Brevet FR3083157A1 — publié le 20200103

-1- L'invention concerne un dispositif de post-refroidissement lors de l'injection de préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par soufflage-étirage. 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 de soufflage-étirage. 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 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 quatre à six millimètres inférieurs 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 dans la zone de déformation qui peut être de l'ordre de 2 à 4 millimètres ou plus, pénalise fortement le cycle de refroidissement de la préforme lors de l'injection et influence de manière négative la cadence de production desdites préformes. Pour remédier à cet inconvénient, la technique actuelle consiste à fractionner le refroidissement en effectuant un premier refroidissement dans le moule d'injection, -2- puis en transférant les préformes entre 70°C et 90° C, dans un module de post-refroidissement de trois ou quatre stations qui comportent chacune le même nombre de tubes de post-refroidissement que le nombre d'empreintes du moule, et que ces 5 les tubes sont refroidis par circulation d'eau à 8 ° C, pour finaliser le refroidissement des préformes. Selon ce procédé, une préforme d'une longueur de 110 millimètres, d'une épaisseur de paroi de 2.76 millimètres dans la zone déformable et d'un poids de 26.7 grammes, nécessite un temps de cycle total de 10.2 secondes qui se répartit de la manière 10 suivante : 2.6 secondes pour le remplissage de l'empreinte ; 3.2 secondes pour la pression de maintient ; 2.2 secondes pour le premier refroidissement dans le moule afin que la préforme soit suffisamment rigide pour le transfert dans le module de post-refroidissement . Ensuite il faut encore 2.2 secondes pour l'ouverture du moule, le transfert dans le module de post-refroidissement des préformes à une température 15 de l'ordre de 70 ° C, et la fermeture du moule pour un nouveau cycle d'injection. Les préformes continuent alors leur refroidissement dans le module de post-refroidissement pendant la durée de trois ou quatre cycles d'injection en fonction du nombre de stations dans ledit module pour atteindre une température de 50 degrés environ. 20 La présente invention se propose de réduire d'avantage le temps de cycle total, en transférant vers le module de post-refroidissement le premier temps de refroidissement de 2.2 secondes qui était réalisé dans le moule. Pour cela, le moule d'injection est ouvert dès la fin de la pression de maintient lorsque la préforme est -3- encore à une température de 120 ° C, et le transfert de la préforme est réalisé à l'aide d'un tube interne de préhension et de refroidissement télescopique qui vient coiffer la préforme, lorsque celle-ci est encore positionnée et refroidie sur le poinçon du 5 moule, pour l'accompagner sans risque de déformation dans le module de post- refroidissement lors de l'éjection, afin de procéder à un refroidissement plus intensif par air réfrigéré. Dans ce but, l'invention concerne un module de post-refroidissement du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que chaque rangée horizontale de tubes 10 externes de refroidissement, placée sur ledit module, supporte des boites à air horizontales alimentées avec de l'air réfrigéré par des tubes à effet Vortex et que ces tubes externes sont munis d'orifices d'alimentation d'air pour diriger l'air réfrigéré sur un tube de refroidissement interne télescopique qui agit également en moyen de préhension de la préforme pour l'emmener dans le module de post-refroidissement . 15 Le premier refroidissement de 2.2 secondes dans le moule est donc transféré vers le module de post refroidissement, combiné à un refroidissement plus intensif par air réfrigéré à moins 20° C, et permet de réduire de 2.2 secondes le cycle total, passant ainsi de 10.2 secondes à 8 secondes pour le type de préforme énoncé en préambule. Soit un gain de productivité de l'ordre de 27.5 % 20 La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante qui représente un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : -4- La figure 1 représente une vue en coupe d'un groupe de quatre stations de tubes de refroidissement et de la boite à air réfrigéré correspondante. La figure 2 représente un tube externe selon l'invention, avec le tube de 5 refroidissement interne télescopique rentré en