Brevet FR2939073A1 — publié le 20100604

Formage des récipients avec contre-pression localisée 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). II existe plusieurs techniques pour former une réserve en creux sur 20 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 25 illustré dans les demandes de brevet européen EP 1 922 256 (SIDEL) ou EP 375 518 (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. 30 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. Il peut en résulter certains défauts d'aspects qui justifient la mise au rebut du récipient. 35 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 B052 FR B0842 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, 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 2006/014361. Cette technique paraît remédier 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 lors du soufflage. 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. Ainsi rigidifiée, la matière oppose une certaine résistance au retournement de l'excroissance, ce qui peut provoquer des déformations a minima inesthétiques. L'invention vise notamment à remédier aux inconvénients des techniques antérieures, en proposant une solution permettant d'améliorer la qualité de fabrication des récipients munis de réserves en creux. À cet effet, l'invention propose 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, au moyen d'un insert monté mobile par rapport au moule entre une position rétractée dans laquelle l'insert est escamoté dans un évidement formé dans la paroi et une position sortie dans laquelle l'insert s'étend en saillie par rapport à la paroi, pour former, par retournement, une réserve en creux en saillie vers l'intérieur du récipient ; Une opération de pressurisation du récipient intermédiaire, consistant, préalablement à l'opération de boxage, à injecter un fluide sous pression dans le récipient intermédiaire ; - une opération de pressurisation locale consistant, préalablement à l'opération de boxage, à injecter un fluide sous pression dans un S001 B052 FR B0842 TQD volume défini dans ledit évidement entre l'excroissance latérale et l'insert. L'invention propose, en deuxième lieu, 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 : 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 un évidement formé dans la paroi et une position sortie dans laquelle l'insert s'étend en saillie par rapport à la paroi, pour former, par retournement, une réserve en creux en saillie vers l'intérieur du récipient ; des moyens d'injection d'un fluide sous pression dans le récipient intermédiaire ; des moyens d'injection d'un fluide sous pression dans ledit évidement. Ainsi, en maintenant une pression à l'intérieur du récipient, on gonfle celui-ci, qui se trouve ainsi plaqué contre le moule. On évite ainsi le décollement du récipient et les déformations de celui-ci induites par la traction exercée sur la matière par le retournement de l'excroissance lors du boxage. Dans le même temps, la contre-pression localisée au niveau de l'évidement permet de minimiser, voire d'éviter, d'éventuelles déformations de l'excroissance, dues au gonflement induit par la pression régnant dans le récipient. 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 ; S001 B052 FR_B0842_TQD 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 ; la figure 4 est une vue en perspective en arraché, montrant partiellement l'unité de formage de la figure 3 ; la figure 5 est une vue similaire aux figures 2 et 3, montrant l'unité de formage dans une configuration de boxage du récipient ; la figure 6 est une vue partielle en coupe, faite dans un autre plan de coupe, montrant un détail de l'unité de formage de la figure 5 ; la figure 7 est une vue frontale en coupe, faite dans la platine, d'un module de boxage équipant l'unité de formage des figures précédentes ; la figure 8 est une vue transversale en coupe du module de boxage de la figure 7. 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. 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. S001 B052 FR_B0842_TQD 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, réalisé dans un matériau thermiquement conducteur (c'est-à-dire présentant un coefficient de conductibilité thermique élevé, tel qu'un alliage d'aluminium) 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 B052 FR_B0842_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 à la surface balayée par l'insert 13, avec un jeu suffisant pour permettre une circulation d'air autour de l'insert 13, pour des raisons qui seront expliquées ci-après. 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 d'au moins deux tiges superposées, à savoir une tige 17 supérieure et une tige 18 inférieure ancrées dans une face antérieure de la platine 16. Selon un mode de réalisation, une tige centrale 19 peut également être prévue, entre la tige 17 supérieure et la tige 18 inférieure. Comme cela est illustré sur la figure 7, le dispositif 12 de boxage est muni d'un circuit 20 de chauffe de l'insert 13, qui comprend une canalisation 21 d'amenée de fluide caloporteur et une canalisation 22 d'évacuation du fluide, percées dans la platine 16 et raccordées à deux alésages 23, 24 pratiqués respectivement dans la tige 17 supérieure et dans la tige 18 inférieure et traversant l'insert 13. Un conduit 25 ménagé dans l'insert 13 relie les alésages 23, 24 pour permettre