Brevet FR2939070A1 — publié le 20100604

Formage des récipients avec refroidissement localisé L'invention a trait au formage des récipients à partir d'ébauches en matière thermoplastique, et plus précisément au formage des récipients munis de réserves en creux telles que des poignées intégrées. Rappelons que la fabrication des récipients comprend généralement une opération de soufflage qui se déroule dans un moule dont la paroi définit une cavité au sein de laquelle est introduite l'ébauche, cette dernière venant, au cours du soufflage, épouser la paroi sous l'effet de la pression gazeuse élevée qui règne dans l'ébauche, préalablement chauffée de manière à permettre sa déformation plastique. Certains récipients peuvent être munis de réserves en creux formées en saillie vers l'intérieur du récipient et réalisées dans un but esthétique (par ex. création de galbes), structurel (par ex. réalisation de panneaux destinés à absorber la déformation du récipient lors d'un remplissage à chaud) ou fonctionnel (réalisation d'une poignée de préhension du récipient). Il existe plusieurs techniques pour former une réserve en creux sur un récipient. Une première technique consiste à employer un moule muni d'un insert mobile initialement escamoté dans la paroi du moule et déployé en présence du récipient en cours de formation dans le moule pour repousser la matière lorsque celle-ci atteint la paroi, comme cela est illustré dans les demandes de brevet européen EP 1 922 256 (SIDEL) ou EP 345 518 (TOAGOSEI). Un inconvénient de cette technique est lié à la régulation thermique du moule, à laquelle on recourt généralement pour initier le refroidissement du récipient avant même son éjection du moule. En effet, ce refroidissement de la matière rend plus difficile sa déformation lorsque l'insert est déployé. En particulier, il peut arriver que la matière, insuffisamment déformée, n'épouse pas complètement la surface de l'insert. II peut en résulter certains défauts d'aspects qui justifient la mise au rebut du récipient. Une deuxième technique consiste à former un récipient intermédiaire muni d'une excroissance en saillie vers l'extérieur du récipient, au moyen d'un moule muni d'un évidement pour former cette S001 B051 FR - B0841 - TQD excroissance lors du soufflage du récipient. Le récipient intermédiaire ainsi formé est alors sorti du moule. Une étape supplémentaire consiste ensuite, par exemple au moyen d'une tige coulissante, à repousser l'excroissance pour la retourner autour d'une zone d'articulation de sorte à former une réserve en creux en saillie vers l'intérieur du récipient. Cette technique est notamment illustrée dans la demande internationale WO 2006/014331. Cette technique remédie dans une certaine mesure aux inconvénients précités de la première technique décrite ci-dessus, car pour l'essentiel la réserve en creux est formée en même temps que le reste du récipient, ce qui facilite la déformation de la matière. Toutefois, elle ne va pas non plus sans inconvénients. En effet, le récipient intermédiaire subit, d'abord au contact du le moule et ensuite à la sortie de celui-ci, un refroidissement qui provoque sa rigidification, laquelle peut rendre délicate l'opération de retournement de l'excroissance, en provoquant notamment, dans certains cas, l'apparition d'amorces de rupture dans la zone d'articulation. L'invention vise notamment à remédier aux inconvénients des techniques antérieures, en proposant une solution permettant de faciliter le formage de récipients munis de réserves en creux. À cet effet, l'invention propose, en premier lieu, un procédé de formage, dans un moule muni d'une paroi formant une cavité, d'un récipient à partir d'un récipient intermédiaire comprenant au moins une excroissance latérale en saillie vers l'extérieur du récipient, qui comprend : Une opération de boxage consistant à repousser l'excroissance latérale pour former, par retournement autour d'une zone d'articulation, une réserve en creux en saillie vers l'intérieur du récipient ; û une opération de refroidissement local consistant, après retournement de l'excroissance, à balayer ladite zone d'articulation au moyen d'une circulation de fluide. En deuxième lieu, l'invention propose un dispositif pour le formage d'un récipient à partir d'un récipient intermédiaire comprenant au moins une excroissance latérale en saillie vers l'extérieur du récipient, ce dispositif comprenant : S001 B051 FR - B0841 - TQD Un moule muni d'une paroi définissant une cavité ; Un insert de boxage monté mobile par rapport au moule entre une position rétractée dans laquelle l'insert est escamoté dans la paroi, et une position