Brevet FR2722135A1 — publié le 19960112

La présente invention concerne de façon générale le domaine de la fabrication automatique de récipients en matière plastique pour le conditionnement, notamment de matières alimentaires tels que des laitages et plus particulièrement un nouveau dispositif pour réaliser de tels récipients. On connait déjà de l'état de la technique un dispositif pour thermoformer des récipients en matière plastique, qui comporte une pluralité de poinçons massifs montés mobiles en translation verticale dans une armature commune et une palette munie de moules de formage. Les poinçons massifs dudit dispositif en se déplaçant verticalement, s'engagent dans les moules de formage correspondants en emboutissant un film en matière plastique, préalablement positionné entre les poinçons et lesdits moules de formage de telle manière qu'il est pincé entre l'armature commune desdits poinçons et les bords de la palette. Ce dispositif connu comprend en outre un système qui permet lorsque le film plastique est embouti dans lesdits moules, d'injecter de l'air sous pression dans la chambre commune définie entre l'armature et la palette serrées l'une contre l'autre, I'air sous pression se répartissant dans chacun des moules de formage de manière à plaquer le film plastique embouti sur les parois desdits moules de formage pour réaliser les récipients. Un tel dispositif présente cependant plusieurs inconvénients. Tout d'abord, l'emboutissage du film en matière plastique par un poinçon massif conduit à une répartition inégale de la matière plastique dans le moule de formage. En effet, le poinçon massif en s'engageant dans le moule de formage, entraîne la majorité de la matière plastique dans le fond du moule. Le récipient ainsi formé présente un fond plus épais que ses parois. Pour obtenir une épaisseur de parois donnant à cellesci la rigidité requise à la tenue du récipient, il est alors nécessaire d'utiliser des films plastiques d'épaisseurs plus importantes, ce qui entraine un surcoût de fabrication. En outre, I'injection d'air sous pression dans la chambre commune définie entre l'armature et la palette réunies, est réalisée dans une zone centrale au-dessus desdits moules de formage. La répartition de l'air dans les moules de formage est alors incontrôlable et souvent inégale. Afin de remédier à cet inconvénient, on est là aussi amené à utiliser un film en matière plastique de plus grande épaisseur afin de s'assurer que celui-ci, méme avec une injection d'air minimum se plaque contre les parois du moule de formage pour former le récipient. Par ailleurs, on connait également de l'état de la technique un dispositif pour thermoformer des récipients en matière plastique, qui comportent un poinçon de formage apte à emboutir un film en matière plastique dans un moule de formage, ledit poinçon de formage comportant à son extrémité d'emboutissage des lames extensibles par l'intermédiaire d'un système mécanique à rotules logé dans le corps dudit poinçon. Au cours de la descente du poinçon de formage dans le moule, les lames s'écartent vers l'extérieur dudit poinçon par l'intermédiaire du système à rotules , de telle sorte qu'elles étirent verticalement et honzontalement le film en matière plastique à l'intérieur du moule. Le système mécanique d'actionnement desdites lames est prévu de sorte que lorsque l'extrémité du poinçon arrive au fond du moule les lames sont alors écartées au maximum, cet écartement maximum correspondant aux dimensions du fond de moule. Ce dispositif de type connu présente plusieurs inconvénients. Le principal inconvénient de ce dispositif est que le système mécanique à rotules qui porte et qui actionne les lames d'emboutissage à l'extrémité du poinçon de formage, s'use au cours des utilisations successives dudit dispositif et présente un fonctionnement qui n'est pas fiable. En effet, les lames peuvent à tout moment se désolidariser du poinçon et se fondre dans le plastique embouti, ce qui entraine alors un arrêt immédiat de la machine pour sortir le pot défectueux et réparer le dispositif. En outre, l'extension des lames dudit poinçon impose une descente progressive de ce dernier à l'intérieur du moule, et donc une cadence de fonctionnement du dispositif réduite. Afin de pallier les inconvénients de l'état de la technique précité, I'invention propose un nouveau dispositif pour réaliser par thermoformage des récipients en matière plastique, qui comprend un contre-moule et un moule de formage aptes à se déplacer verticalement l'un par rapport à l'autre pour venir l'un contre l'autre et pincer un film en matière plastique positionné entre ceux-ci, le contre-moule comportant un poinçon de formage apte à se déplacer verticalement de façon à s'introduire dans le moule de formage, ce dernier comportant une paroi interne refroidie dont la forme est essentiellement celle du récipient. