FR 2512385 A1 19830311 FR 8214925 A 19820901 -1- La présente invention se rapporte à un procédé et un appareillage pour la production d'articles creux à partir d'une matière plastique Elle concerne plus particulièrement une méthode et un appareillage pour la production d'articles biaxialement orientés ou biorientés à partir de matières résineuses thermoplastiques. On sait que les caractéristiques de résistance de récipients ou d'articles creux en matière plastique thermoformée sont améliorées quand cette matière a subi une orientation moléculaire Cette orientation peut ré- sulter de l'utilisation de matières de base pré-orientées. Cependant, il est préférable de conférer au produit final une orientation moléculaire dans une ou plusieurs direc- tions pendant le processus de formage de l'article. Les propriétés de résistance sont particulière- ment améliorées quand la matière plastique constituant les parois de l'article creux ont été biorientées de façon uniforme ou équilibrée La matière est biorientée quand on l'étire proportionnellement de la même valeur le long des deux axes de coordination du plan de la rna- tière L'orientation biaxiale de cette matière peut être caractérisée par sa très faible valeur de biréfringence. Cependant, il est difficile de réaliser une orientation biaxiale équilibrée pendant la fabrication d'un corps creux dont la section transversale varie. On a déjà utilisé de nombreuses méthodes pour produire, à partir de matières thermoplastiques, des corps creux ayant un certain degré de biorientation molé- culaire Ces méthodes comprennent généralement une série d'étapes séparées, dont notamment la production d'une pré-forme, un premier étirage de cette pré-forme, un moulage final sous pression pour amener la pré-forme étirée à la-forme désirée En général, par les méthodes usuelles, la pré- forme qui est souvent appelée "parison", est obtenue de deux façons D'après une de ces méthodes, on produit une parison tubulaire par extrusion puis on la façonne D'après l'autre méthode, qui est la plus utilisée, on produit la parison par injection, puis on 12385 -2 la refroidit et on l'envoie dans l'appareil séparé de façonnage final o on la réchauffe et la soumet au mou- lage final. Une méthode de production de bouteilles avec orientation biaxiale consiste à étirer la parison longi- tudinalement le long de son axe pendant qu'elle est à sa température d'orientation Cet étirage longitudinal est effectué à l'aide de moyens d'étirage mécaniques L'éti- rage radial est réalisé par des méthodes sous pression, à la température d'orientation La température de l'ar- ticle ne doit pas dépasser la température d'orientation, sinon les effets de l'orientation sont neutralisés Ce procédé présente l'inconvénient de la non-uniformité de l'étirage mécanique, d'o manque d'équilibre de l'orien- tation bi-axiale Ceci est particulièrement vrai le long du bord d'attaque de la cheville d'étirage L'étirage et la déformation sont plus importants le long de ce bord que dans les autres surfaces En même temps, dans cette zone, il peut se produire une réduction d'épaisseur de la matière, d'o une moindre qualité du récipient ter- miné. D'après un procédé similaire, on réalise l'orien- tation biaxiale en soumettant la parison pré-formée à un premier soufflage de façon à former un article souf- flé préliminaire, dont la forme est semblable à celle de l'article final, mais avec des dimensions moindres. On effectue ce soufflage préliminaire pendant que la matière est audessus de sa température d'orientation, de sorte que la matière n'a aucune orientation molécu- laire On produit ensuite l'orientation biaxiale en sou- mettant l'article pré-formé à un soufflage final à la température d'orientation. D'autres procédés de production d'articles creux biorientés consistent à utiliser une feuille biorientée, puis à former le produit final par moulage sous vide ou par soufflage Mais ce thermoformage final exerce un effet défavorable sur l'orientation de la feuille De ce fait, ce type d'orientation biaxiale est difficile A 12385 -3- contrôler dans le cas d'objets à configuration trans- versale ou axiale non symétrique. Depuis un certain temps, l'industrie des récipients souhaiterait pouvoir fabriquer des récipients en ma- tière plastique thermoformée, pour liquides ou solides, et qui maintiennent la fraîcheur et la qualité asep- tique du contenu Un tel récipient doit répondre à plusieurs critères sévères Il doit avoir une résis- tance suffisante, pour résister aux pressions internes de boissons gazeuses et/ou aux contraintes de trans- port, notamment manipulation brutale, chutes, etc Le récipient doit avoir aussi un aspect attrayant et être dépourvu de toute toxicité Dé plus, il doit aussi, dans bien des cas, être imperméable à la diffusion de divers gaz, en provenance soit du produit contenu dans ce récipient, soit de l'extérieur vers ce produit Par exemple, les récipients contenant des produits alimen- taires, liquides ou solides, doivent constituer une barrière contre l'infusion d'oxygène provenant de l'at- mosphère environnante. De même, pour les boissons gazeuses, comme la bière et les limonades, il doit y avoir une barrière empêchant la diffusion vers l'extérieur du gaz sous pression oc- dlus dans ces boissons Si une limonade perd ne serait-. ce que 15 % de son gaz carbonique, elle est considérée par l'utilisateur comme étant devenue "plate" Il est donc nécessaire que les récipients en matière thermo- plastique constituent une très bonne barrière contre