par un mandrin de soufflage est mise en place dans un moule de soufflage, une barre d'étirage est introduite dans l'ébauche à travers le mandrin de soufflage, l'ébauche est axialement étirée par la barre d'étirage et elle est élargie par l'amenée d'air de soufflage pour former le corps creux fini. On connaît, pour augmenter la résistance de corps creux en matière plastique, l'orientation biaxiale de l'ébauche dans le moule de soufflage, l'ébauche mise en place dans le moule de soufflage à la température d'orien- tation étant étirée axialement par une barre d'étirage, jusqu'à qu'elle vienne s'appliquer sur la partie de fond du moule, pendant que se produit l'évasement radial par l'air de soufflage. La matière plastique est de cette façon orientée biaxialement de façon voulue et elle reçoit des propriétés améliorées souhaitables. Comme on le sait, l'entraînement de la tige d'étirage peut être réalisé par un piston actionné pneuma- tiquement ou mécaniquement par un entraînement à came. US-A-4 409 161 décrit un entraînement pneumatique de mandrins d'étirage. On connaît d'après EP-A-0 008 481 le déplacement, respectivement chacun sur un chemin incurvé, tant d'un mandrin de soufflage portant l'ébauche que d'un mandrin d'étirage pénétrant dans le mandrin de soifflage de telle façon que le mandrin de soufflage soit d'abord amené dans le moule de soufflage et placé dans celui-ci alors que le mandrin d'étirage est en rappel en hauteur, à la suite de quoi le mandrin d'étirage avance et étire axialement l'ébauche. On connaît encore (DE-A-24 54 066) l'étirage axial de l'ébauche avant la fermeture du moule de soufflage, un mandrin d'extension guidé par un chemin de came étant déplacé vers le haut, jusqu'à ce que le fond de l'ébauche vienne s'appliquer sur le fond du moule de soufflage. Dans un autre dispositif de moulage par soufflage connu (DE- A-32 47 194), une ébauche enfoncée sur un mandrin de souffla- ge est mise en place dans un moule de soufflage et un mandrin d'étirage est introduit dans l'ébauche, jusqu'à ce qu'il s'applique sur le fond de l'ébauche. un chemin incurvé assure l'entraînement de la tige d'étirage. A l'extrémité du chemin incurvé la tige d'étirage est couplée avec un vérin d'étirage et l'étirage axial de l'ébauche est réalisé par le vérin d'étirage. Le but fondamental de l'invention est de commander le processus d'étirage de l'ébauche de telle façon que la répartition des épaisseurs de paroi du corps creux à souffler soit optimisée, que la résistance augmente et que de la matière soit économisée. Le but indiqué est atteint en prévoyant que l'ébauche est étirée par la barre d'étirage sur une longueur partielle prédéfinie du moule de soufflage, que l'air de soufflage est amené après ce préétirage, que l'air de soufflage poursuit cet étirage de l'ébauche et évase celle-ci, et que, pendant ce temps, la barre d'étirage est maintenue appliquée sur le fond de l'ébauche. De préférence: - l'ébauche est suffisamment étirée par la barre d'étirage pour qu'une fraction longitudinale prédéfinie de l'ébauche soit étirée en présentant une paroi d'épaisseur plus faible. Avantageusement, la fraction longitudinale étirée de l'ébauche constitue, lors de l'élargissement, une partie du corps creux dans laquelle la dilatation radiale est relativement faible. Il est intéressant de prévoir, dans ce cas, que la partie longitudinale étirée constitue une région de col du corps creux. - dans la partie longitudinale de l'ébauche prédéfinie en vue de l'étirage, l'épaisseur de paroi est maintenue plus faible. Avantageusement, au raccord à la partie de débouché de l'ébauche, cette dernière est étirée en une paroi d'épaisseur plus mince. - pour l'étirage de l'ébauche, la barre d'étirage est entraînée par un dispositif mécanique de guidage. - pour le maintien du fond, la tige d'étirage est entraînée pneumatiquement. L'invention fournit également un dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comportant des moules