Brevet FR2859199A1 — publié le 20050304

La présente invention a pour objet une installation de soufflage et de 5 remplissage de bouteilles en matière plastique. Elle se rapporte d'une manière générale au conditionnement de corps creux fabriqués par étirage-soufflage à partir d'ébauches, ou "préformes", moulées par injection, notamment de bouteilles en matière thermoplastique telle que io le polyéthylène téréphtalate (P.E.T.) destinées à contenir des liquides de nombreux types et en particulier des boissons telles que eaux minérales ou sodas. Dans le domaine des articles creux, les polymères thermoplastiques ont connu un rapide développement au cours des années écoulées. Les techniques d'étirage-soufflage d'ébauches ou "préformes" permettent actuellement d'obtenir des bouteilles présentant un minimum de poids en même temps qu'un niveau élevé de propriétés mécaniques. La réalisation des récipients de ce type nécessite deux opérations qui peuvent se dérouler en des endroits distincts. Tout d'abord une préforme de dimension réduite est réalisée par injection, puis refroidie et stockée. La préforme est ensuite chauffée à nouveau puis amenée à sa forme définitive par soufflage dans un moule approprié. Dans de nombreux cas, l'étirage-soufflage est effectué sur le même lieu que le remplissage et les autres opérations de conditionnement des récipients (bouchage, étiquetage, etc). Actuellement, ces différentes interventions sont chacune réalisées par une machine particulière fabriquée par une entreprise spécialisée. Afin d'obtenir un rendement compatible avec les cadences de production imposées dans ce domaine, ces machines sont souvent mises en ligne au moyen de systèmes de convoyage adaptés. Cependant, chaque entité, en raison de la diversité des origines et des fonctions, présente des caractéristiques propres entraînant en général des difficultés importantes de mise au point des installations. En effet durant les différentes étapes, de la transformation au conditionnement de l'emballage, les considérations suivantes doivent être prises en compte: - Lors du réchauffage de la préforme le corps de celle-ci situé au- dessous du col ne peut en aucun cas être touché sous peine de créer lors de la phase de soufflage des variations de distribution d'épaisseur sur le corps de la bouteille. Dans cette première étape le col (extérieur et intérieur) avec sa collerette est la seule partie qui peut-être touchée pour la manutention de la io préforme et cela jusqu'à son introduction dans les moules de soufflage. - Lors de la phase de soufflage l'introduction de la canne d'étirage et de l'air de soufflage se fait naturellement par l'ouverture du col celui- ci devant donc naturellement être dégagé pour permettre le plus grand passage possible de l'air de soufflage. - La problématique est identique dans la phase de remplissage, celui-ci s'effectuant également par le col. - Quand à la phase de bouchage il est évident que le col doit être libéré pour permettre la pose du bouchon. - Enfin l'étiquetage, s'il est incorporé à l'équipement, nécessite que 20 la zone de pose de l'étiquette sur l'emballage soit libérée. Ces différentes contraintes font que les équipements actuels multiplient les transferts en changeant en plus de référence entre col, fond ou orifice du récipient en fonction des différentes phases, ce qui aboutit à des installations d'un encombrement souvent très important, à une limitation des cadences et à une fiabilité réduite de l'ensemble. Le dispositif selon la présente invention permet de remédier à tous ces inconvénients. Le système développé dépasse le cadre de la mise en ligne de machines diverses (souffleuse, remplisseuse, boucheuse, étiqueteuse), qu'il y ait ou non du convoyage entre ces machines, pour se concentrer sur un concept nouveau qui dissocie la partie convoyage (de la préforme à l'article soufflé puis conditionné) des étapes nécessaires à l'obtention des différentes phases de transformation. Ce principe assure une très grande flexibilité de conception, de réalisation et d'utilisation des installations. Ce concept rend possible la réalisation de machines compactes dont l'originalité est de n'avoir qu'une seule fonction de transfert celui-ci se faisant par le 5 col de la bouteille depuis l'entrée de la machine jusqu'à la sortie. Ces machines assurent la fabrication d'un emballage en polyéthylène téréphtalate (P.E.T.) et de son conditionnement jusqu'à l'obtention d'un article dit "sécurisé", c'est à dire conditionné (à savoir rempli) et fermé. A ce niveau l'emballage ne craint plus aucune contamination pouvant provenir de l'extérieur. i0 L'installation conforme à l'invention est constituée d'un ensemble intégré comportant un système de convoyage unique sur lequel sont greffés des équipements de chauffage et d'étirage-soufflage des préformes, de remplissage des bouteilles obtenues, de bouchage et éventuellement d'étiquetage de ces dernières, tous ces composants fonctionnant de façon synchronisée. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une forme de réalisation conforme à la présente demande: la figure 1 est un schéma de principe d'une installation selon 20 l'invention, la figure 2 représente une installation de ce type vue de côté en élévation, la figure 3 représente la même installation vue de dessus et la figure 4 est une coupe transversale verticale agrandie du 25 système de remplissage. Le dispositif, figures 1 à 4, est formé de l'assemblage d'un ensemble de convoyage 1, et de postes "process" composés d'un équipement de chauffage 2 des préformes 3, d'une étireuse-souffleuse 4, d'une station de remplissage 5 des bouteilles 6, de systèmes de bouchage 7 et d'étiquetage 8 et d'un poste d'évacuation 9. L'ensemble de convoyage 1 est constitué d'un système de transfert unique de type linéaire et positif prenant en charge les récipients 6 de la même façon depuis l'entrée de la machine jusqu'à la sortie du produit fini. Cet ensemble, muni de toutes les sécurités nécessaires à son bon 5 fonctionnement, est capoté et mis en surpression avec de l'air filtré. Toutes les parties mécaniques sont positionnées en dessous du niveau du col des récipients 3, 6 pour éviter toute contamination des bouteilles à conditionner. Les bouteilles 6 seront isolées dans un tunnel 10 de volume réduit 10 et parfaitement nettoyable. Un poste complet est prévu entre chaque poste "process" de manière à pouvoir isoler complètement les fonctions les unes des autres. Le convoyage pourra être réalisé de deux façons: 1) Dans le premier cas, le convoyage est réalisé par l'intermédiaire de deux jeux d'outillages à encoches adaptés au diamètre du col des récipients 3, 6 traversant l'ensemble de l'équipement et fonctionnant suivant un cycle carré alternatif: - Un jeu d'outillage fixe maintenant au-dessous du col les récipients 20 aux différents postes "process". - Un jeu d'outillage mobile, monté sur chariot, assurant par un mouvement d'aller-retour les transferts des récipients en les maintenant dans la gorge. 2) Dans le second cas, les récipients 3, 6 reposent sur deux soles de glissement fixes et sans encoches. Les côtés droit et gauche de l'outillage à encoches supérieur fonctionnent suivant un cycle répétitif qui peut-être composé des phases suivantes: -Serrage des articles et avance synchronisée de l'outillage droit et gauche. -Desserrage de l'outillage droit et retour de celui-ci. -Serrage de l'outillage droit. -Desserrage de l'outillage gauche et retour de celui-ci. - Serrage de l'outillage gauche. Cette version a le mérite de supprimer des éléments mécaniques tout en conservant le maintien permanent des articles. Les mouvements d'ouverture/fermeture et de translation de ces éléments sont réalisés par des systèmes mécaniques et pneumatiques 5 judicieusement situés pour éliminer tous risques de pollution des bouteilles. L'équipement de chauffage 2 des préformes 3 comporte trois zones successives: Une zone de chauffage de "pénétration" 11, une zone de stabilisation 12 et une zone de chauffage par répartition 13. io Cet équipement peut avantageusement être conforme à celui faisant l'objet de la demande de brevet déposée par l'auteur de la présente demande sous le numéro FR 03 07 663 et qui décrit un four de réchauffage des préformes comportant une zone de chauffe de pénétration aménagée de manière à ce que les préformes suivent un parcours sinuant entre des lampes à infrarouges courts disposées verticalement. L'étireuse-souffleuse peut être de n'importe quel type et en particulier du type décrit dans la demande N FR 03 05 553 (également déposée par l'auteur de la présente demande) qui concerne un procédé de soufflage de corps creux en matière plastique minimisant la consommation d'air haute pression. Le poste de remplissage 5 pourra être basé sur une technologie de dosage volumétrique, sans contact et sans perte d'eau, et être composé d'un ou plusieurs ensembles identiques comprenant chacun une cuve 14 et des unités de dosage (doseur + bec à membrane), ou être conforme à l'un des types décrits dans la demande de brevet enregistrée auprès de l'INPI sous le N 03 03 767 le 27 mars 2003 (déposé au nom de Newtec Filling System) dosant chacune une partie du volume total. La cuve 14, qui peut être avec couvercle ou de forme cylindrique sans couvercle, contient les doseurs 15 fixes qui sont implantés verticalement et équipés, en leur partie inférieure, d'un bec à membrane. On peut noter que les becs à membrane n'interviennent en aucun cas dans la qualité du dosage, ils assurent uniquement le début du remplissage et ne se referment qu'une fois celui-ci terminé. La conception générale du système de dosage est réalisée pour 5 éliminer toute zone de rétention. Cette technologie est simple et répétitive, le volume étant défini une fois pour toutes au moment de l'usinage des doseurs. Le nombre de joints est extrêmement réduit, le remplissage se fait sans contact, ce qui réduit considérablement les risques de pollution. Voir plan d'ensemble suivant: Les postes de bouchage 7 et d'étiquetage 8 des bouteilles 6 sont équipés de systèmes connus et ayant fait leurs preuves. Ces systèmes devront toutefois être à même de s'adapter aux cadences et caractéristiques de l'ensemble de convoyage. Le système de bouchage 7 peut consister soit en un mécanisme de mise en place de bouchons vissés, soit en un mécanisme de pose d'opercules découpés dans une bande et fixés par thermo-scellage ou par tout autre moyen. L'étiquetage pourra être réalisé, par exemple, grâce à un système de marquage laser avec un concept moderne basé sur un laser CO2, une alimentation et un contrôle des fonctions exécuté sur un processeur industriel. L'ensemble complet de l'installation est monté sur un châssis 16 commun, ce qui permet de regrouper tous les points de connexion des énergies, de simplifier la mise en place sur site et de garantir une excellente ergonomie du système. L'installation est munie de portes d'accès transparentes et sécurisées. Un capotage de l'ensemble permet de maintenir les équipements en surpression grâce à une arrivée d'air stérile. Le générateur d'air stérile est composé d'un ventilateur assurant un débit et une pression en adéquation avec les fuites naturelles de la cabine, un filtre à l'aspiration, un filtre final et un filtre absolu. Le fonctionnement est géré par un automate programmable assurant la gestion de l'ensemble des commandes électriques. Un écran de contrôle affiche les états de fonctionnement ainsi que les consignes nécessaires à la bonne marche de la plate-forme de conditionnement. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet 5 de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des systèmes similaires. REVENDICATIONS 1 . Installation de soufflage et de remplissage de bouteilles en matière plastique, destinée au conditionnement de corps creux fabriqués par étirage-soufflage à partir de préformes moulées par injection, notamment de bouteilles en matière thermoplastique telle que le polyéthylène téréphtalate (P.E.T.) destinées à contenir des liquides de nombreux types et en particulier des boissons io telles que eaux minérales ou sodas, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un ensemble intégré comportant un système de convoyage (1) unique de type linéaire et positif, prenant en charge de façon identique les récipients (3, 6) de l'entrée à la sortie de l'installation et sur lequel sont greffés des équipements de chauffage (2) et d'étirage-soufflage (4) des préformes (3), de remplissage des bouteilles (6) obtenues et de bouchage (7) de ces dernières, tous ces composants fonctionnant de façon synchronisée. 2 . Installation selon la revendication 1, se caractérisant par le fait 20 qu'elle comporte un poste d'étiquetage (8) des bouteilles (6). 3 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le système de convoyage (1) est capoté et mis en surpression avec de l'air filtré. 4 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le système de convoyage (1) est équipé de deux jeux d'outillages à encoches adaptés au diamètre du col des récipients (3, 6), un jeu d'outillages fixe maintient au-dessous du col les dits récipients aux différents postes de traitement et un jeu d'outillages mobile monté sur chariot assurant par un mouvement d'allerretour les transferts des récipients. 5 . Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, se caractérisant par le fait que le système de convoyage (1) est équipé de deux soles de glissement fixes et sans encoches sur lesquelles reposent les préformes (3) ou bouteilles (6) qui sont déplacées par des outillages supérieurs droit et gauche suivant un cycle déterminé permettant d'assurer en permanence leur maintien positif. 6 . Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, se caractérisant par le fait que les systèmes mécaniques et pneumatiques assurant les mouvements d'ouverture/fermeture et de translation des jeux d'outillages sont situés de façon à éliminer tous risques de pollution des dits récipients. 7 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'ensemble des composants de ladite installation est monté sur un châssis commun, de manière à permettre de regrouper tous les points de connexion des énergies et de faciliter la mise en place sur site. 8 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'elle est pourvue d'un capotage de volume réduit permettant de maintenir les équipements en surpression grâce à une arrivée d'air stérile fourni par un générateur composé d'un ventilateur assurant un débit et une pression en adéquation avec les fuites naturelles de la cabine et comportant un filtre à l'aspiration, un filtre final et un filtre absolu. 9 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'elle est gérée par un automate 25 programmable assurant la gestion de l'ensemble des commandes électriques. 10 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'équipement de chauffage (2) des préformes (3) comporte un four pourvu d'une zone de chauffe de pénétration (11) aménagée de manière à ce que les préformes (3) suivent un parcours sinuant entre des lampes à infrarouges courts disposées verticalement. 11 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le poste de remplissage (5) des bouteilles (6) est composé de plusieurs ensembles identiques comprenant chacun une cuve (14) et des unités de dosage (15) avec bec dosant chacune une partie du volume total, les dits ensembles. 12 . Installation selon la revendication 11, se caractérisant par le fait que les ensembles de remplissage (5) sont basés sur une technologie de dosage volumétrique, sans contact et sans perte d'eau. 13 . Installation selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, se caractérisant par le fait que l'équipement de bouchage (7) consiste en un mécanisme de mise en place de bouchons vissés. 14 . Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, se caractérisant par le fait que l'équipement de bouchage (7) consiste en un mécanisme de pose d'opercules découpés dans une bande et fixés par thermoscellage ou par tout autre moyen. 15 . Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'elle comporte un poste d'étiquetage (8) constitué d'un système de marquage laser basé sur un laser CO2, avec alimentation et contrôle des fonctions exécuté sur un processeur industriel.