Brevet FR3070894A1 — publié le 20190315

Moule pour récipient, comprenant un fond de moule muni d'un puits central, et une tige d'étirage à extrémité hémisphérique L'invention a trait à la fabrication des récipients, notamment des 5 bouteilles, par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches (préformes ou récipients intermédiaires non finis) dans une matière thermoplastique tel que le PET (polytéréphtalate d'éthylène). Un récipient comprend d'ordinaire un corps, qui confère au récipient son volume, un col ouvert, qui s'étend en saillie à partir une extrémité 10 supérieure du corps et par lequel on remplit le récipient (généralement au moyen d'un liquide ou d'une pâte), et un fond, qui ferme le corps à l'opposé du col et forme un socle par lequel le récipient doit pouvoir reposer de manière stable sur une surface plane telle qu'une table. Un récipient est d'ordinaire formé par étirage soufflage dans un 15 moule qui comprend un bloc de moule, dont une paroi interne définit une empreinte au moins partielle du corps du récipient, un fond de moule, dont une face supérieure de moulage définit une empreinte au moins partielle du récipient, et une tige d'étirage montée coulissante entre une position haute, dans laquelle la tige est écartée du fond de moule, et une 20 position basse, dans laquelle une extrémité distale de la tige (par laquelle la tige exerce sur l'ébauche une poussée axiale qui contribue à son élongation) est voisine du fond de moule. Pour certaines applications, qui nécessitent une capacité volumique importante (typiquement les lessives), les récipients sont pourvus de 25 réserves en creux qui forment une poignée facilitant la prise en main. Ces réserves en creux sont ordinairement formées dans le moule au moyen de protubérances formées sur la paroi interne. En général, ces protubérances sont formées par des inserts mobiles qui viennent, dans une position déployée, faire saillie par rapport à la paroi interne de façon 30 à repousser la matière du récipient pendant son formage. La fabrication des récipients n'est pas sans difficultés. Une première difficulté est la nécessité de procurer au fond du récipient une rigidité structurelle suffisante pour lui permettre de conserver sa forme (de façon à assurer sa stabilité) même sous la 35 pression du contenu, et ce en dépit de la faible épaisseur de matière, d'autant que la masse des récipients est aujourd'hui tirée à la baisse en raison de sévères normes environnementales. 2 Pour procurer au fond cette rigidité structurelle, il est courant de lui donner une forme concave (c'est-à-dire que le fond fait saillie vers l'intérieur du récipient à partir du socle). Cette seule forme est généralement insuffisante, et il est également courant de prévoir en outre des raidisseurs, typiquement sous forme de nervures. Une deuxième difficulté est d'assurer un formage correct du récipient. Il est important que la matière soit répartie de façon la plus homogène possible sur l'ensemble du corps et du fond, de manière à éviter l'apparition de zones de faiblesse qui nuiraient à la résistance mécanique ou à la stabilité du récipient. Le problème qui se pose pendant le formage d'un récipient pourvu de poignées est que la matière subit des contraintes non homogènes en raison de la nécessité de former ces poignées. Plus précisément, les protubérances destinées à former une poignée exercent sur la matière des efforts qui provoquent, dans certaines zones du récipient en cours de formage, des tensions telles que la matière glisse localement par rapport à la paroi ou par rapport au fond de moule. Il en résulte un déséquilibre indésirable dans la répartition de la matière. Certains constructeurs prévoient de donner à l'extrémité distale de la tige une forme complémentaire du fond de moule : il en va ainsi de la tige proposée par le brevet américain US 6 277 321 (Schmallbach). Cependant, même une telle forme ne résout pas nécessairement les problèmes de glissement de la matière. Il convient en effet de pincer fortement la matière à l'aide de