Brevet FR3054163A1 — publié le 20180126

Unité de moulage de récipients, équipée d'un dispositif de boxage à compacité accrue L'invention a trait au formage des récipients, notamment des bouteilles, des flacons ou encore des bidons, à partir d'ébauches en matière thermoplastique (tel que le polytéréphtalate d'éthylène ou PET), 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 formées en creux vers l'intérieur du récipient et réalisées dans un but esthétique (par ex. création de galbes) ou fonctionnel (réalisation d'une poignée de préhension du récipient). Pour y parvenir, on emploie généralement une unité de moulage munie 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 illustré dans la demande internationale WO 2010/063900 (Sidel Participations). La technique décrite dans ce document, conçue pour un moule de type linéaire (qui comprend deux demi-moules montés en translation l'un par rapport à l'autre), est difficilement transposable aux moules de type portefeuille (dans lequel les demi-moules sont montés en rotation l'un par rapport à l'autre), en raison de l'encombrement important, notamment radial, du dispositif de boxage commandant le mouvement de l'insert. Un objectif est de proposer une unité de moulage de récipients munis d'une réserve en creux, offrant une meilleure compacité. A cet effet, il est proposé une unité de moulage pour le formage d'un récipient muni d'une réserve en creux vers l'intérieur du récipient, cette unité de moulage comprenant : - un moule muni d'une paroi latérale définissant une cavité à l'empreinte d'au moins une partie du récipient et qui s'étend suivant 3054163 2 un axe principal définissant une direction verticale, cette paroi latérale étant pourvue d'un logement débouchant dans la cavité ; un dispositif de boxage comprenant : o un insert monté en translation par rapport à la paroi latérale 5 suivant un axe transversal entre une position rétractée dans laquelle l'insert est au moins en partie escamoté dans le logement, et une position déployée dans laquelle l'insert fait au moins en partie saillie dans la cavité hors du logement, o un actionneur solidaire de l'insert et muni d'un piston ; 10 cette unité de moulage étant caractérisée en ce que : le logement est formé en creux dans une excroissance formant une saillie vers l'intérieur de la cavité, en position déployée, l'insert forme, au-delà de l'excroissance, une saillie dont l'extension transversale, notée E, est inférieure ou égale 15 à 85% de l'extension transversale cumulée, notée F, de l'excroissance et de l'insert : E 0,3 . F 30 - la longueur de corde, notée B, mesurée dans un plan horizontal contenant l'axe transversal, de la saillie formée par l'insert en position déployée, est inférieure ou égale à 80% de la longueur de corde cumulée, notée A, de l'excroissance et de la saillie formée par l'insert en position déployée : 35 B 0,35 - A l'insert présente une largeur C, mesurée horizontalement, dont le rapport à la longueur de corde B est inférieur ou égal à 2,3 : B 1,3 - C le rapport entre la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert en position déployée et son extension E transversale est 15 inférieur ou égal à 3,5 : B 2,2 . E la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert en position déployée est inférieure ou égale à 75 mm : B 50mm le rapport entre la longueur de corde cumulée, notée A, mesurée dans un plan horizontal contenant l'axe transversal, de l'excroissance et de la saillie formée par l'insert en position 30 déployée et l'extension transversale cumulée, notée F, de l'excroissance et de l'insert en position déployée est inférieur ou égal à 3,3 : A 2 F 5 l'extension E transversale de la saillie formée par l'insert au-delà de l'excroissance est inférieure ou égale à 35 mm : E 10mm compte tenu d'un décalage, noté I, entre l'axe principal et l'axe transversal, l'extension E transversale est telle que : E 0,3 .F 20 Plus précisément, l'extension E transversale est de préférence inférieure ou égale à 35 mm : E 10 mm En outre, l'extension E transversale est de préférence inférieure ou égale à 45 mm auxquels est soustraite la valeur du décalage!: 30 E 0,35. A Cela permet, malgré tout, d'étirer suffisamment la matière sans 10 toutefois l'étirer au point d'en dégrader l'aspect visuel (le phénomène de surétirage se traduit par une coloration blanchâtre de la matière). On peut également dimensionner l'insert 12 en liant sa longueur B de corde à sa largeur C. Ainsi, le rapport entre la longueur B de corde et la largeur C est 15 avantageusement inférieur ou égal à 2,3 : B 1,3 - C 20 On peut en outre dimensionner l'insert 12 en liant sa longueur B de corde à son extension E transversale. Ainsi, le rapport entre la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert 12 en position déployée et son extension E transversale est de 25 préférence inférieur ou égal à 3,5 : B 2,2.E 30 