Brevet FR2924046A1 — publié le 20090529

DEMANDE DE BREVET B07-1783FR - JT/PG OA 07452 Société Anonyme dite : L'OREAL Moule multi-matériaux. Invention de : BETHUNE Alain ABERGEL Aline CHARMEAU Jean-Yves BEREAUX Yves 2 Moule multi-matériaux. La présente invention concerne la fabrication de pièces en matière synthétique, et notamment de corps creux. Plus particulièrement, la présente invention concerne la fabrication de flacons ou récipients obtenus par soufflage d'une matière synthétique à l'intérieur d'un moule de fabrication, et destinés à contenir et à distribuer des produits cosmétiques ou de soins, tels que du shampoing. Par � produit cosmétique �, on entend un produit comme défini dans la directive 93/35/CEE du Conseil du 14 juin 1993. La fabrication de pièces utilisant un moule de soufflage nécessite une régulation thermique dudit moule. A cet égard, il est généralement prévu des canaux de refroidissement à l'intérieur desquels circule un fluide caloporteur apte à prélever les calories issues de la matière plastique et à les évacuer vers l'extérieur. Ces canaux de refroidissement sont généralement de géométrie simple étant donné qu'ils sont classiquement obtenus par fraisage ou usinage. Les distances entre les canaux de refroidissement et l'empreinte du moule sont donc variables et des zones de l'empreinte peuvent être particulièrement difficiles à refroidir. A titre illustratif, la figure 1 représente partiellement en perspective une empreinte 1 d'un moule traditionnel prévu pour l'obtention d'un récipient de conditionnement et de distribution d'un produit, et associée à un tel canal de refroidissement 2 obtenu par usinage conventionnel. Ainsi, on conçoit qu'avec de tels canaux, le refroidissement de l'empreinte n'est pas homogène, ce qui peut générer des défauts. De manière à remédier à cet inconvénient, la demande de brevet FR 2 067 051 prévoit un moule de coulée réalisé par frittage d'une poudre métallique pour obtenir des canaux de refroidissement courbes et longeant les surfaces de moulage. 3 Par ailleurs, le temps de cycle pour l'obtention de pièces plastiques est fortement lié au refroidissement des zones les plus épaisses. Pour les récipients ou flacons, ces zones sont classiquement le col et l'extrémité fermée formant fond. On conçoit alors aisément que pour réduire le coût de fabrication d'un corps creux ou récipient, ou plus généralement de pièces réalisées en matière plastique, il convient d'accroître l'efficacité de refroidissement. Toutefois, un refroidissement trop important dans les zones d'épaisseur réduite peut engendrer des défauts, tels que des défauts de surface du type marbrure, ou encore des déformations. Ainsi, il est indispensable d'assurer un refroidissement différentiel entre les différentes parties du moule selon les épaisseurs de l'objet à mouler. A cet égard, il est possible d'utiliser pour les parties du moule délimitant l'empreinte de l'objet des matériaux présentant des conductivités thermiques différentes. Pour plus de détails, on pourra par exemple se référer aux documents GB-A-2 238 974, US 4, 206, 171 ou encore FR 2 080 760. Toutefois, même avec un tel refroidissement différentiel, il reste difficile de réduire de manière significative le temps de cycle pour la fabrication de pièces moulées, notamment à cause des caractéristiques intrinsèques des matériaux utilisés. La présente invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient. L'invention vise plus particulièrement à prévoir un moule, notamment un moule de soufflage, apte à permettre une évacuation améliorée de calories dans certaines zones de l'empreinte du moule. 4 La présente invention a encore pour but de prévoir un moule, en particulier un moule de soufflage, pour récipient de conditionnement et de distribution d'un produit, et notamment d'un produit cosmétique. L'invention a pour objet un moule, en particulier un moule de soufflage, muni d'au moins une empreinte délimitant la forme d'un objet à mouler notamment par soufflage et de canaux de refroidissement pour assurer une évacuation de calories à l'extérieur du moule. L'empreinte comporte des zones de refroidissement réalisées avec des matériaux présentant des conductivités thermiques différentes adaptées à l'épaisseur de l'objet destiné à être refroidi après moulage. Au moins un canal de refroidissement, ménagé dans une zone de refroidissement à conductivité thermique élevée relativement à une ou aux autres zones, présente un profil similaire à celui de l'empreinte dans ladite zone. La