de soufflage placés sur une roue entraînée à rota- tion,un mandrin de soufflage, une tige d'étirage qui peut être introduite dans l'ébauche à travers un alésage axial du mandrin de soufflage et un entraînement de tige d'étirage qui consiste en un vérin, et dans lequel le cylindre du vérin peut être déplacé axialement par un chemin incurvé pour le préétirage de l'ébauche, et il est actionné pneu- matiquement pour la suite du déplacement de la tige d'étira- ge après avoir quitté le chemin incurvé. De préférence, dans ce dispositif: - le vérin est un vérin télescopique, dans lequel une tige de piston constituant la tige d'étirage peut se déplacer dans un cylindre intérieur, qui est disposé de façon mobile dans un cylindre extérieur fixe. Avantageuse- ment, le cylindre intérieur est entraîné par le chemin incurvé et actionné pneumatiquement. - le cylindre intérieur est fixé sur un chariot mobile sur des tiges de guidage. Avantageusement, ce cylindre intérieur est fixé sur le chariot sur son extrémité tournée vers le mandrin de soufflage, et le chariot porte à son extrémité inférieure un galet qui pénètre dans le chemin incurvé. - le dispositif comprend deux tiges de guidage sur chacun des deux côtés du cylindre. - le chemin incurvé est monté de façon réglable sur un axe de pivotement. Avantageusement, ce chemin incurvé est agencé pour saisir le rouleau des deux côtés. Dans le procédé selon l'invention, l'ébauche introduite dans le moule de soufflage est d'abord étirée mécaniquement d'une course prédéfinie et réglable, puis l'air de soufflage est introduit et-la poursuite de l'étirage axial est réalisée simultanément par l'air de soufflage et le mandrin d'étiage. Le mandrin d'étirage est de préfé- rence amené sur l'ébauche de telle façon que l'extrémité de la tige d'étirage est maintenue appliquée sur le fond de l'ébauche. L'étirage axial ainsi que l'évasement radial de l'ébauche en un corps creux fini sont donc réalisés par l'air de soufflage, tandis que la tige d'étirage, après l'étirage mécanique, a pour fonction de guider de façon sure le fond de l'ébauche jusqu'à son application sur la partie de fond du moule de soufflage, afin que ce fond ne puisse se décaler latéralement. Le préétirage de l'ébauche qui est exécuté avec guidage forcé a pour but d'étirer une partie de paroi prédéfinie de l'ébauche et en particulier à l'emplacement o, lors du soufflage ultérieur de l'ébauche, l'élargissement radial est plus faible que ce qui est prédéfini par le plus grand diamètre extérieur du corps creux. Un exemple typique d'utilisation est une bouteille avec une région de col conique. Dans une certaine zone, comprise entre la partie de débouché de la bouteille et le corps de bouteille, la matière de l'ébauche est allongée par le préétirage dû à la tige d'étirage. Cette zone étirée est ensuite conformée en une partie conique de col lors du processus de soufflage. Pour définir la partie de l'ébauche qui doit être étirée, il est possible de conférer à l'ébauche dans le dispositif de chauffage un profil de température qui amène la partie de paroi à étirer à une température plus élevée. De préférence cependant, l'ébauche est produite avec une épaisseur de paroi plus faible dans la partie de paroi prédéfinie, de sorte que, même sans profil de température, l'étirage de l'ébauche se produit dans la zone de l'épaisseur de. paroi plus faible. -* Une plus faible épaisseur de paroi peut être réalisée lors du moulage par injection des ébauches par une conformation appropriée. De préférence la variation de section lors de la formation de la parti? de débouché peut s'effectuer sur l'ébauche. A cet effet, l'extrémité ouverture d'une ébauche tubulaire est chauffée à la tempéra- ture de déformation et, dans un moule de débouché, est conformé un filetage pour l.'introduction d'une fermeture à vis et un bourrelet pour la mise en place d'une fermeture en couronne. On connaît à ce sujet l'étirage axial de la partie de paroi de l'ébauche adjacente à la partie de débouché. On obtient de cette façon une distribution d'épaisseur de paroi qui, en partant d'un emplacement le plus mince au voisinage de la partie de débouché, croît peu à peu jusqu'à l'épaisseur d'origine de paroi de l'ébauche. Ceci est par exemple décrit dans DE-A-31 01 284. 