sortie dans laquelle l'insert s'étend en saillie par rapport à la paroi, vers l'intérieur de la cavité, pour repousser, sur le récipient intermédiaire, l'excroissance latérale et former, par retournement autour d'une zone d'articulation, une réserve en creux vers l'intérieur du récipient ; une gorge périphérique formée sur l'insert et qui, en position sortie de l'insert, se trouve en regard de ladite zone d'articulation ; des moyens d'injection d'un fluide dans la gorge périphérique ; des moyens d'extraction du fluide de la gorge périphérique. De la sorte, une fois effectué le retournement de l'excroissance, c'est-à-dire une fois formée la réserve en creux, la zone d'articulation est immédiatement rigidifiée, ce qui évite que d'éventuelles contraintes auxquelles serait soumis le récipient soit lors du démoulage, soit ultérieurement, ne viennent le déformer au niveau de la réserve en creux. Cet avantage est particulièrement intéressant lorsque le récipient est muni de deux réserves en creux symétriques, formant conjointement une poignée. Dans ce cas en effet, le fait de minimiser les éventuelles déformations permet de garantir une bonne tenue de la poignée lors et à l'issue du démoulage. 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 en perspective éclatée montrant une unité de formage de récipients équipée d'un dispositif conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue transversale en coupe de l'unité de formage de la figure 1, montrée dans une configuration ouverte lors du chargement d'un récipient intermédiaire ; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, montrant l'unité de formage dans une configuration fermée après chargement du récipient intermédiaire, et avant boxage de celui-ci ; S001 B051 FR - B0841 - TQD la figure 4 est une vue similaire aux figures 2 et 3, montrant l'unité de formage dans une configuration de boxage du récipient ; la figure 5 est une vue partielle en coupe, faite dans un autre plan de coupe, et montrant un détail de l'unité de formage ; la figure 6 est une vue d'un détail de la figure 4, illustrant à échelle agrandie le boxage du récipient ; la figure 7 est une vue en perspective montrant un module de boxage équipant l'unité de formage illustrée sur les figures précédentes, et conçu pour réaliser le boxage des récipients ; la figure 8 est une vue frontale en coupe du module de boxage de la figure 7, faite dans la platine de celui-ci ; la figure 9 est une vue partielle latérale en coupe montrant l'insert équipant le module des figures 7 et 8, suivant le plan de coupe IX-IX de la figure 8 ; la figure 10 est une vue en coupe de dessus montrant l'insert, suivant le plan de coupe X-X de la figure 9. Sur la figure 1 est partiellement représentée une unité 1 de formage pour une machine de fabrication de récipients 2 à partir d'ébauches 3 en matière plastique, tel que PET (Polyéthylène téréphtalate). Le terme � ébauche � est employé ici pour désigner des récipients intermédiaires ayant subi une première série d'opérations dans un premier moule (par exemple un présoufflage) et destinés à subir une seconde série d'opérations dans un deuxième moule (par exemple un soufflage). Le terme � formage � est employé ici pour désigner une opération de finition. En l'occurrence, l'unité 1 de formage ici représentée est configurée pour réaliser une opération de boxage sur des récipients 3 intermédiaires ayant subi des opérations de présoufflage et de soufflage. A l'issue de ces opérations, chaque récipient intermédiaire présente sur son corps deux excroissances 4 symétriques dont le boxage provoque le retournement vers l'intérieur du récipient 2, et la formation subséquente de deux réserves 5 en creux constituant ensemble une poignée de préhension du récipient 2. S001 B051 FR - B0841 - TQD Comme cela est représenté sur la figure 1, l'unité 1 de formage est du type linéaire et comprend une pluralité de moules 6 munis chacun d'une paroi 7 définissant une cavité destinée à recevoir une ébauche. Plus précisément, chaque moule 6 comprend deux demi-moules 8, munis chacun d'une demi-cavité 9. Les demi-moules 8 sont montés en regard l'un de l'autre sur deux porte-moules 10 mobiles en translation horizontale par rapport à un bâti fixe (non représenté) de l'unité 1 de formage, suivant une direction transversale perpendiculaire à une direction longitudinale d'amenée des ébauches, entre : - une position fermée dans laquelle les porte-moules 10 sont rapprochés, les demi-moules 8 étant en contact mutuel par un plan de joint 11 et les demi-cavités 9 formant conjointement la cavité du moule 6 ; une position ouverte (illustrée sur la figure 