Brevet FR3035019A1 — publié le 20161021

Unité de moulage de récipients équipée d'un radiateur déporté et d'une sonde de température intégrée L'invention a trait à la fabrication des récipients, par soufflage ou étirage soufflage, à partir d'ébauches en matière plastique tel que le PET (polytéréphtalate d'éthylène). La technique de soufflage d'un récipient comprend, en premier lieu, une opération de chauffe d'une ébauche (qu'il s'agisse d'une préforme ou d'un récipient intermédiaire ayant subi une première opération de soufflage à partir d'une préforme) à une température prédéterminée supérieure à la température de transition vitreuse de la matière constitutive de l'ébauche. En deuxième lieu, l'ébauche ainsi chauffée est introduite dans un moule ayant une paroi à l'empreinte d'un corps du récipient à former, et un fluide (généralement de l'air) sous pression (ordinairement comprise entre 20 et 40 bars) est injecté dans l'ébauche pour plaquer celle-ci contre la paroi et lui conférer ainsi la forme du corps du récipient. Une opération d'étirage peut être prévue, consistant, pendant le soufflage, à étirer l'ébauche au moyen d'une tige coulissante assurant le maintien du récipient dans l'axe du moule. Il est courant de réguler thermiquement les moules pour les maintenir soit à une température voisine de la température ambiante (de l'ordre de 20°C), soit au contraire à une température relativement élevée (de l'ordre de - ou supérieure à - 100°C environ). Dans le premier cas, il s'agit de refroidir la matière lorsque celle-ci parvient au contact de la paroi du moule, de sorte à la figer rapidement et ainsi conserver la prise d'empreinte. Cette technique est couramment employée dans la fabrication des récipients destinés à accueillir des liquides ordinaires tels que de l'eau plate. Dans le deuxième cas, il s'agit au contraire de chauffer la matière dès lors que celle-ci parvient au contact de la paroi du moule, de façon à accroître sa cristallinité (et donc sa résistance mécanique) par voie thermique. Cette technique est couramment employée dans la fabrication des récipients destinés à accueillir des liquides remplis à chaud, c'est-à-dire à une température supérieure ou égale à 90°C environ (notamment du thé, ou encore des jus - ou des boissons fruitées - tout juste pasteurisés). 3035019 2 Il est connu d'assurer la régulation thermique d'un moule au moyen d'un fluide caloporteur (tel que de l'eau ou de l'huile) circulant dans des canaux pratiqués dans l'épaisseur du moule. Mais cette technique pose des problèmes d'étanchéité et nécessite un débit et une réserve de 5 fluide importants. En outre, le perçage des canaux dans le moule suppose que celui-ci soit épais (et donc lourd). Il est également connu d'assurer la régulation thermique d'un moule au moyen de résistances électriques logées dans des perçages pratiqués dans le moule, comme illustré dans la demande de brevet 10 européen EP 2 794 234 (Sidel Participations) ou son équivalent américain US 2014/0377394. Cette technique résout les problèmes d'étanchéité et de réserve de fluide évoqués ci-dessus, mais pas celui de l'épaisseur (et donc de la masse) du moule. La technique décrite dans le brevet européen EP 1 753 597, qui 15 consiste à monter une résistance en forme de serpentin entre le moule et son support, induit d'importantes pertes caloriques par dissipation thermique. Comprimer le serpentin pour accroître le contact thermique avec le moule n'est pas une solution, car cela conduirait à un son endommagement et donc à son dysfonctionnement. 20 Un premier objectif est de proposer une unité de moulage équipée d'un dispositif de régulation thermique du moule dont la structure permette d'alléger celui-ci. Un deuxième objectif est de proposer une unité de moulage permettant d'assurer une bonne efficacité de la régulation thermique. 