la tige, mais au détriment de l'intégrité de la matière ; en outre, dans certaines configurations machine (typiquement une commande électrique ou électromagnétique de la tige), des efforts résistants trop importants appliqués à la tige sont susceptibles de placer la machine en défaut. Le besoin persiste donc de proposer une solution permettant non seulement d'obtenir un récipient qui, pourvu de réserves en creux formant poignée, soit d'une rigidité suffisante, notamment sur son fond, mais en outre de garantir une répartition de la matière aussi homogène que possible en dépit des tensions subies par la matière lors de la conformation des poignées (notamment au moyen d'inserts) pendant le formage du récipient. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un moule pour le formage par étirage soufflage d'un récipient à partir d'une ébauche en matière 3 plastique, ce récipient comprenant un corps, qui s'étend selon un axe principal et est fermé par un fond définissant un socle annulaire qui s'étend dans un plan de pose sensiblement perpendiculaire à l'axe principal, le fond présentant, à partir du socle et en direction de l'axe 5 principal, une voûte en creux vers l'intérieur du récipient, un bulbe central qui fait saillie à partir de la voûte vers l'intérieur du récipient, et un pion qui fait saillie au sommet du bulbe vers l'extérieur du récipient, ce moule comprenant : un bloc de moule dont une paroi interne définit une empreinte au 10 moins partielle du corps du récipient, la paroi interne s'étendant selon un axe principal correspondant à l'axe principal du récipient ; un fond de moule ayant une face supérieure de moulage qui définit une empreinte au moins partielle du fond du récipient, le fond de moule présentant : 15 o une face périphérique complémentaire de la voûte et qui s'étend en pente depuis un voisinage de l'axe principal jusqu'à un gorge annulaire complémentaire du socle, o un dôme central complémentaire du bulbe et qui fait saillie de la face périphérique vers l'intérieur du moule, et 20 o un puits central complémentaire du pion, creusé dans le dôme et qui s'étend suivant un flanc tronconique depuis un bord sommital du dôme ayant un diamètre haut, jusqu'à un fond ayant un diamètre bas dont la valeur est inférieure à celle du diamètre haut ; 25 - une tige d'étirage qui se termine par une extrémité distale et est montée coulissante par rapport au bloc de moule entre une position haute dans laquelle l'extrémité distale est éloignée du fond de moule, et une position basse dans laquelle l'extrémité distale est voisine du fond de moule, 30 ce moule étant caractérisé en ce que, en position basse de la tige, son extrémité distale est séparée du flanc du puits d'une distance inférieure à une distance qui la sépare du fond du puits. Il est proposé, en deuxième lieu, un procédé de fabrication d'un récipient dans un tel moule, à partir d'une ébauche en matière plastique, 35 qui comprend les opérations consistant à : 4 introduire dans le moule l'ébauche préalablement chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse de son matériau constitutif ; injecter dans l'ébauche un fluide sous pression ; 5 déplacer la tige d'étirage de sa position haute à sa position basse de façon à assurer un coincement par cisaillement de la matière entre l'extrémité distale de la tige et le flanc tronconique. Il est proposé en troisième lieu, un récipient obtenu par ce procédé. A la fin du formage, la matière se trouve localement maintenue entre 10 l'extrémité distale de la tige et le flanc tronconique du puits central, sans toutefois être écrasée. Ce maintien évite que se produise un glissement général (et un désaxement) de la matière sous l'effet des tensions dissymétriques qui règnent dans celle-ci, notamment lorsqu'elle se déploie sur des protubérances faisant saillie de la paroi du bloc de moule. 15 Cela garantit une meilleure homogénéité dans la répartition de la matière, au bénéfice de la rigidité structurelle et de l'équilibre du récipient. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison. Ainsi, par exemple : - Le flanc présente une ouverture angulaire, par rapport à l'axe 20 principal, comprise entre 10° et 30° ; l'ouverture angulaire du flanc est de 20° environ ; La valeur du rapport entre le diamètre bas au fond du puits et le diamètre haut au bord sommital du puits (et donc le rapport entre la valeur du rayon bas du fond du puits et celle du le rayon haut de son 25 bord sommital) est comprise entre 65% et 80% ; En position basse de la tige d'étirage, l'extrémité distale de celle-ci est distante du flanc du puits d'environ 2,5 mm ; La paroi du bloc de moule est asymétrique de révolution autour de l'axe principal. 30 - Le moule comprend au moins un insert mobile transversalement par rapport au bloc de moule, entre une position rétractée dans laquelle l'insert est en retrait de la paroi, et une position déployée dans laquelle l'insert fait saillie de la paroi pour former une réserve en creux dans le corps du récipient ; 5 L'extrémité distale de la tige d'étirage est hémisphérique et présente un rayon dont la valeur est inférieure à celle du rayon haut du puits central ; En variante, l'extrémité distale de la tige est plate ; dans ce cas, la 5 valeur du diamètre de l'extrémité distale de la tige est avantageusement inférieure à celle du diamètre bas ; en outre, la tige peut, au voisinage de son extrémité, présenter une certaine conicité, dont la valeur est de préférence inférieure à l'ouverture angulaire du flanc du puits ; 10 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 FIG.1 est une vue en perspective, par-dessous, d'un récipient selon l'invention ; 15 - La FIG.2 est une vue coupe du fond du récipient de la FIG.1, selon le plan de coupe II-II ; La FIG.3 est une vue en coupe d'un moule pour le formage par étirage-soufflage du récipient de la FIG.1 ; La FIG.4 est une vue en coupe locale du moule de la FIG.3, selon 20 le plan de coupe IV-IV ; La FIG.5 est une vue de détail, à plus grande échelle, du fond du moule de la FIG.3, prise dans le médaillon V ; La FIG.6A est une vue similaire à la FIG.5, illustrant la fin du formage du récipient, avec une tige dont l'extrémité est 25 hémisphérique ; La FIG.6B est une vue similaire à la FIG.6A, illustrant une variante dans laquelle la tige présente une extrémité conique ; La FIG.7A est une vue de détail en coupe, à plus grande échelle, du fond du récipient de la FIG.3, prise dans le médaillon VII, formé avec 30 une tige telle qu'illustrée sur la FIG.6A ; La FIG.7B est une vue similaire à la FIG.7A, montrant le fond du récipient formé avec une tige telle qu'illustrée sur la FIG.6B. Sur la FIG.1 est représenté un récipient 1. Il s'agit en l'espèce d'une bouteille, destinée à accueillir un contenu tel qu'une lessive liquide. Le 35 récipient 1 illustré est de grande capacité, c'est-à-dire supérieure à deux litres (et par ex. de quatre litres). 6 Le récipient 1 est de préférence réalisé dans une matière plastique, par ex. en PET. Le récipient 1 comprend un corps 2, qui s'étend selon un axe X principal. A une extrémité supérieure du corps 2, celui-ci se prolonge par 5 un col 3 ouvert par lequel le récipient 1 est rempli lors de son conditionnement (puis, ensuite, vidé lors de son utilisation). A une extrémité inférieure du corps 2, le récipient 1 se termine par un fond 4 qui ferme le corps 2 et définit un socle 5 annulaire qui s'étend dans un plan P de pose sensiblement perpendiculaire à l'axe X principal. 10 Selon un mode de réalisation, l'axe X principal est confondu avec un axe central du col 3. Plus précisément, l'axe X principal est, dans l'exemple illustré, l'axe joignant le centre géométrique du col 3 et le centre géométrique du fond 4. En variante, le col 3 pourrait être désaxé par rapport au corps 2. 