2) dans laquelle les porte-moules 10 sont écartés l'un de l'autre pour permettre l'évacuation des récipients 2 et le chargement des ébauches 3. Pour une description plus précise de la cinématique, et d'une forme possible de réalisation d'un système de commande d'ouverture et de fermeture des moules 6, on pourra se reporter à la demande de brevet européen n°EP 1 924 421 au nom de la demanderesse. L'unité 1 de formage comprend en outre au moins un dispositif 12 de boxage. Ce dispositif 12 comprend un insert 13 de boxage prévu pour repousser la paroi de l'ébauche 3 au niveau de chaque excroissance 4 à la manière d'un poinçon, de sorte à former, par retournement autour d'une zone d'articulation ou charnière 14, une réserve 5 en creux en saillie vers l'intérieur du récipient 2. En l'occurrence, l'unité 1 de formage, configurée pour accueillir deux ébauches 3, comprend deux dispositifs 12 de boxage montés en vis-à-vis, prévus pour effectuer un boxage simultané de l'ébauche 3 de part et d'autre du plan de joint 11 et réaliser deux réserves 5 en creux symétriques formant ensemble une poignée. Chaque dispositif 12 de boxage comprend par conséquent deux inserts 13 de boxage montés en parallèle et se déplaçant simultanément. Chaque insert 13 est monté mobile en translation par rapport au demi-moule 8 correspondant, entre une position rétractée dans laquelle l'insert 13 est escamoté dans la paroi 7, et une position sortie dans laquelle l'insert 13 s'étend en saillie par rapport à la paroi 7. S001 B051 FR - B0841 - TQD Afin de permettre le passage et le mouvement de l'insert 13, chaque demi-moule 8 est muni d'un évidement 15 pratiqué transversalement et dont le contour correspond, au jeu de fonctionnement près, à la surface balayée par l'insert 13. Le dispositif 12 de boxage est conçu pour permettre un montage et un démontage rapide des inserts 13, de sorte à permettre l'interchangeabilité des inserts 13 soit pour procéder à une réparation, soit dans le cadre de l'adaptation de l'unité 1 au formage de récipients de forme ou de capacité différente. Outre l'insert 13, chaque dispositif 12 de boxage comprend une platine 16 de forme sensiblement parallélépipédique, sur laquelle l'insert 13 est fixé de manière rigide par l'intermédiaire de trois tiges superposées, à savoir une tige 17 supérieure, une tige 18 inférieure, et une tige centrale 19, toutes trois ancrées dans une face antérieure de la platine 16. Comme cela est bien visible sur les figures 7, 9 et 10, l'insert 13 est réalisé en trois sections adjacentes, à savoir : une section 20 de base, réalisée dans un matériau thermiquement conducteur, c'est-à-dire à forte conductibilité thermique (de préférence un matériau métallique tel qu'un acier ou un alliage d'aluminium) et à laquelle sont raccordées les tiges 17, 18, 19 ; une section 21 intermédiaire, réalisée dans un matériau thermiquement isolant, c'est-à-dire à faible conductibilité thermique : on aura avantage à utiliser une matière plastique telle que le polyoxyméthylène copolymère (POM-C), connu autant pour ses propriétés d'isolant thermique que pour sa grande résistance mécanique et sa bonne usinabilité ; une section d'extrémité ou poinçon 22, réalisée dans un matériau thermiquement conducteur, de préférence un alliage d'aluminium. Comme cela est par ailleurs illustré sur les figures 8 et 9, le dispositif 12 de boxage est muni d'un circuit 23 de chauffe du poinçon 22, qui comprend une canalisation 24 d'amenée de fluide et une canalisation 25 d'évacuation du fluide, percées dans la platine 16 et raccordées à deux alésages 26, 27 pratiqués respectivement dans la tige 17 supérieure et dans la tige 18 inférieure et traversant en outre la S001 B051 FR - B0841 - TQD section 20 de base et la section 21 intermédiaire pour déboucher dans le poinçon 22. Un conduit 28, ménagé dans le poinçon 22, par exemple sous forme d'une gorge creusée dans une face arrière de celui-ci, relie les alésages 26, 27 pour permettre la circulation du fluide et la chauffe du poinçon 22. La chauffe du poinçon 22 permet à tout le moins de maintenir la température de l'ébauche 3, au niveau de ses excroissances 4, à une valeur élevée (aux environs de la température de transition vitreuse) où la matière est suffisamment malléable pour que le retournement des excroissances 4 soit aisé et que les contraintes exercées sur la matière n'entraîne pas de déformation intempestive du récipient 2. Le fluide de chauffe est par exemple de l'eau portée à une température supérieure ou égale à la température de transition vitreuse de la matière constitutive du récipient 2 (soit environ 80°C pour le PET). En revanche, afin