Brevet FR2883792A1 — publié le 20061006

FOND DE MOULE POUR MOULE DE FABRICATION DE RECIPIENTS THERMOPLASTIQUES, ET DISPOSITIF DE MOULAGE EQUIPE D'AU MOINS UN MOULE EQUIPE D'UN TEL FOND La présente invention concerne, d'une manière générale, le domaine de la fabrication, par soufflage ou étiragesoufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET. Plus spécifiquement, l'invention concerne des perfectionnements apportés dans la conception d'un fond de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec un nombre de pieds compris entre quatre et six, qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-ment à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées rayonnantes à fond convexe, lequel fond du récipient se raccorde au corps du récipient par une zone de raccordement sensiblement cylindrique de révolution, ledit fond de moule comportant, pour le moulage du susdit fond des récipients, un nombre de cavités compris entre quatre et six, qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête concave, les fonds desdites cavités étant distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné. Par le terme de "dorsale", on entend désigner une partie saillante, allongée sensiblement radialement, du fond de moule qui conduit, dans le fond du récipient moulé, à la formation d'une susdite "vallée". La partie des récipients qui est la plus délicate à fabriquer est le fond. C'est en effet le fond qui supporte le poids de la colonne de liquide contenu dans le récipient et, dans le cas où il présente une résistance mécanique insuffisante, il perd sa forme et le récipient ne peut plus reposer de façon stable sur un support. Or le fond, précisément pour qu'il puisse présenter la résistance mécanique souhaitée, possède une épaisseur de paroi sensible, proportionnellement plus grande que celle du reste du récipient. Il en résulte qu'il exige, de façon relative, plus de matière que le corps du récipient dont la paroi atteint actuellement une épaisseur très faible qu'il devient difficile de réduire. Le fond constitue donc la partie du récipient dans laquelle des réductions d'épaisseur, et donc des économies de matière thermoplastique, peuvent encore être envisagées. Au surplus, le fond constitue la région du récipient dont le formage correct par l'opération de soufflage ou d'étirage-soufflage est la plus difficile à réaliser, du fait même que l'épaisseur sensiblement plus importante de matière conduit à un étirage plus lent et à une prise de forme moins facile. Or, pour améliorer sa résistance mécanique, le fond présente en général une forme complexe, voire très complexe, avec de nombreux reliefs en creux et en saillie dont la conformation correcte conduit à la résistance mécanique souhaitée. La déformation correcte de la matière dans la région du fond était jusqu'à présent obtenue en mettant en oeuvre un soufflage sous pression élevée (typiquement de l'ordre de 40x105 Pa) qui permettait de conjuguer cette déformation correcte de la matière avec la pratique de cadences de production élevées de plusieurs milliers de récipients par heure. Cependant la production d'un fluide de soufflage (en général de l'air) sous une pression aussi élevée est très coûteuse en matériel et en énergie électrique consommée et les fabricants souhaitent faire des économies sur ce poste. De plus, un accroissement des cadences de production, comme le souhaiteraient les fabricants, ne peut plus être envisagé dans les conditions de fabrication actuelles. Les difficultés et inconvénients exposés ci- dessus, qui sont d'ordre général, se trouvent encore aggravés dans le cas de récipients pourvus de fonds de forme complexe à pieds saillants multiples dits fonds pétaloïdes . En effet, ces fonds pétaloïdes présentent, périphériquement, une alternance de plots en saillie sensiblement axiale formant vallées les séparant et radialement approximativement rique: l'étirage, notamment des pieds et de creux ou dont les fonds s'étendent sur une enveloppe hémisphéen direction axiale, de la matière au cours du des amplitudes très plots ou des vallées. fond, il faut que la processus de soufflage présente donc différentes selon qu'il s'agit des Or, en quelqu'endroit que ce soit du résistance mécanique