Brevet FR2942740A1 — publié le 20100910

L'invention concerne un dispositif pour la production de contenants tels que des bouteilles ou des bidons, à partir de préformes. Les matières plastiques comme les polyesters et notamment le polyéthylène téréphtalate (PET) et ses copolymères sont bien connues pour la fabrication de toutes sortes de matériaux d'emballage ou de conditionnement, tels que par exemple des bouteilles, bidons, boîtes, films, sacs, etc. Dans l'industrie, la fabrication de contenants est en majorité effectuée par des machines spécialisées appelées souffleuses de bouteilles PET, à partir d'une préforme qui est ensuite soufflée pour se transformer en bouteille. Certaines de ces machines sont capables de produire jusqu'à 35 000 contenants par heure pour les contenants de plus petit volume. Cette production à la chaîne, illustrée à la figure 1, se déroule en plusieurs étapes. La première étape consiste à alimenter les machines en préformes 2. Les préformes 2 passent d'une trémie d'alimentation 3 à un convoyeur chargeur 4 qui permet leur insertion dans la chaine de production tout en leur conférant une orientation prédéfinie. Les préformes 2 sont ensuite dirigées vers un module de chauffage 5 situé à l'entrée de la souffleuse de bouteilles 6. La seconde étape consiste à chauffer les préformes 2. Les préformes 2 sont chauffées en continu le long de leur passage dans le module de chauffage 5. Ce chauffage est effectué par des émetteurs infrarouges 7. Ces équipements permettent des montées rapides en température et sont communément employés dans divers secteurs de l'industrie notamment pour la chauffe de pièces métalliques en carrosserie en passant par le séchage de papier ou de colles industrielles. Pendant la phase de chauffage, les préformes 2 tournent constamment autour d'elles-mêmes, de façon à garantir une distribution optimale et homogène de la chaleur. Durant cette phase de chauffage, il est nécessaire d'injecter de l'air à l'intérieur du module de chauffage 5 afin de stabiliser les températures de surface des préformes 2 et/ou de refroidir les émetteurs infrarouges 7 de manière à éviter leur dégradation. La troisième étape consiste à étirer et souffler les préformes 2, à l'aide de la souffleuse 6. Cette étape comprend deux phases : l'étirage et le pré-étirage, qui se déroulent simultanément, par la descente d'une barre d'étirage, l'introduction d'air comprimé à basse pression, et le soufflage final par air comprimé à haute pression, grâce auquel les bouteilles prennent leur forme définitive. La dernière étape consiste à sortir les bouteilles. Les bouteilles finies sont prélevées des stations d'étirage-soufflage au moyen d'un groupe de pinces puis sont sorties pour être dirigées vers les machines de remplissage. Comme cela est représenté aux figures 2 à 4, chaque émetteur 7 présente une forme générale cylindrique, d'axe A, et présente une première et une seconde extrémités équipées respectivement d'un premier et d'un second plots de fixation 16, 17. Chaque plot de fixation 16, 17 présente la forme générale d'une barrette s'étendant diamétralement au niveau de l'extrémité correspondante de l'émetteur 7. Chaque plot 16, 17 est inséré dans un logement de forme complémentaire d'un support 18, 19 du module de chauffage 5. La paroi externe 20 de l'émetteur 7 est en outre équipée d'une surface réflectrice 21 s'étendant par exemple sur la moitié de ladite surface externe 20. De cette manière, le rayonnement infrarouge est orienté dans une plage angulaire déterminée autour de l'axe A de l'émetteur 7. La position angulaire de la barrette 16, 17 et de la surface réflectrice 21 conditionne ainsi l'orientation du rayonnement infrarouge. Comme vu précédemment, le module de chauffage 5 comporte une pluralité d'émetteurs 7 disposés les uns au-dessus des autres. En fonction de la position des émetteurs 7 vis-à-vis des préformes 2, le rayonnement émis peut ne pas être complètement dirigé vers les préformes 2, ce qui affecte le rendement de l'installation. L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour la production de contenants offrant un meilleur rendement de chauffage des préformes. A cet effet, l'invention concerne un dispositif pour la production de contenants tels que des bouteilles ou des bidons, à partir de préformes, 30 comprenant : - au moins un émetteur infrarouge de forme générale allongée, présentant une première et une seconde extrémités montées respectivement dans un premier et un second supports, - un convoyeur agencé pour déplacer les préformes à proximité de 35 l'émetteur infrarouge, caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde extrémités comporte un plot d'indexage, inséré dans un logement de forme complémentaire du suppport correspondant, le plot d'indexage et le logement étant agencés pour permettre le positionnement de l'émetteur infrarouge suivant plusieurs positions angulaires distinctes, autour de l'axe de l'émetteur. La position angulaire de l'émetteur peut ainsi être modifiée en fonction des besoins, notamment en fonction de la