Plus précisément, la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert 12 en position déployée est de préférence inférieure ou égale à 75 mm : B 50 mm 5 Il peut être avantageux de lier la longueur A de corde cumulée à l'extension F transversale cumulée. Plus précisément, le rapport entre la longueur A de corde cumulée à l'extension F transversale cumulée est de préférence inférieur ou égal à 3,3 : 10 A 2.F 15 On récapitule, dans le tableau ci-dessous, des exemples de plages de valeurs (en millimètres) pour les paramètres A à J : Paramètre Valeur min. (exemple) Valeur max. (exemple) A 80 120 B 50 75 C 25 40 D 60 100 E 10 35 F 30 50 G 45 70 H 10 20 / 0 45 J 14 25 Pour former un récipient 2, on procède comme suit. 20 On commence par introduire dans le moule 5, en position ouverte de celui-ci, une ébauche préalablement chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse de sa matière (typiquement, une ébauche en PET, dont la température de transition vitreuse est de l'ordre de 80°C, est chauffée à unetempérature de 120°C 25 environ). Chaque insert 12 est alors dans sa position rétractée. 3054163 21 Le moule 5 est ensuite refermé, et un fluide (notamment de l'air) sous pression (par ex. d'environ 7 à 15 bars) est injecté dans l'ébauche, laquelle est, de préférence, simultanément étirée au moyen d'une tige coulissante. Sous la pression, la matière de l'ébauche est amenée au 5 voisinage de la paroi 6 latérale et du fond 8 de moule, sans toutefois y être appliquée de manière intime. Comme illustré sur les FIG.6 et FIG.8, il se peut que, sous la pression, la matière se déploie quelque peu dans le logement 9 en venant éventuellement partiellement s'appliquer partiellement contre la face 13 frontale de l'insert 12. 10 Chaque insert 12 est ensuite déplacé vers sa position déployée. A cet effet, un fluide sous pression (ici de l'air à une pression élevée, supérieure ou égale à 20 bars et typiquement de l'ordre de 40 bars) est injecté, via le conduit 46 primaire et la rainure 23 arrière, dans la demi-chambre 22A arrière, cependant que le fluide présent dans la demi- 15 chambre 22B avant est simultanément évacué, via la rainure 25 avant, par le conduit 50 secondaire. Sous la différence de pression entre la demi-chambre 22A arrière et la demi-chambre 22B avant, le piston 17 est, avec l'insert 12 dont il est solidaire, déplacé transversalement en direction de la cavité 7, jusqu'à venir buter, par l'intermédiaire du 20 silentbloc 77 avant, contre la cloison 42, qui détermine ainsi la fin de course de l'insert 12 en position déployée. L'insert 12 repousse la matière à la manière d'un poinçon (sans toutefois la perforer) jusqu'à atteindre sa position déployée, la poignée étant alors formée en creux dans le corps 4 du récipient 2 (FIG.7 et 25 FIG.9). En même temps que l'insert 12 est déplacé vers sa position déployée, la pression dans le récipient 2 est augmentée (typiquement jusqu'à une valeur comprise entre 20 et 40 bars environ) pour améliorer la prise d'empreinte du récipient 2 contre la paroi 6 latérale et le fond 8 30 de moule. La paroi 6 latérale et le fond 8 de moule étant régulés thermiquement, le maintien d'un contact intime de la matière contre ceux-ci favorise le refroidissement (ou, dans le cas d'une thermofixation, la chauffe) du récipient 2, au bénéfice de sa rigidité mécanique. Après une temporisation (de quelques dixièmes de secondes), le 35 récipient est dépressurisé, le moule 5 est ouvert et le récipient 2 est évacué du moule 5. 3054163 22 L'insert 12 est replacé dans sa position rétractée avant ou après l'ouverture du moule 5. A cet effet, le fluide sous pression est injecté, via le conduit 50 secondaire et la rainure 25 avant, dans la demi-chambre 22B avant, cependant que le fluide présent dans la demi-chambre 22A 5 arrière est simultanément évacué, via la rainure 23 arrière, par le conduit 46 primaire. Sous la différence de pression entre la demi-chambre 22B avant et la demi-chambre 22A arrière, le piston 17 est, avec l'insert 12 dont il est solidaire, déplacé transversalement vers l'extérieur du moule 6, jusqu'à venir buter, par l'intermédiaire du silentbloc 76 arrière, contre 10 la paroi 18 de fond qui détermine la fin de course de l'insert 12 en position rétractée. Par comparaison avec un dispositif de boxage ordinaire dans lequel le piston 17 serait directement monté dans un évidement pratiqué dans le moule 5, la présence de la chemise 14 rapportée, qui fait office de 15 pièce d'usure, limite (voire supprime) l'usure de la paroi 6 latérale du moule 5, au bénéfice de la fiabilité de l'unité 1 de moulage. Par ailleurs, l'intégration du circuit 45 fluidique dans le moule 5, et plus précisément la réalisation des conduits 46, 50 d'alimentation dans la paroi 6 latérale du moule 5, avec des branchements réalisés sur la 20 face 48 supérieure de celui-ci, limite l'encombrement transversal du