Brevet FR2912678A1 — publié le 20080822

Tuyère pour une machine de fabrication de récipients L'invention se rapporte au domaine de la fabrication des récipients, par soufflage ou étirage soufflage. Le soufflage des récipients a lieu dans un moule définissant une cavité dans laquelle on introduit une ébauche en matière plastique préalablement chauffée de manière à ramollir la matière (le terme ébauche vise non seulement une préforme mais également un récipient intermédiaire ayant subi un ou plusieurs soufflages préalables), cette ébauche étant ensuite mise sous pression pour lui conférer une forme prédéterminée correspondant à celle de la cavité. L'introduction d'un gaz dans l'ébauche se fait par l'intermédiaire d'une tuyère qui, après que l'ébauche a été introduite dans la cavité par une ouverture dans le moule, est appliquée de manière étanche contre une face supérieure de celui-ci. Compte tenu de sa forme, la tuyère, qui vient recouvrir le col de l'ébauche dépassant du moule, est généralement appelée tuyère cloche . On trouvera une illustration de cette technique dans la demande de brevet français N FR 2 848 905 ou dans la demande de brevet américain équivalente N US 2006/0115546, toutes deux au nom de la demanderesse. Cette technique donne satisfaction, mais elle mérite d'être perfectionnée. En effet, il est récurent que des récipients soient mal formés, car présentant un col de guingois par rapport au corps. Des expériences conduites par les inventeurs ont démontré qu'une telle malformation provient d'un mauvais positionnement de l'ébauche dans le moule, dû à un phénomène de rebond : l'ébauche, positionnée à l'aplomb de l'ouverture puis lâchée dans le moule depuis une certaine hauteur (supérieure à la longueur de son corps), a tendance à rebondir par sa collerette contre la face supérieure du moule. Le rebond peut atteindre plusieurs centimètres, et dans certains cas l'ébauche n'a pas eu le temps de se recentrer en retombant dans l'ouverture du moule, avant que la tuyère ne vienne la recouvrir. Dans de telles circonstances la tuyère coince l'ébauche dans sa position désaxée. Le soufflage, effectué en dépit de ce mauvais positionnement de l'ébauche, conduit à un récipient difforme qui, outre qu'il est visuellement inesthétique, s'avère souvent impropre au remplissage et au bouchage. Pour éviter que de tels récipients ne soient envoyés au remplissage et au bouchage, on a généralement recours à des solutions de contrôle visuel et d'éjection des récipients mal formés. De telles solutions, outre qu'elles sont lourdes et coûteuses, ne permettent pas de diminuer le taux de rebut. L'invention vise notamment à remédier aux inconvénients précités des techniques connues, en proposant une solution permettant d'améliorer la qualité moyenne des récipients. A cet effet, l'invention propose, suivant un premier objet, une tuyère pour une machine de soufflage ou d'étirage soufflage de récipients à partir d'ébauches en matière plastique, cette tuyère comportant : un corps de tuyère propre à venir en appui contre une face supérieure d'un moule destiné à recevoir une ébauche ; un insert muni d'une face d'appui propre à coopérer avec un buvant de l'ébauche, cet insert étant monté mobile dans le corps de tuyère entre une position haute et une position basse ; et un organe de rappel (tel qu'un ressort fonctionnant en compression) sollicitant l'insert vers sa position basse. La face d'appui peut être plane en étant perpendiculaire à un axe de déplacement de l'insert. Suivant une variante, la face d'appui est tronconique ; elle présente par exemple, par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de déplacement de l'insert, un angle d'ouverture compris entre 10 environ et 60 environ. Suivant une autre variante, la face d'appui de l'insert présente une portion centrale plane (qui présente un diamètre extérieur de préférence supérieur ou égal au diamètre du buvant de l'ébauche), prolongée radialement par une portion périphérique tronconique. Suivant un mode de réalisation, le corps de tuyère définit une butée de fin de course de l'insert en position basse. L'invention propose, suivant un deuxième objet, une machine de fabrication de récipients par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches en matière plastique, qui comprend : au moins une unité de moulage munie d'un moule destiné à recevoir une ébauche, et une tuyère telle que décrite ci-dessus, montée mobile entre une position haute où elle est écartée d'une face supérieure du moule pour permettre l'introduction de l'ébauche dans le moule, et une position basse dans laquelle elle est appliquée contre la face supérieure du moule. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue d'élévation en coupe montrant une tuyère disposée à l'aplomb d'un moule destiné à recevoir une ébauche pour la fabrication d'un récipient ; la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, à un instant où une préforme vient à peine d'être introduite dans le moule ; la figure 3 est une figure similaire à la figure 2, dans laquelle la tuyère est en phase de descente sur le moule ; la figure 4 est une figure similaire à la figure 3, dans laquelle la tuyère est appliquée contre le moule ; les figures 5 à 8 sont des vues similaires aux figures 1 à 4 respectivement, dans lesquelles la tuyère correspond à une variante de réalisation ; la figure 9 est une figure montrant partiellement la tuyère selon une autre variante de réalisation, disposée à l'aplomb d'une préforme. Sur les figures 1 à 8 est partiellement représentée une machine 1 de fabrication de récipients par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches 2 en matière plastique tel que PET. Bien qu'il puisse tout aussi bien s'agir d'un récipient intermédiaire ayant subi au moins un soufflage préalable, nous supposons dans ce qui suit que l'ébauche 2 considérée est une préforme ayant simplement subi une opération de chauffe à une température supérieure à sa température de transition vitreuse. La préforme 2 comprend un col 3, qui reste sensiblement inchangé au cours du soufflage et présente à une extrémité supérieure un buvant 4 de forme circulaire. Le col 3 est prolongé, au-dessous d'une collerette 5 permettant d'assurer la sustentation de la préforme 2 au cours des étapes de fabrication (chauffe, soufflage) du récipient, par un corps 6 sensiblement cylindrique fermé à une extrémité inférieure par une calotte hémisphérique 7. En pratique, la machine 1 comprend une pluralité d'unités 8 de moulage dont une seule est représentée sur les figures. Cette unité 8 comprend un moule 9 creusé d'une cavité 10 définissant la forme finale du récipient. A une extrémité supérieure, le moule 9 présente une face supérieure 11 sur laquelle la cavité 10 débouche par une ouverture 12 circulaire au travers de laquelle la préforme 2 est introduite dans le moule 9. Comme cela est visible notamment sur la figure 1, l'ouverture est munie d'un lamage 13 dans lequel vient se caler la collerette 5 de la préforme 2 lorsque celle-ci est normalement introduite dans le moule 9 (figure 4). L'unité 8 de moulage comprend en outre une tuyère 14 cloche montée déplaçable, dans l'axe du moule 9, entre une position haute où elle est écartée de la face supérieure 11 du moule 9 pour permettre l'introduction de la préforme 2 dans celui-ci, et une position basse où elle est appliquée contre la face supérieure 11. La tuyère 14 comprend un corps 15 de tuyère tubulaire qui, lorsque la fabrication du récipient inclut une opération d'étirage, est traversé par une tige d'élongation (non représentée) coulissante. A une extrémité inférieure, le corps 15 de tuyère est conformé en un embout 16 fileté sur lequel est monté un joint 17 annulaire d'étanchéité (réalisé dans un matériau flexible tel que caoutchouc û naturel ou synthétique û ou silicone) dont la fixation est assurée par une bague 18 vissée sur l'embout 16 avec interposition, entre le joint 17 et l'embout 16, d'une rondelle 19. La tuyère 14 est en outre équipée d'un insert 20 monté de manière coaxiale dans le corps 15 de tuyère, à proximité de son extrémité inférieure. L'insert 20 présente une portion 21 supérieure sensiblement tubulaire, qui se prolonge par une portion 22 inférieure annulaire s'étendant radialement en saillie à partir de la portion 21 supérieure. L'insert 20 est monté dans un alésage 23 pratiqué dans le corps 15 de tuyère. Cet alésage 23 présente un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre hors toua: (correspondant au diamètre extérieur de la portion 22 inférieure annulaire) de l'insert 20, de sorte à permettre le déplacement axial de celui-ci dans l'alésage 23. L'alésage 23 est limité, du côté inférieur, par un épaulement 24 et se prolonge, du côté opposé, par un perçage 25 dont il est séparé par un lamage 26. Une rondelle 27 est en outre montée dans le perçage 25 en étant maintenue en appui serré contre le lamage 26 au moyen d'une chemise 28 tubulaire