15 Comme on le voit sur la FIG.1, le corps 2 du récipient 1 est pourvu d'une réserve 6 en creux qui forme une poignée destinée à faciliter la prise en main du récipient 1 (ce qui est nécessaire compte tenu de son volume et de son poids importants). Dans l'exemple illustré, le récipient 1 présente un plan général de 20 symétrie (confondu avec le plan de coupe Il-Il) et comprend deux réserves 6 en creux dos à dos, qui forment conjointement la poignée et sont destinées respectivement à accueillir le pouce et les autres doigts de la main qui saisit le récipient 1. Le fond 4 présente, à partir du socle 5 et en direction, radialement, 25 de l'axe X principal : Une voute 7 en creux vers l'intérieur du récipient 1 ; Un bulbe 8 central qui fait saillie à partir de la voûte 7 vers l'intérieur du récipient 1 ; Un pion 9 qui fait saillie au sommet du bulbe 8 vers l'extérieur du 30 récipient 1. Comme on le voit sur la FIG.1, le récipient 1 est asymétrique de révolution autour de son axe X principal. Ainsi, dans l'exemple illustré, le socle 5 présente une forme ovale (qui correspond au contour général en section du corps 2 du récipient 1, 35 tel qu'évalué dans un plan transversal perpendiculaire à l'axe X principal). Cependant cette forme n'est qu'illustrative, et le socle 5 7 (comme le corps 2 en section) pourrait être de forme rectangulaire, ou carrée). Par ailleurs, le corps 2 du récipient 1 pourrait, en variante (et en faisant abstraction des réserves 6 en creux) être globalement symétrique 5 de révolution, le socle 5 étant dans ce cas de forme circulaire. Le récipient 1 est formé dans un moule 10 par étirage soufflage à partir d'une ébauche 11. Dans l'exemple illustré, l'ébauche 11 est une préforme, terme que, par souci de simplification, on emploie dans ce qui suit. 10 La préforme 11 comprend un corps 12 de forme générale cylindrique, un col 3 qui s'ouvre à une extrémité supérieure de la préforme 11 (lorsqu'elle est en position dans le moule 10), et un fond 13 hémisphérique qui ferme le corps 12 à une extrémité inférieure. Le col 3 présente une forme qui demeure inchangée pendant le formage du 15 récipient 1. La préforme 11 est obtenue par injection dans un moule à son empreinte. Dans l'exemple illustré dans le médaillon de détail au centre de la FIG.3, la préforme 11 est pourvue d'une carotte 14 d'injection qui fait saillie de son fond 13. 20 Cette carotte 14, qui peut présenter une épaisseur variable, correspond à un résidu de matière en provenance d'un canal d'injection alimentant le moule de la préforme 11. La carotte 14 n'est pas ébavurée : dans certaines machines, elle peut être mise à profit lors du formage du récipient 1 pour contribuer à le maintenir dans son axe pendant le 25 formage et ainsi minimiser le risque de glissement de la matière. Dans les exemples illustrés sur les FIG.2, FIG.6A, FIG.6B, FIG.7A et FIG.7B, la carotte 14 demeure sur le fond 4 du récipient 1. Le moule 10, illustré en coupe sur la FIG.3, comprend, en premier lieu, un bloc 15 de moule. Ce bloc 15 de moule peut être subdivisé en 30 deux parties symétriques (appelées demi-moules) articulées autour d'une charnière entre une position ouverte (non représentée) dans laquelle les demi-moules sont écartés l'un de l'autre pour permettre l'évacuation d'un récipient 1 formé et l'introduction d'une nouvelle préforme 11, et une position fermée dans laquelle les demi-moules sont plaqués l'un contre 35 l'autre pour former ensemble un volume fermé dans lequel est formé le récipient 1. 8 Le bloc 15 de moule présente une paroi 16 interne qui définit une empreinte au moins partielle du corps 2 du récipient 1. La paroi 16 interne s'étend selon un axe X principal qui correspond à l'axe X principal du récipient 1 (raison pour laquelle leurs références sont identiques). 5 Dans ce qui suit, l'expression « axe principal » se réfère indifféremment à l'axe X principal du récipient 1 ou à celui défini par le bloc 15 de moule. Lorsque, comme dans l'exemple illustré, le récipient 1 est asymétrique de révolution autour de l'axe X principal, il en va bien entendu de même de la paroi 16. 