moule 5 au bénéfice de la compacité générale de l'unité 1 de moulage. La séparation de l'évidement 15 du logement 9 par la cloison 42 et le montage de l'insert 12 par l'intérieur du demi-moule 5A (ou 5B) permettent de réaliser une bonne étanchéité des demi-chambres 22A, 25 22B, au bénéfice de l'efficacité du dispositif 11 de boxage, et donc d'améliorer la qualité du récipient 2. La forme asymétrique (ici ovale) de l'insert 12 et de la chemise 14 évite la rotation de l'insert 12, au bénéfice d'une bonne prise d'empreinte de la réserve 3 en creux. La distribution préférentielle uniforme des 30 ouvertures 24 (et des échancrures 26) permet d'assurer une bonne répartition de la pression dans la demi-chambre 22A arrière (respectivement dans la demi-chambre 22B avant), au bénéfice de la précision de guidage de l'insert 12 et d'une bonne prise d'empreinte de la réserve 3 en creux. 35 On a représenté sur les FIG.15 à FIG.18 une variante de réalisation de l'unité 1 de moulage. 3054163 23 Cette variante reprend toutes les caractéristiques de l'unité 1 de moulage décrite ci-dessus, à l'exception des caractéristiques supplémentaires ou modifiées suivantes. Premièrement, l'insert 12 est pourvu d'au moins un canal 81 qui 5 s'étend d'une extrémité 82 arrière, par laquelle il débouche dans le logement 9, à une extrémité 83 avant par laquelle il débouche sur la face 13 frontale. Selon un premier mode de réalisation, le (ou chaque) canal 81 peut être creusé dans le pourtour de l'insert 12, sous forme de rainure (ou 10 cannelure). Selon un mode préféré de réalisation illustré sur les FIG.15 à FIG.18, le (ou chaque) canal 81 est percé dans la masse de l'insert 12. Dans ce cas, et comme cela est bien visible sur la FIG.18, le (ou chaque) canal 81 débouche sur la face 37 arrière de l'insert 12. Selon un mode de réalisation illustré sur les FIG.17 et FIG.18, 15 l'insert comprend une pluralité de canaux 81. Ces canaux 81 sont avantageusement répartis autour de la tige 34 lorsque celle-ci est fixée sur l'insert 12. Dans l'exemple illustré, où l'insert 12 est pourvu d'un lamage 84 dans lequel est emboîtée la tige 34, on voit que les canaux 81 sont répartis autour de ce lamage 84. 20 Deuxièmement, la demi-chambre 22B avant est en communication fluidique avec le logement 9. A cet effet, la tige 34 est cannelée, c'est-à-dire qu'elle est pourvue de cannelures 85 pratiquées dans sa face externe parallèlement à son axe (parallèlement à l'axe T). 25 Ces cannelures 85 facilitent la communication fluidique entre la demi-chambre 22B avant et le logement 9. Ces dispositions permettent de réaliser, via la demi-chambre 22B avant, les cannelures 85, le logement 9 et le canal (ou les canaux) 81, une circulation de fluide (c'est-à-dire d'air si le fluide employé est de 30 l'air) qui : favorise le refroidissement (ou la régulation thermique) de l'insert 12, facilite le refroidissement de la matière du récipient 2 ainsi que son décollement de la face 13 frontale de l'insert 12 lors du retrait de 35 celui-ci. Cette circulation de fluide est réalisée lors de l'injection de fluide dans la demi-chambre 22B avant commandant le mouvement de retrait 3054163 24 du piston 17 (et donc de l'insert 12) : une partie du fluide injecté fuit dans le logement 9 via les cannelures 85 et s'introduit dans le canal (les canaux) 81 par l'extrémité 82 arrière pour déboucher sur la face 13 frontale par l'extrémité 83 avant, comme illustré par les flèches dans le 5 médaillon de détail de la FIG.16. En limitant l'échauffement de l'insert 12, alors même que la paroi 6 latérale du moule 5 est refroidie, on évite, d'une part, la montée de la température de l'insert au-dessus de la température de transition vitreuse (Tg) de la matière thermoplastique constitutive du récipient et, d'autre 10 part, une dilatation de l'insert 12 qui empêcherait son bon coulissement dans le logement 9. La lame d'air créée entre la face 13 frontale de l'insert 12 et le récipient 2 permet de préserver la forme de la réserve 3 en creux formée dans le récipient 2 par l'insert 12 dans sa position déployée. 15 Plus précisément, l'injection de fluide à basse pression dans la demi-chambre 22B avant (et donc dans le logement 9) est réalisée avant que l'injection de fluide à haute pression dans la demi-chambre 22A arrière ne soit stoppée. La circulation de fluide sur la face 13 frontale de l'insert 12 débute donc avant le retrait de celui-ci. L'air circule par 20 conséquent entre le récipient 2 soufflé et l'insert 12, et assure un refroidissement de celui-ci. La pression dans le récipient 2 est ensuite relâchée, puis la pression dans la demi-chambre 22A arrière est également relâchée. La pression dans la demi-chambre 22B avant étant maintenue, l'insert 12 est déplacé 25 depuis sa position déployée vers sa position rétractée et ensuite, la pression dans la demi-chambre 22B avant est relâchée. Cette architecture, et