Brevet FR2926035A1 — publié le 20090710

FOND DE MOULE POUR MOULE DE FABRICATION DE RECIPIENTS THERMOPLASTIQUES, ET DISPOSITIF DE MOULAGE EQUIPE D'AU MOINS UN MOULE POURVU D'UN TEL FOND La présente invention concerne, d'une manière générale, le domaine de la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET (polyéthylène téréphtalate). Plus spécifiquement, l'invention concerne des perfectionnements apportés à un fond 10 de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET. La partie des récipients qui est la plus délicate à fabriquer est le fond. C'est en effet le fond de récipient qui supporte le poids de la colonne de liquide contenu dans le 15 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. Le fond constitue donc la partie du récipient dont le formage correct par l'opération de soufflage ou d'étirage-soufflage est l'une des plus difficiles à réaliser, du fait 20 même que l'épaisseur sensiblement plus importante de la matière thermoplastique soufflée dans le fond de la préforme soufflée conduit à un étirage plus lent et à une prise de forme moins facile au niveau du fond du moule. L'affaissement de la partie centrale du fond de récipient modifie la position et/ou 25 l'inclinaison des parois définissant l'assise du récipient et le récipient ne repose plus de façon stable sur un support plan. Or, pour améliorer sa résistance mécanique, le fond présente habituellement une forme complexe, voire très complexe, avec de nombreux reliefs en creux et en saillie 30 dont la conformation correcte conduit à la résistance mécanique souhaitée. Or, en quelque endroit que ce soit du fond, il faut que la 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 carbonates). En outre, la forme complexe des fonds exige une grande maîtrise des conditions de 5 soufflage, notamment de la pression de soufflage, pour parvenir à la formation de fonds de récipient corrects. 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 10 l'ordre de 40105 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 15 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 est difficilement envisageable dans les conditions de fabrication actuelles. 20 On soulignera aussi le parcours angulaire très important que doit subir la matière au cours de la déformation conduisant de la forme hémisphérique du fond de la préforme initiale vers la paroi à orientation inversée (s'appuyant sur une surface approximativement conique) constituant le fond du récipient ; selon les emplacements, la matière peut subir un parcours angulaire pouvant aller jusqu'à 25 90°C, voire plus Ceci, allié à l'épaisseur notable de la matière dans cette zone du fond de la préforme, peut conduire à un plaquage insuffisant de la matière sur la paroi de la cavité de moulage et à un mauvais refroidissement de la matière contre le moule ; il peut en 30 résulter une moindre qualité du fond ou de certaines parties du fond de récipient. En outre, ce parcours angulaire important de la matière nécessite un temps certain. 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 si possible sensiblement moindre (susceptible d'entraîner un plaquage insuffisant de la matière contre le moule) , et surtout avec des cadences de production toujours accrues (nécessitant que lors du moulage la matière se déroule plus rapidement). Les parties les plus délicates à souffler sont les parties du fond de moule qui présentent la distance la plus grande par rapport à l'axe central du fond de moule. Cette difficulté est d'autant plus accentuée s'il existe des zones dans le fond du moule dans lesquelles est susceptible de s'accumuler la matière soufflée constitutive de la préforme en empêchant que cette matière s'écoule librement et se plaque sur tout le fond de moule. Deux exemples de réalisation d'un fond de moule selon l'art antérieur sont respectivement illustrés dans les figures 1 et 2, les fonds de moule étant représentés solidarisés avec au moins un demi-moule permettant la formation du corps d'un récipient. Selon le premier de ces modes de réalisation, illustré à la figure 1, qui est une vue en coupe partielle selon son axe X-X central, le fond 1 de moule est associé à au moins un organe de moulage complémentaire, ici deux demi-moules 2 (dont un seul est visible sur la figure), pour la formation du corps du récipient, qui est sensiblement parallèle à l'axe X-X. Le fond 1 de moule présente une assise avec une paroi 3 périphérique comprenant une zone 4 sensiblement cylindrique de révolution, autrement dit une zone 4 sensiblement rectiligne avec une courbure nulle. Il est prévu, dans chaque demi-moule 2, un épaulement 5, qui présente également une zone 6 sensiblement rectiligne, sensiblement perpendiculaire à l'axe X-X. Ainsi, selon le mode de réalisation du fond 1 de moule illustré à la figure 1, il existe un point anguleux formé par deux zones 4, 6 perpendiculaires l'une par rapport à l'autre respectivement formées dans le fond 1 et chaque demi-moule 2. De ce fait, lors du soufflage de la matière thermoplastique chaude, celle-ci est susceptible de s'accumuler au niveau de la zone 6 sensiblement rectiligne du demi-moule 2, du fait d'un blocage