emmanchée dans le perçage 25 et fixée à celui-ci par vissage (ou par tout autre moyen équivalent). La rondelle 27 présente un trou 29 central au travers duquel passe, avec jeu, la portion 21 supérieure tubulaire de l'insert 20. Un ressort 30 de rappel, fonctionnant en compression, est monté autour de la portion 21 supérieure en étant intercalé entre la rondelle 27 et la portion 22 annulaire de l'insert 20. Ainsi, l'insert 20 est mobile axialement dans le corps 15 de tuyère entre : une position basse, dans laquelle l'insert 20 est plaqué, par sa portion 22 annulaire, contre l'épaulement 24 qui forme ainsi une butée de fin de course de l'insert 20, et une position haute dans laquelle l'insert 20 est espacé de l'épaulement 24, à l'encontre du ressort 30 de rappel. Le ressort 30 de rappel sollicite en permanence l'insert 20 vers sa position basse. Lorsqu'il est entièrement comprimé, le ressort 30 forme par ailleurs une butée de fin de course de l'insert 20 en position haute. L'insert 20 présente, à une extrémité inférieure, une face 31 d'appui propre à coopérer avec le buvant 4 de la préforme 2 pour, grâce à la force de rappel exercée par le ressort 30, plaquer la préforme 2 contre la face 11 supérieure du moule 9 et minimiser les risques que celle-ci adopte une position désaxée pendant le soufflage. Au sortir du four, la préforme 2 est amenée à l'aplomb de l'ouverture 12 puis lâchée dans le moule 9. Les figures 2 et 6 illustrent une situation qui se produit fréquemment : la préforme 2 rebondit contre la face 11 supérieure du moule 9, contre l'ouverture 12 et/ou le lamage 13 et tend ainsi à se désaxer. Comme dans le même temps la tuyère 14 descend rapidement pour venir en position basse se plaquer contre le moule 9 en vue du soufflage, il peut arriver qu'en descendant la tuyère 14 bloque la préforme 2 dans une position désaxée, avec la collerette 5 à cheval sur le bord du lamage 13. Grâce à la présence de l'insert 20, dans l'hypothèse où la préforme 2 rebondit sur le moule 9, elle vient heurter par son buvant 4 la face 31 d'appui de l'insert 20 (figures 3 et 7). Une partie de l'énergie du choc est absorbée par la compression du ressort 30 et le recul simultané de l'insert 20, lequel agit ainsi à la manière d'un amortisseur vis-à-vis de la préforme 2. La détente du ressort 30, qui intervient une fraction de seconde après le choc, plaque la préforme 2 contre la face 11 supérieure du moule 9 avec la collerette 5 calée dans le lamage 13, tandis que la tuyère 14 poursuit sa descente jusqu'à atteindre sa position basse (figures 4 et 8). Le nombre de rebonds de la préforme 2 est ainsi limité (des essais ont montré que la préforme n'a le temps de subir qu'un seul rebond), ce qui réduit le risque que celle-ci se désaxe par rapport au moule 9. Comme cela est illustré sur les figures 4 et 8, en position basse de la tuyère 14, l'insert 20, en appui contre le buvant 4 de la préforme 2, est légèrement écarté de l'épaulement 24, de sorte que la préforme 2 est en permanence plaquée contre le moule 9. Ceci est permis par le choix des dimensions de la tuyère 14. Plus précisément, la distance séparant la face 31 d'appui de la face inférieure du joint 17 (par laquelle celui-ci vient en appui contre la face supérieure 11 du moule 9), est inférieure à la hauteur du col 3. Suivant un mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 4, la face 31 d'appui est plane, en étant perpendiculaire à l'axe A de révolution de l'insert 20 (lequel axe est confondu avec l'axe de déplacement de l'insert 20, lui-même confondu avec l'axe de la tuyère 14). Selon une variante illustrée sur les figures 5 à 8, la face 31 d'appui est tronconique de révolution autour de l'axe A de l'insert 20. De la sorte, dès le premier rebond la préforme 2 venant heurter l'insert 20 est recentrée et stabilisée suivant l'axe du moule par la face 31 d'appui tronconique. Le centrage est maintenu par l'appui constant que l'insert 20 exerce sur la préforme 2 en position basse de la tuyère 14 (figure 8). Comme cela est visible sur la figure 8, la face 31 d'appui tronconique est en contact avec un bord externe du buvant 4, de sorte que le contact entre celui-ci et l'insert 20 est limité, au bénéfice d'une bonne l'hygiène de l'ensemble. L'angle a d'ouverture de la face 31 d'appui de l'insert 20, par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe A de l'insert 20, est laissé au libre choix de l'homme du métier. Celui-ci pourra rechercher un bon