distance entre ledit canal et entre l'empreinte dans la zone de refroidissement considérée est sensiblement constante. Cette disposition est particulièrement avantageuse dans la mesure où l'utilisation de matériaux présentant des conductivités thermiques différentes combinée à l'existence d'un canal de refroidissement de profil similaire à celui de l'empreinte de refroidissement et situé à une distance constante de celle-ci permet d'obtenir un refroidissement uniforme et important dans la zone considérée. En effet, la demanderesse a déterminé qu'avec une telle conception le temps de refroidissement dans le cas d'un récipient du type destiné à contenir du shampoing est réduit de 15 à 33% par rapport à un moule traditionnel. On réduit ainsi le temps de cycle pour l'obtention des pièces de 9 à 15 %, ce qui implique un gain de productivité relativement important. Avantageusement, la ou les zones de refroidissement à conductivité thermique élevée de l'empreinte sont réalisées par 5 frittage. Dans un mode réalisation, le canal de refroidissement ménagé dans la zone de refroidissement à conductivité thermique élevée présente un profil au moins en partie courbe. De préférence, la distance entre la paroi du canal de refroidissement et l'empreinte est inférieure au diamètre dudit canal de refroidissement. Dans un mode de réalisation, la distance entre la paroi du canal de refroidissement et l'empreinte est comprise entre 1 mm et 8mm, et égale de préférence à 4 mm. Avantageusement, l'empreinte délimite la forme d'un récipient destiné à être empli d'un produit cosmétique, notamment du shampoing, et pourvu d'un corps comportant une extrémité fermée formant fond et une extrémité opposée ouverte formant col. La zone de refroidissement de l'empreinte délimitant le col et/ou le fond du récipient peut être réalisée avec un matériau présentant une conductivité thermique élevée, par exemple en aluminium, en cuivre, en alliage d'aluminium ou de cuivre, par exemple en alliage de cuivre et de bérylium. La zone de refroidissement de l'empreinte délimitant le corps du récipient peut quant à elle être réalisée en acier usuel. Dans un mode de réalisation, l'empreinte du moule est découpée en trois zones de refroidissement. Bien entendu, il est également possible de découper le moule en un nombre différent de zones, par exemple en deux ou en quatre. 6 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue de détail en perspective d'un moule selon l'art antérieur, -les figures 2 et 3 représentent des vues de face et de côté d'un récipient obtenu ici par soufflage, - la figure 4 est une vue partielle en perspective du moule de soufflage pour l'obtention du récipient des figures 2 et 3, - la figure 5 est une vue en perspective éclatée du moule de la figure 4, et - la figure 6 est une vue de détail en perspective du moule des figures 4 et 5. On a représenté sur les figures 2 et 3, un récipient de conditionnement et de distribution d'un produit, désigné par la référence numérique générale 10 et représenté dans une position supposée verticale. I1 présente un axe X-X' longitudinal de symétrie. Dans l'exemple de réalisation considéré, le récipient 10 est destiné au conditionnement et à la distribution d'un produit cosmétique, notamment d'un shampoing. Toutefois, on conçoit aisément qu'il pourrait s'appliquer également au conditionnement et à la distribution d'autres types de produits. Le récipient 10 comprend un corps 12 muni d'une extrémité inférieure fermée formant fond 14 et d'une extrémité supérieure qui comporte un col 16 coïncidant avec l'axe X-X' longitudinal. Comme cela est connu en soi, le col 16 est séparé de la paroi périphérique du corps 12 par une épaule annulaire 18. Le col 16 est destiné à recevoir un bouchon ou capot d'obturation (non représenté) venant s'encliqueter sur le col 16, ou se fixer par tout autre moyen approprié. 