la diffusion d'oxygène et de gaz carbonique. Il existe actuellement sur le marché des récipi- ents en matière plastique, contenant des boissons ga- zeuses Certaines limonades sont vendues en bouteilles de 1 ou 2 litres Ces bouteilles, qui sont fabriquées en polyéthylène téréphtalate (PET), ne donnent pas une durée de conservation satisfaisante pour le consomma- teur De plus, il serait nécessaire de disposer de bou- teilles plus petites, allant d'un quart à un demi-litred Malheureusement, l'imperméabilité aux gaz diminue quand: 12385 -4- le volume de la bouteille diminue, du fait du plus grand rapport surface: volume. D'autre part, les procédés utilisés pour la produc- tion de bouteilles à limonades de 1 à 2 litres, couram- ment sur le marché, sont très complexes et coûteux, car ils comprennent plusieurs étapes Dans ces procédés, on utilise une parison qui a été moulée par injection au cours d'une première opération indépendante puis qui a été refroidie et soumise à une opération séparée o les parisons sont réchauffées et étirées mécaniquement avec une barre avant d'être thermoformées De plus, la résis- tance du fond des bouteilles thermoformées de 1 ou 2 litres laisse beaucoup à désirer, alors que la contrainte y est maximum Aussi, les bouteilles sont prévues avec -un fond hémisphérique, afin de leur conférer une résis- tance suffisante Mais, de ce fait, il faut ajouter un support séparé, sur le fond, pour avoir une surface plate pour les bouteilles posées verticalement Ces supports renforcent aussi la résistance de cette partie la plus faible du récipient L'emploi de techniques de moulage par injection des parisons ne permet pas de former des parois multicouches pour les récipients, ce qui aurait permis d'améliorer certaines de leurs proprié- tés Par exemple, il est souhaitable de produire des récipients ayant une paroi multicouches, dont l'une donne la résistance, une deuxième constitue une barrière aux gaz et une troisième confère un aspect esthétique. La technique par parisons avec moulage par injection ne permet pas de fabriquer des récipients multicouches, uniformes De plus, le procédé usuel de fabrication de récipients pour boissons comprend plusieurs étapes et il est donc long et coûteux. La présente invention a pour objet un procédé sim- plifié, rapide et efficace de production d'articles creux en matière thermoplastique biorientée L'invention a aussi pour objet un appareil très efficace pour la production d'articles creux biorientés à partir de ma- tière thermoplastique multicouches. 12385 - Dans le procédé de l'invention, on utilise un sys- tème de thermoformage sous pression élevée d'après le- quel on soumet la matière en forme de feuille à une force de soufflage vers le bas, pour donner une préforme qui est ensuite refroidie pendant une durée déterminée, puis on applique à la préforme une force vers le haut, à pres- sion élevée, pour l'expanser à la forme finale L'assem- blage de l'invention utilise la pression hydraulique pour fixer la feuille, et une série de cavités de moulage supérieures et inférieures comprenant un métal poreux pour le moule ou une autre structure métallique laissant passer les gaz On utilise aussi un système à valve comprenant une valve à six voies et un système d'air comprenant une source d'air comprimé et une paire de ré- servoirs, accumulateurs d'air Les assemblages de moules supérieurs et inférieurs utilisent des sections de mou- lage interchangeables permettant de former des articles de diverses dimensions en fonction des nécessités et des exigences du fabricant de récipients. D'après la présente invention, on utilise un système de thermoformage sous haute pression, contrairement au système de l'art antérieur o le formage se fait sous vide On peut ainsi produire la préforme puis l'article final par formage sous pression dans le même appareil. On élimine ainsi la technique coûteuse de formation d'une parison De plus, on réalise l'orientation biaxiale du produit fini, ce qui améliore la résistance et l'impermé- abilité D'autre part, on peut utiliser une feuille co- extrudée, multicouches, comme matière de départ, et pro- duire un récipient très uniforme, multicouches, en ma- tière thermoplastique biorientée, ayant les qualités désirées de résistance, imperméabilité et esthétique. Ces caractéristiques et autres particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci- après de modes d'éxécution, avec référence aux dessins annexés, qui montrent respectivement: Fig 1: une vue schématique d'une ligne de production suivant le procédé de l'invention; -6- Fig 2, 3, 4 et-5: des représentations schématiques-des étapes de thermoformage avec orienta- tion; Fig 6: une feuille d'articles creux, biorientés, thermo- formés, obtenus par le procédé de l'invention, et non encore séparés l'un de l'autre; Fig 7: une vue en perspective d'une surface de moule de préformage; Fig 8: une vue en perspective d'une bouteille en matière plastique; Fig 9: une vue en perspective d'un récipient ayant une autre forme; Fig 10: vue schématique en coupe verticale frontale d'un assemblage de thermoformage; Fig 11: vue schématique en coupe latérale de l'assem- blage de la Fig l; Fig 12: vue du haut de l'assemblage des Fig 1 et 2; Fig 13: une vue en coupe frontale, transversale, de blocs de moulage de l'assemblage de thermofor- mage; Fig 14 à 19: diverses vues en plan, de moules inter- changeables; Fig 20: une vue schématique d'un système de valves sous pression; Fig 21: une vue en coupe d'une valve utilisée dans