position de refroidissement. La figure 3 est une vue en perspective de la figure 1. La figure 4 représente un tube externe selon l'invention, avec le tube de refroidissement interne télescopique déployé qui coiffe la préforme. La figure 5 montre le positionnement du tube de refroidissement interne 10 télescopique lorsqu'il est repoussé en cours d'éjection de la préforme.. En référence aux figures 1 et 2, on peut observer que les tubes externes (1) placés sur le module de refroidissement (non représenté) supportent une boite à air horizontale (2) alimentée par un tube à effet Vortex (3). Le tube externe (1) est muni d'orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) au niveau de la boite à air (2), et d'orifices 15 d'évacuation d'air réfrigéré (5) sur sa face frontale. Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) est fixé sur un piston (7) muni d'une coupelle de butée (8) pour la préforme (9) qui a été éjectée du poinçon (10) de l'empreinte du moule d'injection. Le piston (7) comporte sur sa face avant un moyeu externe (11) pour fixer le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6), et un 20 moyeu interne (12) de fixation de la coupelle de butée de fond de préforme (8). La longueur de ces moyeux de fixations (11) et (12) dépassants de la face avant du piston (7) correspond à la longueur du col de préforme (13) majorée de la distance de -5- garde (A) qui sépare les cols (13) des préformes (9) positionnées sur les autres tubes (1)) et le fond de la préforme positionnée sur le poinçon (11) lors de l'ouverture du moule d'injection pour le transfert des préformes (9) (Fig.1). La longueur du tube de 5 préhension et de refroidissement interne télescopique (6) est déterminée par la longueur de la zone deformable de la préforme (9), majorée de la longueur du col de préforme (13) et de la distance de garde (A). Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) et le moyeu externe (11) du piston (7) comportent respectivement des orifices concentriques d'alimentation d'air réfrigéré 10 (14) et (15) alignés aux orifices (4) du tube externe (1) lorsque le piston (7) est en butée en position arrière dans ledit tube. Le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) comporte également des orifices d'évacuation d'air réfrigéré (16) juxtaposés à la coupelle de butée de fond de préforme (8) qui épouse le profil du fond de la préforme (9). La coupelle de butée de fond de préforme (8) et le 15 moyeu interne de fixation (12) de ladite coupelle sont munis d'un orifice central (17) qui débouche dans la chambre (18) située à l'arrière du piston (7) pour le passage d'air de l'effet vacuum de retenue de la préforme (9) dans le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) lors du refroidissement final. En référence à la figure 3, on voit les tubes de refroidissement externes (1), une boite 20 à air (2), un tube Vortex (3), avec le premier tube externe (1) dont le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) est en position déployée et coiffe la préforme (9) qui est encore positionnée sur le poinçon (10) du moule -6- d'injection. On voit également les orifices d'évacuation d'air réfrigéré (5) placés sur la partie frontale des tubes externes de refroidissement (1). En référence à la figure 4, on peut voir le tube externe (1) , muni d'orifices 5 d'alimentation d'air réfrigéré (4) et d'orifices d'évacuation d'air réfrigéré (5) , le tube interne de préhension et de refroidissement (6) qui est déployé et coiffe la zone deformable de la préforme (9), le tube (6) fixé sur le piston (7), muni d'une coupelle de butée de fond de préforme (8) dans sa partie avant et d'une chambre de compression/décompression (18) dans sa partie arrière. 10 En référence à la figure 5, on remarque que le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) a été refoulé par le tiroir (non représenté) qui forme le col de la préforme(9). Le piston (7) obstrue les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) du tube externe (1) lorsque le tiroir du col de la préforme arrive en bout de course d'éjection, tandis que la chambre (18) passe en décompression par l'effet 15 vacuum pour la retenue de la préforme (9) dans le tube interne de préhension et de refroidissement (6), pour entrainer le piston(7) en butée arrière dans le tube externe (1) selon la figure 2. Le dispositif objet de la présente invention fonctionne de la manière