de minimiser les risques de déformation des réserves 5 dues à un refroidissement non contrôlé du récipient 2 en sortie du moule 6, le dispositif 12 de boxage est muni d'un circuit 29 de refroidissement local de la charnière 14. Ce circuit 29 comprend une canalisation 30 d'amenée percée dans la platine, raccordée à un alésage 31 pratiqué dans la tige 19 centrale et traversant en outre la section 20 de base pour aboutir dans la section 21 intermédiaire à proximité de sa jonction avec le poinçon 22. La canalisation 30 débouche, par l'intermédiaire d'un perçage 32 transversal, dans une gorge 33 périphérique creusée dans la section 21 intermédiaire au voisinage de sa jonction avec le poinçon 22. Comme cela est visible sur la figure 7, la gorge 33 ne constitue pas une boucle fermée, mais une boucle ouverte dont une extrémité amont coïncide avec le perçage 32 et dont une extrémité aval, opposée à l'extrémité amont mais néanmoins physiquement voisine d'elle, débouche dans une rainure 34 longitudinale creusée dans la section 21 intermédiaire, sur toute la longueur de celle-ci. Le fluide de refroidissement (ou frigorigène) est par exemple de l'air sous pression, et dont la détente, à la sortie de l'insert 13, s'accompagne d'une chute de température. S001 B051 FR - 60841 - TQD Selon un mode de réalisation préféré, illustré sur les figures 4 et 5, l'évacuation du fluide frigorigène s'effectue par le porte-moule 10, dans lequel est ménagée, derrière le demi-moule 8, une chambre 35 de compensation formée par un évidement creusé dans le porte-moule 10 au-delà de l'empreinte cylindrique correspondant à la face 36 arrière du demi-moule 8. Cette chambre 35 de compensation est fermée de manière étanche, à l'opposé du demi-moule 8, par une plaque 37 qui obture une fenêtre 38 pratiquée dans le demi-moule pour permettre l'accès manuel frontal au dispositif 12 de boxage. Cette plaque 37 comprend trois perçages 39 superposés dans lesquels les tiges 17, 18, 19 sont montées coulissantes pour permettre le mouvement de translation du dispositif 12 de boxage. L'étanchéité du passage des tiges 17, 18, 19 au travers des perçages 39 peut être assurée au moyen de joints dynamiques à lèvres montés dans des lamages formés dans la plaque 36 autour de chaque perçage 39. La chambre 35 de compensation est délimitée, en regard de la plaque 37, par la face 36 arrière du porte-moule 8. Un perçage 40 oblique pratiqué dans chaque demi-moule 8 relie une zone de l'évidement 15 où se trouve, en fin de boxage, la section 21 intermédiaire, à hauteur de la rainure 34, à la chambre 35 de compensation, pour permettre l'évacuation vers celle-ci du fluide frigorigène. Les canalisations 24, 25, 30 s'ouvrent sur une face inférieure de la platine 16. Des raccords 41, vissés dans les ouvertures des canalisations 24, 25, 30, relient celles-ci respectivement à des tubulures 42, 43 souples d'amenée et d'évacuation du fluide de chauffe, et à une tubulure 44 souple d'amenée du fluide de refroidissement. Le gaz sous pression présent dans la chambre 35 de compensation peut être évacué vers l'extérieur via une canalisation 45 percée transversalement dans le porte-moule 10 et débouchant dans la chambre 35, comme cela est illustré sur la figure 5. Cette canalisation 45 est avantageusement raccordée à un silencieux (non représenté) permettant d'absorber au moins pour partie les bruits dus à la décompression de la chambre 35. S001 B051 FR - B0841 - TQD On peut résumer le procédé de formage des récipients, par mise en oeuvre de l'unité 1 de formage qui vient d'être décrite, de la manière suivante. Le récipient 3 intermédiaire est d'abord chargé dans le moule 6, en position ouverte et avec les inserts en position rétractée (figure 2). Le moule 6 est ensuite fermé, les inserts 13 étant maintenus en position rétractée. La forme générale du récipient 3 intermédiaire correspond à la cavité du moule 6, les excroissances 4 étant toutefois reçues dans les évidements 15 en regard des inserts 13, à faible distance (ou au contact) des poinçons 22. Tandis que la chaleur des poinçons 22 maintient (ou élève) la température de matière des excroissances 4, on initie alors l'opération de boxage, par laquelle chaque excroissance 4 est repoussée transversalement par la translation de l'insert 13 correspondant pour former, par retournement autour de la charnière 14, une réserve 5 en creux en saillie vers l'intérieur du récipient 2. En position déployée, la gorge 33 périphérique de chaque insert 13 se trouve en regard de la charnière (figure 6). Une fois achevé le retournement des excroissances (figure 4), on maintient temporairement les inserts 