Brevet FR2954209A1 — publié le 20110624

PROCEDE ET APPAREIL POUR PRODUIRE DES BOUTEILLES EN MATIERE PLASTIQUE DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé et un appareil pour produire des bouteilles en matière plastique. On sait déjà depuis longtemps, d'après l'art antérieur, produire des bouteilles en matière plastique, par 10 exemple des bouteilles en PET, à partir de préformes en matière plastique, ces préformes en matière plastique étant tout d'abord chauffées et ensuite expansées dans des moules par soufflage contre une paroi interne du moule par soufflage mentionné précédemment. Dans ce cas, cette expansion est réalisée en particulier par sollicitation avec une pression d'air. De plus, 15 connaît également les dénommés procédés de moulage par soufflage à allongement, dans lesquels les préformes en matière plastique sont en plus étirées le long de leur direction longitudinale à l'aide d'une tige d'allongement. Dans ce cas, la véritable procédure d'expansion est divisée en 20 plusieurs étapes, telles que par exemple une procédure de prémoulage par soufflage et suivie par une procédure de moulage principale par soufflage. En particulier, dans le moulage par soufflage par allongement de récipients en matière plastique, le prémoulage par soufflage dans l'interaction avec l'allongement, est très important pour la répartition de la matière de la bouteille. Cependant, cette interaction nécessite toujours le même temps, presque indépendamment de la cadence de production. La durée de traitement résiduelle peut être utilisée pour refroidir la matière sur la paroi du moule, et ceci est important, en particulier, pour le retrait dimensionnellement stable du récipient du moule par soufflage. Ces dernières années, des tentatives constantes ont été réalisées pour accroître les cadences de production des usines de ce type. De cette manière, lors de ces neuf dernières années, les cadences de production des usines de ce type ont presque doublé. Cependant, ceci signifie également que la durée de traitement de la préforme ou récipient en matière plastique dans le moule par soufflage devient constamment plus courte et donc que le temps de refroidissement est également considérablement réduit. L'objet de la présente invention est par conséquent de chercher des possibilités pour prolonger le temps de procédé en particulier et pour accélérer les procédés pendant l'expansion du récipient. Un exemple est la réduction de l'angle mort qui est nécessaire pendant le chargement et le déchargement du moule par soufflage. Cependant, le potentiel d'amélioration à cet égard est déjà virtuellement épuisé. L'objet mentionné ci-dessus est obtenu par les sujets des revendications indépendantes de l'appareil et du procédé. Les modes de réalisation avantageux et les développements supplémentaires forment l'objet des sous-revendications. Un appareil selon l'invention pour façonner des préformes en matière plastique afin de former des récipients en matière plastique a un moule par soufflage, à l'intérieur duquel les préformes en matière plastique peuvent être expansées en étant sollicitées avec un milieu gazeux afin de former les récipients en matière plastique. De plus, on prévoit un dispositif d'alimentation qui alimente le milieu gazeux aux préformes en matière plastique, et il est également avantageux de prévoir une tige d'allongement qui allonge les préformes en matière plastique le long de leur direction longitudinale. Dans ce cas, l'appareil a un dispositif de génération de pression tel qu'en particulier, un réservoir pour le milieu gazeux ainsi qu'une conduite d'alimentation qui alimente le milieu gazeux au dispositif d'alimentation à partir du réservoir. De plus, un dispositif formant soupape est prévu entre le réservoir et le dispositif d'alimentation afin de contrôler l'alimentation du milieu gazeux dans la préforme en matières plastique. Selon l'invention, on prévoit un dispositif de stockage intermédiaire pour le milieu gazeux entre le réservoir et le dispositif formant soupape. Le dispositif d'alimentation, qui alimente le milieu gazeux dans la, préforme en matière plastique, est en particulier une buse de moulage par soufflage qui est appliquée sur ou autour d'un embout de