suivante : Le module de refroidissement est introduit entre les plateaux du moule qui est 20 ouvert dès la fin de la pression de maintient, lorsque les préformes sont encore à une température de l'ordre de 120°C. Pendant cette phase, les tubes internes de préhension et de refroidissement (6) sont en position rentrés et le flux d'air réfrigéré -7- continue de les refroidir, et souffle vers l'avant des tubes externes (1) à travers les orifices (5), tandis que les poinçons (10) des empreintes poursuivent le refroidissement des préformes. Lorsque le module a positionné de manière coaxiale 5 une série de tubes internes de préhension et de refroidissement (6) vides, par rapport aux préformes (9) positionnées sur leurs poinçons (10), une première impulsion de 0.2 seconde d'air comprimé réfrigéré et à une pression de 8 bars dans la chambre (18) fait avancer tubes internes de préhension et de refroidissement (6) vides en butée vers l'avant du tube externe (1). Lors de l'avancée des tubes internes 10 de préhension et de refroidissement (6), les masses d'air réfrigéré contenues entre les tubes externes (1) et les tubes internes (6) sont propulsées par le piston (7) à travers les orifices (5) pour refroidir la surface externe des préformes en cours de recouvrement par les tubes télescopiques (6). Lors de cette avancée des tubes internes télescopiques, une partie de l'air réfrigéré qui est propulsé dans les 15 chambres (18) pour déplacer les pistons (7) vers l'avant du tube externe (1), traverse les orifices (17) des pistons (7) pour refroidir efficacement les fonds de préformes (9) et cette pression d'air à 8 bars permet également d'amortir le contact entre les préformes (9) et les coupelles de butée (8). Lorsque les tubes internes de préhension et de refroidissement (6) ont recouvert la totalité de la zone de déformation des 20 préformes (9), les tiroirs du moule qui façonnent le col (13) poussent en arrière les tubes internes télescopiques (6) lors de l'éjection des préformes (9) pour les extraire des poinçons (10) sans déformation. Cette poussée refoule le piston (7) qui obstrue, momentanément en fin de course d'éjection (Fig.4), les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) des tubes externes (1), et l'effet vacuum dans les chambres de -8- décompression (18) amène lesdits pistons en butée arrière dans les tubes externes (1). Dés que la partie frontale des pistons (7) se trouve positionnée en arrière des orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4), la pression de 8 bars de l'air réfrigéré 5 maintient les pistons en butée arrière dans le tube externe (1), et le flux d'air réfrigéré à moins 20°C refroidit efficacement les coupelles de butée de fond de préforme ((8) ainsi que les parois externes des tubes internes de préhension et de refroidissement (6). L'air réfrigéré à moins 20° C assure un refroidissement intensif qui permet d'extraire 10 les préformes (9) immédiatement après la pression de maintient dans le moule, lorsqu'elles sont encore à une température de 120° C, et de les amener à une température d'environ 50° C au cours des quatre cycles d'injection qui ont suivi le transfert desdites préformes (9) dans les tubes de post-refroidissement (1) et (6). Le temps de refroidissement initial de 2.2 secondes réalisé habituellement dans le 15 moule a été transféré dans le module de post-refroidissement, et s'effectue pendant les 2.2 secondes d'ouverture du moule, de transfert des préformes et de la fermeture du moule. 20 -9- REVENDICATIONSRevendication 1. Dispositif de post-refroidissement de préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par soufflage-étirage, comportant un ensemble de tubes de refroidissement placés sur un module mobile, externe au moule d'injection, caractérisé en ce que les tubes externes (1) placés sur ledit module, supportent des boites à air horizontales (2) qui sont chacune alimentées par des tubes à effet Vortex (3) qui génèrent un flux d'air sous une pression de 8 bars, à une température négative de moins 20° C, tandis que les tubes externes (1) sont munis d'orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) dans la zone interne des boites à air (2), ainsi que des orifices d'évacuation d'air (5) sur leur face avant pour guider le flux d'air réfrigéré le long d'un tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6), solidaire d'un piston (7), et d'une coupelle de butée de fond de préforme (8), qui se déplacent longitudinalement dans le tube (1) sous une impulsion de 0,2 seconde d'air comprimé refrigéré et à une pression de 8 bars, pour coiffer la préforme (9) positionnée sur le poinçon (10) du moule, avant d'être repoussés en position arrière dans le tube (1) lors de l'éjection de la préforme par les tiroirs de démoulage des cols de préformes (non représentés) qui sont fixés sur la table d'éjection , amenant le piston (7) derrière les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) pour permettre l'écoulement du flux d'air réfrigéré sur la coupelle (8) et le tube interne télescopique (6). 