Brevet FR2899836A1 — publié le 20071019

La présente invention concerne un procédé de production en continu par injection-compression de préformes pour la fabrication d'emballages, tels que des bouteilles, en matière synthétique au moyen d'une extrudeuse ainsi qu'une installation de mise en oeuvre du procédé. Des emballages en matière synthétique, par exemple des bouteilles en PET (Polyethylene terephthalate), sont fabriqués par étirage-soufflage d'une préforme généralement par deux méthodes soit: - Selon la méthode dite "en deux étapes", en fabriquant d'abord des préformes avec une presse à in- jection et un moule multi-empreintes. Cette presse à injecter transforme les granulés de PET en pré-formes. Ces préformes, produites par lots successifs (égal au nombre d'empreintes du moule) et stockées à température ambiante, sont acheminées plus tard vers une souffleuse située à proximité ou non. - Selon la méthode dite "en une étape", en fabriquant des préformes et des bouteilles sur la même machine en continu. Cette machine transforme des granulés de PET en bouteilles directement utilisables. La première méthode permet de fabriquer plusieurs pré- formes à la fois mais les préformes lorsqu'elles arri- vent à la souffleuse se trouvent à la température am- biante et il faut les chauffer jusqu'à la température de soufflage qui est de l'ordre de 100 , ce qui d'une part oblige à une gestion spécifique des préformes CK/3.O263.12FR.2 dep 2 (stockage, transport, manipulation) et d'autre part rend la production plus coûteuse. La seconde méthode est plus lente (avec un nombre équivalent de moules de soufflage) mais permet d'économiser de l'énergie puis- que les préformes, lorsqu'elles arrivent aux postes de soufflage, sont à une température de l'ordre de 60 C ce qui permet d'économiser l'énergie nécessaire pour chauffer les préformes de la température ambiante a 60 C. La présente invention a pour but d'améliorer la produc- tion des préformes pour la rendre continue et mieux adaptée à la cadence des machines de soufflage, notam- ment rotatives. D'autre part, on peut utiliser l'inven-tion même dans la méthode "en deux étapes" la produc- tion des préformes selon l'invention étant plus rapide. Le procédé selon l'invention caractérisé par les étapes suivantes: a) transformation de la matière première dans une extrudeuse et obtention d'une matière extrudée à la température optimale, 25 b) remplissage en continu de doseurs d'injection avec une quantité prédéterminée de la matière extrudée, les-dits doseurs d'injection étant situés sur la périphérie d'une roue tournante en continu, 30 c) passage successif des doseurs d'injection pleins sur une deuxième roue tournant en continu et munie sur sa CK/3.O263.12FR.2 dep périphérie de plusieurs modules d'injection-compression avec matrices et poinçons mobiles, d) pendant un tour de la deuxième roue, injection de la matière extrudée contenue dans chaque doseur dans un moule avec recul du poinçon, compression dans le moule de la matière extrudée par avance du poinçon pour for-mer la préforme, récupération de la préforme par des moyens de prise en charge et passage de chaque doseur d'injection sur la première roue pour nouveau remplis-sage. L'avantage de ce procédé est la production en continu de préformes à grande vitesse ce qui permet d'alimenter en aval une souffleuse rotative pour la formation des emballages qui travaille aussi en grande vitesse. Les préformes quittant la machine de production des préformes se trouvent à une température d'environ 60 C et il suffit de les chauffer pour les amener à la température de soufflage d'environ 100 C avec le profil thermique ideal, ce qui peut se réaliser plus rapidement et avec une économie d'énergie. Selon une variante après la compression dans le moule 25 la préforme est refroidie. Cela est utile si l'on ne souhaite pas alimenter en continu une installation de soufflage pour la fabrication des emballages. CK/3.O263.12FR.2 dep 30 Selon une autre variante, les préformes prises en charge sont acheminées directement vers une installation de soufflage pour la formation des emballages. C'est la variante préférée permettant de tirer profit de la grande vitesse de production des préformes et économiser l'énergie de chauffage des préformes avant le soufflage. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé caractérisée par le fait qu'elle comprend une extrudeuse agencée pour transformer la matière première en matière extrudée à la température optimale, une roue tournant en continu, située à la sortie de l'extrudeuse et supportant sur sa périphérie des doseurs d'injection, une deuxième roue tournant en continu, juxtaposée à la première et munie sur sa périphérie de plusieurs matrices et poinçons mobiles et des moyens pour tenir les doseurs d'injection, des moyens pour transférer un à un les doseurs d'injections remplis avec la matière extrudée de la première roue à la deuxième roue ainsi que des moyens pour transférer un à un les doseurs vides de la deuxième roue à la première roue et des moyens de prise en charge des préfor- mes. Selon une variante, l'installation est caractérisée par le fait qu'une troisième roue située à la verticale de la deuxième tournant en synchronisme est munie des dis- positifs de refroidissement des préformes. CK/3.O263.12FR.2 dep Si les préformes doivent être stockées avant d'être dé-placées vers une souffleuse, le refroidissement peut être nécessaire. L'invention sera décrite plus en détail à l'aide du dessin annexé. La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une installation selon l'invention. La figure 2 est urne coupe de la roue de dosage selon un plan passant par l'axe de rotation de ladite roue. La figure 3 est une vue agrandie d'un détail de la fi-15 Bure 2. La figure 4 est une vue en perspective d'une partie de l'installation montrant certains détails. 20 La figure 5 est une vue en perspective d'un dispositif d'injection-compression. A la figure 1 nous avons représenté schématiquement les éléments principaux de l'installation pour la mise en 25 oeuvre du procédé selon l'invention. Une trémie et sécheur des granulés de PET 1 alimentent une extrudeuse 2. A son tour l'extrudeuse alimente par un joint tournant, une roue de dosage 3 sur laquelle se trouve de doseurs (non représentés). Une roue d'injection- 30 compression 4 supportant des dispositifs d'injection-compression 5 est disposée à la suite de la roue de do-sage 3. Si l'installation n'est pas prévue pour alimen- CK/3.O263.12FR.2 dep10 ter en continue une souffleuse pour transformer les préformes en emballages, un refroidissement des préformes est prévue au moyen d'une roue de refroidissement 6 munie d'un ensemble de dispositifs 61 refroidis à l'eau et soufflant de l'air sur les préformes avant qu'elles soient prises en charge pour le stockage. La roue de dosage 3 est munie de logements 36 dans les- quels prennent places des doseurs 7. Chaque doseur 7 comprend une partie tubulaire 71 dans laquelle se dé- place de manière étanche un piston 72. La partie tubu- laire 71 se termine par un orifice 73 à travers lequel la matière extrudée est poussée dans le doseur 7 et par la suite elle sortira pour alimenter les dispositifs d'injection-compression. Les logements 36 communiquent avec un obturateur 31, 32 (figure 2, 3). Ledit obtura- teur comprend un siège 32 et un piston 31. Chaque siège 32 communique par une ouverture radiale avec un canal radial 34 de la roue de dosage 3 et il est muni aussi d'un orifice faisant face à l'orifice 73 du doseur 7. Tous les canaux radiaux 34 sont alimentés en matière extrudée par un canal axial 33 de la roue 3 lui même alimenté par l'extrudeuse 2. Lorsqu'un doseur 7 est mis dans un logement 36, l'obturateur 31 recule pour libé- rer le passage et laisser passer la matière extrudée dans le doseur. L'entrée de la matière extrudée sous pression fait reculer le piston 72. Lorsque la quantité de matière prédeterminée se trouve dans le doseur l'ob- turateur 31 redescend et obture le passage vers le do- seur. La quantité de la matière se trouvant dans le do- seur est fonction de plusieurs paramètres tel que la pression d'alimentation, le diamètre de l'orifice 73, CK/3.O263.12FR.2 dep le temps pendant lequel l'obturateur 31, 32 reste ou-vert... Plusieurs doseurs sont disposés sur la roue de dosage 3, Chaque doseur doit se remplir sur environ deux tiers de tour de la roue de dosage 3. Ensuite, il est transféré sur la roue d'injection-compression 4 et remplacé par un doseur vide venant de cette dernière roue 4. L'échange des doseurs 7 entre les roues 3 et 4 sera décrit à l'aide la figure 4. A la figure 4 on a représenté la roue de dosage 3 avec les doseurs 7 montée sur un support vertical, deux roues de transfert 8 et 9 disposées sur de supports verticaux et la roue d'injection-compression 4 avec les dispositifs d'injections compression 5 régulièrement repartis sur sa périphérie. La roue 8 est munie de bras radiaux 81 avec un dispositif de préhension 82. Chaque bras 8 saisit un doseur 5 plein de la roue 3 et l'apporte dans un dispositif d'injection-compression 5 de la roue 4. La roue 9 est aussi munie de bars radiaux 91, 92 identiques aux bras radiaux 81, 82 pour saisir les doseurs vides 7 de la roue 4 et les apporter sur la roue 3 pour un nouveau remplissage. Les quatre roues 