Brevet FR2766754A1 — publié le 19990205

DESCRIPTION Procédé et dispositif de réalisation par thermo-formage-soufflage d' un récipient ou d'une forme en matière plastique La présente invention concerne de façon générale le domaine de la fabrication automatique des récipients en matière plastique pour le conditionnement notamment des matières alimentaires et plus particulièrement un nouveau procédé de réalisation de ces récipients ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de réalisation. On connaît déjà un procédé de fabrication industrielle de ces récipients par thermoformage qui consiste principalement à partir d'un film plastique préalablement chauffé et introduit entre un moule et un contre moule de l'emboutir avec un poinçon puis par soufflage d'air ou aspiration de former le récipient dans sa forme finale. Ce type de procédé utilise aujourd'hui principalement deux modèles de poinçons d'emboutissage présentant chacun leurs inconvénients: Poinçon massif: l étirage et la répartition du plastique sont incontrôlables compte-tenu du glissement de celui-ci sur ce modèle de poinçon. Poinçon à lames en ailettes: de fabrication complexe et fragile, ils marquent des impacts et fragilisent les zones localisées autour de ceux-ci sur les récipients qui peuvent présenter certains défauts d'étanchéité. La présente invention vise a proposer un nouveau procédé de thermoformage pour la réalisation de récipients en matière plastique, maîtrisant parfaitement la répartition de la matière sur l'ensemble du récipient sans fragiliser certaines zones par l'impact du poinçon d'emboutissage, permettant ainsi l'économie de matière première. Plus particulièrement le procédé de réalisation selon l'invention comprend les étapes consistant à: a) introduire un film en matière plastique chauffé, entre un moule dont le fond de moule mobile télescopique est préalablement sorti et un contre moule comportant un poinçon en position rétractée. b) dans une première étape d'étirer la surface de plastique servant ultérieurement à former le fond du récipient entre le fond de moule télescopique et le déplacement du poinçon jusqu'à pincement du plastique entre celui-ci et le fond de moule extérieur. c) dans l'étape suivante d'étirer la surface de plastique servant ultérieurement à former les parois verticales du récipient par pincement du plastique entre le poinçon et le fond de moule extérieur et déplacement de l'ensemble jusqu'à ce que le fond de moule soit en position finale de formage du récipient. d) de rétracter simultanément le poinçon et le piston central du fond de moule dans leurs positions initiales en soufflant dans le même temps de l'air sous pression autour et à travers le poinçon. e) démouler le récipient en matière plastique obtenu. Selon d'autres caractéristiques du procédé de réalisation selon l'invention: - à l'étape a et b le piston central 117 est rétracté, il étire la partie de plastique 10a après que le poinçon 215 ait pincé le plastique 10 avec le fond de moule 115. - à l'étape c l'air sous pression est injecté avant que le poinçon 215 ait amené le fond de moule 115 à sa position finale de formage et cet air entraîne le fond 115 dans celle-ci en même temps qu'il forme le récipient. - à l'étape c le piston central 117 est rétracté, il étire la partie de plastique 10a après que le poinçon 215 ait amené le fond de moule 115 à sa position finale de formage. - à l'étape d de rétracter simultanément le poinçon 215 et le piston central 117 dans leurs positions initiales en aspirant dans le même temps autour du fond de moule et au travers du moule par les orifices 113 et 114. -à l'étape d la pression d'air injectée est comprise entre 1.10 5 Pa et 5.10 5 Pa environ. -avant l'étape å, une banderole continue et fermée de la hauteur partielle ou totale du récipient a été introduite dans le moule pour permettre par collage sur le plastique formé de renforcer et décorer le récipient final obtenu. - avant l'étape a, une étiquette a été introduite dans le moule et maintenue en place par le vide pour permettre par collage sur le plastique formé, de décorer le récipient final obtenu. - Selon l'invention le dispositif de mise en oeuvre comporte un moteur électrique avec une vis à billes pour le déplacement du poinçon 215. Ce même dispositif comporte un vérin pneumatique ou un moteur électrique, pour le déplacement du fond de moule 115, synchronisé avec le mouvement du poinçon 215. Il comporte également une énergie pneumatique et un ressort de compression pour le mouvement du piston 117. 