la circulation du fluide et la chauffe de l'insert 13. Le fluide caloporteur 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). Les canalisations 21, 22, s'ouvrent sur une face inférieure de la platine 16. Des raccords 26, vissés dans les ouvertures des canalisations 21, 22, relient celles-ci respectivement à des tubulures 27, 28 souples d'amenée et d'évacuation du fluide caloporteur. La chauffe de l'insert 13 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 S001 B052 FR_B0842_TQD excroissances 4 soit aisé et que les contraintes exercées sur la matière n'entraîne pas de déformation intempestive du récipient 2. Afin d'éviter des déformations intempestives de l'ébauche 3 lors du boxage des excroissances 4, qui pourrait provoquer un décollement de l'ébauche 3 de la paroi 7 du moule 6 compte tenu de la traction qui s'exerce sur la matière, l'unité de formage est équipée, à la manière d'une unité de soufflage, d'une tuyère cloche 29 qui, après introduction de l'ébauche 3 dans le moule 6 et fermeture de celui-ci, vient s'appliquer contre une face supérieure 30 du moule 6 pour mettre en communication l'intérieur de l'ébauche 3 avec une source de gaz sous pression. Le gaz est par exemple de l'air, à une pression comprise entre 10 et 30 bars, suivant la matière constitutive de l'ébauche 3 et sa température. Dans le cas d'une ébauche 3 en PET transférée rapidement (au maximum en quelques secondes) depuis une unité de soufflage située en amont, et dont la température est encore supérieure, voire sensiblement égale ou peu inférieure à la température de transition vitreuse, une pression relative de 15 bars est suffisante pour maintenir l'ébauche 3 plaquée contre la paroi 7 du moule 6 sans risque de décollement lors du boxage. Cette pression est toutefois susceptible de déformer les excroissances, dont le profil bombé n'épouse ni la paroi de l'évidement 15 ni une surface 31 frontale de l'insert 13, correspondant sensiblement à la contre-empreinte de la réserve 5 (cf. la figure 3). Afin d'éviter cela, l'unité de formage est équipée de moyens d'injection d'un fluide sous pression dans l'évidement 15, en amont de l'insert (c'est-à-dire entre l'insert et l'excroissance 4 lorsque l'ébauche 3 est présente dans le moule 6. Suivant un mode de réalisation illustré sur la figure 4, ces moyens d'injection comprennent un alésage 32 percé dans la paroi 7 du demi- moule 8 et débouchant dans l'évidement 15. En l'occurrence, cet alésage 32 s'étend sur toute la hauteur du demi-moule 8 et présente une portion centrale 33 qui débouche latéralement dans l'évidement 15, au voisinage (et de préférence au plus proche) de la cavité 9, de sorte à minimiser les pertes de charges. L'alésage 32 est bouché à une extrémité 34 inférieure (le bouchon n'est pas représenté sur la figure 4) ; par une extrémité 35 supérieure, l'alésage 32 est relié à une source de fluide (de préférence un gaz) S001 B052 FR_B0842_TQD sous pression. Suivant un mode de réalisation, l'alésage 32 est relié à la même source de pression qui alimente la tuyère cloche 29, de sorte à égaliser les pressions dans l'ébauche 3 et dans l'évidement 15 lors du boxage. Ce montage suppose l'interposition d'une électrovanne entre la source de pression et l'alésage 32. Pour en faire l'économie, il peut être plus simple de prévoir un conduit de dérivation raccordant l'extrémité 35 supérieure de l'alésage 32 directement à la tuyère cloche 29, de sorte que la mise sous pression de l'ébauche 3 et de l'évidement 15 se fait simultanément sans nécessiter la synchronisation de deux électrovannes distinctes, impliquant une prise en compte de leurs temps de réponse respectifs. Selon un mode de réalisation préféré, illustré sur les figures 4 et 5, l'évacuation du gaz injecté dans l'évidement s'effectue par le porte-moule 10, dans lequel est ménagée, derrière le demi-moule 8, une chambre 36 de compensation formée par un évidement creusé dans le porte-moule 10 au-delà de l'empreinte cylindrique correspondant à une face 37 arrière du demi-moule 8. Cette chambre 36 de compensation est fermée de manière étanche, à l'opposé du demi-moule 8, par une plaque 38 qui obture une fenêtre 39 pratiquée dans le demi-moule 8 pour permettre l'accès manuel frontal au dispositif 12 de boxage. Cette plaque 38 comprend trois perçages 40 superposés dans lesquels les tiges 16, 17, 18 sont montées coulissantes pour permettre le mouvement de translation du dispositif 12 de boxage. L'étanchéité du passage des tiges 16, 17, 18 au travers des perçages 40 peut être assurée au moyen de joints dynamiques à lèvres montés dans des lamages formés dans la plaque 38 autour de chaque perçage 40. La chambre 36 de compensation est délimitée, en regard de la plaque 38, par la face 37 arrière du porte-moule 8. Le gaz sous pression présent dans l'évidement 15 et dans la chambre 38 de compensation (qui communique avec la partie de l'évidement 15 située en amont de l'insert 13 par le jeu ménagé autour de l'insert 13) peut être évacué vers l'extérieur via une canalisation 41 percée transversalement dans le porte-moule 10 et débouchant dans la chambre 36, comme cela est illustré sur la figure 5. Cette canalisation 41 est avantageusement raccordée à un silencieux (non représenté) S001 B052 FR_B0842_TQD disposé à l'extérieur du porte-moule 10 et permettant d'absorber au moins pour partie les bruits dus à la décompression de la chambre 36. 