la préforme, afin d'alimenter cette dernière de cette manière avec le milieu gazeux qui est en particulier de l'air. Dans ce cas, les préformes en matière plastique sont expansées contre une paroi interne du moule par soufflage en étant sollicitées avec l'air comprimé. Un « dispositif de stockage intermédiaire» doit être interprété comme étant n'importe quel dispositif qui stocke temporairement le milieu gazeux, de sorte que lorsque cela est nécessaire, une décharge rapide de l'air stocké dans le dispositif de stockage intermédiaire est possible. Résultant de la présence de ce dispositif de stockage intermédiaire, il est possible d'obtenir une augmentation rapide de pression, en particulier au début du prémoulage par soufflage, sans maintenir en même temps cette augmentation rapide de pression dans le cycle supplémentaire du prémoulage par soufflage. De cette manière, il est ainsi possible de réduire la durée du prémoulage par soufflage et d'utiliser un volume intermédiaire (également désigné sous le terme de volume d'accélérateur ci-dessous) en amont de la soupape de prémoulage par soufflage. Cet effet de renforcement se produit étant donné que le volume d'accélérateur est disponible avec la pression déterminée du prémoulage par soufflage (qui est en règle générale comprise entre 10 et 16 bar) et peut être introduite très rapidement dans le récipient ou dans la préforme en matière plastique. II est ainsi préférable de prévoir une section transversale relativement importante du dispositif formant soupape jusqu'au piston de moulage par soufflage, de sorte que l'écoulement d'air n'est pas étranglé dans cette région. Une augmentation rapide de pression est souhaitable, en particulier au début de la procédure du prémoulage par soufflage afin d'empêcher en même temps une constriction de la préforme en matière plastique par l'allongement et ainsi éventuellement une butée de la préforme en matière plastique contre la tige d'allongement. Dans l'autre partie de temps du prémoulage par soufflage, l'augmentation rapide de pression n'est plus souhaitée, étant donné que la formation de bulles peut se produire dans la préforme en matière plastique pendant l'expansion et que des zones de la préforme en matière plastique peuvent venir buter également contre la paroi du moule par soufflage. Le volume du dispositif de stockage intermédiaire est ainsi utilisé pour changer la pression du prémoulage par soufflage et pas pour recycler l'air. Dans le cas d'un mode de réalisation avantageux supplémentaire, les moyens de stockage intermédiaire ont un volume de réception qui correspond au moins au volume interne de la préforme en matière plastique à expanser. On préfère en particulier que le volume de réception des moyens de stockage intermédiaire corresponde à au moins deux tiers du volume interne de la préforme, et d'une manière particulièrement préférée, que le volume de réception corresponde à au moins la moitié du volume interne. Dans le cas de ce mode de réalisation avantageux supplémentaire, le dispositif de stockage intermédiaire a un volume de réception ou interne qui correspond au maximum au volume interne du récipient à produire. Il est préférable que le volume de réception maximum des moyens de stockage intermédiaire corresponde à la moitié du volume interne du récipient à produire, et d'une manière particulièrement préférée, que le volume de réception maximal corresponde à un tiers du volume interne du récipient à produire. Dans ce cas, le volume d'accélérateur est ainsi adapté à la préforme en matière plastique. Le dispositif de stockage intermédiaire peut être par exemple un corps tubulaire, dont le volume interne peut être adapté d'une manière particulièrement préférée. II est également avantageux que le volume interne géométrique du dispositif de stockage intermédiaire ne soit pas modifié pendant la procédure d'expansion. De plus, il est avantageux que l'appareil ait un dispositif d'étranglement pour le milieu gazeux, lequel dispositif d'étranglement est agencé entre le réservoir et le dispositif de stockage intermédiaire. Ce 10 dispositif d'étranglement est utilisé pour éviter une augmentation excessive de pression au début du procédé de moulage par soufflage et ainsi pour