le système de valves; Fig 22 à 24: un autre mode d'exécution de moule pour fabriquer la partie supérieure d'un réci- pient, Fig 26: un diagramme montrant les circuits de contrôle d'air, d'hydraulique et d'électricité de tout le système. Le procédé de l'invention permet de mouler par souf- flage des articles creux, en matière thermoplastique, avec une seule étape de formage, ces articles étant for- tement biorientés Grâce au procédé, les durées de cycle sont très courtes, d'o production en masse d'articles creux, à grande vitesse et faible coût. -7- Ce procédé s'applique à tout type de matière ré- sineuse thermoplastique, pouvant être extrudée en forme de feuille et être thermoformée On peut utiliser des polymères amorphes ou des polymères cristallins Comme exemples de polymères, on peut citer les polyesters, tels que le polyéthylène téréphatalate; les polymères vinylaromatiques ou styréniques, dont notamment les polymères et copolymères de styrène substitué ou non, les polystyrènes à résistance aux chocs améliorée, no- tamment les mélanges de polystyrène et de caoutchouc, les copolymères greffés et les copolymères blocs, et les résines du type ABS; les polyoléfines, tels que poly- éthylène et polypropylène; les résines contenant des groupes nitriles, tels que les copolymères contenant une majeure quantité d'acrylonitrile; les résines acryliques dont notamment les polymères et copolymères d'esters d'acide acrylique ou méthacrylique; les esters vinyl- liques, tels que les polymères de chlorure de vinyle et d'halogénure de vinylidène les polyamides; divers mélanges de ces polymères. Les caractéristiques thermoplastiques et les pro- priétés de ces classes de polymères sont connues Pour chaque polymère particulier, il existe une gamme de tem- pérature d'orientation ou gamme d'écoulement par étirage, dans laquelle le polymère peut être orienté moléculaire- ment par étirage Cette gamme se situe en dessous de la température de fusion d'un polymère, qui fond à une température déterminée, ou en dessous de la zone de fusion cristalline d'un polymère qui fond dans une zone de températures De plus, la zone de température d'ori- entation se situe au-dessus du point de transition vi- treuse du second ordre, qui est la température à la- quelle un polymère essentiellement amorphe ou un poly- mère cristallisable pouvant être refroidi en un poly- mère amorphe, passe de l'état vitreux à l'état caout- chouteux Un polymère en forme de film peut être ori- enté par étirage quand il est à l'état caoutchouteux. La gamme de température d'orientation varie d'un 12385 -8- polymère à l'autre On peut la déterminer facilement par -des essais simples ou on peut la trouver, pour bon nom- bre de polymères, dans des ouvrages de référence Par exemple, le brevet anglais n 921 308 donne une liste de polymères avec leur gamme de température d'orienta- tion. Le procédé de base de moulage par soufflage est bien connu pour la production d'articles creux; cepen- dant, il n'a pas été adapté pour la fabrication d'artic- les orientés biaxialement Au début du présent texte, on a décrit les procédés spéciaux connus de production d'articles creux orientés Une machine typique de mou- lage par soufflage ne peut satisfaire qu'un nombre très limité de conditions opératoires, comme par exemple le soufflage à des pressions ne dépassant pas 7 à 10 kg/cm Ces machines usuelles ne conviennent pas pour le procé- dé de la présente invention, à moins de les modifier, notamment pour leur permettre de travailler à des pres- sions plus élevées. Si l'on se réfère aux dessins, on voit à la Figure 1 un schéma de ligne de fabrication suivant le procédé de l'invention On a d'abord une source de film ou feuille en matière thermoplastique, comme par exemple un rouleau 10 de feuille 12 La source de feuille 12 peut aussi consister en un dispositif d'extrusion, fournissant la feuille 12 de façon continué pendant l'exécution du procédé de l'invention. La feuille passe ensuite dans le préchauffeur 14, qui élève la température du polymère à une valeur supérieure à sa température de transition vitreuse de second ordre ou de celle de ramollissement, mais qui est inférieure à la température ou gamme de températures de fusion du polymère. La feuille thermoplastique chauffée passe ensuite dans l'appareil 16 de moulage par soufflage Il comporte des sections de moule, supérieure et inférieure 18, 20 qui se déplacent l'une par rapport à l'autre, de façon à ouvrir et à fermer plusieurs cavités 22 de moules 12385 -9- formées entre ces sections Lar fermeture des sections de moules supérieures et inférieures, la feuille est fixée entre les deux sections On applique alors une certaine pression sur l'un ou l'autre côté de la feuille plastique, de façon à faire pénétrer la feuille dans les cavités des moules et à la thermoformer à la forme désirée. D'après la présente invention, l'appareillage de moulage par soufflage comprend plusieurs cavités 24, spécialement conçues, dans la section de moule opposée à celle qui contient les cavités de moules 22 Une cavité 24 est située en face d'une cavité 22 Chaque cavité 24 contient une surface de moule de préformage ayant une configuration spéciale Un mode d'exécution d'une telle surface de préformage, particulièrement adaptée pour produire des articles creux, en forme de coupe, à partir de polyéthylène téréphtalate, est re- présenté à la Figure 7 La configuration de ces surfaces n'est pas critique de la présente invention et on peut utiliser des configurations de surface