soit suffisante pour éviter l'affaissement du fond sous l'action du poids du liquide et de la pression interne (ce type de récipient étant souvent destiné à contenir des liquides carbonatés), ce qui est assuré en prévoyant une épaisseur sensiblement accrue de matière. En outre, la forme complexe des fonds pétaloïdes exige une grande maîtrise des conditions de soufflage, et notamment de la pression de soufflage, pour parvenir à la formation de fonds corrects. Or, les fabricants de récipients en matière thermoplastique recherchent de façon permanente à améliorer les conditions économiques de production, en tentant de produire des récipients nécessitant une moindre quantité de matière thermoplastique, sous une pression de soufflage sensiblement moindre (par exemple, pour fixer les idées, de l'ordre de 25x105 Pa) que celle traditionnellement mise en ordre (typiquement de l'ordre de 40x105 Pa) et avec des cadences de production toujours accrues. L'invention a précisément pour objet de proposer une solution technique perfectionnée concernant la fabrication du fond des récipients, qui soit apte à conduire à des économies sensibles en matière première et en énergie électrique consommée notamment lors de l'opération de soufflage, en même temps qu'à une augmentation sensible de la cadence de production. A ces fins, selon un premier de ses aspects, l'invention propose un fond de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, comme mentionné au préambule, lequel fond de moule se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce qu'il présente pour chaque dorsale une hauteur de dorsale, mesurée par rapport au fond desdites cavités, qui est sensiblement égale à D/a, avec 3 s a s 6 et en ce que, ladite zone de raccordement ayant un 30 diamètre d> (exprimé en mm), le diamètre D de base est D = (b.d) + c) avec 0,55 s b s 0,65 6, 5 mm 5 c 5 7,5 mm La mise en oeuvre de ces dispositions optimise les conditions d'étirage de la matière lors du soufflage et accélère cet étirage, ce qui permet d'envisager un soufflage sous une pression de soufflage réduite (par exemple une pression de l'ordre de 25 à 30x105 Pa, au lieu d'une pression d'environ 40x105 Pa pratiquée jusqu'à présent), tout en obtenant un récipient qui présente un diamètre de base ou diamètre d'assise suffisant pour assurer sa stabilité. Les dispositions conformes à l'invention trouvent une application préférée dans le cas fréquent en pratique où le nombre des cavités du fond de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients ayant un fond pétaloïde à cinq pieds; dans ce cas on prévoit avantageusement que 3, 5 s a s 4,5 et de préférence alors a = 4,1. Dans un mode de réalisation préféré du fond de moule conforme à l'invention, on prévoit que le diamètre D de base est D = (b.c + c) avec 0,58 s b s 0,62 6,8 mm s c s 7,1 mm Dans le cas pratique déjà envisagé où le nombre des cavités du fond de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients ayant un fond pétaloïde à cinq pieds, de préférence: b = 0,6 c = 7 mm Quelle que soit la solution adoptée parmi les dispositions qui précèdent, il est avantageux que, si la valeur calculée de D est supérieure à 76 mm, alors d = 76 mm et D = d. 1l est également intéressant que la hauteur H (exprimée en mm) réelle de la cavité de moulage du fond de moule soit H = (e.d) - f) avec 0,5 Dans le cas déjà envisagé plus haut où le nombre des cavités du fond de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients ayant un fond pétaloïde à cinq pieds, de préférence: e = 0,52 f = 7 mm De façon avantageuse encore, on prévoit que 20 l'écart G (exprimé en mm) de profondeur du fond de moule entre son centre et le fond des cavités est G = (D.h - i avec 0,1 s h s 0,14 4 mm s i s 4,5 mm et que, si la valeur calculée de G est inférieure à 4 mm, alors j = 4 mm et G = j, si la valeur calculée de G est supérieure à 8,5 mm, alors k = 8,5 mm et G = k. On constitue ainsi un fond de récipient qui présente une garde suffisante pour reposer de façon stable sur un support plan malgré la déformation qu'il est susceptible de subir une fois le récipient empli d'un liquide carbonaté et fermé. Dans le cas déjà envisagé où le nombre des cavités du fond