10- Revendication 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur du tube de préhension et de refroidissement interne télescopique (6) est déterminée par la 5 longueur de la zone déformable de la préforme (9), majorée de la longueur du col de préforme (13) et de la distance de garde (A) qui sépare lesdits cols (13) et le fond des préformes (9) en position d'ouverture du moule d'injection pour le transfert des préformes (9). Revendication 3. 10 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (7) comporte sur sa face avant un moyeu externe (11) pour fixer le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6), et un moyeu interne (12) de fixation de la coupelle de butée de fond de préforme (8). Revendication 4. 15 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyeu externe (11) du piston (7) comporte des orifices d'alimentation d'air (15) pour diriger le flux d'air réfrigéré sur la coupelle de butée de fond de préforme (8). Revendication 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston (7) comporte dans sa 20 partie arrière une chambre de décompression (18) débouchant sur l'orifice central (17) aménagé sur le moyeu interne (12) du piston (7) et sur la coupelle de butée de fond de préforme (8) , pour maintenir la préforme (9) par effet d'aspiration dans le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) contre la coupelle (8) pendant la phase de refroidissement. 5 Revendication 6. Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les tiroirs de démoulage des cols de préformes (non représentés) qui sont fixés sur la table d'éjection, poussent en arrière le tube interne télescopique (6) lors de l'éjection de la préforme (9) pour extraire ladite préforme du poinçon (10) sans déformation, et pour 10 amener le piston (7) jusqu'à l'obstruction des orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) du tube externe (1).(Fig.5) Revendication 7. Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'effet d'aspiration entraîne également le piston (7) en butée arrière dans le tube 15 externe (1) lorsque la partie arrière du piston (7) obstrue les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) dudit tube externe (1) en fin de course d'éjection de la préforme. Revendication 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube interne télescopique de préhension et de refroidissement (6) comporte des orifices d'arrivée d'air réfrigéré (14) 20 concentriques aux orifices (15) du piston (7), et des orifices d'écoulement d'air (16) juxtaposés à la coupelle de butée de fond de préforme (8) pour permettre le refroidissement de cette dernière. -12- Revendication 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) sur les tubes externes (1) sont positionnés au niveau des orifices (14) et (15) 5 lorsque le piston (7) est en position arrière dans le tube externe (1), et que la pression de 8 bars dans le tube externe (1) maintient le piston (7) en position arrière lors du refroidissement opéré par le flux d'air réfrigéré. Revendication 10. Procédé de mise en oeuvre du dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le 10 piston (7) est poussé dans le tube (1) par une première impulsion d'air comprimé à 8 bars dans la chambre (18) qui fait avancer le piston (7) au delà des orifices d'alimentation d'air réfrigéré (4) et que la pression de 8 bars de l'air réfrigéré pousse ensuite le piston en butée vers l'avant du tube externe (1) , en contact avec les tiroirs qui façonnent les cols de préformes , tandis qu'une partie de l'air réfrigéré qui est 15 propulsée dans la chambre (18) traverse l'orifice (17) du piston (7) et de la coupelle (8) pour refroidir efficacement le fond de la préforme (9) et amortir le contact entre celle-ci et la coupelle de butée (8). 20