analogues à celle, représentée à la Figure 8 pour produire des articles creux à partir d'autres types de matières thermoplas- tiques Ces surfaces ont une forme particulière per- mettant d'obtenir un article creux dont l'épaisseur de la paroi est uniforme après moulage par soufflage. Les surfaces des parties de moule de préformage 24 agissent principalement comme surfaces d'échange thermique Après avoir été fixée entre les sections de moules 18, 20, la feuille thermoplastique est soufflée vers et contre ces parties 24 On la laisse en contact avec ces surfaces pendant une durée prédéterminée, qui dépend entre autre choses de la température à laquelle les surfaces sont maintenues Ensuite, la feuille de polymère est soufflée dans les cavités de moule 22, en créant une pression sur le côté de la feuille 12 opposé à ces cavités On ouvre alors les sections de moule et on sort la feuille moulée par soufflage Les différentes étapes du moulage seront expliquées plus en détail, avec' 12385 -10- référence aux Figures 2-5. La feuille, qui est sortie de l'appareil de mou- lage 16, contient plusieurs articles creux, moulés par soufflage, qui sont reliés ensemble par des sections non thermoformées de la feuille 12 Les articles creux peuvent avoir la même configuration Mais, comme montré à la Figure 1, une partie de ces articles peut avoir une configuration, par exemple une partie supérieure 26 de bouteille, tandis que les autres articles creux peuvent avoir une configuration différente, par exemple une partie de fond 28 de bouteille, adaptée pour être soudée à la partie supérieure 26 -On introduit la feuille d'articles creux dans un appareil 26 d'ébarbage, o les articles interconnectés sont séparés les uns des autres et ébarbés pour enlever les déchets qu'on peut recycler, par exemple vers un dispositif d'extrusion utilisé pour fournir le thermoplastique 12. Les articles ébarbés sortant de l'appareil 30 peuvent être utilisés tels quels, par exemple comme coupes ou récipients pour produits alimentaires Du fait que l'on peut produire un réservoir à parois orientés biaxialement, il est possible de réduire encore l'épais- seur des parois du récipient sans diminuer la résistance. On peut ainsi diminuer la quantité de matière thermo- plastique utilisée par réservoir, d'o gain de matière. D'autre part, les articles creux ébarbés sortant de l'appareil 30 peuvent être traités pour les transfor- mer en récipients de forme complexe Par exemple, d'après un mode d'exécution illustré par la Figure 1 et, plus en détail, par la Figure 6, o les fonds et les dessus; de bouteilles sont produits à l'étape de moulage par soufflage, ces parties de bouteilles peuvent être ré- unies pour produire les bouteilles On peut accomplir cette opération en introduisant les parties de bouteilles dans un dispositif 32 de soudure par friction ou par rotation rapide D'après cette technique, les parties du récipient sont axialement juxtaposées et sont en con-, tact en donnant la configuration finale désirée On fait 1 j 12385 -11- tourner rapidement une partie par rapport à l'autred'O dégagement de chaleur par friction, suffisant pour pro- duire la soudure des deux parties On peut ainsi obtenir une bouteille en matière plastique, ayant la configura- tion représentée à la Figure 8. D'après un autre mode d'exécution de l'invention, chacune des cavités de moule 22 du dispositif 16 de moulage par soufflage a la même configuration, qui est -celle du dessus et de la paroi latérale d'un récipient du genre bouteille, tel que représenté à la Figure 9. Après leur sortie de l'appareil d'ébarbage 30, ces bou- teilles sans fond peuvent être manipulées de différentes façons Si elles ont une conicité suffisante, on peut les engager les unes dans les autres, ce qui permet de trans- porter, dans un volume donné (par exemple un wagon) un plus grand nombre de bouteilles, en comparaison avec des bouteilles normales avec fond De plus, et indépen- damment de la conicité, ces articles peuvent être im- primés à grande vitesse, car on peut glisser l'article creux'sur un mandrin, fournissant un support permettant à une tête imprimante à grande vitesse d'être appliquée avec la force nécessaire pour une impression de qualité. Les bouteilles creuses sans fond peuvent aussi être soumises à une opération de soudure par rotation rapide pour fixer un fond plat à la paroi, soit directement à la sortie de l'appareil d'ébarbage, ou après un ou plusieurs traitements intermédiaires ou après transport. On obtient ainsi un récipient, genre bouteille, comme illustré par la Figure 9. L'étape de moulage par soufflage avec orientation biaxiale, qui a lieu dans l'appareil de moulage 16, est décrite plus en détails ci-après, avec référence aux Figures 2-5. La feuille 12 est amenée dans l'espace compris entre: la section supérieure de moules 18 et la section inféri- eure de moules 20, ces deux sections étant espacées à ce moment La feuille 12 vient de quitter le préchauffeur, 14 (Fig 1), qui peut être un four usuel, par exemple -12- infrarouge, du type généralement associé aux machines de moulage par soufflage La température du four varie évidemment en fonction du type de matière plastique qui constitue la feuille 12 Dans le cas d'une feuille de PET (par exemple de lmm d'épaisseur) le four sera main- tenu à environ 320-3300 C La feuille 12 entre dans le préchauffeur et y reste pendant plusieurs cycles de la machine, car la feuille avance par étape dans le pre- chauffeur vers la machine de moulage par soufflage 16 La feuille