de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients ayant un fond pétaloïde à cinq pieds, de préférence: h = 0,118 i = 4,283 mm Enfin, toujours de façon avantageuse, il est souhaitable que chaque cavité du fond de moule présente un rayon de congé (exprimé en mm) qui est Rg = .p + q avec 0,1 s p Selon un autre de ses aspects, l'invention propose un dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec un nombre de pieds compris entre quatre et six, qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées rayonnantes à fond convexe, lequel fond du récipient se raccorde au corps du récipient par une zone de raccordement sensiblement cylindrique de révolution, lequel dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond de moule comportant, pour le moulage du susdit fond des récipients, un nombre de cavités compris entre quatre et six, qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête concave, les fonds desdites cavités étant distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné, lequel dispositif de moulage se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce que le fond de moule met en oeuvre l'une et/ou l'autre des dispositions énoncées plus haut. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains de ses modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples purement illustratifs. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue de dessus d'un fond de moule agencé conformément à l'invention; la figure 2 est une vue en coupe diamétrale selon la ligne II-II du fond de moule de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 et de la figure 2; - la figure 4 est une vue en perspective de trois 25 quarts par le dessus, avec arrachement partiel, du fond de moule de la figure 1; et - la figure 5 est une vue en perspective isométrique de trois quarts par le dessous du fond d'un récipient moulé avec un fond de moule agencé selon les figures 1 à 4. En se reportant maintenant aux figures 1 à 4, il y est représenté un fond 1 de moule destiné à équiper un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET. Comme montré à la figure 5, les récipients 2 devant être fabriqués avec ce moule possèdent un corps 3 et possèdent un fond 4 du type dit pétaloïde présentant une pluralité d'excroissances formant pieds 5 en nombre compris entre quatre et six (cinq dans l'exemple illustré), qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle- ment à l'axe 6 du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées 7 rayonnantes à fond 8 curviligne convexe. Toutes les vallées 7 convergent au centre du fond qui est constitué sous forme d'un plateau 10 en léger retrait intérieur. Le fond 4 du récipient se raccorde au corps 3 du récipient par une zone 9 de raccordement sensiblement cylindrique de révolution. Le fond 1 de moule comporte, pour le moulage du susdit fond 4 des récipients 2, des cavités 11 en nombre compris entre quatre et six (cinq dans l'exemple illustré aux figures 1 à 4), qui sont distribuées angulairement de façon équidistante (écartement angulaire mutuel de 72 dans cet exemple), qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 12 du fond 1 de moule et qui sont séparées les unes des autres pair des dorsales 13 rayonnantes (c'est-à-dire des parties saillantes, allongées sensiblement radialement, du fond de moule qui conduisent, dans le fond du récipient moulé, à la formation des susdites vallées). Chaque dorsale 13 possède une crête 14 d'étendue concave. Les fonds 15 des cavités 11 sont distribués sur un contour 16 sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné D (exprimé en millimètres), ce diamètre correspondant au diamètre de l'assise du fond 4 des récipients ((diamètre du contour circulaire sur lequel sont réparties les zones des pieds 5 par lesquelles les récipients reposent sur un support plan). Conformément à l'invention, le fond 1 de moule est agencé de manière à présenter, pour chaque dorsale 13, une hauteur A de dorsale (exprimée en millimètres), mesurée par rapport au fond 15 desdites cavités 11 (hauteur de la crête 14 de la dorsale 13 à l'aplomb du contour 16 ayant le diamètre de base D: voir les figures 2 et 3, la coupe III-III de la figure 3 étant faite à cet emplacement), qui est sensiblement égale à