empêcher la formation de bulles mentionnée ci-dessus. Cependant, en même temps, le dispositif de stockage intermédiaire garantit qu'une augmentation élevée de pression est disponible après le commencement du 15 procédé de moulage par soufflage. Dans ce cas, il est possible que le dispositif de stockage intermédiaire soit intégré avec des soupapes anti-retour qui permettent uniquement un écoulement d'air vers le récipient. Dans le présent art antérieur, la grande section transversale 20 mentionnée précédemment de la soupape est impossible, étant donné que la totalité de l'air doit s'écouler à travers l'étranglement du prémoulage par soufflage et que la pression résultante s'accumule par conséquent uniquement lentement dans l'espace de moulage par soufflage. Dans le cas du concept sous-jacent de l'invention, une accumulation relativement brutale 25 de pression a lieu dans la préforme, mais cette pression se produit uniquement à un niveau spécifié, en prenant en compte le volume d'accélérateur relativement petit. Ce niveau de pression dépend du volume d'accélérateur, de la pression du prémoulage par soufflage et du volume de préfaçonnage. Après que la pression d'accélérateur mentionnée ci-dessus a 30 été compensée, l'écoulement d'air du prémoulage par soufflage prédéfini par l'étranglement du prémoulage par soufflage s'écoule tout à fait normalement à travers l'étranglement du prémoulage par soufflage et la procédure de moulage par soufflage continue comme d'habitude. En vertu de l'appareil proposé selon l'invention, une augmentation rapide de pression est possible, afin de réduire le temps mort du prémoulage par soufflage. De plus, il est possible d'empêcher le contact avec la tige d'allongement de cette manière et que la fenêtre du procédé soit augmentée dans son ensemble. Dans le cas d'un autre mode de réalisation avantageux, un volume de réception du dispositif de stockage intermédiaire est variable. De cette 10 manière, une adaptation à des volumes différents des préformes et des récipients est possible. Il: est ainsi possible que l'utilisateur détermine la façon dont l'augmentation de pression doit progresser au début du procédé. La présente invention concerne en outre une usine pour façonner des préformes en matière plastique afin de former des récipients en matière 15 plastique avec une pluralité d'appareils du type décrit ci-dessus, au moins une partie de ces appareils étant alimentée avec le milieu gazeux par le même réservoir. Le réservoir peut être par exemple un conduit annulaire qui est utilisé pour alimenter l'air comprimé à l'appareil ou même à une pluralité d'appareils. 20 La présente invention concerne en outre un procédé pour façonner des préformes en matière plastique afin de former des récipients en matière plastique. Dans ce cas, les préformes en matière plastique sont expansées à l'intérieur d'un moule par soufflage en étant sollicitées avec un milieu gazeux afin de former des récipients en matière plastique et le milieu gazeux est 25 alimenté aux préformes en matière plastique au moyen d'un dispositif d'alimentation, auquel cas le milieu gazeux est alimenté à partir du réservoir jusqu'au dispositif d'alimentation au moyen d'une conduite d'alimentation et l'alimentation du milieu gazeux dans la préforme en matière plastique est contrôlée au moyen d'un dispositif formant soupape agencé dans la conduite 30 d'alimentation. Selon l'invention, le milieu gazeux est alimenté au moins en partie avant la procédure d'expansion, à un dispositif de stockage intermédiaire qui est agencé entre le réservoir et le dispositif d'alimentation. On propose ainsi également par rapport au procédé que l'air soufflé ou une partie de ce dernier soit d'abord alimenté au dispositif de stockage intermédiaire mentionné précédemment, auquel cas dans le véritable procédé de moulage par soufflage, une accélération du procédé de prémoulage par soufflage est provoquée alors dans un premier temps au début, par le milieu gazeux stocké dans les moyens de stockage 10. intermédiaire. Dans ce cas, il est avantageux que le milieu gazeux dans le dispositif de stockage intermédiaire soit au moins temporairement sous une pression qui est supérieure à 1 bar, de préférence supérieure à 5 