1-09. Si l'on réalise dès lors l'étirage mécanique de l'ébauche chauffée à la température d'orientation, la zone de section située au-dessous de la bride de ferme- ture est étirée jusqu'à une épaisseur de paroi mince. Dans une bouteille de 1,5 1, par exemple la partie de paroi de section conique située au-dessous de la bride de fermeture est étirée d'une longueur d'environ 2 cm à une longueur d'environ 8 cm. Cette partie étirée corres- pond au col de bouteille conique ultérieur. Selon l'invention, l'ébauche est étirée d'abord par un mandrin d'étirage actionné pour l'entraîner méca- niquement et ensuite par l'air de soufflage. il est de cette façon possible de régler l'étirage mécanique à une. course parfaitement définie, qui amène une optimisation de l'épaisseu- de paroi, puis, à l'instant défini avec précision o l'ébauche a atteint une longueur définie, de déclencher l'amenée d'air de soufflage pour exécuter les processus de fin de l'étirage ainsi que de l'élargis- sement. Il s'agit ici d'un élément important de l'invention. Pendant la poursuite du processus d'étirage par l'air de soufflage, la tige d'étirage doit être maintenue appli- quée sur le fond d'ébauche, de sorte que celui-ci ne soit pas libéré, tandis que, d'autre part, la tige d'étirage ne doit pas former de soufflure sur ce fond. De préférence ceci est réalisé grâce à un réglage correspondant de l'entrai- nement pneumatique de la tige d'étirage. On va maintenant décrire plus en détail un mode de réalisation de l'invention au vu du dessin. Ce dernier représente: les figures 1 à 4 une représentation schéma- tique des étapes successives du procédé, la figure 5 une coupe de l'ébauche, la figure 6 une vue de côté à travers un dispositif d'actionnement de la tige d'étirage pour une moule de soufflage fixé sur une roue de soufflage, et la figure 7 une coupe du moule de soufflage et le dispositif d'étirage, la tige d'étirage étant repré- sentée dans deux positions successives. A la figure 1 une ébauche V enfoncée sur un mandrin de soufflage 10 est mise en place entre deux moitiés de moule de soufflage 11, 12. Une tige d'étirage 15 se trouve au-dessous du mandrin de soufflage 10. L'entraînement de la tige d'étirage 15 est réalisé par un vérin télesco- pique 16, dont le cylindre extérieur 16 est fixe. Dans le cylindre extérieur peut se déplacer un cylindre intérieur 18, dans lequel à nouveau est mobile un piston 19 relié à la tige d'étirage 15. A la figure 2, la tige d'étirage 15 est en position avant, et elle est donc introduite dans l'ébauche V à travers le mandrin de soufflage 10 et elle est au- dessous du fond de l'ébauche V. A cet effet, on a introduit dans le cylindre intérieur 18 de l'air comprimé, qui a déplacé le piston 19 de la tige d'étirage vers la position haute. La course I a donc été parcourue. Dans cette position de la tige d'étirage 15, un galet 20 fixé sur le cylindre intérieur 18 se déplace sur un chemin incurvé 21, qui sur la figure 3 est de tracé oblique montant. Lorsque le moule de soufflage parvient depuis la position d'étirage de la figure 2 jusque dans laposition de la figure 3, la tige d'étirage 15 est déplacée mécaniquement vers le haut par le galet 20 qui se déplace sur le chemin incurvé. Le préétirage mécanique de l'ébauche V atteint alors la longueur de course II. Lorsque la position de l'ébauche V représentée à la figure 3 est atteinte, une partie de paroi prédéfinie de l'ébauche est allongée de la longueur de course II, et est donc étirée avec une épaisseur de paroi plus mince, on introduit alors de l'air de soufflage qui entre par une fente non représentée entre la tige d'étirage 15 et le mandrin de soufflage 10 à