Brevet FR3124968A1 — publié le 20230113

L’invention concerne un dispositif de poinçon et son tube de refroidissement, relatif aux moules d'injection des préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles par soufflage-étirage. Chaque poinçon (1) des empreintes du moule d'injection comporte des cannelures (2) réalisées par électroérosion dans la partie interne (3) & (4) qui correspond au profil de la préforme pour augmenter la surface d'échange thermique avec le fluide de refroidissement et que la partie interne du poinçon (1) présente une section avec dépouille (5) dans sa partie arrière pour s'adapter de manière étanche, cône sur cône, sur l'inverseur de flux (7) usiné avec le même angle de dépouille, tandis que le tube de liaison (6) et son embout frontal interchangeable (8) sont fixés sur l'avant de l'inverseur de flux (7) et que le profil externe de l'embout frontal (8) est jointif aux sommets des cannelures internes (2) du poinçon (1). Le flux de fluide de refroidissement inversé, combiné à l'augmentation de la surface d'échange thermique et à l'accélération du fluide dans la zone cannelée, permet l'ouverture du moule dès la fin de la pression de maintien et l'éjection de la préforme sans risque de déformation du filetage et de la collerette de ladite préforme. Figure pour l’abrégé : Fig 2 Dispositif de poinçon et son tube de refroidissement avec inverseur de flux pour moule de préformes PET L’invention concerne un dispositif de poinçon et son tube de refroidissement, relatif aux moules d'injection des préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour la fabrication de bouteilles et flacons 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 et le filetage pour le bouchon du flacon. Le poinçon, fixé sur la partie mobile du moule d'injection définit l'intérieur de la préforme et les tiroirs de démoulage solidaires de la plaque d'éjection définissent le col de la préforme. La partie inférieure de la préforme, située sous la collerette de retenue, constitue la zone déformable 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, tandis que le col, la collerette et le filetage sont habituellement d'une épaisseur de 1.5mm à 2mm. 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, puis en transférant les préformes entre 90°C et 102°C, dans un module multitube 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, pour finaliser le refroidissement des préformes. Selon ce procédé, et à titre d'exemple, 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 suivante : 2.6 secondes pour le remplissage de l’empreinte ; 3.2 secondes pour la pression de maintien ; 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 de 90 à 102° Celsius, 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 45° Celsius environ. Selon la technique actuelle, la préforme est désolidarisée du poinçon dès le début de la course de la plaque d'éjection qui porte les tiroirs de démoulage du col de la préforme, et lesdits tiroirs ne poussent la préforme qu'au niveau de la collerette et du filetage pour la décoller du poinçon et la projeter dans le tube de post-refroidissement correspondant. En fin de course d'éjection les tiroirs de démoulage s'ouvrent pour libérer la collerette et le filetage du col de préforme et ladite préforme est alors aspirée dans le tube de post- refroidissement sans être maintenue, ni refroidie pendant le temps très bref du transfert vers le module de post-refroidissement après sa désolidarisation du poinçon. Il est donc impératif que la préforme soit suffisamment rigide au niveau du col et donc suffisamment refroidie dans le moule pour être désolidarisée du poinçon, puis projetée dans le module de post-refroidissement sans risque de déformation de la collerette et du filetage, ce qui pénalise également le temps de cycle. Ce refroidissement du col de la préforme est obtenu par circulation de fluide réfrigérant dans les tiroirs de démoulage et dans le poinçon. Le poinçon comporte un tube de refroidissement interne qui apporte le fluide réfrigéré en priorité au niveau du fond de préforme et ledit fluide est ensuite guidé entre la partie externe du tube et la partie interne du poinçon pour refroidir ce dernier. Il est donc évident que le col de préforme est refroidi par le fluide de refroidissement dont la température est déjà remontée de 8 à 16 degrés Celsius. La présente invention se propose de réduire d’avantage le temps de cycle total, en modifiant le mode de refroidissement du poinçon pour réduire au maximum le premier temps de refroidissement de 2,2 secondes qui était réalisé dans le moule pour ce type de préforme. Pour cela, un refroidissement amélioré est appliqué au poinçon pour permettre que le moule d’injection soit ouvert dès la fermeture de la buse d'injection à obturateur à aiguille, juste après la fin de la pression de maintien, lorsque le col et le corps de préforme sont déjà suffisamment refroidis pour réaliser le transfert de la préforme dans le module de post-refroidissement sans risque de déformation de la collerette et du filetage lors de l'éjection. Dans ce but, l’invention concerne un moule d'injection du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que chaque poinçon des empreintes dudit moule est