bar, de manière particulièrement préférée supérieure à 7 bar, et d'une manière préférée entre 1toutes supérieure à 10 bar, avant la procédure d'expansion. Dans le cas d'un autre procédé avantageux, le récipient en matière plastique est étiré au moyen d'une tige d'allongement dans sa direction longitudinale pendant la procédure d'expansion. De cette façon, le procédé est en particulier un dénommé procédé de moulage par soufflage à 20 allongement. Dans le cas d'un autre procédé avantageux, au début de la procédure d'expansion, un volume de gaz passe par le dispositif de stockage intermédiaire dans la préforme en matière plastique afin d'obtenir, comme mentionné ci-dessus, une augmentation plus rapide de pression au début du 25 procédé de moulage par soufflage. Dans le cas d'un autre procédé avantageux, l'alimentation du milieu gazeux dans la préforme en matière plastique est étranglée au moyen d'un dispositif d'étranglement qui est agencé entre le réservoir et le dispositif de stockage intermédiaire. De cette façon, la procédure d'expansion est réalisée 30 à l'aide du dispositif d'étranglement en particulier après le vidage du milieu gazeux stocké dans le dispositif de stockage intermédiaire. Ce dispositif d'étranglement peut être un tamis, par exemple. II est par conséquent avantageux que l'augmentation de pression du milieu gazeux (d'une manière dépendante du temps) dans la préforme en matière plastique soit augmentée au début de l'expansion à l'aide du dispositif de stockage intermédiaire. De cette manière, en particulier, toute la procédure d'expansion est raccourcie en termes de temps et on permet au récipient moulé par soufflage de prendre plus de temps pour sécher à l'intérieur du moule par soufflage. D'autres avantages et modes de réalisation ressortiront plus clairement des dessins d'accompagnement, dans lesquels 10 la figure 1 est une illustration schématique d'un appareil selon l'invention pour façonner des préformes en matière plastique afin de former des récipients en matière plastique ; la figure 2 est une illustration schématique pour expliquer le principe selon l'invention 15 la figure 3 est une illustration pour expliquer les courbes de pression modifiées selon l'invention, et les figures 4a et 4b sont deux illustrations pour expliquer un volume variable du dispositif de stockage intermédiaire. La figure 1 représente un appareil selon l'invention pour façonner des 20 préformes en matière plastique afin de former des récipients en matière plastique. Sur la figure 1, le numéro de référence 2 désigne un moule par soufflage qui dans ce cas, est formé à partir de deux parties latérales 2a et 2b ainsi qu'une partie de base 2c. Dans un état fermé, ce moule par soufflage forme dans son intérieur, une cavité 28 qui est utilisée pour 25 l'expansion de la préforme en matière plastique afin de former les récipients en matière plastique. Pour ce but, on alimente de l'air comprimé au moyen d'un embout 8a de la préforme en matière plastique à l'aide d'une buse de soufflage et la préforme en matière plastique est expansée contre la paroi interne du moule par soufflage. 30 De plus, l'appareil a une tige d'allongement 6 qui est également déplacée dans la direction longitudinale L de la préforme en matière plastique afin d'allonger la préforme en matière plastique dans sa direction longitudinale de cette façon. Dans ce cas, il est possible que l'alimentation de l'air soufflé et le mouvement de la tige d'allongement aient lieu en même temps, mais il est préférable que la procédure d'allongement commence dans un premier temps et que l'air soufflé soit alimenté brièvement après. Le numéro de référence 22 désigne un support de moule par soufflage, auquel cas, les deux parties du moule par soufflage 2a et 2b sont agencées sur des supports dans chaque cas et de cette manière elles peuvent osciller l'une par rapport à l'autre. De la même manière, la partie de base 2c peut être retirée vers le bas afin d'ouvrir le moule par soufflage. La figure 2 est une illustration schématique approximative pour expliquer l'appareil selon l'invention. Dans ce cas également, on représente à nouveau une préforme en matière plastique 8 qui est sollicitée avec un milieu gazeux à l'aide d'un dispositif