de l'écoulement de cette matière à ce niveau. De plus, selon ce mode de réalisation, la rigidité radiale du fond du récipient formé est faible, celui-ci présentant une faible résistance à une charge verticale, ce qui est susceptible d'entraîner un effondrement et un écrasement du fond du récipient, notamment lors de son remplissage. Un second exemple d'un mode de réalisation d'un fond 7 de moule est illustré à la figure 2 selon une vue en coupe partielle selon l'axe X-X dans laquelle la paroi 8 périphérique de l'assise 9 du fond 7 présente une zone 10 sensiblement rectiligne ainsi qu'une zone 11 concave inférieure et une zone 12 concave supérieure formant la liaison avec une paroi 13 périphérique de forme annulaire creusée dans au moins un demi-moule 14, la distance radiale transversale entre l'axe X-X du fond 7 de moule et la paroi 13 périphérique du demi-moule 14 étant inférieure ou égale à la distance radiale transversale entre l'axe X-X du fond 7 de moule et tout point de la paroi 8 périphérique de l'assise 9. Outre le fait que selon ce mode de réalisation, le fond de récipient présente une faible rigidité radiale, le fond 7 de moule selon la figure 2 ne permet également pas un écoulement de la matière soufflée sur la paroi périphérique de ce fond 7. Il serait possible de rajouter une rainure dans le fond du moule pour permettre un renforcement de la rigidité radiale du fond du récipient. Toutefois, cette solution aboutirait à des difficultés de placage de la matière soufflée au niveau de la rainure et à un blocage de l'écoulement de la matière soufflée. Il n'existe donc pas, selon l'art antérieur, un fond de moule permettant le moulage d'un fond de récipient avec une rigidité radiale renforcée tout en facilitant le moulage et le soufflage de ce fond de récipient. L'invention se propose de résoudre ces problèmes. Ainsi, selon un premier de ses aspects, la présente invention porte sur 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, caractérisé en ce qu'il comprend une assise présentant une paroi périphérique concave s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe du fond de moule avec une concavité définissant en tout point de la paroi périphérique une courbure non nulle ; une zone annulaire formant une paroi périphérique s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe du fond de moule, la distance radiale transversale entre l'axe du fond de moule et la paroi périphérique de la zone annulaire étant plus grande que la distance radiale transversale entre l'axe du fond du moule et tout point de la paroi périphérique de l'assise ; un épaulement formant zone de liaison entre ladite assise et ladite zone annulaire, ce grâce à quoi ladite assise permet la formation d'un fond de récipient avec une rigidité radiale renforcée permettant d'augmenter sa résistance à une charge verticale tout en n'entravant pas l'écoulement de la matière soufflée sur la paroi périphérique de ladite assise lors de l'opération de soufflage. Selon une forme de réalisation avantageuse, l'épaulement présente une concavité définissant en tout point de l'épaulement une courbure non nulle. Toujours selon une forme de réalisation avantageuse, l'épaulement comporte au moins une paroi sensiblement rectiligne transversale à l'axe du fond de moule ainsi qu'au moins une paroi sensiblement rectiligne parallèle à l'axe du fond de moule. Encore selon une forme de réalisation avantageuse, l'épaulement comporte au moins une paroi inclinée par rapport à l'axe du fond de moule. Avantageusement, la profondeur de l'épaulement est comprise entre 0.5 et 2.5 mm. De manière avantageuse, le rayon de courbure moyen de la paroi périphérique de l'assise est compris entre 5 et 20 mm.30 De manière avantageuse, la paroi périphérique de la zone annulaire est de forme sensiblement cylindrique. Selon une forme de réalisation avantageuse, la hauteur de la paroi périphérique de l'assise est comprise entre 5 et 15 mm. Selon un second de ses aspects, la présente invention porte sur 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 un fond, ledit dispositif de moulage comportant au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond de moule, qui est agencé de la manière telle que précédemment décrite. La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'un exemple uniquement illustratif et nullement limitatif de la portée de la présente invention, et à partir des figures ci-jointes, dans lesquelles : la figure 1 représente une vue partielle en coupe axiale d'un fond de moule et d'un demi-moule selon l'art antérieur ; la figure 2 représente une vue partielle en coupe axiale d'une autre forme de réalisation d'un fond de moule et d'un demi-moule selon l'art antérieur ; la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un fond de moule selon l'invention, permettant la formation d'un fond de récipient, associé à au moins deux demi-moules, permettant la formation du corps d'un récipient ; la figure 4 est une vue agrandie du pourtour du fond de moule selon une première forme de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue agrandie du pourtour du fond de moule selon une seconde