le mode de fonctionnement qui vient d'être décrit, permet de simplifier la structure du moule puisque les conduits de pressurisation de la demi-chambre 22B avant sont mis à profit pour 30 assurer le refroidissement de l'insert 12, ce qui évite de recourir à des dispositions dédiées (par ex. un conduit spécifique d'amenée de fluide caloporteur). Par ailleurs, comme le récipient 2 est mis à profit pour générer un effet de mur de guidage des flux d'air qui se répartissent en lame léchant la face 13 frontale, il en résulte une bonne efficacité du 35 refroidissement. De la sorte, la température de l'insert 12 peut être maintenue constamment au-dessous de la température de transition vitreuse de la matière du récipient 2. REVENDICATIONS1. Unité (1) de moulage pour le formage d'un récipient (2) muni d'une réserve (3) en creux vers l'intérieur du récipient (2), cette unité (1) 5 de formage comprenant : un moule (5) muni d'une paroi (6) latérale définissant une cavité (7) à l'empreinte d'au moins une partie du récipient (2) et qui s'étend suivant un axe (X) principal définissant une direction verticale, cette paroi (6) latérale étant pourvue d'un logement (9) débouchant dans 10 la cavité (7) ; un dispositif (11) de boxage comprenant : o un insert (12) monté en translation par rapport à la paroi (6) latérale suivant un axe (T) transversal entre une position rétractée dans laquelle l'insert (12) est au moins en partie 15 escamoté dans le logement (9), et une position déployée dans laquelle l'insert (12) fait au moins en partie saillie dans la cavité (7) hors du logement (9), o un actionneur (16) solidaire de l'insert (12) et muni d'un piston (17) ; 20 cette unité (1) de moulage étant caractérisée en ce que : le logement (9) est formé en creux dans une excroissance (10) formant une saillie vers l'intérieur de la cavité (7), en position déployée, l'insert (12) forme, au-delà de l'excroissance (10), une saillie dont l'extension transversale, notée E, est inférieure 25 ou égale à 85% de l'extension transversale cumulée, notée F, de l'excroissance (10) et de l'insert (12) : E 2. Unité (1) de moulage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la course, notée H, de l'insert (1), mesurée entre sa position 30 rétractée et sa position déployée, est inférieure ou égale à 20 mm : H 3. Unité (1) de moulage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'extension E transversale de la saillie formée par l'insert (12) au-delà de l'excroissance (10) est 35 supérieure ou égale à 30% de l'extension F transversale cumulée de l'excroissance (10) et de l'insert (12) : 3054163 26 E > 0,3 .F 4. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la longueur de corde, notée B, mesurée dans un plan horizontal contenant l'axe (T) transversal, de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée, est inférieure ou égale à 80% de la longueur de corde cumulée, notée A, de l'excroissance (10) et de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée : B 5. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la longueur de corde, notée B, mesurée dans un plan horizontal contenant l'axe (T) transversal, de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée, est supérieure ou égale à 35% de la longueur A de corde cumulée de l'excroissance (10) et de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée : B > 0,35 . A 6. Unité (1) de moulage selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que l'insert (12) présente une largeur C, mesurée horizontalement, dont le rapport à la longueur de corde B est inférieur ou égal à 2,3 : B 1,3 - C 8 Unité (1) de moulage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le rapport entre la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée et son extension E transversale est inférieur ou égal à 3,5 : B 2,2 . E 3054163 27 10. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que la longueur B de corde de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée est inférieure ou égale à 75 mm : B 50 mm 12. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications 10 précédentes, caractérisée en ce que le rapport entre la longueur de corde cumulée, notée A, mesurée dans un plan horizontal contenant l'axe (T) transversal, de l'excroissance (10) et de la saillie formée par l'insert (12) en position déployée et l'extension transversale cumulée, notée F, de l'excroissance (10) et de l'insert (12) en position déployée est inférieur 15 ou égal à 3,3 : A 2.F 25 14. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extension E transversale de la saillie formée par l'insert (12) au-delà de l'excroissance (10) est inférieure ou égale à 35 mm : E 10mm 35 16. Unité (1) de moulage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, compte tenu d'un décalage, noté I, 3054163 28 entre l'axe (X) principal et l'axe (T) transversal, l'extension E transversale est telle que : E