d'alimentation ou une buse de soufflage 4, afin d'être expansée de cette manière. Le numéro de référence 16 désigne un dispositif formant soupape et en particulier, une soupape de prémoulage par soufflage qui contrôle l'alimentation de l'air comprimé en particulier au début de la procédure d'expansion. Ce dispositif de soupape 16 est alimenté par un réservoir 12 qui peut être par exemple un conduit dans lequel l'air soufflé est stocké. Un « réservoir » doit être interprété dans ce contexte comme étant l'un quelconque des dispositifs qui sont appropriés pour rendre l'air comprimé disponible, c'est-à-dire par exemple également des dispositifs de compresseur et similaires. Un dispositif d'étranglement 18, qui étrangle l'alimentation de l'air de prémoulage par soufflage à la préforme 8, est agencé en aval par rapport au réservoir 12. De cette manière, il est possible que la pression de prémoulage par soufflage ne soit pas alimentée d'une manière brutale pendant toute la procédure de prémoulage par soufflage, mais qu'elle soit freinée ou étranglée. Un dispositif de stockage intermédiaire 10 pour l'air soufflé est prévu entre le dispositif formant soupape 16 et le dispositif d'étranglement 18. Le numéro de référence 14 désigne, dans son ensemble, une conduite qui transporte l'air comprimé du réservoir 12 à la buse de soufflage 4. Dans ce cas, le dispositif de stockage intermédiaire 10 peut avantageusement être rempli avant la véritable procédure de moulage par soufflage ou l'air soufflé peut être introduit dans ce dispositif de stockage intermédiaire 10 à une pression spécifiée. Au début de la procédure de moulage par soufflage, le volume du dispositif de stockage intermédiaire 10 est vidé dans la préforme en matière plastique et uniquement après, la procédure de moulage par soufflage continue au moyen du dispositif d'étranglement 18. La figure 3 est une illustration schématique pour expliquer l'appareil selon l'invention. Dans ce cas, le signe de référence K1 désigne une courbe de pression normale qui se produit sans l'appareil selon l'invention. Le signe de référence K2 désigne une courbe de pression lorsque l'on utilise le dispositif de stockage intermédiaire 10. Il est évident que, en particulier dans la région 42, l'augmentation de pression est plus brutale que dans le cas des courbes de pression normale. De plus, la courbe sur l'axe du temps T est décalée dans son ensemble légèrement vers la gauche, ce qui signifie que toute la procédure de moulage par soufflage peut être légèrement raccourcie par rapport à l'art antérieur. En même temps, cependant, la région 44 avec la chute de pression qui est provoquée par l'utilisation du dispositif d'étranglement de moulage par soufflage, ressort également clairement. 20 Les figures 4a et 4b représentent deux états différents de l'appareil. Dans ce cas, ces illustrations diffèrent en particulier par rapport à un état du dispositif de stockage intermédiaire 10. Dans la situation illustrée sur la figure 4a, on introduit un piston dans la direction de la flèche P2 de sorte qu'un petit volume V du dispositif de stockage intermédiaire est formé. Dans 25 la partie droite du dessin, le piston 26 est éloigné, de sorte que dans ce cas, le volume VF du dispositif de stockage intermédiaire 10 est relativement grand. De cette façon, une adaptation du volume à des conditions de limite différentes est possible. Néanmoins, le volume VT dans la véritable opération d'usinage est de préférence constant. 30 Toutes les caractéristiques décrites dans les documents de la demande sont revendiquées comme étant essentielles à l'invention, dans la mesure où elles sont nouvelles individuellement ou en combinaison par rapport à l'art antérieur. Liste de références 1 appareil 2 moule par soufflage 2a, 2b parties latérales 2c partie de base 4 buse de moulage par soufflage 6 tige d'allongement 8 préforme en matière plastique 8a embout 10 10 dispositif de stockage intermédiaire 12 réservoir 14 conduite 16 dispositif formant soupape 18 dispositif d'étranglement 15 22 support de moule soufflage 26 piston 28 cavité 42, 44 région K1, K2 courbe de pression 20 L direction longitudinale T axe du temps V volume VT volume du dispositif de stockage intermédiaire