position de l'émetteur vis-à-vis des préformes. De cette manière, le rayonnement peut par exemple être dirigé vers le haut, vers le bas ou horizontalement, afin de s'assurer que le rayonnement émis soit dirigé vers les préformes. Selon une caractéristique de l'invention, la première extrémité de l'émetteur est équipée du plot d'indexage, la seconde extrémité présentant un plot destiné à être inséré dans un logement de forme complémentaire du second support, le plot de la seconde extrémité et le logement correspondant étant agencés pour autoriser la rotation de l'émetteur dans le second support, autour de son axe de l'émetteur. De cette manière, le positionnement angulaire de l'émetteur est assuré par le plot d'indexage de la première extrémité, la seconde extrémité n'étant pas couplée en rotation au second support. Bien entendu, chaque extrémité pourrait également être équipée d'un plot d'indexage. Dans ce cas toutefois, il convient d'éviter tout défaut d'alignement et de positionnement entre les plots d'indexage, au risque de ne pas pouvoir monter convenablement l'émetteur sur les supports. Avantageusement, le plot d'indexage présente une zone 25 polygonale. Selon une possibilité de l'invention, le plot d'indexage présente une zone hexagonale. Un tel plot offre donc six positions angulaires différentes à l'émetteur. 30 Bien entendu, d'autres formes pourraient également être envisagées, par exemple une forme en étoile, une forme octogonale, etc... Préférentiellement, le plot d'indexage et/ou le plot de la seconde extrémité comporte une extrémité libre bombée ou tronconique. L'extrémité bombée ou tronconique permet de faciliter 35 l'engagement des plots dans les logements correspondants des supports. Selon une caractéristique de l'invention, l'émetteur comporte une surface externe présentant une zone de réflexion agencée pour orienter le rayonnement dans une plage angulaire déterminée autour de l'axe de l'émetteur. Une telle caractéristique permet de limiter la plage angulaire du rayonnement émis. Cette caractéristique n'est toutefois pas essentielle puisque d'autres structures permettent également d'obtenir un tel résultat. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation du dispositif pour la production de contenants selon l'invention. Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de production de contenants selon l'art antérieur ; Figure 2 est une vue de face d'un émetteur de l'art antérieur ; Figure 3 et 4 sont des vues de côté de l'émetteur, respectivement de la première et de la seconde extrémité de celui-ci Figures 5 à 7 sont des vues illustrant l'invention et correspondant respectivement aux figures 2 à 4. La figure 1, illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon l'art antérieur, illustre également de manière schématique le dispositif selon l'invention, l'apport de l'invention étant représenté plus explicitement aux figures 5 à 7. En référence à la figure 1, un dispositif 1 pour la production de contenants 12 comprend un convoyeur 4 de préformes 2, un module de chauffage 5 comprenant des émetteurs infrarouges 7, et une souffleuse 6. Le convoyeur 4 est équipé de moyens de mise en rotation permettant de mettre continuellement les préformes 2 en rotation autour d'un axe B de rotation. Afin de permettre une meilleure pénétration du rayonnement infrarouge dans la matière, la vitesse de rotation peut être réduite par rapport à celle d'un dispositif conventionnel qui utilisait cette vitesse de rotation pour refroidir la surface des préformes et ainsi éviter l'effet de peau. Les émetteurs infrarouges 7 sont disposés selon un plan vertical sensiblement parallèle au plan décrit par le passage des préformes 2 lors de leur passage dans le module de chauffage 5. Chaque émetteur 7 s'étend ainsi selon un axe parallèle à l'axe A de déplacement des préformes 2, les émetteurs 7 étant régulièrement écartés les uns des autres. Comme cela est représenté aux figures 5 à 6, chaque émetteur comporte une première et une seconde extrémités équipées respectivement d'un premier et d'un second plots 16, 17. Chaque plot 16, 17 comporte une base 22, 23 et une extrémité libre bombée 24. La base 22 du premier plot 16 présente une section de forme générale hexagonale, la base 23 du second plot 17 présente une section de forme générale cicrulaire. Chaque plot 16, 17 est inséré dans un logement de forme complémentaire du support correspondant 18, 19. La surface externe 20 de l'émetteur présente une paroi 21 ou une 10 zone de réflexion agencée pour orienter le rayonnement dans une plage angulaire déterminée autour de l'axe A de l'émetteur 7. L'orientation du rayonnement peut ainsi être choisi grâce à la zone hexagonale 22 du premier plot 16, en fonction de la position de l'émetteur 7 vis-à-vis des préformes 2. Le rayonnement infrarouge peut ainsi être dirigé 15 horizontalement, vers le bas ou encore vers le haut. Plus précisément, l'axe médian B représenté aux figures 6 et 7, représentant la direction générale du rayonnement, peut être orienté horizontalement, incliné vers le bas d'un angle de 60° par rapport à l'horizontale, ou encore incliné vers le haut d'un angle de 60° par rapport à l'horizontale. 