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le poinçon de formage comporte à une de ses extrémités une pluralité d'ailettes d'emboutissage fixes, aptes à venir en contact avec le film en matière plastique et à l'étirer à l'intérieur du moule de formage au cours de l'introduction du poinçon de formage à l'intérieur de ce dernier, et en ce que le poinçon de formage comporte un conduit longitudinal central qui débouche à son extrémité d'emboutissage munie des ailettes pour assurer lors d'une étape finale de thermoformage du récipient, I'injection d'air sous pression dans ':lue moule de formage en vue de conformer définitivement le récipient en matière plastique. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de réaliser des récipients en matière plastique dont les parois présentent une bonne rigidité, en emboutissant des films en matière plastique qui présentent des épaisseurs de 10 à 20 % plus faibles que celles des films utilisés avec les dispositifs à poinçons massifs. En effet, selon l'invention, à l'aide du poinçon de formage muni des ailettes d'emboutissage fixes, la répartition de la matière plastique à l'intérieur du moule de formage est réalisée de manière égale et symétrique par rapport à l'axe de symétrie dudit moule de formage. De plus, par l'intermédiaire du conduit central ménagé dans le poinçon de formage, l'injection d'air sous pression s'effectue directement à l'intérieur du moule de formage, ce qui permet une bonne répartition de la matière plastique sur les parois du moule de formage. On obtient ainsi avec le dispositif selon l'invention, un récipient en matière plastique présentant une épaisseur de parois et de fond sensiblement constante, avec une bonne rigidité conférant au récipient la tenue mécanique suffisante lors de son remplissage. En outre, la cadence de travail du dispositif selon l'invention est bien plus élevée que celle du dispositif à poinçon à lames extensibles. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut étre réalisée. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, le poinçon de formage du dispositif étant en position de descente à l'intérieur du moule de formage. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, lors d'une étape ultérieure dans laquelle le film en matière plastique est embouti à l'intérieur du moule de formage et est plaqué contre les parois du moule de formage par soufflage d'air. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention représenté lors du démoulage du récipient en matière plastique thermoformé. La figure 4 est une vue en coupe selon le plan A-A de l'extrémité d'emboutissage du poinçon de formage représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, on a réprésenté un dispositif pour réaliser par thermoformage un récipient en matière plastique. Ce dispositif comporte un contre-moule 100 et un moule de formage 200 aptes à se déplacer l'un vers l'autre pour venir l'un contre l'autre pincer un film en matière plastique 10. Le contre-moule 100 comporte une armature 110 ouverte en partie inférieure et munie d'un circuit de refroidissement 111 dans lequel circule un liquide de refroidissement. En outre, le contre-moule 100 comporte un poinçon de formage 120 de forme essentiellement cylindrique, apte à se déplacer en translation selon l'axe vertical X-X', sous l'action d'un vérin ici non représenté, à l'intérieur de l'armature 110, vers l'extérieur de celle-ci, via son ouverture inférieure, pour s'introduire à l'intérieur du moule de formage 2oye. Le poinçon de formage 120 coulisse de façon étanche à l'intérieur de l'armature 110, I'étanchéité étant réalisée au moyen d'un joint annulaire 140 logé dans la paroi externe du poinçon de formage 120 et venant en appui contre la paroi interne de l'armature 110. Le poinçon de formage 120 comporte une extrémité d'emboutissage inférieure 121 munie d'ailettes d'emboutissage fixes 130. Comme le montre la figure A, le poinçon de formage comporte dans ce cas typique huit ailettes d'emboutissage réparties régulièrement en étoile sur la circonférence du poinçon de formage 120. Selon le mode de réalisation de la figure 4, ces ailettes 130 viennent de formation avec ledit poinçon réalisé par exemple en aluminium ou en inox. Bien entendu, selon une variante de réalisation non représentée, on peut envisager que les ailettes d'emboutissage soient rapportées et fixées à l'extrémité d'emboutissage du poinçon de formage. Chaque ailette 130 s'étend vers l'extérieur dudit poinçon, sa forme et ses dimensions étant adaptées à la forme du récipient en matière plastique à réaliser. Chaque ailette 130 comporte une arête arrondie qui est destinée à venir en contact