25 A cet effet, il est proposé une unité de moulage pour la fabrication d'un récipient à partir d'une ébauche en matière plastique, cette unité de moulage comprenant : un moule à l'empreinte du récipient, ce moule incluant une paire de coquilles ayant chacune une paroi interne définissant une partie 30 d'empreinte d'un corps du récipient à former, ces coquilles étant montées mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position ouverte dans laquelle les coquilles sont écartées l'une de l'autre et une position fermée où les coquilles sont appliquées l'une contre l'autre pour former conjointement l'empreinte du corps du 35 récipient ; une paire de porte-coquilles sur chacun desquels une coquille est fixée de manière amovible ; 3035019 3 un dispositif de régulation thermique du moule, qui comprend : o au moins un radiateur apte à échanger de la chaleur avec celui-ci, le ou chaque radiateur étant intégré à un porte-coquille, 5 o au moins une sonde de température intégrée à une coquille pour mesurer la température au voisinage de la paroi interne, o un variateur relié d'une part à la sonde de température et d'autre part au radiateur, ce variateur étant agencé pour moduler la température du radiateur en fonction de la 10 température mesurée par la sonde. Le déport des radiateurs vers le porte-coquille permet d'amincir la coquille, ce qui permet de l'alléger et d'économiser ainsi la matière tout en diminuant l'inertie de l'unité de moulage, au profit de la productivité globale. 15 Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : le dispositif de régulation thermique comprend un radiateur intégré à chaque porte-coquille ; le dispositif de régulation thermique comprend : 20 o un connecteur primaire relié à la sonde et monté dans la coquille portant la sonde, et o un connecteur secondaire relié au variateur et monté dans le porte-coquille auquel est fixée la coquille portant la sonde, ce connecteur secondaire étant complémentaire du connecteur 25 primaire de façon à coopérer avec lui lorsque la coquille est fixée sur son porte-coquille ; le radiateur comprend au moins une résistance électrique logée dans un trou complémentaire ménagé dans le porte-coquille ; le radiateur comprend une série de résistances électriques logées 30 dans une série de trous complémentaires ménagés dans le porte- coquille ; la sonde est montée dans un trou borgne ménagé dans la coquille, la sonde s'étendant jusqu'à une extrémité interne du trou située au voisinage de la paroi interne de la coquille ; 35 - le moule inclut un fond de moule ayant une face supérieure à l'empreinte du fond du récipient à former. 3035019 4 D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective, partiellement éclatée, 5 montrant une unité de moulage ; la figure 2 est une vue en perspective éclatée montrant une coquille de l'unité de moulage de la figure 1, avec en médaillon un détail à plus grande échelle ; la figure 3 est une vue en perspective éclatée montrant un porte- 10 coquille de l'unité de moulage de la figure sur lequel est destiné à être accrochée la coquille de la figure 2, avec en médaillon un détail à plus grande échelle ; la figure 4 est une vue en perspective et en coupe horizontale illustrant un exemple de réalisation de connectique de 15 raccordement électrique de la sonde au variateur, avec en médaillon un détail à plus grande échelle ; la figure 5 est une vue partielle en coupe verticale illustrant le montage de la sonde dans la coquille. Sur la figure 1 est représentée une unité 1 de moulage pour la 20 fabrication d'un récipient - tel qu'une bouteille - à partir d'une ébauche en matière plastique, typiquement en PET. L'ébauche peut être une préforme brute d'injection, ou une ébauche de récipient ayant, à partir d'une préforme, subi une ou plusieurs opérations préalables de préformage. 