20 Le dispositif comporte en outre une insuffleuse d'air (non représentée), conçue pour injecter continuellement de l'air à l'intérieur du module de chauffage 5. Cette insuffleuse d'air peut présenter plusieurs configurations et caractéristiques différentes suivant le besoin. Elle peut par exemple être disposée sur un quelconque côté du module de chauffage 5, le 25 but étant d'apporter suffisamment d'air à l'intérieur du module de chauffage 5 afin d'éviter la surchauffe des émetteurs infrarouges 7 ou de certaines surfaces se trouvant à l'intérieur du module de chauffage 5. L'écoulement d'air engendré peut également être laminaire ou turbulent. La souffleuse 6 est quant à elle disposée en sortie du module de 30 chauffage 5, à une distance relativement courte de celui-ci pour éviter un trop fort refroidissement des préformes 2. Au début du cycle de production, les préformes 2 sont au préalable chargées dans une trémie 3. En sortant de cette trémie 3, les préformes 2 sont successivement disposées sur le convoyeur 4 selon une orientation 35 prédeterminée, généralement avec le goulot tourné vers le bas. Une fois sur le convoyeur 4, les préformes 2 sont maintenues à l'aide de mandrins et animées d'un mouvement de rotation autour de leur axe de rotation B par l'intermédiaire des moyens de mise en rotation disposés sur le convoyeur 4, puis elles sont dirigées vers l'entrée du module de chauffage 5. La vitesse de rotation peut être ajustée en permanence. Tout au long de leur passage dans le module de chauffage 5, un chauffage continu par rayonnement infrarouge est appliqué aux préformes 2. Ce rayonnement est produit par les émetteurs infrarouges 7 disposés le long du module de chauffage 5. Ce rayonnement est émis à une longueur d'onde comprise entre 1,5 pm et 2,5 pm, ce qui a pour conséquence d'augmenter la profondeur de pénétration dans le matériau dans lequel sont constituées les préformes, ici du PET. L'energie résultante du rayonnement infrarouge se convertit en chaleur et se diffuse par conduction à partir de coeur du matériau. Le chauffage est amélioré par effet de four à l'aide des réflecteurs 8, 9. Un gradient thermique se crée entre le coeur du matériau en PET et sa surface, ce qui va réduire la nécessité d'injecter de grandes quantités d'air dans le module de chauffage pour prévenir un éventuel effet de peau à la surface des préformes 2, ce qui les rendraient inutilisables. A la sortie du module de préchauffage 5, les préformes 2 chauffées à une température de l'ordre de 120°C rentrent dans la souffleuse 6. Cette dernière possède un moule ayant la forme complémentaire prédéterminée de celle de la bouteille 12 à produire. La préforme 3 est prise dans ce moule puis soufflée afin de donner à la bouteille 12 sa forme définitive. La bouteille 12 est ensuite évacuée par un deuxième convoyeur 15 disposé à la sortie de la souffleuse 6. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif, décrite ci-dessus à titre d'exemple, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS1. Dispositif pour la production de contenants tels que des bouteilles (12) ou des bidons, à partir de préformes (2), comprenant : - au moins un émetteur infrarouge (7) de forme générale allongée, présentant une première et une seconde extrémités montées respectivement dans un premier et un second supports (18, 19), - un convoyeur (4) agencé pour déplacer les préformes (2) à proximité de l'émetteur infrarouge (7), caractérisé en ce qu'au moins l'une des première et seconde extrémités comporte un plot d'indexage (16), inséré dans un logement de forme complémentaire du suppport correspondant (18), le plot d'indexage (16) et le logement étant agencés pour permettre le positionnement de l'émetteur infrarouge (7) suivant plusieurs positions angulaires distinctes, autour de l'axe (A) de l'émetteur (7). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première extrémité de l'émetteur (7) est équipée du plot d'indexage (16), la seconde extrémité présentant un plot (17) destiné à être inséré dans un logement de forme complémentaire du second support (19), le plot (17) de la seconde extrémité et le logement correspondant étant agencés pour autoriser la rotation de l'émetteur (7) dans le second support (19), autour de son axe (A) de l'émetteur (7). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le plot d'indexage (16) présente une zone polygonale (22). 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le plot d'indexage 25 (16) présente une zone hexagonale (22). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le plot d'indexage (16) et/ou le plot (17) de la seconde extrémité comporte une extrémité libre (24) bombée ou tronconique. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel 30 l'émetteur (7) comporte une surface externe (20) présentant une zone de réflexion (21) agencée pour orienter le rayonnement dans une plage angulaire déterminée autour de l'axe (A) de l'émetteur (7). 35