avec le film en matière plastique à emboutir. Selon une caractéristique avantageuse du poinçon de formage représenté sur la figure 1, les ailettes 130 réalisées en un matériau métallique, tel que l'aluminium ou l'inox, sont revêtues d'un revêtement de surface, tel que le;téflon (marque déposée) de façon à permettre un glissement des aptes sur le film en matière plastique et éviter ainsi le déchirement de ce dernier à l'emboutissage. En outre, le poinçon de formage 120 comporte un conduit central longitudinal 123 ouvert à l'extrémité supérieure 122 dudit poinçon 120 et débouchant au niveau de l'extrémité d'emboutissage inférieure 121 de ce dernier. Le conduit central permet, comme cela sera décrit ultérieurement, d'injecter de l'air sous pression à l'intérieur du moule de formage pour la formation finale du récipient. Le moule de formage 200 est ouvert en partie supérieure, cette ouverture correspondant à l'ouverture inférieure de l'armature 110 du contre-moule 100. I1 comporte dans l'épaisseur de ses parois un circuit 210 dans lequel circule un liquide de refroidissement pour refroidir la paroi interne 220 dudit molle de formage. La paroi interne 220 du moule de formage présente essentiellement la forme du récipient en matière plastique à réaliser. Cette forme est symétrique par rapport à l'axe X-X'. Le moule de formage 200 comporte dans son fond des sorties d'air débouchant dans des conduits latéraux d'évacuation d'air 230. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante. Dans une première étape, ici non représentée, le contre-moule 100 se déplace selon l'axe X-X' verticalement vers le moule de formage 200 pour venir l'un contre l'autre pincer un film en matière plastique 10 préalablement chauffé à une température de l'ordre de 200in et positionné entre ceux-ci de façon à obturer l'ouverture supérieure du moule de formage. Lorsque le contre-moule 100 et le moule de formage 200 sont positionnés l'un contre l'autre, ils définissent entre eux une chambre intérieure 30 séparée en deux parties par le film en matière plastique 10. On notera ici que la chambre intérieure 30 définie entre l'armature 110 du contre-moule 100 et le moule de formage 200, est parfaitement étanche du côté du contre-moule, l'étanchéité étant assurée par le joint annulaire 140. Dans une étape ultérieure plus particulièrement représentée sur la figure 1, le poinçon de formage 120 se déplace verticalement en translation suivant l'axe X-X' de façon à s'introduire dans le moule de formage 200 en emboutissant le film plastique 10. L'emboutissage du film plastique 10 s'effectue par l'intermédiaire des ailettes d'emboutissage 130 qui viennent au contact du film plastique 10 et qui étirent, de façon préférentielle selon des directions verticale et horizontale, ce dernier à l'intérieur du moule de formage. Le poinçon de formage étant à une température plus faible que celle du film plastique, les parties 11 du film plastique 10 qui rentrent en contact avec les arêtes arrondies des ailettes 130 sont alors refroidies. Par contre, les parties 12 du film 10 qui ne sont pas en contact avec les ailettes et qui sont1 comme le montre plus particulièrement la figure A, situées entre les ailettes 130 restent chaudes. A cet effet, il convient de souligner que les ailettes sont disposées de telle sorte qu'elles permettent d'orienter les zones refroidies du film plastique 10 en contact avec elles par rapport aux zones 12 du film plastique qui restent chaudes, de façon à permettre une déformation symétrique et contrôlée du film plastique 10. Au cours de l'emboutissage du film en matière plastique 10 par le poinçon de formage 120, l'air se trouvant dans la chambre intérieure 30, entre le fond du moule de formage et le film plastique, est évacué par les sorties situées au fond du moule de formage, vers l'extérieur via les conduits latéraux d'évacuation d'air 230. Comme le montre la figure 2, lorsque le poinçon de formage 120 est totalement descendu à l'intérieur du moule de formage, le film plastique est complétement introduit à l'intérieur du moule de formage. On injecte alors de l'air sous pression dans le conduit central longitudinal 123 du poinçon 120, par l'entrée située à son extrémité supérieure 122, de telle sorte que l'air arrive directement dans le moule de formage, via la sortie d'air située à l'extrémité d'emboutissage 121 dudit poinçon, pour plaquer le film plastique 10 embouti contre la paroi interne 220 du moule de formage 200. Lorsque le film plastique 10 rentre en contact avec la paroi interne 220 refroidie du moule de formage 200, celui-ci se refroidit et prend ainsi la forme du récipient en matière plastique à réaliser. On notera que le poinçon de formage 120 peut comporter de manière avantageuse un diffuseur, ici non