25 Le récipient comprend, de manière classique, un corps sensiblement cylindrique, un fond fermant le corps à une extrémité inférieure de celui-ci, et un col formé à une extrémité supérieure du corps et par lequel le récipient peut être rempli. Cette unité 1 de moulage peut faire partie d'une série d'unités 30 semblables montées sur un carrousel commun tournant équipant une machine de fabrication, à la chaîne et en masse, de récipients tous identiques, à cadence élevée (de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers par heure). L'unité 1 de moulage comprend, en premier lieu, un moule 2 à 35 l'empreinte du récipient à former. Ce moule 2 inclut une paire de demi- moules 3, également appelés demi-coquilles (ou plus simplement 3035019 5 coquilles), ayant chacun une paroi 4 interne définissant une partie d'empreinte du corps du récipient à former. Dans l'exemple illustré, les coquilles 3 sont symétriques et leurs parois 4 internes définissent chacune une demi-empreinte du corps du récipient. Chaque coquille 3 5 présente une face 5 externe sensiblement cylindrique et une face 6 interne plane à partir de laquelle est creusée la demi-empreinte. Les coquilles 3 sont de préférence réalisées dans un matériau métallique (par ex. en aluminium ou dans un alliage d'aluminium, ou encore en acier, de préférence inoxydable) et sont montées mobiles 10 l'une par rapport à l'autre entre une position ouverte dans laquelle les coquilles 3 sont écartées l'une de l'autre (figure 1) et une position fermée dans laquelle les coquilles 3 sont appliquées l'une contre l'autre pour former conjointement l'empreinte du corps du récipient, leurs faces 6 internes coïncidant pour former ensemble un plan de joint. 15 Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, les coquilles 3 sont articulées en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un axe A commun. En variante, les coquilles 3 pourraient être montées en translation l'une par rapport à l'autre, perpendiculairement à leurs faces 6 internes. 20 Les coquilles 3 définissent conjointement, en position fermée, une ouverture 7 inférieure, et le moule 2 inclut un fond 8 de moule ayant une face 9 supérieure à l'empreinte du fond du récipient à former, ce fond 8 de moule étant reçu (éventuellement de manière coulissante) dans l'ouverture 7 inférieure. 25 Comme on le voit sur la figure 1, l'unité 1 de moulage comprend en outre une paire de porte-coquilles 10 sur chacun desquels une coquille 3 est fixée de manière amovible. Chaque porte-coquille 10 se présente sous forme d'un demi- cylindre (qui peut être réalisée dans un matériau métallique, par ex. en 30 aluminium ou dans un alliage d'aluminium) ayant une face 11 interne cylindrique complémentaire de la face 5 externe de la coquille 3 correspondante. Chaque porte-coquille 10 est surmonté d'une demi-bague 12 de retenue qui vient s'emboîter dans une gorge 13 externe formée dans la 35 coquille 3 correspondante pour assurer l'immobilisation verticale de la coquille 3. 3035019 6 L'immobilisation en rotation de la coquille 3 par rapport à son porte-coquille 10 est réalisée au moyen de brides 14 latérales munies de bossages 15 qui viennent s'emboîter dans des réserves 16 complémentaires formées en creux dans la coquille 3 à partir de sa face 5 6 interne. Chaque bride 14 est assujettie au porte-coquille 10 respectif au moyen de vis 17 qui, traversant des échancrures 18 formées dans la bride 14, viennent se prendre dans des trous 19 taraudés formés dans un bord vertical du porte-coquille 10 respectif. La demi-bague 12 et les brides 14 permettent d'assurer la fixation 10 amovible de la coquille 3 dans son porte-coquille 10. Il est ainsi possible, sans changer de porte-coquille 10, de remplacer la coquille 3 pour permettre la fabrication d'un autre modèle de récipient. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'unité 1 de moulage comprend également une paire d'équerres 20 porte-moule 15 dans chacune desquelles un porte-coquille 10 est fixé, par ex. par vissage. Dans l'exemple illustré, les équerres 20 sont mutuellement articulées en rotation autour de l'axe A, qui est défini par un arbre 21. Dans une variante de réalisation non illustrée, les portes-coquilles 10 et les équerres 20 forment un ensemble monobloc. En d'autres 20 termes, chaque équerre 20 assure la fonction de porte-coquille. Les équerres 20 sont entraînées en rotation autour de l'axe A par un mécanisme de commande (non représenté), qui peut être du type à came et biellette ; les équerres 20 peuvent par ailleurs être bloquées en position fermée du moule 2 par un système de verrouillage comprenant 25 des chapes 22 définies sur l'une des équerres 