D/a, avec 3 s a s 6 et de manière que, le bord supérieur 17 du fond 1 de moule qui correspond à la susdite zone 9 de raccordement du récipient 2 ayant un diamètre (exprimé en mm), le diamètre D de base soit D = (b.4) + c) avec 0,55 s b s 0,65 6,5 mm s c s 7,5 mm Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, on prévoit avantageusement que: 3,5 s a s 4,5 avec typiquement de préférence a = 4,1 Pour ce qui est du diamètre D de base D = (b.d) + c), on prévoit avantageusement que: 0, 58 s b s 0,62 6,8 mm s c s 7,1 mm Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la 30 fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, on prévoit typiquement de préférence que: b = 0,6 c = 7 mm En outre, quelle que soit la disposition précédemment exposée qui est adoptée, on prévoit que, si la valeur calculée de D est supérieure à 76 mm, alors d = 76 mm et D = d; autrement dit, on limite la valeur du diamètre de base D à 76 mm au plus. Grâce aux dispositions qui précèdent, on est assuré que le fond 4 des récipients est mécaniquement résistant et résiste au fluage: il est apte à supporter sans déformation sensible le poids de la colonne de liquide qui le surmonte ainsi que l'effort dû à la pression du gaz dissout dans le liquide (liquide carbonaté). On peut en outre prévoir que la hauteur H (exprimée en millimètres) réelle de la cavité de moulage 20 du fond 1 de moule (hauteur entre les fonds 15 des cavités 11 et le bord supérieur 17 du fond 1 de moule) est H = (e.cID - f) avec 0,5 s e s 0,54 6,9 mm s f s 7,1 mm et, si la valeur calculée de H est supérieure à 54 mm, alors g = 54 mm et H = g; autrement dit; on limite la valeur de la hauteur H à 54 mm au plus. Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, on prévoit typiquement de préférence que: e = 0,52 f = 7 mm On peut en outre prévoir que l'écart G (exprimé en millimètres) de profondeur du fond 1 de moule entre son centre 18 (correspondant au plateau 10 central des fonds des récipients 2) et le fond 15 des cavités 11 (dite hauteur de garde) est G = cl).h - i avec 0,1 s h s 0,14 4 mm s i s 4,5 mm et, si la valeur calculée de G est inférieure à 4 mm, alors j = 4 mm et G = j, si la valeur calculée de G est supérieure à 8,5 mm, alors k = 8,5 mm et G = k; autrement dit, on limite la valeur de la hauteur de garde G à 4 mm au moins et à 8,5 mm au plus. Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, on prévoit typiquement de préférence que: h = 0,118 i = 4,283 mm On constitue ainsi un fond de récipient qui présente une garde suffisante pour reposer de façon stable sur un support plan malgré la déformation qu'il est susceptible de subir une fois le récipient empli d'un liquide carbonaté et fermé. On peut en outre prévoir que chaque cavité 11 30 présente un rayon de congé Rg (exprimé en millimètres) qui est Rg = 4).p + q 2883792 14 avec 0, 1 s p s 0,13 0,45 mm s q s 0,55 mm, le rayon de congé ayant sensiblement même valeur en direction radiale et en direction circonférentielle. Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, on prévoit typiquement de préférence que: p = 0,1175 q = 0,5 mm Dans le cas de l'application préférée où le nombre des cavités 11 du fond 1 de moule est égal à cinq pour la fabrication de récipients 2 ayant un fond 4 pétaloïde à cinq pieds 5 comme illustré à la figure 5, les conditions optimales de moulage du fond des récipients sont réunies en prévoyant en combinaison que: a = 4,1 b = 0,6 c = 7 mm d = 76 mm e = 0,52 f = 7 mm g = 54 mm h = 0, 118 i = 4,283 mm j = 4 mm k = 8,5 mm p = 0,1175 q = 0,5 mm On notera que les dorsales 13 du fond 1 de moule ont des crêtes 14 qui, en section transversale, sont arrondies (comme visible à la figure 3) avec un rayon qui peut être soit constant, soit variable sur toute la longueur des crêtes 14. En particulier, la représentation de la figure 1 montre des dorsales 13 ayant des crêtes 14 à rayon continûment croissant de l'extérieur vers l'intérieur du fond 1 de moule. Les dispositions conformes à l'invention trouvent une application tout particulièrement préférée dans un dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec un nombre de pieds compris entre quatre et six, qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle- ment