Brevet FR3065901A1 — publié le 20181109

L'invention concerne la fabrication des préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par étirage- soufflage. La préforme se présente habituellement sous forme d'un tube cylindrique fermé à une extrémité et ouvert à l'autre extrémité qui forme le col de la préforme muni d'une collerette de retenue pour le convoyage dans la machine d'étirage-soufflage. La partie inférieure de la préforme située sous la collerette de retenue constitue la zone deformable lors de l'opération d'étirage-soufflage. Cette partie est d'une épaisseur et d'une longueur appropriée pour permettre la mise en forme de la bouteille en fonction de la taille et du poids souhaités de ladite bouteille. Le diamètre externe de la préforme dans la zone de déformation est généralement de l'ordre de quelques millimètres inférieur au diamètre de la collerette de retenue, et l'épaisseur de matière dans cette zone de déformation est définie en fonction de la masse de matière nécessaire à l'opération d'étirage - soufflage. Cette épaisseur peut pénaliser fortement le cycle de refroidissement de la préforme lors de l'injection et influencer de manière négative la cadence de production desdites préformes. De plus, l'épaisseur matière au niveau de la base crée une surépaisseur au fond de la bouteille après l'étirage soufflage. Il existe des applications pour tenter de réduire l'épaisseur de matière dans la zone de déformation par étirage - soufflage : La demande WO 2011/103677 A1, définit un profil de préforme homothétique au flacon final avec des variations d'épaisseur dans la zone de déformation. 3065901 -2- La demande DE 10 2011 055011 A1, définit des préformes munies de cannelures à épaisseur variable en fonction du coefficient de l'étirage radial souhaité. La demande WO 03/055663 Al, définit des préformes munies de nervures sur une 5 paroi d'épaisseur réduite. La demande WO 2007 101 879 A1, définit des préformes à paroi fine munies de canaux d'écoulement préférentiels (CEP) pour faciliter le remplissage de l'empreinte lors de l'injection. La demande EP 2496 391 I31, définit des préformes munies de nervures de 10 - renforcement pour rigidifier le flacon final. Toutes ces applications présentent toutefois l'inconvénient d'avoir, sur la zone de déformation par étirage-soufflage et sur la base de préforme, des sections qui ne sont pas d'une épaisseur constante, ce qui pose problème lors de la phase de refroidissement au cours de l'injection. 15 La demande WO 2016083678 A 1 solutionne partiellement ce problème en proposant de réduire l'épaisseur de la paroi de la préforme dans la zone de déformation par étirage - soufflage, sans modifier le diamètre initial externe de la préforme, sans modifier la dimension hors tout de ladite préforme, tout en présentant une épaisseur constante à chaque section de la zone de déformation, et conservant la même masse 20 de matière nécessaire à l'étirage - soufflage. Dans ce but, la zone cylindrique déformable située sous la collerette de retenue est munie de cannelures longitudinales dont les flancs contribuent à augmenter la 3065901 -3- surface développée de la zone déformable, par rapport à la surface développée avec une forme cylindrique sans cannelures, dans la même zone déformable. Cette augmentation de la surface développée, permet de réduire l'épaisseur de la paroi 5 dans la zone déformable pour conserver la même masse de matière nécessaire au façonnage de la bouteille. Cette réduction uniforme de l'épaisseur de matière de la préforme dans la zone de déformation par étirage-soufflage, permet de réduire le temps de refroidissement lors de l'injection et augmente de manière significative les cadences de production des préformes injectées. 