de PET peut rester pendant environ 2 minutes dans le préchauffeur, à la température mentionnée ci- dessus Ceci suffit pour chauffer la feuille au-dessus de sa température de ramollissement, mais en-dessous de sa température de fusion On peut facilement déterminer les températures et durées de séjour qui conviennent pour d'autres types de feuilles. Comme montré à la Figure 3, on amène l'une contre l'autre les sections de moules 18 et 20, ce qui fixe la feuille 12 entre elles Bien que cela ne soit pas montré à la Figure 3, la fermeture des sections de moules entraîne un déplacement initial vers le haut de la feuille 12 en sa partie centrale, par la surface 50 dans les moules inférieurs 24 Ceci amène un soulève- ment de la feuille 12, de sorte qu'elle n'est en contact aue par la partie supérieure de la surface 50 Les vannes 34 à trois voies, placées en dessous de chaque cavité 24, entrent alors en action, pour établir la communication entre l'intérieur de la cavité 24 et la conduite d'évacuation 36, qui peut éventuellement être reliée à une source de vide En même temps, on met en action les vannes 40 à trois voies, ce qui amène une source de gaz pressurisé, par exemple de l'air, à communiquer par les conduites 44 avec l'intérieur de chacune des cavités supérieures 22 De cette façon, la feuille 12 est soufflée et mise en contact avec la sur- face convexe 50 des parties inférieures de moules 24. Deux configurations de surface 50 sont illustrées à la Figure 7 Ces configurations conviennent pour for- 12385 -13- mer les parties de récipients illustrés aux Figures 2-6. La première surface a la forme d'une dépression con- cave peu profonde avec, situé centralement, un cylindre légèrement tronconique, à bord supérieur arrondi et à sommet plat, s'élevant de cette dépression Cette premi- * ère surface convient particulièrement pour donner une préforme thermoplastique, partiellement orientée longi- tudinalement, destinée à la fabrication du fond creux, orienté biaxialement, de la bouteille représenté-à la Figure 8. La seconde surface a une dépression concave, peu profonde, d'o s'élève une bosse ronde, semiellipsoldale, avec une partie centrale, plate, au sommet Cette seconde surface convient pour former une préforme thermoplastique, partiellement orientée longitudinalement, adaptée à la fabrication de la partie supérieure, orientée biaxialei- ment, de la bouteille de la Figure 3 Pour faciliter la formation de la partie filetée, il est avantageux de prévoir une série d'anneaux concentriques ou une autre configuration dans la partie plate au sommet, en main- tenant ainsi une quantité suffisante de polymère à cet endroit Les formes des préformes partiellement orientées sont conçues de façon à obtenir une épaisseur de paroi très uniforme dans chacune des parties (fond et tête) lorsque ces parties sont amenées à la forme finale par moulage par soufflage. La surface 50 de la partie inférieure du moule 24 se trouve à une température inférieure à celle de la feuille 12 au moment de sa sortie du préchauffeur 14. La température de la surface 50 et la durée de contact entre la feuille 12 et cette surface 50 sont choisies de façon à conférer à cette feuille la température optimum pour l'orientation biaxiale de la feuille pendant l'étape: suivante du procédé, à savoir le moulage par soufflage dans la cavité de moule 22 Par exemple, dans le cas mentionné ci-dessus d'une feuille de PET, la température o est d'environ 95 C et la durée de contact est de l'ordre de 0,2 à 0,4 seconde D'autres températures et durées -14- de contact peuvent être facilement déterminees. Quand elle est soufflée contre la partie inférieure du moule 24, la feuille se trouve à une température su- périeure à la gamme de températures d'orientation opti- mum de la matière, bien que cela ne soit pas nécessaire- ment le cas A une température aussi élevée, la feuille peut être soufflée contre la surface 50 sous une diffé- rentielle de pression relativement faible, par exemple aussi faible qu'environ 3 kg/cm 2 En règle générale, cette différentielle de pression est d'au moins 5,5 kg/cm 2 et elle peut atteindre environ 14 kg/cm On peut envisa- ger d'utiliser de plus fortes pressions, allant par exem- ple jusque 25 kg/cm 2 dans le cas de surface 50 à grande superficie Ces dernières pressions sont nettement plus élevées que celles appliquées dans les procédés usuels de moulage par soufflage Pendant l'étape de soufflage initial contre la partie inférieure 24 du moule, la feuille n'est pasorientée biaxialement ou, du moins, ne l'est pas de façon significative Il se produit une cer- taine orientation, mais elle est surtout uniaxiale dans la direction longitudinale. Après refroidissement de la feuille 12 au contact des surfaces 50, jusqu'à la température désirée, on met en fonctionnement lesvalves à trois voies 34 et 40 pour inverser la différentielle de pression à travers la feuille On introduit un gaz sous très forte pression dans les cavités inférieures 24 par les conduites 38 (voir Figure 4) En même temps, on rel Ache la pression dans les cavités supérieures 22 par les conduites 42, qui peuvent éventuellement être reliées à une source de vide En tant que gaz, on préfère utiliser de l'air, à une pression d'aui moins 14 kg/cm et pouvant atteindre kg/cm De préférence, cette pression d'air est com- prise entre environ 14 et 45 kg/cm, tenant compte du fait que l'équipement de moulage doit être construit de facçon massive pour supporter ces pressions Un tel équipement est non seulement