l'intérieur de l'ébauche. L'étirage de l'ébauche est poursuivi axialement par l'air comprimé jusqu'à ce qu'elle vienne s'appliquer sur la partie de fond supérieure du moule de soufflage 11, 12. Pendant l'étirage axial dû à la courbe la partie supériere du grand piston est sous vide, de sorte que le galet suiveur passe,dans la rainure, de la face inférieure à la face supérieure. C'est-à-dire que le cylindre intérieur 18 est forcé de se déplacer vers le haut, de sorte que la tige d'étirage, après qu'elle a quitté le chemin incurvé, suit l'ébauche qui s'étire axialement, et il guide cette tige au centre. Simultanément, l'élargissement radial de l'ébauche est réalisé par l'air de soufflage pour parvenir à l'état fini. La figure 5 représente une coupe transversale d'une ébauche V réalisée par le procédé décrit. L'ébauche V se compose d'une partie de paroi tubulaire avec un fond fermé. A l'extrémité ouverte se trouve une partie de débou- ché M qui est apte à la mise en place de la fermeture à vis. La partie de débouché se termine dans une partie de bride F. Entre la bride F et la partie cylindrique d'ébauche se trouve une zone B qui présente une section transversale variable. La partie la plus mince de la section transversale se trouve au-dessous de la bride F, et la section transversale augmente constamment à partir de là jusqu'à ce qu'elle atteigne l'épaisseur de paroi dans la zone cylindrique. Une distribution de section de ce type peut être obtenue par formage de la partie de débouché M et de la bride F par étirage de l'ébauche. La zone B de l'ébauche est étirée selon le procédé représenté au vu des figures 1 à 4 par le préétirage mécanique de l'ébauche et constitue ultérieurement le col conique du corps creux, qui est représenté à la figure 4. Grâce au procédé selon l'invention, il est donc possible d'étirer de façon contrôlée une partie prédéfinie de l'ébauche et d'amincir de cette façon la paroi dans la zone de çol H. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé est représenté aux figures 6 et 7. Sur la périphérie exté- rieure 30 d'une roue de soufflage 31 entraînée en rotation autour d'un axe vertical non représenté sont fixées, à des distances périphériques égales, une série de stations de soufflage, parmi lesquelles une station de soufflage 32 est représentée à la figure 6. Chaque station de souf- flage 32 se compose de deux moitiés de moule de soufflage 33, 34, d'un moule de fond 35 ainsi que d'un mécanisme non représenté d'ouverture et de fermeture des moitiés de moule de soufflage. Un mandrin d'étirage 36 porte une ébauche V visible à la figure 7. Le mandrin d'étirage est transféré d'une roue de chauffage sur un porte-mandrin de soufflage 37 puis il est enfermé, comme l'indique la figure 7, entre les moitiés de moule de soufflage 33, 34 lors de la fermeture de ces moitiés. Le mandrin de soufflage 36 présente un alésage central 38, à traves lequel peut être introduite une tige d'étirage 40. Une fente annulaire entre l'alésage 38 et la tige d'étirage sert à l'introduction de l'air de soufflage dans l'ébauche V. La fente annulaire est en liaison avec une amenée d'air de soufflage non représentée. La tige d'étirage 40 est entraînée par un vérin télescopique 42. Un cylindre extérieur 43 comportant une - tête 44 de cylindre est fixé sur la périphérie extérieure de la roue de soufflage 31. La tige d'étirage 40 porte un piston 46, mobile dans un cylindre intérieur 48, la partie inférieure du cylindre 48 étant ouverte et la partie supérieure étant fermée par une tête 49 de cylindre qui est fixée sur un étrier 50. L'étrier 50 est une partie d'un chariot 52, qui est mobile sur deux tiges de guidage 53, 54 fixées sur les deux côtés du cylindre 43 placées à la périphérie extérieure 30 de la roue de soufflage 31. A l'extrémité inférieure du chariot 52 se trouve également un étrier , qui porte en son milieu un galet tournant 56. Lorsque le galet 56 se déplace sur un chemin de guidage 60, le chariot 