10 Toutefois, les sommets de cannelures présentent une zone de contact réduite, tangentielle aux tubes de post refroidissement tandis que les flancs de cannelures ne peuvent être refroidis par conduction sur lesdits tubes, et l'amélioration du temps de refroidissement obtenue dans le moule d'injection est perdue dans le post refroidissement par manque de refroidissement par conduction des flancs de 15 cannelures. D'autre part, les sommets de cannelures rayonnés selon l'épaisseur de la paroi, créent des zones d'ombre sur les flancs de cannelures lors de la rotation de la préforme au cours du préchauffage par rayons infrarouge, ce qui engendre des variations de température de la zone d'étirage /soufflage, préjudiciables à l'étirement régulier de la zone déformable. Enfin, la zone cannelée débordante sur la 20 base sphérique de la préforme affaiblit sensiblement la rigidité du fond pétaloïde des bouteilles, du fait de son épaisseur réduite. La présente invention se propose de remédier à ces défauts en en ce que le diamètre de la zone d'étirage se réduit fortement sous la collerette de retenue pour définir une 3065901 base sphérique de plus faible dimension qui limite la quantité de matière dans l'environnement immédiat du point d'injection, tout en conservant suffisamment de matière pour l'étirage bi-directionnel dans la partie de la zone déformable située au 5 dessus de la base sphérique de faible rayon . Ce résultat est obtenu du fait des cannelures longitudinales situées dans ladite partie et qui sont proéminentes, qui ne débordent pas sur la base sphérique de la préforme, qui ont un profil sinusoïdal et une épaisseur constante qui permet un refroidissement optimum par flux d'air réfrigéré dans le creux du profil sinusoïdal desdites cannelures, jusqu'à la ligne de 10 tangence de ce profil sinusoïdal avec la paroi interne cylindrique du tube de post refroidissement. Ce profil sinusoïdal permet également une exposition permanente et sans zone d'ombre aux photons émis par les lampes infrarouge au profil spécifique en dent de scie, pour le réchauffement avant l'étirage/soufflage de la préforme, afin d'avoir une température uniforme sur toute la zone de déformation. 15 La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 représente une vue de côté de la préforme. La figure 2 est une vue partielle du module de post refroidissement par air réfrigéré. 20 La figure 3 montre de dessus la préforme dans la zone de préchauffage par lampes à infrarouge, avant l'étirage/soufflage. 3065901 -5- En référence à la figure 1, le diamètre de la zone de déformation (1) par étirage soufflage, située sous la collerette de retenue (2) de la préforme se réduit pour définir une base sphérique (3) de plus faible dimension qui limite la quantité de 5 matière dans l'environnement immédiat du point d'injection. Les cannelures (4) sont proéminentes par rapport au diamètre réduit de la zone de déformation (1), et leur ondulation sinusoïdale définit des creux (7) pour le passage d'air réfrigéré qui refroidit efficacement la préforme dans le module de post refroidissement. En référence à la figure 2, qui montre une vue partielle du module de post 10 refroidissement par air réfrigéré intégré à la presse à injection, on remarque le tube cylindrique (8) de post refroidissement qui est positionné entre une plaque support (11) et une plaque frontale (12) reliées entre elles par un carénage (non représenté) et qui définissent un espace (13) alimenté en air réfrigéré. La plaque frontale (12) du module de post refroidissement est munie d'orifices (14) pour l'introduction des 15 préformes à refroidir dans les tubes (8), et qui permettent également un refroidissement du col de la préforme situé au dessus de la collerette de retenue (2). Des orifices (15) aménagés dans le tube (8) à proximité de la plaque frontale (12) débouchent sur une chambre de répartition (16) de l'air réfrigéré de la zone (13) qui est aspirée le long des creux (7) des cannelures proéminentes (4) depuis la chambre 20 de dépression (17) entourant la base sphérique (3), et débouchant sur l'orifice (18) d'appel d'air en sous pression qui est aménagé sur la plaque support (11). Une plaque mobile (19) située entre les plaques (11) et (12) permet d'obstruer les orifices (14) et (15) lorsque ladite plaque mobile est positionnée adjacente à la plaque frontale (12) 3065901 -6- afin d'éviter toute déperdition d'air réfrigéré en l'absence de préforme dans le tube (8) de post refroidissement. En référence à la figure 3, qui représente schématiquement le module de 5 préchauffage infrarouge des préformes dans la machine d'étirage /soufflage, on peut observer que les lampes infrarouge (10) ont un profil en dent de scie spécifique permettant une projection croisée des photons (9), sans zone d'ombre, selon des angles de 450 par rapport au plan de défilement des préformes, qui