7 Le récipient 10 est obtenu à l'intérieur d'un moule de soufflage tel qu'illustré partiellement aux figures 4 et 5 et désigné par la référence numérique générale 20. Le récipient 10 peut être obtenu par extrusion soufflage ou injection soufflage. Le récipient 10 est réalisé en matière synthétique par exemple en polyéthylène (PE), en polypropylène (PP), en polyéthylène-téréphatalate (PET) ... De manière connue en soi, le moule de soufflage 20 comporte une partie fixe et une partie mobile délimitant une empreinte 22 du récipient 10. Sur les figures, seule la partie mobile 24 du moule 20 est visible. Elle comporte des tétons 26 aptes à coopérer avec des évidements correspondants de la partie fixe pour assurer un positionnement précis des deux parties l'une contre l'autre. La partie fixe du moule 20 délimitant partiellement l'empreinte 22 est similaire à celle de la partie mobile 24. La partie mobile 24 est découpée verticalement en trois zones 28 à 32 prévues pour obtenir un refroidissement différentiel de l'empreinte 22. Les différentes zones 28 à 32 du moule sont rapportées sur une plaque d'assemblage 34 et fixées les unes relativement aux autres par vissage. La zone 28 inférieure et la zone 32 supérieure délimitent respectivement la partie de l'empreinte 22 formant le fond 14 du récipient, et le col 16 ainsi que l'épaule 18 (figures 2 et 3). La zone 30 intermédiaire forme quant à elle la partie de l'empreinte 22 relative au corps 12. Les zones 28, 32 sont conçues pour présenter au moins en partie des conductivités thermiques supérieures à celle du matériau utilisé pour la zone 30. En effet, le fond 14, le col 16 et l'épaule 18 du récipient 10 présente une épaisseur supérieure à celle du corps 12. 8 A cet égard, les zones 28, 32 comportent ici chacune un insert 36, 38 réalisé par exemple en aluminium, en cuivre, en alliage d'aluminium ou de cuivre, par exemple en alliage de cuivre et de bérylium. L'insert 36 est rapporté sur la zone 32 par tout moyen approprié, par exemple par des vis (non représentées). L'insert 38 est quant à lui maintenu en position par une enclume 40. L'utilisation de tels inserts 36, 38 permet d'obtenir un moule 20 permettant un refroidissement différentiel de l'objet à mouler à faible coût. La partie mobile 24 du moule 20 comporte des canaux de refroidissement 42 à 46 s'étendant verticalement le long de l'empreinte 22 à partir de l'insert 36 jusqu'à proximité de l'extrémité supérieure de la zone 30 du moule 20. Les canaux de refroidissement 42 à 46, ici au nombre de trois, sont régulièrement espacés le long de l'empreinte 22 et disposés au voisinage de celle-ci. Des conduites 48, 50 sont prévues au niveau de la zone 28 inférieure du moule 20 respectivement pour l'alimentation en fluide caloporteur des canaux de refroidissement 42 et 44, 46. Les conduites 48, 50 débouchent au niveau d'une face latérale du moule de façon à être raccordées à un circuit d'alimentation en fluide caloporteur. I1 est également prévu, au niveau de la zone 30 intermédiaire, des canaux d'évacuation 52, 54 du fluide caloporteur en communication avec les canaux de refroidissement 42 et 44, 46. Pour assurer un refroidissement efficace de la partie de l'empreinte 22 du moule qui correspond à l'épaule 18 et au col 16 du récipient, l'insert 38 comporte un canal de refroidissement 60 présentant un profil général similaire à celui de l'empreinte 22, comme cela est visible sur la figure 6. A cet effet, l'insert 38 est réalisé par frittage de manière à permettre l'obtention d'une forme courbe suivant le contour de l'empreinte 22, et ce, au plus proche de celle-ci. La 9 hauteur ou dimension axiale du canal de refroidissement 60 est sensiblement égale à celles du col 16 et de l'épaule 18. Le canal de refroidissement 60 présente une section adaptée pour conserver un flux turbulent le long de celui-ci, ce qui accroît l'efficacité de refroidissement. Afin d'assurer une évacuation de chaleur uniforme dans cette zone, la distance d radiale entre la paroi interne du canal de refroidissement 60 et la paroi externe de l'empreinte 22 est constante, et ce, sur toute la hauteur de la partie de l'empreinte 22 correspondant à la hauteur du col 16 et de l'épaule 18. Le canal de refroidissement 60 est situé radialement au voisinage immédiat de l'empreinte 22. A titre indicatif, pour un récipient 12 du type destiné à contenir du shampoing, la distance entre la paroi du canal de refroidissement 60 et l'empreinte 22 est comprise entre 1 et 8 mm, et de préférence égale à 4 mm. Le canal de refroidissement 60 peut par exemple présenter une dimension radiale supérieure à la distance précitée, et de l'ordre de 10 mm. Des pontets de matières 62 à 68 sont ici représentés entre le canal de refroidissement 60 et l'empreinte 22. Pour un récipient destiné à contenir de 150 ml à 500 ml de produit, les canaux de refroidissement cylindriques classiquement utilisés dans l'art antérieur ont un diamètre de 8 mm pour une section d'environ 50 mm2. En conservant cette section pour un même volume de fluide caloporteur, le canal de refroidissement 60, plus proche de l'empreinte 22 et pour lequel la surface d'échange thermique avec ladite empreinte est accrue, permet de favoriser l'homogénéité et l'efficacité du refroidissement dans la partie de l'empreinte 22 qui correspond à l'épaule 18 et au col 16 de récipient. Ceci accroît également la qualité des pièces obtenues. 