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 être réalisée. Les figures 1 à 4 représentent, vu en coupe verticale, le mode de réalisation du dispositif de thermoformage selon l'invention, aux différentes étapes du procédé de réalisation d'un récipient à répartition de matière contrôlée conforme à l'invention. La figure 5 représente des formes géométriques de pincement du plastique entre le poinçon et le fond de moule données à titre d'exemples non limitatifs. Selon un dispositif particulier de mise en oeuvre se référant à la figure 6 le pincement du plastique peut être réalisé entre le poinçon 215 et le fond de moule télescopique 120. L'étirement du plastique 10b est réalisé par le déplacement synchronisé du poinçon 215 et du fond de moule télescopique 120, l'étirement du plastique 10a est réalisé par le piston 216. En préambule, on notera que sur l'ensemble des figures les éléments ou parties identiques ont été repérés par les mêmes signes de référence. En référence à la figure 1 on a représenté un dispositif de mise en oeuvre d'un procédé de réalisation d'un récipient en matière plastique par thermo-étiragesoufflage d'un film en matériau plastique mono ou multimatières. Les différentes étapes du procédé sont explicitées ultérieurement. Ce dispositif comporte deux parties, une partie inférieure appelée moule 100 et une partie supérieure appelée contre moule 200. Ces deux parties sont aptes à se déplacer suivant une direction verticale ZZ' pour pincer le film en matière plastique 10 . Le moule 100 comprend une chemise 110 insérée dans un bloc 111 entre lesquels circule un liquide de refroidissement 112. A la base de cette chemise 110 existent des orifices 113 et 114 servant à l'échappement d'air pendant la réalisation du récipient. Un fond de moule télescopique 115 comporte un circuit de refroidissement 116 et un piston central 117 aptes à se déplacer par rapport au moule 100 suivant l'axe zz'. La plaque supérieure 118 assure le pincement et le refroidissement du film plastique 10 non formé avec le contre moule 200. Le contre moule 200 comprend une chemise 210 insérée dans un bloc 211 entre lesquels circule un liquide de refroidissement 212. Un bloc supérieur 213 muni d'un orifice 214 d'arrivée d'air sous pression étanche le contre moule dans lequel se positionne un poinçon 215 rétracté apte à se déplacer suivant l'axe zz' dans la direction du moule. En référence aux figures 1 à 4 nous allons maintenant décrire le procédé de réalisation des récipients en plastique selon l'invention. Dans une étape préliminaire représentée sur la figure 1 on introduit un film en matière plastique 10 chauffé sous le contre moule 200. Le moule 100, et son fond de moule télescopique 115 préalablement sorti, se déplacent suivant l'axe zz' vers le contre moule 200 jusqu'à venir pincer le film entre eux. Le piston central 117 est également sorti à cette étape. Dans l'étape représentée par la figure 2, le poinçon 215 s'est déplacé suivant l'axe zz' pour étirer avec le piston central 117 la partie de plastique 10a destinée à former ultérieurement le fond du récipient jusqu'à venir pincer le plastique 119 avec le fond de moule 115. La partie de plastique 10b est mise sous tension. Dans ce mouvement l'air situé dans le moule s'échappe par orifice central 113. Dans l'étape suivante représentée par la figure 3 le poinçon 215 et le fond de moule 115 étirent la partie de plastique 10b, destinée à former les parois verticales du récipient, par pincement de celle-ci entre eux jusqu'à ce que le poinçon 215 amène le fond de moule 115 dans la position finale de formage du récipient. Dans cette étape la partie de plastique 10a est restée étirée à l'aide du piston central 117 et maintenue à sa température finale de formage sans contact avec les parties refroidies du fond de moule. Seules des zones pré-localisées et choisies de pincement entre le poinçon 215 chaud et le fond de moule refroidi 115 subissent un étirement moindre contrôlé, pour constituer des points de renfort sur le fond du récipient. Comme le montre la figure 4, le poinçon 215 et le piston central 117 se rétractent simultanément avec l'envoi d'air sous pression par le conduit 214 autour et au travers du poinçon 215, permettant ainsi le formage final de la matière plastique qui vient épouser les parois refroidies du moule 100 et du fond de moule 115. Dans le même temps l'air compris entre la matière plastique, le fond de moule et le moule s'échappe par les orifices 113 et 114. Ensuite dans une étape qui n'est pas représentée le moule 100 se sépare du contre moule 200 en se déplaçant suivant l'axe zz' de façon à démouler le récipient. Selon l'invention, on peut réaliser un appareil de fabrication d'une pluralité de récipients en matière plastique, comportant une pluralité des dispositifs qui fonctionnent simultanément sur un seul film en matière plastique positionné dans lesdits dispositifs. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la fabrication des récipients en matière plastique destinés au conditionnement des produits alimentaires. REVENDICATIONS 1- Procédé de réalisation d'un récipient à partir d'un film en matière plastique chauffé par thermoformage entre le fond d'un moule (100) et un poinçon (215) puis application de l'ébauche contre les parois du moule par soufflage, caractérisé en ce que pendant le thermoformage on étire en deux étapes distinctes d'une part la surface de plastique (10a) destinée à former le fond du récipient, située entre une partie télescopique (115 ; 120) du fond de moule et le poinçon (215) déplacé jusqu'à pincement du film entre celui-ci et ladite partie télescopique mise en position sortie, et d'autre part la surface de plastique (lOb) destinée à former la paroi latérale du récipient, par pincement du film entre le poinçon (215) et la partie télescopique (115 ; 120) du fond de moule et déplacement de l'ensemble jusqu'à ce que la partie télescopique du fond de moule soit revenue en position finale de formage du récipient. 2- Procédé de réalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on étire la surface de plastique (10a) destinée à former le fond du récipient au moyen d'un piston central (117 ; 216) après que le film ait été pincé entre le poinçon (215) et la partie télescopique (115 ; 120)du fond de moule. 3- Procédé de réalisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour le soufflage, tout en rétractant simultanément le poinçon (215) et le piston central (117, 216) après l'étirage, on injecte de l'air sous pression sur le film plastique de manière à plaquer celui-ci sur les parois refroidies de la chemise (110) et du fond de moule (115) du moule (100) de manière à former le récipient final. 4- Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on injecte l'air sous pression avant que le poinçon (215) et la partie télescopique du fond de moule (115 ; 120) parviennent en position finale de formage, et cet air entraîne la partie télescopique du fond (115 ; 120) en même temps qu'il forme le récipient. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pendant l'étirage, on évite le contact entre le film et les parois refroidies de la chemise (110) et du fond de moule (115) sauf en des zones de pincement prédéterminées entre le poinçon (215) et la partie télescopique du fond de moule (115 ; 120) servant à étirer le plastique et destinées à constituer des renforts sur le fond du récipient. 6- Procédé de réalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'avant l'étape de thermoformage une banderole continue et fermée, de la hauteur partielle ou totale du récipient a été introduite dans le moule pour permettre par collage sur le plastique formé de renforcer et décorer le récipient final obtenu, ou bien une étiquette a été introduite dans le moule et maintenue en place par le vide pour permettre par collage sur le plastique formé de décorer le récipient final obtenu. 7- Dispositif de mise en oeuvre du procédé de réalisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties, un moule de formage (100) et un contre-moule (200) mobiles l'un vers l'autre suivant un axe (zz') pour pincer le film plastique chauffé (10) entre eux, le contre moule (200) comportant un poinçon d'étirage (215) mobile suivant ledit axe (zz') en direction du moule (100) jusqu'à venir pincer le film plastique (10) contre une partie télescopique (115, 120) d'un fond de moule puis se déplacer avec celle-ci jusqu'à la position finale de la partie télescopique (115, 120) du fond de moule, le dispositif comprenant en outre un piston central (117, 216) pour étirer entre ledit piston et le poinçon (215) une partie du film (l0a) destinée à former le fond du récipient. 8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'un au moins du moule (100) et du contre-moule (200) présente une chemise (110, 210) insérée dans un bloc (111, 211) avec circulation d'un fluide de refroidissement entre bloc et chemise. 9- Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il est prévu dans le contre-moule (200) un orifice (214) d'injection d'air sous pression et dans le moule (100) des orifices (113, 114) d'échappement d'air. 10- Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le poinçon (215) est apte à se déplacer suivant l'axe (zz') au moyen d'un ensemble mécanique tel que moteur électrique et vis à billes, et/ou la partie télescopique (115, 120) du fond de moule est apte à se déplacer suivant l'axe (zz') par rapport au moule (100) au moyen d'une commande telle qu'un vérin, et/ou le piston central (117, 216) est apte à se déplacer suivant l'axe (zz') par des moyens de commande tels qu'à énergie pneumatique dans un sens et ressort de compression dans l'autre sens.