forme de réalisation de l'invention, et la figure 6 est une vue agrandie du pourtour du fond de moule selon une troisième forme de réalisation de l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent une vue en coupe axiale selon un axe X-X d'un fond 15 de moule selon une première forme de réalisation pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET. Le fond 15 de moule est apte à coopérer avec au moins un autre élément, ici deux demi-moules 16, de sorte à former un moule constitué en au moins trois parties dont un fond 15 de moule et les deux demi-moules 16 formant ainsi une cavité 17 de moulage de forme complémentaire au récipient destiné à être soufflé par moulage. Le fond 15 de moule peut être soit monobloc, soit en deux parties, avec une partie qui serait solidaire et fixée directement aux demi-moules 16, par exemple à l'aide de deux demi-rondelles solidaires respectivement des deux demi-moules 16. 15 Le fond 15 de moule est plus particulièrement destiné à être agencé 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, les récipients ayant un corps et un fond, le dispositif de moulage comportant au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond 15 de moule ayant 20 une cavité de moulage. Le fond 15 de moule selon l'invention comprend : une assise 18 présentant une paroi 19 périphérique concave s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe X-X du fond 15 de moule avec une concavité définissant en tout point de la paroi 19 périphérique une courbure non nulle. Il n'existe donc pas de zones rectilignes sur la paroi 19 périphérique. Par ailleurs, l'assise 18 peut être soit totalement lisse, soit de forme structurée selon toute forme appropriée, mais définissant de manière globale une paroi 19 périphérique concave telle que ci-dessus caractérisée ; une zone 20 annulaire formant une paroi 21 périphérique s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe X-X du fond 15 de moule, la distance radiale transversale entre l'axe X-X du fond 15 de moule et la paroi 21 périphérique de la zone 20 annulaire étant plus grande que la 10 25 30 distance radiale transversale entre l'axe X-X du fond du moule et tout point de la paroi 19 périphérique de l'assise 18 ; un épaulement 22 formant zone de liaison entre l'assise 18 et la zone 20 annulaire. Autrement dit, l'épaulement 22 est prévu à la fin de la courbure (ou d'une partie en courbe) de l'assise 18 de sorte qu'il n'existe aucune zone rectiligne de l'assise 18 sensiblement parallèle à l'axe X-X central du fond 15 de moule. Ainsi, selon l'invention, il est obtenu un fond de récipient qui présente une rigidité radiale renforcée ce qui permet d'augmenter la résistance à une charge verticale du récipient soufflé à l'aide d'un tel fond de moule tout en n'entravant pas l'écoulement de la matière soufflée lors de l'opération de soufflage. Selon le mode de réalisation du fond 15 de moule tel qu'illustré sur la figure 4, l'épaulement 22 présente une concavité définissant en tout point de l'épaulement 22 une courbure non nulle, la paroi 19 périphérique de l'assise 18 et l'épaulement 22 ne forment aucune zone à pente sensiblement rectiligne à courbure nulle ou infinie, du type coaxiale ou transversale à l'axe X-X du fond 15 de moule, mais définissent une zone générale concave, dans laquelle la matière thermoplastique soufflée de la préforme est apte à s'écouler, sans présenter de zones susceptibles de provoquer une accumulation de la matière thermoplastique soufflée. Préférentiellement, selon ce mode de réalisation, la courbure définie par l'épaulement 22 est plus petite que la courbure définie par la paroi 19 périphérique de l'assise 18. Selon un mode de réalisation alternatif de l'épaulement 22 tel qu'illustré sur la figure 5, l'épaulement 22 se présente sous la forme d'un décrochement et comporte au moins une paroi 23 sensiblement rectiligne transversale à l'axe X-X du fond 15 de moule ainsi qu'au moins une paroi 24 sensiblement rectiligne, parallèle à l'axe X-X du fond 15 de moule. Sur la figure 5, la paroi 24 sensiblement rectiligne, parallèle à l'axe X-X du fond 15 de moule, est confondue avec la paroi 21 périphérique de la zone 20 annulaire. Toutefois, il est envisageable que les parois référencées 21, 24 ne soient pas strictement confondues et présentent un léger décrochement l'une par rapport à l'autre. Il est ainsi possible que la paroi 21 de la zone 20 annulaire soit située à une distance radiale transversale légèrement inférieure ou supérieure (par exemple de l'ordre du millimètre, voire du dixième de millimètre) à la distance radiale transversale de la paroi 24 sensiblement rectiligne parallèle à l'axe X-X. Toujours selon un mode de réalisation alternatif de l'épaulement 22 tel qu'illustré sur la figure 6, l'épaulement 22 comporte au moins une paroi 25 inclinée par rapport à l'axe X-X du fond 15 de moule. A titre d'exemple, la paroi 25 inclinée présente un angle d'inclinaison allant d'un angle d'inclinaison nul (dans ce cas, l'épaulement 22 est sous la forme telle qu'illustrée sur la figure 5) à un angle d'inclinaison maximum, par exemple de l'ordre de 45° (dans ce cas, l'épaulement 