10 Dans l'exemple de réalisation décrit seul la zone 32 ou partie du moule destinée au refroidissement du col 16 et de l'épaule 18 du récipient est prévue avec au moins un tel canal de refroidissement 60. En effet, cette portion du récipient 12 est celle qui présente l'épaisseur la plus importante. Toutefois, on conçoit aisément qu'il pourrait être possible, sans sortir du cadre de l'invention, de prévoir également un canal de refroidissement similaire pour la partie du moule destinée au refroidissement du fond 14, par exemple lors d'une augmentation de l'épaisseur de ce fond. Les canaux de refroidissement et les parties correspondantes en regard de l'empreinte 22 s'étendent au mois au moins en partie selon des arcs de cercle de centres radialement décalés mais présentant toutefois le même rayon de courbure. Le col 16 et le fond 14 présentent un profil courbe. Toutefois, ils peuvent également présenter des portions rectilignes. Dans ce cas, le ou les canaux de refroidissement s'étendent de façon parallèle à la paroi externe de l'empreinte 22 dans les zones considérées. L'utilisation d'un matériau à conductivité thermique élevée et la conception d'un canal de refroidissement de profil général similaire à celui de l'empreinte et situé à une distance constante de celle-ci , permettent de réduire sensiblement le temps de refroidissement de la matière plastique dans la zone considérée. Grâce à l'invention, on obtient ainsi une diminution significative du temps de cycle nécessaire à l'obtention des pièces moulées, ce qui permet de réduire leur coût de fabrication. REVENDICATIONS 1-Moule en particulier de soufflage muni d'au moins une empreinte (22) délimitant la forme d'un objet à mouler et de canaux de refroidissement (42 à 46, 60) pour assurer une évacuation de calories à l'extérieur du moule, caractérisé en ce que l'empreinte (22) comporte des zones de refroidissement (28 à 32) réalisées avec des matériaux présentant des conductivités thermiques différentes adaptées à l'épaisseur de l'objet destiné à être refroidi après moulage, et en ce qu'au moins un canal de refroidissement (60), ménagé dans une zone de refroidissement (32) à conductivité thermique élevée relativement à une ou aux autres zones, présente un profil similaire à celui de l'empreinte (22) dans ladite zone, la distance entre ledit canal et entre l'empreinte (22) dans la zone de refroidissement considérée étant sensiblement constante. 2-Moule selon la revendication 1, dans lequel la ou les zones de refroidissement à conductivité thermique élevée de l'empreinte sont réalisées par frittage. 3-Moule selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le canal de refroidissement (60) ménagé dans la zone de refroidissement à conductivité thermique élevée présente un profil au moins en partie courbe. 4-Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance entre la paroi du canal de refroidissement (60) et l'empreinte (22) est inférieure au diamètre dudit canal de refroidissement. 5-Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la distance entre la paroi du canal de 12 refroidissement (60) et l'empreinte (22) est comprise entre 1 mm et 8 mm, et égale de préférence à 4 mm. 6-Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'empreinte (22) délimite la forme d'un récipient (10) destiné à entre empli d'un produit cosmétique, notamment du shampoing, et pourvu d'un corps comportant une extrémité fermée formant fond (14) et une extrémité opposée ouverte formant col (16). 7-Moule selon la revendication 6, dans lequel la zone de refroidissement (28, 32) de l'empreinte délimitant le fond (14) et/ou le col (16) du récipient est réalisée avec un matériau présentant une conductivité thermique élevée. 8-Moule selon la revendication 7, dans lequel la zone de refroidissement (28, 32) de l'empreinte délimitant le col et/ou le fond du récipient est réalisée en aluminium, en cuivre, en alliage d'aluminium ou de cuivre, par exemple en alliage de cuivre et de bérylium. 9-Moule selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel la zone de refroidissement (30) de l'empreinte délimitant le corps (12) du récipient est réalisée en acier. 10-Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'empreinte (22) est découpée en trois zones de refroidissement (28 à 32).