coûteux, mais, de plus, il ne convient guère pour les durées de cycles très courtes -15- qui peuvent être obtenues d'après le procédé de la pré- sente invention On obtient des résultats très valables avec des pressions d'air de l'ordre de 17 à 28 kg/cm La différentielle de pression appliquée à travers la feuille 12 pour la pousser dans les cavités de moule 22 doit être suffisamment élevée pour produire une orien- tation biaxiale uniforme de la matière thermoplastique. Autrement dit, le soufflage de cette matière doit être rapide et complet, pour former un récipient à la confi- guration finale et avec des parois d'épaisseur uniforme. De plus, cette pression ne doit pas être trop élevée, pour ne pas nuire à cette uniformité La température de la surface interne des cavités 22 du moule est choisie suf- fisamment basse pour amener ainsi la matière de la feuille 12 en dessous de sa température de ramollissement ou en dessous de sa température de transition vitreuse de second ordre. Ces considérations concernant la température et la durée sont déterminées en partie par la durée totale de cycle de l'appareil Un des avantages significatifs du procédé de la présente invention est la grande vitesse de production d'articles creux Il est donc possible de travailler avec des durées de cycle aussi courtes que 1,2 secondes, soit depuis l'entrée de la feuille 12 jusqu'à la sortie du produit moulé et l'entrée d'une nouvelle section de feuille 12 Même des durées de cycle aussi longues que 6 secondes sont plus courtes que celles des procédés connus de production d'articles creux biori- entés En général, la durée d'un cycle d'après la présent; es-W) procédé e l'ordre de 1,5-2 à 4 secondes. Ceci signifie que la durée de contact entre la feuilj- le 12 et les surfaces 50 des cavités inférieures du moule| 24 est très courte, de l'ordre de 0,2 à 0,4 seconde environ Mais cela ne signifie pas qu'on ne puisse pas a-, voir des durées plus courtes ou plus longues, en fonction 1 de la température de la feuille 12 et celle de la sur l face 50 Des durées de contact plus longues ne peuvent conduire qu-'à des durées de cycle plus longues. -16- La Figure 5 montre l'étape finale du procédé de soufflage Les parties supérieure et inférieure 18, 20 du moule sont séparées, ce qui libère la feuille 12 moulée comportant plusieurs parties supérieures 26 de bouteille et plusieurs parties inférieures 28 La feuille est ensuite sortie de l'appareillage de moulage La Figure 6 montre, en perspective, une section de la feuille moulée 12 Une bouteille complète, o le fond et le sommet ont été soudés par rotation rapide, est montrée en perspective à la Figure 8. La forme des cavités supérieures 22 peut évidem- ment être choisie en fonction de la forme à donner à l'article creux final Une autre conception de bou- teille est représentée à la Figure 9 Toute la partie supérieure 60 de cette bouteille, y compris le goulot rainuré, est formée par le procédé de moulage par soufflage de la présente invention Du fait de la lé- gère conicité vers le haut des parois, les parties de la bouteille sans fond peuvent être engagées l'une dans l'autre pour le transport et le stockage Ultérieurement, on y fixe le fond 64 par soudure par rotation rapide. La présente invention présente aussi l'avantage de permettre l'utilisation de matière en feuilles spécialement choisies et que l'on peut-obtenir par des procédés connus d'extrusion ou de coextrusion Par exem- ple, on peut employer une feuille coextrudée, multi- couches, contenant au moins une couche de matière plas- tique imperméable ou formant barrière, par exemple en Saran, polypropylène, polyéthylène à haute densité, poly- mères contenant des groupes nitriles, copolymères éthy- lène-alcool polyvinylique (Eval), etc La couche bar- rière peut être une surface ou une couche intermédiaire. Par exemple, on peut avoir une couche en Eval de 0,125 mm entre deux couches de PET ( 0,625 et 0,375 mm) Ces feuilles multicouches peuvent facilement être biorientées par le procédé de l'invention. La Figure 10 montre une vue schématique d'un assem- blage de thermoformage 100 Cet assemblage comprend un -17- support 101 sur lequel est monté une base 102 à laquelle sont fixés des bras verticaux 103, et une traverse 104 s'étendant transversalement entre ces bras 103 et paral- lèlement à la partie supérieure de la base 102. Un bloc 105 avec les parties inférieures des moules est fixé à une assise 106 attachée à la base 102 Un bloc 107 avec les parties supérieures des moules est mon- té au-dessus du bloc 105 et il peut se déplacer verti- calement du fait qu'il est suspendu à la traverse 104 par des liaisons articulées 108 Une source de puissance, no- tamment un cylindre hydraulique 110, est placée entre la traverse 104 et le bloc 107 et est fixéee à ces élé- ments Au lieu du cylindre hydraulique, on peut utiliser tout autre moyen permettant de donner une pression vers le bas et de déplacer le bloc 107, comme par exemple une unité actionnée mécaniquement ou électriquement Le cy- lindre 110 est pourvu d'un arbre 111 Il est relié au bloc 107 par a N piston 112 On peut attacher des cylin- dres additionnels de pression aux bras articulés 108 pour fournir des forces additionnelles vers le bas Elles fournissent une force de serrage plus uniforme sur le bloc 107 et assurent un serrage efficace de ce bloc sur le bloc 105. Un réservoir de pression 113 est prévu, en réserve,: à proximité du bloc 105 pour fournir une charge suffi- sante de pression d'air pour l'opération de