13 en position déployée et on commande l'injection du fluide frigorigène par le circuit 29. L'air sous pression débouche alors par le perçage 32 dans la gorge 33. L'air, guidé par la gorge 33 et la paroi de l'évidement 15, effectue une circulation périphérique en balayant la charnière 14. La détente de l'air est accompagnée d'une chute de température qui contribue à refroidir ù et donc à rigidifier ù la charnière 14. Après avoir parcouru la gorge 33, l'air est canalisé par la rainure 34 puis le perçage 40 vers la chambre 35 de compensation dont il est ensuite extrait via la canalisation 45, la chambre 35 et la canalisation 45 formant ainsi conjointement un circuit d'évacuation de l'air de refroidissement. La séparation du circuit 23 de chauffe et du circuit 29 de refroidissement, complétée par l'utilisation d'un matériau thermiquement conducteur pour la réalisation du poinçon 22 (au niveau duquel s'effectue la chauffe) et d'un matériau isolant thermiquement pour la réalisation de la section 21 intermédiaire (au niveau de laquelle s'effectue le balayage ù et donc le refroidissement), permet à la fois de S001 B051 FR - B0841 - TQD garantir une chauffe suffisante (ou un maintien en température) des excroissances 5 lors du boxage, sans toutefois empêcher un refroidissement efficace de la charnière à l'issue de celui-ci. S001 B051 FR - B0841 - TQD REVENDICATIONS1. Procédé de formage, dans un moule (6) muni d'une paroi (7) formant une cavité, d'un récipient (2) à partir d'un récipient (3) intermédiaire comprenant au moins une excroissance (4) latérale en saillie vers l'extérieur du récipient, qui comprend : Une opération de boxage consistant à repousser l'excroissance (4) latérale pour former, par retournement autour d'une zone (14) d'articulation, une réserve (5) en creux en saillie vers l'intérieur du récipient (2) ; Caractérisé en ce qu'il comprend : une opération de refroidissement local consistant, après retournement de l'excroissance (5), à balayer ladite zone (14) d'articulation au moyen d'une circulation de fluide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est de l'air. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'opération de boxage est accompagnée d'une opération de chauffe de l'excroissance (4). 4. Dispositif (1) de formage d'un récipient (2) à partir d'un récipient (3) intermédiaire comprenant au moins une excroissance (4) latérale en saillie vers l'extérieur du récipient, ce dispositif comprenant : Un moule (6) muni d'une paroi (7) définissant une cavité (9) ; Un insert (13) de boxage monté mobile par rapport au moule (6) entre une position rétractée dans laquelle l'insert (13) est escamoté dans la paroi (7), et une position sortie dans laquelle l'insert (13) s'étend en saillie par rapport à la paroi (7), vers l'intérieur de la cavité (9), pour repousser, sur le récipient (3) intermédiaire, l'excroissance (4) latérale et former, par retournement autour d'une zone (14) d'articulation, une réserve (5) en creux vers l'intérieur du récipient (2) ; Caractérisé en ce qu'il comprend : S001 B051 FR - B0841 - TQDune gorge (33) périphérique formée sur l'insert (13) et qui, en position sortie de l'insert (13), se trouve en regard de ladite zone (14) d'articulation ; des moyens (29) d'injection d'un fluide dans la gorge (33) 5 périphérique ; des moyens (35, 45) d'extraction du fluide de la gorge (33) périphérique. 5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'insert (13) comprend une section (22) d'extrémité réalisé dans un 10 matériau thermiquement conducteur et une section (21) intermédiaire réalisée dans un matériau thermiquement isolant, et en ce que la gorge (33) est ménagée dans la section (21) intermédiaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la gorge (33) est réalisée au voisinage d'une jonction entre la section (21) 15 intermédiaire et la section (22) d'extrémité. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la gorge (33) est prolongée par une rainure (34) longitudinale pratiquée dans la section (21) intermédiaire. 8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en 20 ce qu'il comprend un porte-moule (10) auquel est fixé le moule (6), et en ce qu'un circuit (35, 45) d'évacuation du fluide est ménagé dans le porte-moule (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit circuit d'évacuation comprend une chambre (35) de compensation 25 ménagée dans le porte-moule (10) et une canalisation (45) ménagée dans le porte-moule et débouchant dans la chambre de compensation (35) 10. Machine de fabrication de récipients, comprenant un dispositif selon l'une des revendications 4 à 9. S001 B051 FR - B0841 - TQD 30