compromis entre la force avec laquelle la préforme 2 est plaquée contre le moule 9 (force procurée par un angle a ouvert, qui maximise la composante axiale de l'effort exercé par l'insert 20 sur la préforme 2) et le centrage de la préforme 2 (procuré par un angle a fermé, qui maximise la composante radiale de l'effort exercé par l'insert 20 sur la préforme 2). A cet effet, l'angle a d'ouverture sera de préférence compris entre 10 environ (correspondant au premier cas) et 60 environ (correspondant au deuxième cas). Dans l'exemple illustré sur les figures 5 à 8, l'angle a d'ouverture de la face 31 d'appui est de 20 environ. Suivant une autre variante, illustrée sur la figure 9, la face 31 d'appui combine une partie plane et une partie tronconique. Plus précisément, la face 31 d'appui présente une portion 31a centrale plane, dont le diamètre extérieur est supérieur ou égal au diamètre du buvant 4 et qui se prolonge par une portion 31b périphérique tronconique dont l'angle d'ouverture sera choisi de la manière décrite ci-dessus. Dans l'exemple illustré sur la figure 9, l'angle a d'ouverture de la portion 31b périphérique tronconique est de 60 environ. Ainsi, l'action de l'insert 20 sur la préforme 2 est réalisée en deux temps : un premier temps correspondant au centrage de la préforme 2 lors de la descente de la tuyère 14, lorsque le buvant 4 de la préforme 2 désaxée vient, après avoir rebondi contre le moule 9, en contact avec la portion 31b périphérique tronconique, puis un deuxième temps où, une fois la préforme 2 stabilisée et recentrée dans l'axe du moule 9, l'insert 20 la maintient plaquée contre la face 11 supérieure de celui-ci par l'intermédiaire de la portion 31a centrale plane. Les inventeurs ont pu constater que la présence de l'insert 20 fait chuter de manière considérable la proportion de préformes désaxées lors du soufflage. II en résulte un taux de rebut moindre et l'amélioration de la qualité moyenne des récipients soufflés.30 REVENDICATIONS 1. Tuyère (14) pour une rnachine (1) de soufflage ou d'étirage soufflage de récipients à partir d'ébauches (2) en matière plastique, cette tuyère (14) comportant un corps (15) de tuyère propre à venir en appui contre une face (11) supérieure d'un moule (9) destiné à recevoir une ébauche (2), caractérisée en ce qu'elle comporte : un insert (20) muni d'une face (31) d'appui propre à coopérer avec un buvant (4) de l'ébauche, cet insert (20) étant monté mobile dans le corps (15) de tuyère entre une position haute et une position basse ; et un organe (30) de rappel sollicitant l'insert (20) vers sa position basse. 2. Tuyère (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite face (31) d'appui est plane. 3. Tuyère (14) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la ladite face (31) d'appui est perpendiculaire à un axe (A) de déplacement de l'insert (20). 4. Tuyère (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite face (31) d'appui est tronconique. 5. Tuyère (14) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la face (31) d'appui tronconique présente, par rapport à un plan perpendiculaire à un axe (A) de déplacement de l'insert (20), un angle (a) d'ouverture compris entre 10` environ et 60 environ. 6. Tuyère (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite face (31) d'appui présente une portion (31a) centrale plane, qui se prolonge par une portion (31b) périphérique tronconique. 7. Tuyère (14) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la portion (31a) centrale plane présente un diamètre extérieur supérieur ou égal au diamètre du buvant (4) de l'ébauche (2). 8. Tuyère (14) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le corps (15) de tuyère définit un épaulement (24) formant une butée de fin de course de l'insert (20) en position basse. 9. Tuyère (14) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'organe (30) de rappel est un ressort de compression. 10. Machine (1) de fabrication de récipients par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches (2) en matière plastique, qui comprend : au moins une unité (8) de moulage munie d'un moule (9) destiné à recevoir une ébauche (2), et une tuyère (14) selon l'une des revendications 1 à 9, montée mobile entre une position haute où elle est écartée d'une face (11) supérieure du moule (9) pour permettre l'introduction de l'ébauche (2) dans le moule (9), et une position basse dans laquelle elle est appliquée contre la face (11) supérieure du moule (9).