thermofor- mage dans les parties supérieures des moules Le réser- voir 113 assure une capacité d'air de réserve pour accu-l muler une charge initiale afin de fournir efficacement de l'air à chacune des cavités de moules dans le bloc. De même, un second réservoir accumulateur 114 est prévu dans l'appareil 100 et il est relié par la conduite 115 au bloc 107 pour accumuler de l'air comprimé et fournir une pression d'air pour l'opération de thermoformage dane les cavités inférieures des moules. La Figure Il montre, en vue latérale, l'assemblage de thermoformage avec, schématiquement, le sous- assemblage 120 On voit que la base 102 est une table 12385 -18- allongée avec une série de rouleaux 121 pour faire avan- cer des chaînes 122 avecpointes Chaque chaîne est une chaîne sans fin qui s'engage dans les dents des rouleaux 121 et qui est dépourvue de pointes verticales pour accrocher la feuille et la faire avancer dans l'assem- blage de thermoformage. Un four 123 peut se déplacer très près de l'ensem- ble rû-uleaux-chaînes La partie supérieure de chauffage de ce four 123 est au-dessus des rouleaux, tandis que la section inférieure de chauffage 124 (montrée en traits discontinus) est en dessous Un bras 125 est attaché à l'extrémité arrière de la base 102 et il comporte un rouleau 126 sur lequel on fixe un rouleau de matière plastique en feuille 127. La feuille î 28, provenant du rouleau 127, arrive sur les rouleaux 121 et les pointes 122 a de la paire de chaînes sans fin 122 accrochent la feuille et l'assem- blage 100 Un moteur (voir Figure 26) entraîne une paire de rouleaux à engrenage 129, qui, à leur tour et à l'aide de dents externes d'engrenage engagées dans les chaînes 122, fournissent la puissance pour entraîner les chaînes 122 dans le sens des aiguilles d'une montre (Figure 11). De ce fait, et avec l'action des pointes 122 a, la feuille 128 arrive dans la section du préchauffeur 123 de l'as-; semblage En contrôlant la vitesse du moteur qui entraîne les rouleaux 129, on peut contrôler le chauffage et la vitessede la feuille 128 dans le four 123 A l'extrémité opposée de l'assemblage 100, se trouve un dispositif d'é- barbage 130 qui comprend une tête 131, déplaçable vers le haut, verticalement, et qui sert à détacher les articles finis hors de la feuille 128 à leur sortie de l'assemblage de moulage 105, 107. Un panneau de contrôle (Figure 26) assure le con- trôle des différentes opérations mécaniques et pneu- matiques de l'assemblage 100 et du dispositif d' barbage On contrôle ainsi la commande des rouleaux d'en- grenage 129, l'action de fixation du cylindre 110 r, la fourniture d'air comprimé aux réservoirs accumulateurs 113 et 114, le système de vannes à 6 voies (décrit ci- après) et'le dispositif d'ébarbage 130, 131 De préfé- rence -tou-ls ______ __ __ __ -19- paramètres opératoires du système peuvent être program- més dans le panneau de contrôle et on les fait varier indépendamment afin d'obtenir une efficacité opératoire maximum de tout l'ensemble Les paramètres que l'on contrôle principalement comprennent: la vitesse de la feuille 28 qui est directement proportionnelle à la vitesse et au réglage des engrenages 129, le réglage du cylindre 110, le réglage et l'amplitude des jets d'air sous pression venant des réservoirs 113 et 114, le mou- vement de retour vers la position élevée du cylindre 110, et l'action du dispositif d'ébarbage 130, 131 D'autres parmètres comprennent la quantité de chaleur libérée dans le four 123, 124 et la force de fixation obtenue dans l'assemblage de blocs de parties supérieures de moules 107, 108 et 110 Le temps de séjour de la feuille ther- moformée dans les moules 105 et 107 est aussi un para- mètre critique Ce temps de séjour détermine la durée pendant laquelle le bloc 107 appuie sur le bloc 105 sous l'action du cylindre 110 et des bras 108 D'autres para-. mètres, qui ont une influence sur les durées de séjour, la force de serrage et les températures sont: l'épaisseur de la feuille de matière thermoplastique, la compositionsl de cette matière, le fait qu'il s'agit d'une seule ré- sine ou d'une feuille coextrudée composée de ceux couches ou plus de résines, soudées ensemble La pression de formage est réglée à une valeur plus élevée si on traitez une feuille plus épaisse La pression de formage opti- mum pour chaque épaisseur de feuille peut être déter- minée avec un minimum d'expérimentation en effectuant un petit nombre de cycles du système et en faisant vari- er les pressions de formage pour obtenir les conditions les meilleures. La Figure 12 est une vue du dessus, schématique, de l'assemblage 100 et elle montre le dessus du four 123 et (en traits interrompus) les rouleaux 121 ainsi que les chaînes sans fin 122 On voit aussi le dessus du, bloc de moulage 107, dont on a enlevé le cylindre 110 et les bras 108 pour indiquer l'influx des conduites 12385 -20- d'air sous pression dans les blocs de moulage supérieur et inférieur De même, on a enlevé la partie supérieure du dispositif d'ébarbage 130 pour montrer les lames in- dividuelles 132 d'ébarbage. La Figure 13 illustre les blocs de moulage 105, 107, dont les moules individuels ont été enlevés Cet en semble de blocs comprend un bloc métallique, rectangu- laire, de forme allongée, en tant que bloc supérieur 107 a et un bloc inférieur 105 a, similaire Chaque bloc comporte des cavités 107 b et 107 c, et 105 b et c Ces cavités sont généralement cylindriques ou ont une forme symétrique et elles sont adaptées pour rece- voir les moules individuels qui sont