représenté, qui peut prendre la forme de multi-trous positionnés à proximité de l'extrémité d'emboutissage 121 dudit poinçon, de manière à permettre une meilleure répartition de l'air à!l'intérieur du moule de formage 200 sur le film plastique 10 à déformer. En outre, le poinçon de formage 120 peut comporter, en association avec le diffuseur, un clapet également non représenté, situé à proximité de l'extrémité supérieure 122 du poinçon 120 correspondant à l'entrée d'air dans le conduit 123, le clapet permettant une régulation de l'injection d'air sous pression dans le moule de formage. Dans une étape finale plus particulièrement représentée sur la figure 3, lorsque l'ensemble du film plastique thermoformé est totalement refroidi, il suffit d'écarter le contre-moule 100 du moule de formage 200 pour démouler le récipient en matière plastique ainsi formé. Bien entendu, on peut envisager selon l'invention un ensemble comportant plusieurs dispositifs du type décrit précédemment, c'est-àdire, plusieurs associations de contre-moule et moule de formage permettant alors de thermoformer simultanément dans un film plastique une pluralité de récipients en matière plastique. Dans ce cas, on remarquera que de manière avantageuse, I'injection d'air sous pression est réalisée par l'intermédiaire de chaque poinçon de formage, directement dans chaque moule de formage, ce qui permet une répartition égale de la matière plastique dans chaque moule. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour réaliser par thermoformage des récipients matière plastique, qui comprend un contre-moule (100) et un moule de formage (200) aptes à se déplacer verticalement l'un par rapport à l'autre pour venir l'un contre l'autre et pincer un film en matière plastique (10) positionné entre ceux-ci, le contre-moule (100) comportant un poinçon de formage (120) apte à se déplacer verticalement de façon à s'introduire dans le moule de formage (200), ce dernier comprenant une paroi interne (220) refroidie dont la forme est essentiellement celle du récipient à réaliser, caractérisé en ce que le poinçon de formage (120) comporte à une de ses extrémités (121) une pluralité d'ailettes d'emboutissage fixes (130), aptes à venir en contact avec le film en matière plastique (10) et à I'étirer à l'intérieur du moule de formage (200) au cours de l'introduction du poinçon de formage (120) à l'intérieur de ce dernier, et en ce que le poinçon de formage (120) comporte un conduit longitudinal central (123) qui débouche à son extrémité d'emboutissage (121) munie des ailettes (130) pour assurer, lors d'une étape finale de thermoformage du récipient, l'injection d'air sous pression dans le moule de formage (200) en vue de conformer définitivement le récipient en matière plastique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon de formage (120) comporte un diffuseur agencé dans le conduit (123) d'injection d'air sous pression, à proximité de son extrémité (121) munie des ailettes d'emboutissage (130) et un clapet situé dans ledit conduit d'injection d'air (123) à proximité de l'extrémité opposée (122) dudit poinçon (120), le diffuseur et le clapet permettant d'optimiser la répartition d'air dans le moule de formage. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les ailettes (130) présentent une forme et une orientation de manière à déformer régulièrement et symétriquement par rapport à l'axe vertical de déplacement X-X' du poincon de formage (120) le film en matière plastique (10) à l'intérieur du moule de formage (200). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque ailette (130) présente une arête de forme arrondie qui vient en contact avec le film en matière plastique à emboutir, et qui permet un glissement dudit film sur ladite arete. z. Dispositif selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que les ailettes (130) viennent de formation avec le poinçon de formage (120). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ailettes (130) sont rapportées et fixées sur le poinçon de formage (120). 7. Dispositif selon l'une des revend.cations 1 à 6, caractérisé en ce que les ailettes (130) sont réalisées en un matériau métallique et comportent un traitement de surface pour obtenir un glissement du film en matière plastique à emboutir sur celles-ci. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le poinçon de formage (120) comporte à son extrémité d'emboutissage (121) huit ailettes d'emboutissage furets (130) disposées en étoile vers l'extérieur dudit poinçon (120). 9. Dispositif pour réaliser par thermoformage des récipients en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 qui fonctionnent simultanément afin de réaliser à partir d'un film en matière plastique une pluralité de récipients en matière plastique.