10 Selon un mode particulier de réalisation, illustré notamment sur les FIG.3 et FIG.4, le moule 10 comprend, en deuxième lieu, au moins un insert 17 mobile transversalement par rapport au bloc 15 de moule entre : une position rétractée (en trait plein sur la FIG.4) dans laquelle l'insert 17 est en retrait de la paroi 16, et 15 - une position déployée (en pointillés sur la FIG.4) dans laquelle l'insert 17 fait saillie de la paroi 16 pour former une réserve 6 en creux dans le corps 2 du récipient 1. Selon un mode de réalisation, le moule 10 comprend deux inserts 17 symétriques en regard (un dans chaque demi-moule) destinés à former 20 chacun une réserve 6 en creux. L'insert 17 (ou chaque insert 17) est monté coulissant dans une échancrure 18 complémentaire pratiquée dans le bloc 15 de moule. Le déplacement de l'insert 17 de sa position rétractée à sa position déployée (et réciproquement) peut être réalisé au moyen d'un vérin pneumatique, 25 hydraulique ou encore électrique. Cet (ces) insert(s) 17 permet(tent) de réaliser une (des) réserve(s) 6 en creux profonde(s). Cependant, il est possible de réaliser une (des) réserve(s) en creux moins profonde(s) au moyen d'une protubérance formée directement sur la paroi 16. 30 Le moule 10 comprend, en troisième lieu, un fond 19 de moule. Le fond 19 de moule complète, avec le bloc 15 de moule, l'empreinte du récipient 1 (hors col 3). A cet effet, le fond 19 de moule présente une face 20 supérieure de moulage qui définit une empreinte au moins partielle du fond 4 du 35 récipient 1. Plus précisément, le fond 19 de moule présente, premièrement, une face 21 périphérique complémentaire de la voûte 7 et qui s'étend en 9 pente depuis un voisinage de l'axe X principal jusqu'à un gorge 22 annulaire complémentaire du socle 5. Le fond 19 de moule présente, deuxièmement, un dôme 23 central complémentaire du bulbe 8 et qui fait saillie de la face 21 périphérique 5 vers l'intérieur du moule 10. Le fond 19 de moule présente, troisièmement, un puits 24 central, creusé dans le dôme 23 vers l'extérieur du moule 10, et dans lequel est destiné à être formé le pion 9. Le puits 24 central s'étend suivant un flanc 25 tronconique, depuis un bord 26 sommital du dôme 23, jusqu'à un fond 10 27. Lorsque, comme dans l'exemple illustré, le récipient 1 (et donc son fond 4) est asymétrique de révolution autour de son axe X principal, il en va bien entendu de même du fond 19 de moule. On note (voir FIG.3 et FIG.5) : 15 D1 le diamètre du fond 27 du puits 24 (« diamètre bas ») ; le rayon correspondant (« rayon bas ») a donc une valeur D1/2 ; D2 le diamètre du bord 26 sommital du dôme 23 (« diamètre haut ») ; le rayon correspondant (« rayon haut ») a donc une valeur D2/2 ; A l'ouverture angulaire du flanc 25, qui correspond au demi-angle au 20 sommet du cône sur lequel s'appuie le flanc 25 ; H1 la hauteur hors tout de la face 20 supérieure de moulage, mesurée entre le fond de la gorge 22 annulaire et le bord 26 sommital du dôme 23 H2 la profondeur du puits 24 central, mesurée entre le fond 27 du puits 25 et le bord 26 sommital du dôme 23. D1 et D2 sont tels que : 131 REVENDICATIONS1. Moule (10) pour le formage par étirage soufflage d'un récipient (1) à partir d'une ébauche (11) en matière plastique, ce récipient (1) comprenant un corps (2), qui s'étend selon un axe (X) principal et est fermé par un fond (4) définissant un socle (5) annulaire qui s'étend dans un plan (P) de pose sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) principal, le fond (4) présentant, à partir du socle (5) et en direction de l'axe (X) principal, une voûte (7) en creux vers l'intérieur du récipient (1), un bulbe (8) central qui fait saillie à partir de la voûte (7) vers l'intérieur du récipient (1), et un pion (9) qui fait saillie au sommet du bulbe (8) vers l'extérieur du récipient (1), ce moule (10) comprenant : - un bloc (15) de moule dont une paroi (16) interne définit une empreinte au moins partielle du corps (2) du récipient (1), la paroi (16) interne s'étendant selon un a-xe (X) principal correspondant à l'axe (X) principal du récipient (1) ; - un fond (19) de moule ayant une face (20) supérieure de moulage qui définit une empreinte au moins partielle du fond (4) du récipient (1), le fond (19) de moule présentant : o une face (21) périphérique