20, et des pênes 23 complémentaires définis sur l'autre équerre 20, une tringle (non représentée) traversant conjointement par les chapes 22 et les pênes 23 pour les solidariser de manière amovible. L'unité 1 de moulage comprend, en outre, un dispositif 24 de 30 régulation thermique du moule 2, qui comprend au moins un radiateur 25, apte à échanger de la chaleur avec celui-ci, ce radiateur 25 étant intégré à un porte-coquille 10 (c'est-à-dire logé dans la masse du porte-coquille 10). Le terme « radiateur » désigne un organe propre à échanger de la chaleur avec son environnement pour en assurer le 35 refroidissement ou, au contraire, le réchauffement. Le radiateur 25 pourrait se présenter sous forme d'un canal (ou plusieurs canaux) parcouru(s) d'un fluide caloporteur. Cependant, selon 3035019 7 un mode de réalisation illustré sur la figure 1, le radiateur 25 est du type électrique (pour réaliser la chauffe du moule 2) et comprend au moins une résistance 26 électrique logée dans un trou 27 complémentaire ménagé dans le porte-coquille 10. Dans l'exemple 5 illustré, chaque radiateur 25 comprend une série de résistances 26 cylindriques en forme de crayon, chacune logée axialement dans un trou 27 cylindrique formé dans le porte-coquille 10. Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, les résistances 26, au nombre de quatre, sont réparties circulairement de manière régulière dans le 10 porte-coquille 10, à distance sensiblement égale les uns des autres. Afin d'assurer une régulation thermique du moule 2 sur sa périphérie, le dispositif 24 de régulation thermique comprend avantageusement deux radiateurs 25, montés chacun (de manière similaire) dans un porte-coquille 10 respectif. 15 Les résistances 26 de chaque radiateur 25 peuvent être montés en série ou en parallèle et raccordés à une borne électrique (non représentée), éventuellement externe à l'unité 1 de moulage. Le dispositif 24 de régulation thermique comprend, en outre, au moins une sonde 28 de température intégrée à l'une au moins des 20 coquilles 3 pour y mesurer la température au voisinage de la paroi 4 interne, ainsi qu'un variateur 29 relié, d'une part, à la sonde 28 de température et, d'autre part, au radiateur 25, ce variateur 29 étant agencé pour moduler la température du radiateur 25 en fonction de la température mesurée par la sonde 28. Une unique sonde 28 peut être 25 prévue, mais il est également possible de prévoir plusieurs sondes 28, montées dans une même coquille 3 à plusieurs endroits (par exemple à différentes hauteurs), ou encore dans les deux coquilles 3 pour mesurer la température au voisinage de chaque paroi 4. Le variateur 29 assure le réglage et la régulation de la puissance 30 dissipée par le radiateur 25 en fonction de la température mesurée par la sonde 28. La sonde 28 est par exemple un thermocouple. Selon un mode de réalisation illustré sur les figures, la sonde 28 est montée dans un trou 30 borgne ménagé dans la coquille 3 et s'étend jusqu'à une extrémité 35 31 interne du trou 30, située au voisinage de la paroi 4 interne de la coquille 3. 3035019 8 Pour assurer la fixation amovible de la sonde 28 sur la coquille 3, la sonde 28 peut être montée sur une embase 32 filetée qui vient se visser dans un trou 33 taraudé pratiqué de manière coaxiale au trou 30 borgne. 5 La sonde 28 est connectée au variateur 29 au moyen d'une liaison 34 physique (c'est-à-dire électrique) ou électromagnétique (sans fil) par laquelle la sonde 28 lui transmet sa mesure de température. Dans l'exemple illustré, la connexion de la sonde 28 est physique, la liaison 34 se présentant sous forme d'un câble électrique. La liaison 10 34 de la sonde 28 au variateur 29 peut traverser le porte-coquille 10 (et éventuellement l'équerre 20), et il est dans ce cas avantageux de réaliser le raccordement de la sonde 28 au variateur 29 grâce à une connectique rapide. Plus précisément, selon un mode de réalisation illustré sur les 15 figures, et plus particulièrement sur les figures 2, 3 et 4, le dispositif 24 de régulation thermique comprend un connecteur 35 primaire relié à la sonde 28 et monté dans la