traversé par un flux de liquide inversé au niveau du tube de refroidissement qui refroidit en priorité le col de préforme et dont la zone interne du poinçon, correspondante à la préforme, est cannelée pour augmenter la surface d'échange thermique. A cet effet, le dispositif de poinçon et son tube de refroidissement pour moule de préformes PET relatifs aux empreintes d'un moule d'injection plastique, utilisé pour la fabrication des préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour les bouteilles et flacons, et qui coopère avec un module de post-refroidissement multitube qui s'intercale entre les plateaux dudit moule lors de l'ouverture de ce dernier afin de recevoir la moulée des préformes qui sont alors positionnées sur les poinçons du moule, est caractérisé en ce que le poinçon comporte des cannelures internes réalisées par électroérosion dans la partie avant qui correspond au profil interne de la préforme, pour augmenter la surface d'échange thermique avec le fluide de refroidissement, tandis que la partie interne arrière dudit poinçon présente une dépouille pour s'adapter de manière étanche, cône sur cône, sur le tube de refroidissement qui comporte d'une part un inverseur de flux, usiné avec le même angle de dépouille, et d'autre part une partie tubulaire frontale dont le profil externe est jointif aux sommets des cannelures, et qui est fixée sur l'avant du tube de liaison qui est lui-même fixé sur l'avant de l'inverseur de flux. Le temps de refroidissement dans le moule est donc réduit au seul temps de solidification du point d'injection de la buse à obturateur à aiguille, ce qui permet de réduire le cycle total, passant ainsi de 10.2 secondes à 8.2 secondes pour le type de préforme énoncé en préambule, soit un gain de productivité de l’ordre de 24.36%. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante des modes de réalisation donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: représente en coupe le poinçon, représente en coupe le poinçon et les trois éléments du tube de refroidissement, est une vue de l'inverseur de flux, côté alimentation du fluide de refroidissement, est une vue de l'inverseur de flux, côté évacuation du fluide de refroidissement, et est une variante du dispositif pour petites préformes. Dispositif de poinçon et son tube de refroidissement pour moule de préformes PET relatifs aux empreintes d'un moule d'injection plastique, utilisé pour la fabrication des préformes en polyéthylène téréphtalate (PET) pour les bouteilles et flacons, et qui coopère avec un module de post-refroidissement multitube qui s'intercale entre les plateaux dudit moule lors de l'ouverture de ce dernier afin de recevoir la moulée des préformes qui sont alors positionnées sur les poinçons du moule, caractérisé en ce que le poinçon (1) comporte des cannelures internes (2) réalisées par électroérosion dans la partie avant (3) & (4) qui correspond au profil interne de la préforme, pour augmenter la surface d'échange thermique avec le fluide de refroidissement, tandis que la partie interne arrière dudit poinçon (1) présente une dépouille (5) pour s'adapter de manière étanche, cône sur cône, sur le tube de refroidissement qui comporte d'une part un inverseur de flux (7), usiné avec le même angle de dépouille, et d'autre part une partie tubulaire frontale (8) dont le profil externe est jointif aux sommets des cannelures (2), et qui est fixée sur l'avant du tube de liaison (6) qui est lui-même fixé sur l'avant de l'inverseur de flux (7). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie arrière de l'inverseur de flux (7) est fixé sur la plaque porte poinçon du moule d'injection au niveau du filetage (9) qui s'adapte sur le circuit d'arrivée du fluide de refroidissement de ladite plaque porte poinçon. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un alésage (A) réalisé sur l'arrière de l'inverseur de flux (7) est débouchant sur la partie externe dudit inverseur de flux au niveau d'un orifice (10) aménagé sur un fraisage (11) usiné longitudinalement sur 80% de la partie conique pour guider le fluide de refroidissement vers l'avant, à l'extérieur du tube de liaison (6). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un autre alésage (A') réalisé sur l'avant de l'inverseur de flux (7) est débouchant sur la partie externe arrière dudit inverseur de flux au niveau d'un orifice (12) aménagé sur un fraisage (13) usiné longitudinalement sur 80% de la partie conique pour guider le fluide de refroidissement vers l'arrière, à l'intérieur du circuit d'évacuation du fluide de refroidissement aménagé dans la plaque porte poinçon du moule. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les alésages (A) et (A') de l'inverseur de flux (7) sont séparés par une cloison (14) située au centre de l'inverseur de flux (7) pour dériver le flux de refroidissement vers l'avant par l'orifice (10), et vers l'arrière par l'orifice (12). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures internes (2) sont réalisées soit en électroérosion par enfonçage directement dans la partie interne (3) & (4) du poinçon (1), soit en électroérosion par fil, à l'intérieur d'un manchon qui sera inséré dans la partie avant du poinçon, dans la zone (3) & (4).