22 est sous la forme telle qu'illustrée sur la figure 6). Il est également possible de prévoir une forme de réalisation de l'épaulement 22 combinant à la fois le mode de réalisation illustré à la figure 5 et le mode de réalisation illustré à la figure 6, c'est-à-dire un épaulement 22 présentant tout d'abord une paroi 23 sensiblement rectiligne transversale à l'axe X-X, puis une ou plusieurs paroi(s) 25 inclinée(s), pour finir à une paroi 24 sensiblement rectiligne parallèle à l'axe X-X (la paroi 24 pouvant être confondue avec la paroi 21 périphérique de la zone 20 annulaire du fond 15 de moule). L'épaulement 22 peut donc se présenter sous la forme d'une pluralité d'intersections vives ou de pentes. La profondeur P de l'épaulement 22, à savoir la distance radiale transversale entre le point de liaison entre la paroi 19 périphérique de l'assise 18 et le point le plus éloigné radialement et transversalement de l'épaulement 22, est comprise entre 0.5 et 2.5 mm. Par ailleurs, bien que la paroi 19 périphérique de l'assise 18 soit de forme générale concave, il convient de noter que cette paroi 19 peut présenter plusieurs rayons de courbure différents, le rayon de courbure moyen (c'est-à-dire la moyenne de tous les rayons de courbure) de cette paroi 19 périphérique de l'assise 18 étant avantageusement compris entre 5 et 20 mm. De manière préférentielle, la hauteur H de la paroi 19 périphérique de l'assise 18 est comprise entre 5 et 15 mm (la hauteur H est mesurée entre la surface d'appui de l'assise 18 et la zone de jonction entre l'épaulement 22 et l'assise 18). Le récipient formé à partir du fond 15 de moule selon l'invention a une contenance comprise entre 0.2L et 2L, voire jusqu'à 4L, étant entendu que les valeurs du rayon de courbure moyen de la paroi 19 périphérique de l'assise 18, de la hauteur de cette paroi 19 ainsi que de la profondeur de l'épaulement 22 peuvent être en partie dépendantes de la capacité volumique du récipient moulé. De manière préférentielle, la paroi 21 périphérique de la zone 20 annulaire est de forme sensiblement cylindrique et présente une distance radiale transversale sensiblement constante par rapport à l'axe X-X. Toutefois, il est bien entendu que la paroi 21 périphérique de la zone 20 annulaire peut être également de forme prismatique, à multiples facettes. REVENDICATIONS 1. Fond (15) de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, caractérisé en ce que le fond (15) comprend : une assise (18) présentant une paroi (19) périphérique concave s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe (X-X) du fond (15) de moule avec une concavité définissant en tout point de ladite paroi (19) périphérique une courbure non nulle ; une zone (20) annulaire formant une paroi (21) périphérique s'étendant de manière sensiblement coaxiale à l'axe (X-X) du fond (15) de moule, la distance radiale transversale entre l'axe (X-X) du fond (15) de moule et la paroi (21) périphérique de la zone (20) annulaire étant plus grande que la distance radiale transversale entre l'axe (X-X) du fond (15) du moule et tout point de la paroi (19) périphérique de ladite assise (18) ; un épaulement (22) formant zone de liaison entre ladite assise (18) et ladite zone (20) annulaire, ce grâce à quoi ladite assise (18) permet la formation d'un fond de récipient avec une rigidité radiale renforcée permettant d'augmenter sa résistance à une charge verticale tout en n'entravant pas l'écoulement de la matière soufflée sur la paroi (19) périphérique de ladite assise (18) lors de l'opération de soufflage. 2. Fond selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit épaulement (22) présente une concavité définissant en tout point dudit épaulement (22) une courbure non nulle. 3. Fond de moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit épaulement (22) comporte au moins une paroi (23) sensiblement rectiligne transversale à l'axe (X-X) du fond (15) de moule ainsi qu'au moins une paroi (24) sensiblement rectiligne parallèle à l'axe (X-X) du fond (15) de moule. 4. Fond de moule selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que ledit épaulement (22) comporte au moins une paroi (25) inclinée par rapport à l'axe (X-X) du fond (15) de moule. 5. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la profondeur (P) dudit épaulement (22) est comprise entre 0.5 et 2.5 mm. 6. Fond selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rayon de courbure moyen de ladite paroi (19) périphérique de ladite assise (18) est compris entre 5 et 20 mm. 7. Fond selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite paroi (21) périphérique de ladite zone (20) annulaire est de forme sensiblement cylindrique. 8. Fond selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la hauteur (H) de ladite paroi (19) périphérique de ladite assise (18) est comprise entre 5 et 15 mm. 9. 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 un fond, ledit dispositif de moulage comportant au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond (15) de moule, caractérisé en ce que le fond (15) de moule est agencé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.