coquille 3 portant celle-ci, et un connecteur 36 secondaire relié au variateur 29 et monté dans le porte-coquille 10 correspondant (c'est-à-dire le porte-coquille 10 auquel est fixée la 20 coquille 3 portant la sonde 28). Le connecteur 36 secondaire est complémentaire du connecteur 35 primaire de façon à coopérer avec lui lorsque la coquille 3 est fixée sur son porte-coquille 10. Dans l'exemple illustré sur les figures 2, 3 et 4, le connecteur 35 25 primaire est du type femelle, et le connecteur 36 secondaire du type mâle. Plus précisément, le connecteur 35 primaire comprend par exemple un boîtier 37, avantageusement réalisé en matière plastique, qui porte des fourreaux 38 conducteurs auxquels peuvent être raccordés de 30 manière amovible (par ex. par l'intermédiaire de vis 39) des fils 40 électriques de liaison à la sonde 28. Le connecteur 35 primaire peut être fixé de manière amovible sur la coquille 3 en étant par exemple logé dans une réserve 41 en creux complémentaire formée dans la face 5 externe de la coquille 3. La 35 fixation du connecteur 35 primaire à la coquille 3 peut être réalisée par encliquetage. A cet effet, le boîtier 37 comprend par exemple une paire de pattes 42 élastiques munies chacune d'une griffe 43 qui vient en 3035019 9 prise avec un épaulement 44 formé dans une paroi latérale de la réserve 41 en creux. Le montage de la sonde 28 et du connecteur 35 primaire dans la coquille 3 est illustré par les flèches dans le médaillon de détail de la 5 figure 2. La sonde 28 est introduite dans le trou 30 borgne, l'embase 32 étant vissée dans le trou 33 taraudé. Le connecteur 35 primaire est emboîté dans la réserve 41 en creux, les pattes 42 du boîtier 37 venant s'encliqueter dans les épaulements 44. Le raccordement électrique de la sonde 28 au connecteur 36 secondaire peut être réalisé 10 préalablement à leur montage respectif (comme dans l'exemple illustré sur la figure 2), ou après celui-ci. De même, le connecteur 36 secondaire comprend par exemple un boîtier 45, avantageusement réalisé en matière plastique, emboîtable sur le boîtier 37 du connecteur 35 primaire. 15 Dans l'exemple illustré, le boîtier 45 du connecteur 36 secondaire porte des broches 46 conductrices complémentaires des fourreaux 38 et aptes à venir s'emboîter dans ceux-ci en réalisant la continuité électrique de la liaison 34. Le connecteur 36 secondaire peut être fixé manière amovible sur le 20 porte-coquille 10 en étant par exemple logé dans une réserve 47 en creux complémentaire, formée dans la face 11 interne du porte-coquille 10. La fixation du connecteur 36 secondaire au porte-coquille 10 peut être réalisée par encliquetage. A cet effet, le boîtier 45 comprend par 25 exemple une paire de pattes 48 élastiques munies chacune d'une griffe 49 qui vient en prise avec un épaulement 50 formé dans une paroi latérale de la réserve 47 en creux. Comme on le voit sur la figure 4, les broches 46 sont reliées au variateur 29 par un conducteur 51 qui peut traverser non seulement le 30 porte-coquille 10, mais également l'équerre 20 correspondante, par une ouverture 52 ménagée dans celle-ci. Lors de la fixation de la coquille 3 sur son porte-coquille 10, le connecteur 36 secondaire vient coopérer avec le connecteur 35 primaire, les boîtiers 37, 45 s'emboîtant au moins partiellement l'un 35 dans l'autre et les broches 46 venant s'introduire dans les fourreaux 38, réalisant ainsi la continuité électrique entre la sonde 28 et le variateur 29. Parallèlement, un contact thermique s'effectue entre la face 5 3035019 10 externe de la coquille 3 et la face 11 interne du porte-coquille 10, ce qui permet un échange de chaleur entre eux et garantit ainsi que les calories produites par le(s) radiateur(s) 25 sont acheminées vers la coquille 3 via le porte-coquille 10. 