assurent un préchauffage uniforme sur tout le profil sinusoïdal (5) d'épaisseur constante (6) de la 10 zone déformable de la préforme.. Cette réduction du diamètre de la préforme sous la collerette (2), combinée aux cannelures proéminentes (4) de profil sinusoïdal (5) permet de réduire l'épaisseur de la paroi (6) dans la zone déformable de la préforme et permet la réduction du temps de refroidissement lors de l'injection et l'augmentation les cadences de production 15 des préformes. Lors de l'opération de préchauffage des préformes dans la machine d'étirage /soufflage, les lampes infrarouge (10) qui ont un profil en dent de scie spécifique permettent une projection croisée des photons (9) sans zone d'ombre sur la préforme, selon des angles de 45°par rapport au plan de défilement dédites 20 préformes, et qui assurent un réchauffement uniforme sur tout le profil sinusoïdal (5) d'épaisseur constante (6). REVENDICATIONS1. Dispositif de préforme en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles, constitué d'un tube cylindrique fermé à l'une de ses extrémités et d'une épaisseur déterminée en fonction de la quantité de matière nécessaire au façonnage de la bouteille par étirage/soufflage, et comportant des cannelures longitudinales dans la zone d'étirage qui augmentent la surface de refroidissement de la préforme, caractérisé en ce que le diamètre de la zone d'étirage (1) se réduit fortement sous la collerette de retenue (2) pour définir une base sphérique (3) de plus faible dimension qui limite la quantité de matière dans l'environnement immédiat du point d'injection, tout en conservant, au dessus de cette base, suffisamment de matière pour l'étirage bidirectionnel, du fait des cannelures longitudinales (4) qui sont proéminentes, qui ne débordent pas sur la base sphérique (3), qui ont un profil sinusoïdal (5) et une épaisseur constante (6) qui permet un refroidissement optimum par flux d'air réfrigéré dans le creux (7) desdites cannelures, entre les lignes de tangence du profil sinusoïdal avec la paroi interne cylindrique du tube (8) de post refroidissement, ledit profil sinusoïdal (5) permettant également une exposition permanente sans zone d'ombre aux photons (9) émis par les lampes infrarouge spécifiques au profil en dent de scie (10), lors du réchauffement avant l'étirage/soufflage de la préforme pour avoir une température uniforme sur toute la zone de déformation. 3065901 2. installation destinée à la mise en forme du dispositif selon la revendication 1, comprenant un module de post-refroidissement caractérisé en ce que les tubes (8) 5 de post refroidissement par flux d'air réfrigéré dans le creux (7) des cannelures sinusoïdales, sont positionnés entre une plaque support (11) et une plaque frontale (12) qui définissent un espace (13) qui est caréné et alimenté en air réfrigéré, en ce que la plaque frontale (12) est munie d'orifices (14) d'introduction des préformes à refroidir, et que ces orifices (14) permettent également un flux d'air réfrigéré sur le 10 col de la préforme, en ce que des orifices (15) aménagés sur le tube (8) et placés à proximité de la plaque frontale (12) débouchent dans une chambre de répartition de l'air réfrigéré (16) qui est aspiré le long des creux (7) des cannelures sinusoïdales (4) depuis la chambre de dépression (17) entourant la base sphérique (3) et débouchant sur l'orifice (18) d'appel d'air en sous pression qui est aménagé sur la plaque support 15 (11) , tandis qu'une plaque mobile (19) située entre les plaques (11) et (12) permet d'obstruer les orifices (14) et (15) lorsque ladite plaque mobile est positionnée adjacente à la plaque frontale (12) pour éviter toute déperdition d'air réfrigéré en l'absence de préforme dans le tube (8) de post refroidissement. Revendication 3. 20 Installation destinée à la mise en forme du dispositif selon la revendication 1, comprenant un module de préchauffage infrarouge caractérisé en ce que les lampes infrarouge (10) de la machine d'étirage /soufflage ont un profil en dent de scie spécifique qui permet une projection croisée des photons (9) sans zone d'ombre sur 3065901 -9- la préforme, selon des angles de 45'par rapport au plan de défilement dédites préformes, et qui assurent un réchauffement uniforme sur tout le profil sinusoïdal (5) d'épaisseur constante (6).