52 se déplace ainsi que le cylindre intérieur 48 qui y est fixé. A la partie inférieure du cylindre intérieur 48 est fixé un piston 57, mobile dans le cylindre extérieur 43. Dans la tête 58 inférieure du cylindre extérieur 43 est ménagée une amenée d'air 59. La pression peut être appliquée par ce canal 59 sur le piston 46 pour la tige d'étirage 40 et sur le piston 57 pour le cylindre intérieur 48. Dans la tête supérieure de cylindre 44 est ménagé un canal d'air comprimé 45 par lequel la pression peut être appliquée au piston-57. Le chemin incurvé 60 est réalisé sur un levier 62, pivotant autour d'un axe de pivotement 63, ce qui permet de régler la raideur de la pente du chemin incurvé 60. Le réglage est réalisé par un entraînement à broche 65, entraîné par moteur électrique. Comme le représente 1.0 la figure 6, le levier 62 présente une forme en U de sorte que le rouleau 56 se déplace entre le chemin incurvé 60 et l'aile supérieure 66. On va maintenant expliquer l'actionnement de la tige d'étirage 40: à l'origine, la tige d'étirage se trouve dans la position en retrait, dans laquelle la tête 68 de la tige d'étirage se trouve sous le mandrin de soufflage 36. Après la fermeture des moitiés de moule de soufflage 33, 34 la roue de soufflage, qui est entraînée en rotation de façon continue, parvient dans la position représentée à la figure 7. La tige d'étirage 40 est alors poussée vers le haut à travers le mandrin d'étirage 36 dans l'ébauche V et la tête 68 de la tige d'étirage se trouve au-dessous du fond fermé B de l'ébauche V. Pour cette course vers l'avant de la tige 40 d'étirage, le cylindre 43 est relié à l'air comprimé par le canal 59, de sorte que le piston 46 relié à la tige d'étirage 40 est déplacé de la position inférieure à la position supérieure représentée. Pour définir avec précision la position supé- rieure, une butée non représentée est prévue. Le cylindre intérieur 48 n'est pas actionné ici, car le piston 57 est de même soumis à la pression d'air par le canal 59, une contre-pression plus élevée étant cependant appliquée au piston 57 par le haut par le canal 45, de sorte que le cylindre intérieur 48 n'exécute aucun mouvement. Dans la position de la tige d'étirage 40 repré- sentée à la figure 7 dans la moitié droite, dans laquelle cette tige est introduite dans l'ébauche V, le galet 56 se déplace sur le chariot 52 sur le-cheminincurvé 60. La poursuite de la course de la tige 40 se produit mécaniquement sous l'effet du chemin de guidage 60, le chario 52 étant déplacé vers le haut, le cylindre intérieur 48 étant poussé vers le haut vers l'extérieur du cylindre extérieur 43, jusqu'à ce que soit atteinte la position représentée dans la moitié gauche de la figure 7. Dans cette position, l'ébauche V a été étirée dans la direction axiale d'une longueur prédéfinie qui est définie par le réglage de hauteur du levier 62. Pendant l'étirage mécanique de l'ébau- che, l'espace annulaire entre le cylindre intérieur 48 et le cylindre extérieur 43 est mis sous vide par le canal , de sorte que, en raison de la pression agissant sur la face inférieure du piston 57, le galet 56 reste en appui sur la bride supérieure 66 après avoir quitté le chemin incurvé 60 et il est ensuite libéré. A la suite du processus d'étirage mécanique représenté à l'aide de la figure 7 se produit l'étirage ultérieur de l'ébauche V ainsi que son élargissement en un corps creux fini par amenée de l'air de soufflage dans l'ébauche au moyen du mandrin de soufflage. De cette façon, le cylindre intérieur poursuit sa course sous l'action de l'air comprimé, la pression étant choisie de telle façon que la tête 68 de la tige d'étirage suive le fond B et reste appliquée sur le fond, pour guider celui-ci de façon centrée, jusqu'à ce que le fond B vienne s'appliquer sur le fond de moule 35. L'élargissement de l'ébauche se produit simultanément jusqu'à ce qu'elle s'applique sur les moitiés de moule de soufflage. Le processus de soufflage est alors terminé. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage par soufflage d'un corps creux en matière thermoplastique, dans lequel une ébauche à fond fermé (V) portée par un mandrin de soufflage (10) est mise en place dans un moule de soufflage, une tige d'étirage (15) est introduite dans l'ébauche à travers le mandrin de soufflage, l'ébauche est axialement étirée par la tige d'étirage et elle est élargie par amenée d'air de soufflage pour former le corps creux fini, caractérisé en ce que l'ébauche est étirée par la tige d'étirage sur une longueur partielle (II) prédéfinie du moule de souf- flage, en ce que l'air de soufflage est amené après ce préétirage, en ce que l'air de soufflage poursuit cet étirage de l'ébauche et élargit celleci et que, pendant ce temps, la barre d'étirage est maintenue appliquée sur le fond de l'ébauche. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche est suffisamment étirée par la barre d'étirage pour qu'une fraction longitudinale prédéfinie de l'ébauche soit étirée en présentant une paroi d'épaisseur plus faible. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fraction longitudinale étirée de l'ébauche constitue, lors de l'élargissement, une partie du corps creux dans laquelle la dilatation radiale est relativement faible. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie longitudinale étirée constitue une région de col du corps creux. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans la partie longitudinale de l'ébauche prédéfinie en vue de l'étirage, l'épaisseur de paroi est maintenue plus faible. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au raccord à la partie de débouché de l'ébauche, cette dernière est étirée en une paroi d'épaisseur plus mince. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour l'étirage de l'ébauche, la barre d'étirage est entraînée par un dispositif mécanique de guidage. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour le maintien du fond, la tige d'étirage est entraînée pneumatiquement. 9. Dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8 comportant des moules à soufflage (33, 34, 35) placés sur une roue (31) entraînée à rotation, un mandrin de soufflage (36), une tige d'étirage (40) qui peut être introduite dans l'ébauche à travers un alésage axial du mandrin de soufflage et un entraînement de tige d'étirage qui consiste en un vérin (42), caractérisé en ce que le cylindre (48) du vérin peut être déplacé axialement par un chemin incurvé (60) pour le préétirage de l'ébauche, et en ce qu'il est actionné pneumatiquement pour la suite du déplacement de la tige d'étirage (40) après avoir quitté le chemin incurvé. 10. Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce que le vérin est un vérin télescopique (42), dans lequel une tige de piston constituant la tige d'étirage (40) peut se déplacer dans un cylindre intérieur (48), qui est disposé de façon mobile dans un cylindre extérieur (43) fixé. 11. Dispositif selon la revendication 10, carac- térisé en ce que le cylindre intérieur (48) est entraîné par le chemin incurvé (60) et actionné pneumatiquement. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le cylindre intérieur (48) est fixé sur un chariot (52) mobile sur des tiges de gui- dage (53, 54). 13. Dispositif selon la revendication 12, carac- térisé en ce que le cylindre intérieur (48) est fixé sur le chariot (52) sur son extrémité tournée vers le mandrin de soufflage (36), et en ce que le chariot porte à son extrémité inférieure un galet (56) qui pénètre dans le chemin incurvé (60). 14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend deux tiges de guidage (53, 54) sur chacun des deux côtés du cylindre (42). 15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le chemin incurvé est monté de façon réglable sur un axe de pivotement (63). 16. Dispositif selon la revendication 15, carac- térisé en ce que le chemin incurvé est agencé pour saisir le rouleau (56) des deux côtés.