à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées rayonnantes à fond convexe, lequel fond du récipient se raccorde au corps du récipient par une zone de raccordement sensiblement cylindrique de révolution, lequel dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond de moule comportant, pour le moulage du susdit fond des récipients, un nombre de cavités compris entre quatre et six, qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle- ment à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête concave, les fonds desdites cavités étant distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné D (exprimé en mm), le fond de moule dudit au moins un moule du dispositif de moulage étant alors agencé avec l'une et/ou l'autre des dispositions exposées plus haut. REVENDICATIONS 1. Fond (1) de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients (2), notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients (2) ayant un corps (3) et ayant un fond (4) du type dit pétaloïde avec un nombre de pieds (5) compris entre quatre et six, qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe (6) du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées (7) rayonnantes à fond (8) convexe, lequel fond (4) du récipient se raccorde au corps (3) du récipient par une zone (9) de raccordement sensiblement cylindrique de révolution, ledit fond (1) de moule comportant, pour le moulage du susdit fond (4) des récipients (2), un nombre de cavités (11) compris entre quatre et six, qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle- ment à l'axe (12) du fond (1) de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales (13) rayonnantes à crête (14) d'étendue concave, les fonds (15) desdites cavités (11) étant distribués sur un contour (16) sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné D (exprimé en mm), caractérisé en ce qu'il présente, pour chaque dorsale (13), une hauteur (A) de dorsale, mesurée par rapport au fond desdites cavités, qui est sensiblement égale à D/a, avec 3 s a s 6 et en ce que, le bord supérieur (17) du fond (1) de moule qui correspond à la susdite zone (9) de raccordement du récipient (2) ayant un diamètre 4) (exprimé en mm), le diamètre (D) de base est D = (b.cID + c) avec 0,55 5 b s 0,65 6, 5 mm s c s 7, 5 mm 2. Fond de moule selon la revendication 1, le nombre des cavités (11) étant égal à cinq pour la fabrication de récipients (2) ayant un fond pétaloïde à cinq pieds (5), caractérisé en ce que 3,5 s a s 4,5 3. Fond de moule selon la revendication 2, caractérisé en ce que a = 4,1. 4. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre (D) de base est D = (b.d) + c) avec 0, 58 s b s 0,62 6,8 mm s c s 7,1 mm 5. Fond de moule selon la revendication 4, le nombre des cavités (11) étant égal à cinq pour la fabrication de récipients (2) ayant un fond (4) pétaloïde à cinq pieds (5), caractérisé en ce que: b = 0,6 c = 7 mm 6. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, si la valeur calculée du diamètre (D) de base est supérieure à 76 mm, alors d = 76 mm et D = d. 7. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la hauteur (H) (exprimée en mm) réelle de la cavité de moulage du fond (1) de moule est H = (e.c - f) avec 0,5 s e s 0,54 6,9 mm 8. Fond de moule selon la revendication 6, le nombre des cavités (11) étant égal à cinq pour la fabrication de récipients (2) ayant un fond pétaloïde à cinq pieds (5), caractérisé en ce que: e = 0,52 f = 7 mm 9. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'écart (G) (exprimé en mm) de profondeur du fond (1) de moule entre son centre (18) et le fond (15) des cavités (11) est: G = cD.h - i avec 0,1 s h s 0,14 4 mm s i s 4,5 mm et, si la valeur calculée de l'écart (G) est inférieure à 20 4 mm, alors j = 4 mm et G = j si la valeur calculée de l'écart (G) est supérieure à 8,5 mm, alors k = 8, 5 mm et G = k. 10. Fond de moule selon la revendication 9, le nombre des cavités (11) étant égal à cinq pour la fabrication de récipients (2) ayant un fond (4) pétaloïde à cinq pieds (5), caractérisé en ce que: h = 0,118 i = 4,283 mm 11. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que chaque cavité (11) présente un rayon (Rg) de congé (exprimé en mm) qui est: Rg = cl).p + q avec 0,1 s p