3,4,8 et 9 tournent de manière synchrone. Les dispositifs de préhension 82, 92 peuvent être de pinces corn- mandés par une came propre à chaque roue 8, 9 ou d'autres dispositifs équivalents pour saisir le moment opportun un doseur plein ou vide et le laisser sur la roue 4 ou 3. Chaque dispositif d'injection-compression 5 est fixé sur la roue 4 par un support radial 51. La partie inférieure du dispositif 5 comprend un vérin d'injection CK/3.O263.12FR.2 dep 52. Au-dessus du support 51, un dispositif de préhension 53 assure la tenue du doseur 7. Sous l'action d'un ressort 54 le doseur 7 vient se loger à la partie inférieure d'une matrice 55. Sous l'action du vérin d'injection 52, le piston 72 du doseur 7 injecte la matière dans la matrice 55. Un poinçon 56 solidaire d'une pièce mobile 57 vient dans la matrice 55 pour former la préforme. La partie supérieure de la préforme avec le pas de vis (pour la fabrication de préformes destinées à devenir des bouteilles) se forme dans la partie supérieure du poinçon 56. Cette partie est formée de deux mâchoires complémentaires 58, 59. Lorsque la préforme est formée le dispositif 57 recule, les mâchoires 58,59 s'écartent et la préforme est récupérée par de moyens adéquats soit pour alimenter en continu une souffleuse soit pour être stockée. Sur la roue de dosage 3 les doseurs vides doivent se remplir pendant environ 75% d'un tour de la roue 3 ce qui laisse suffisamment de temps. Sur la roue d'injection compression 4 l'échange de doseurs se fait sur environ 15%, l'injection sur environ 25%, la compression et solidification de la préforme sur environ 40%, l'ouverture, éjection et fermeture de la matrice sur environ 25% d'un tour complet de la roue 4. La roue de dosage 3 dans une exécution comprend 24 doseurs tandis que la roue d'injection-compression 4 comprend 48 dispositifs 5. L'installation décrite permet une cadence continue importante. Comme mentionné précédemment, les préformes à la sortie de la roue 4 soit elles continuent sur une CK/3.O263.12FR.2 dep installation de soufflage permettant d'économiser l'énergie de chauffage, soit elles sont stockées pour être soufflées ultérieurement. CK/3.0263.12FR.2 dep Revendications 1. Procédé de production en continu par injection-compression de préformes pour la fabrication d'emballages, tels que des bouteilles, en matière synthétique au moyen d'une extrudeuse, caractérisé par les étapes suivantes: a) transformation de la matière première dans une 10 extrudeuse et obtention d'une matière extrudée à la température optimale, b) remplissage en continu de doseurs d'injection avec une quantité prédéterminée de la matière extrudée, 15 lesdits doseurs d'injection étant situés sur la périphérie d'une roue tournante en continu, c) passage successif des doseurs d'injection pleins sur une deuxième roue tournant en continu et munie sur sa 20 périphérie de plusieurs modules d'injection-compression avec matrices et poinçons mobiles, d) pendant un tour de la deuxième roue, injection de la matière extrudée contenue dans chaque doseur dans un 25 moule avec recul du poinçon, compression dans le moule de la matière extrudée par avance du poinçon pour former la préforme, récupération de la préforme par des moyens de prise en charge et passage de chaque doseur d'injection sur la première roue pour nouveau 30 remplissage. CK13.O263.12FR.2 dep10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la compression dans le moule la préforme est refroidie. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après la récupération de la préforme par les moyens de prise en charge elle est acheminée directement vers une installation de soufflage pour la formation des emballages. 4. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend une extrudeuse agencée pour transformer la matière première en matière extrudée à la température optimale, une roue tournant en continu, située à la sortie de l'extrudeuse et supportant sur sa périphérie des doseurs d'injection, une deuxième roue tournant en continu, juxtaposée à la première et munie sur sa périphérie de plusieurs matrices et poinçons mobiles et des moyens pour tenir les doseurs d'injection, des moyens pour transférer un à un les doseurs d'injections remplis avec la matière extrudée de la première roue à la deuxième roue ainsi que des moyens pour transférer un à un les doseurs vides de la deuxième roue à la première roue et des moyens de prise en charge des préformes. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait qu'une troisième roue située à la verticale de la deuxième tournant en synchronisme est munie de dispositifs de refroidissement des préformes. CK13.O263.12FR.2 dep