complémentaire de la voûte (7) et qui s'étend en pente depuis un voisinage de l'axe (X) principal jusqu'à une gorge (22) annulaire complémentaire du socle (5), o un dôme (23) central complémentaire du bulbe (8) et qui fait saillie de la face (21) périphérique vers l'intérieur du moule (10), et o un puits (24) central complémentaire du pion (9), creusé dans le dôme (23) et qui s'étend suivant un flanc (25) tronconique depuis un bord (26) sommital du dôme (23) ayant un diamètre (D2) haut, soit un rayon haut de valeur D2/2, jusqu'à un fond (27) ayant un diamètre (D1) bas, soit un rayon bas de valeur D1/2, et la valeur du diamètre (D1) bas est inférieure à celle du diamètre (D2) haut ; - une tige (29) d'étirage qui se termine par une extrémité (31) distale et est montée coulissante par rapport au bloc (15) de moule entre une position haute dans laquelle l'extrémité (31) distale est éloignée 16 du fond (19) de moule, et une position basse dans laquelle l'extrémité (31) distale est voisine du fond (19) de moule ; ce moule (10) étant caractérisé en ce que, en position basse de la tige (29), son extrémité (31) distale est séparée du flanc (25) du puits (24) 5 central d'une distance (El) inférieure à une distance (E2) qui la sépare du fond (27) du puits. 2. Moule (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flanc (25) présente une ouverture (A) angulaire, par rapport à l'axe (X) principal, comprise entre 10° et 30°. 10 3. Moule (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture angulaire du flanc (25) est de 20° environ. 4. Moule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur du rapport D1/D2 entre le diamètre (D1) bas du fond du fond (27) du puits et le diamètre (D2) haut du bord (26) 15 sommital du puits (24) est comprise entre 65% et 80%. 5. Moule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en position basse de la tige (29) d'étirage, l'extrémité (31) distale de celle-ci est à une distance (El) du flanc (25) du puits (24) central d'environ 2,5 mm. 20 6. Moule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (16) du bloc (15) de moule est asymétrique de révolution autour de l'axe (X) principal. 7. Moule (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un insert (17) mobile 25 transversalement par rapport au bloc (15) de moule, entre une position rétractée dans laquelle l'insert (17) est en retrait de la paroi (16), et une position déployée dans laquelle l'insert (17) fait saillie de la paroi (16) pour former une réserve (6) en creux dans le corps (2) du récipient (1). 8. Moule (10) selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que l'extrémité (31) distale de la tige (29) d'étirage est hémisphérique et présente un rayon (R) dont la valeur est inférieure à celle (D2/2) du rayon haut du puits (24) central. 9. Moule (10) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité (31) distale de la tige (29) d'étirage est plate et 35 présente un diamètre (D3) de valeur inférieure à celle du diamètre (D1) bas. 17 10. Moule (10) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tige (29) présente, au voisinage de son extrémité (31), une conicité (B). 11. Moule selon la revendication 2 et la revendication 10, prises en combinaison, caractérisé en ce que la conicité (B) de la tige (29) est 5 inférieure à l'ouverture (A) angulaire du flanc (25). 12. Procédé de fabrication d'un récipient (1) dans un moule (1-0) selon l'une des revendications précédentes, à partir d'une ébauche (11) en matière plastique, qui comprend les opérations consistant à : - introduire dans le moule (10) l'ébauche (11) préalablement chauffée 10 à une température supérieure à la température de transition vitreuse de son matériau constitutif ; - injecter dans l'ébauche (11) un fluide sous pression ; déplacer la tige (29) d'étirage de sa position haute à sa position basse de façon à assurer un coincement par cisaillement de la 15 matière entre l'extrémité (31) distale de la tige (29) et le flanc (24) tronconique. 13. Récipient (1) obtenu par le procédé de la revendication 12.