5 L'unité 1 de moulage qui vient d'être décrite présente les avantages suivants. Premièrement, le fait que le(s) radiateur(s) 25 soi(en)t déporté(s) de la coquille 3 en étant intégré(s) dans le(s) porte-coquille(s) 10 permet de libérer la coquille 3 correspondante, et donc de l'affiner en 10 diminuant la quantité de matière nécessaire à sa réalisation. La coquille 3 est ainsi allégée, au bénéfice de la masse globale de l'unité 1 de moulage. Il en résulte une diminution des masses manipulées par les opérateurs chargés de la maintenance et donc une amélioration de l'ergonomie de la machine de même qu'une diminution des temps 15 d'interruption de la production. L'allègement contribue en outre à une diminution de l'inertie d'une telle unité de moulage, ce qui peut procurer certains avantages lorsque l'unité est portée par un carrousel. Deuxièmement, la prise de température réalisée par la sonde 28 au niveau de la coquille 3 (et plus précisément au voisinage de la paroi 4 20 interne) permet d'évaluer précisément la température régnant dans le moule 2, et donc de réaliser une régulation thermique précise de celui-ci. Troisièmement, les connecteurs 35, 36 permettent de procéder à un raccordement rapide et automatique de la sonde 28 au variateur 29 25 lors du montage de la coquille 3 dans le porte-coquille 10, ce qui diminue le temps nécessaire au remplacement d'une coquille 3. REVENDICATIONS1. Unité (1) de moulage pour la fabrication d'un récipient à partir d'une ébauche en matière plastique, cette unité (1) de moulage comprenant : un moule (2) à l'empreinte du récipient à former, ce moule (2) incluant une paire de coquilles (3) ayant chacune une paroi (4) interne définissant une partie d'empreinte d'un corps du récipient à former, ces coquilles (3) étant montées mobiles l'une par rapport à l'autre entre une position ouverte dans laquelle les coquilles (3) sont écartées l'une de l'autre et une position fermée où les coquilles (3) sont appliquées l'une contre l'autre pour former conjointement l'empreinte du corps du récipient ; une paire de porte-coquilles (10) sur chacun desquels une coquille (3) est fixée de manière amovible ; un dispositif (24) de régulation thermique du moule (2), qui comprend au moins un radiateur (25) apte à échanger de la chaleur avec celui-ci ; cette unité (1) de moulage étant caractérisée : - en ce que le ou chaque radiateur (25) est intégré à un porte- coquille (10), en ce que le dispositif (24) de régulation thermique comprend : o au moins une sonde (28) de température intégrée à une coquille (3) pour mesurer la température au voisinage de la paroi (4) interne, o un variateur (29) relié d'une part à la sonde (28) de température et d'autre part au radiateur (25), ce variateur (29) étant agencé pour moduler la température du radiateur (25) en fonction de la température mesurée par la sonde (28). 2. Unité (1) de moulage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (24) de régulation thermique comprend un radiateur (25) intégré à chaque porte-coquille (10). 3. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (24) de régulation thermique comprend : 3035019 12 un connecteur (35) primaire relié à la sonde (28) et monté dans la coquille (3) portant la sonde (28), et un connecteur (36) secondaire relié au variateur (29) et monté dans le porte-coquille (10) auquel est fixée la coquille (3) portant 5 la sonde (28), ce connecteur (36) secondaire étant complémentaire du connecteur (35) primaire de façon à coopérer avec lui lorsque la coquille (3) est fixée sur son porte-coquille (10). 4. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le radiateur (25) comprend au moins 10 une résistance (26) électrique logée dans un trou (27) complémentaire ménagé dans le porte-coquille (10). 5. Unité (1) de moulage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le radiateur (25) comprend une série de résistances (26) électriques logées dans une série de trous (27) complémentaires 15 ménagés dans le porte-coquille (10). 6. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la sonde (28) est montée dans un trou (30) borgne ménagé dans la coquille (3), la sonde (28) s'étendant jusqu'à une extrémité (31) interne du trou (30) située au voisinage de la 20 paroi (4) interne de la coquille (3). 7. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moule (2) inclut un fond (8) de moule ayant une face (9) supérieure à l'empreinte du fond du récipient à former. 25