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 fenêtres 15 en regard des inserts 13, à faible distance de ceux-ci. On commande alors simultanément : la pressurisation de l'ébauche 3 (préalablement à l'opération de boxage), par injection d'air sous pression via la tuyère-cloche 29 ; - la pressurisation locale de l'évidement 15, par injection d'air sous pression entre l'insert 13 et l'excroissance 4 via l'alésage 32. Comme nous l'avons vu, la contre-pression prévue dans l'évidement 13 permet d'équilibrer les pressions de part et d'autre de l'excroissance 4, de sorte à éviter toute déformation de la matière autrement que le retournement provoqué par le boxage. Tandis que la chaleur des inserts 13 maintient (ou élève) la température de matière de l'excroissance 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. Une fois le retournement des excroissances 4 achevé, on commande simultanément la dépressurisation (par mise à l'air libre) de l'intérieur du récipient 3, et la dépressurisation (par mise à l'air libre ou par mise en communication avec le silencieux) de la chambre 36 de compensation (et donc de l'évidement 15) via la canalisation 41. L'évacuation de l'air est accompagné d'une détente endothermique qui contribue à refroidir - et donc à rigidifier - le récipient, et plus particulièrement les réserves 5. En variante, les moyens d'injection du fluide sous pression dans l'évidement 15 peuvent être prévus directement dans le dispositif 12 de boxage. À cet effet, celui-ci peut être muni d'un circuit 42 d'injection S001 B052 FR_B0842_TQD comprenant une canalisation 43 d'amenée percée dans la platine 16, raccordée à un alésage 44 pratiqué dans la tige 19 centrale et aboutissant, à une extrémité 45 distale, dans l'insert 13. Cette extrémité 45 est raccordée à deux canaux 46 secondaires qui débouchent sur la surface 31 frontale de l'insert 13. Un raccord 26 supplémentaire, monté sur la platine 16, permet de raccorder, via une tubulure souple 47, le circuit 42 à une source de gaz sous pression, dans les mêmes conditions qu'indiquées précédemment pour la canalisation 43. Ainsi, il est préférable de raccorder le circuit 42 à la tuyère cloche 29, de sorte à permettre un équilibrage automatique des pressions dans l'ébauche 3 et l'évidement 15. S001 B052 FR_B0842_TQD REVENDICATIONS1. Procédé de formage, dans un moule (6) muni d'une paroi (7) formant une cavité (9), 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, au moyen d'un insert (13) monté mobile par rapport au moule (6) entre une position rétractée dans laquelle l'insert est escamoté dans un évidement (15) formé dans la paroi (7) et une position sortie dans laquelle l'insert (13) s'étend en saillie par rapport à la paroi (7), pour former, par retournement, une réserve (5) en creux en saillie vers l'intérieur du récipient (2) ; Caractérisé en ce qu'il comprend : ù Une opération de pressurisation du récipient (3) intermédiaire, consistant, préalablement à l'opération de boxage, à injecter un fluide sous pression dans le récipient (3) intermédiaire ; une opération de pressurisation locale consistant, préalablement à l'opération de boxage, à injecter un fluide sous pression dans un volume défini dans ledit évidement (15) entre l'excroissance (4) latérale et l'insert (13). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les opérations de pressurisation du récipient (3) intermédiaire et de pressurisation locale de l'évidement (15) sont conduites simultanément. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, qui comprend une opération de dépressurisation simultanée de l'intérieur du récipient (2) et de l'évidement (15). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le fluide employé lors des opérations de pressurisation est de l'air sous pression. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression de l'air est comprise entre 10 bar et 30 bars. 6. Dispositif (1) pour le 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 : S001 B052 FR_B0842_TQDUn 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 est escamoté dans un évidement (15) formé dans la paroi (7) et une position sortie dans laquelle l'insert (13) s'étend en saillie par rapport à la paroi (7), pour former, par retournement, une réserve (5) en creux en saillie vers l'intérieur du récipient (2) ; Caractérisé en ce qu'il comprend : des moyens (29) d'injection d'un fluide sous pression dans le récipient (3) intermédiaire ; des moyens (32 ; 42) d'injection d'un fluide sous pression dans ledit évidement (15). 7. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'injection de fluide dans l'évidement (15) comprennent un alésage (32) pratiqué dans la paroi (7) et débouchant dans l'évidement (15) 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend un porte-moule (10) auquel est fixé le moule (6), et en ce qu'un circuit (41) d'évacuation du fluide de l'évidement (15) est aménagé dans le porte-moule (10). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit circuit d'évacuation comprend une chambre (36) de compensation ménagée dans le porte-moule (10) et une canalisation (41) aménagée dans le porte-moule et débouchant dans la chambre de compensation (36). 10. Machine de fabrication de récipients, comprenant un dispositif selon l'une des revendications 6 à 9. S001 B052 FR_B0842_TQD