fixés fermement dans les cavités, avec des moyens de fixation, tels que vis, passant à travers les blocs 105 et 107 et pénétrant dans les cavités Ces cavités sont également pourvues de passages d pour amener l'air comprimé de thermoformage dans les moules. Les Figures 14 à 16 montrent diverses vues d'une des unités de moule de préformage, se plaçant dans les cavités 105 b ou 105 c du bloc 105 de moules inférieurs. En se référant plus spécialement à la Figure 15, qui est une coupe, on voit que le moule a un corps généralement cylindrique 140, ayant une forme permettant de l'insérer dans les cavités 105 b ou c On a donné une forme cy- lindrique au moule 140 pour des-raisons de facilité de construction, mais on peut lui donner d'autres formes symétriques telles que rectangulaire, carrée, triangu- laire, pour autant que la cavité soit de même forme Une bride 141, s'étendant vers le haut, fait partie inté- grante du moule 140 Une section tubulaire 142 se trouve à l'extrémité opposée à la bride 141 Cette section 142 comporte une rainure 143 autour de sa périphérie, pour recevoir les vis filetées de serrage passantà travers le bloc 105 Le dessus du moule a une section emboutie 144, avec parois inclinées 144 a et un fond plat 144 b. Une ou plusieurs rainures 145 circonférentielles, de blocage par pression, sont pratiquées dans la bride 141 :._,_ ___ ____ __,_________,___j 25123 $ 5 -21- et autour de sa périphérie, tournées vers le haut. Une section centrale 146 de préforme, s'étendant vers le haut, est située centralement dans la section emboutie 144 et elle est fixée au moule 140 par un boulon central 147 passant à travers une ouverture 148 située centrale- ment dans la section emboutie 144 Un écrou fileté 149, à l'extrémité inférieure filetée 150 du boulon 147, vient se placer sous le côté inférieur 151 de la surface 144 b du moule, pour retenir le boulon 147 et la p àce supé- rieure 146 du moule Le boulon 147 a une tête 151 de plus grand diamètre, opposée à l'extrémité filetée 150 De préférence, la partie alésée 152 à travers le centre du moule 146 a un diamètre sensiblement plus grand que le boulon 147 afin de permettre le passage d'air entre les deux La section 146 du moule peut être formée à partir d'un métal poreux, tel que bronze ou aluminium, spéciale- ment fabriqué pour que les pores communiquent ou ils peuvent être fabriqués en une matière solide, telle quealuminium ou laiton, perforée d'une multitude de trous pour l'air De même, une série de passages d'air 153 sont forés dans la partie emboutie 144 b du moule. La Figure 14 est une vue du dessous du moule 140 et elle illustre l'écrou de fixation 149, le boulon 147, 150 r le fond 151 de la partie plate 144 b et les passages 153 pour l'air. La Figure 16 est une vue du dessus du moule de pré- formage suivant les Figures 14 et 15 Elle montre le moule 140, la rainure de fixation 145, la paroi inclinée 144 a, la partie emboutie plate 144 b, et la section ver-. ticale 146, tronconique On voit aussi la tête de boulon 151 fixant la pièce supérieure 146 au moule 140. La Figure 17 montre une autre configuration de moule, pour utilisation dans le bloc inférieur 105 Ce moule a une configuration de préforme "négative", par opposition à la configuration "positive" du moule des Figures 14-16 Le corps de moule 160 a, en section, une configuration géométrique régulière, notamment cylindrique, adaptée pour pouvoir s'engager en liaison étroite dans les, 12385 -22- cavités 105 c du bloc 105 Le corps 160 a une bride 161 s'étendant vers l'extérieur et est pourvu de deux rai- nures 162 en forme de V, de rétention de pression Le dessus du moule 160 a une section emboutie 163 compre- nant une dépression annulaire passant autour de la tête du moule La partie centrale a un épaulement 164 circu- laire, légèrement élevé, définissant les bords d'une cavité de moule négative 165 en forme de cratère Cette cavité s'étend vers le bas sur presque toute la longueur du corps 160 et a un fond 166 en forme de coupe pourvu de passages d'air 167 Le corps 160 a aussi une surface inférieure, annulaire, emboutie 168 entourant le fond et s'étendant vers le haut dans le corps 160 Un certain nombre de passages d'air 169 pénètrent dans le corps 160 et font communiquer la surface supérieure emboutie 163 avec la surface inférieure emboutie 168 Le corps 160 a une rainure annulaire 160 a de blocage en périphérie, dans laquelle s'engagent une ou plusieurs vis de blo- cage passant à travers le bloc de moules 105 pour fixer le moule 160 dans la cavité du moule. La Figure 18 illustre, en coupe, un assemblage de moule supérieur, composite 170 Cet assemblage est for- mé de trois sections séparées, pour la facilité de con- struction, mais il peut être en une seule pièce De pré- férence, ce moule est en un matériau facilement usinable', tel que laiton ou aluminium, mais il peut être en tout autre matériau solide, réfractaire Ce moule 170 com- prend une section supérieure 170 a, une section infé- rieure 170 b et un anneau interne 170 c de passage d'air, La section supérieure 170 a est attachée à la section inférieure 170 b à l'aide d'une connection cylindrique filetée 171 La section supérieure 170 a a un épaule- ment 172 dans lequel vient se loger l'anneau 170 c. De même, la section inférieure 170 b a un épaulement annulaire 173 constituant le siège de l'anneau 170 c. L'emplacement des épaulements 172 et 173 est tel que l'anneau 170 c est fermement maintenu entre eux, quand la connection filetée 171 est engagée et serrée Cet _ _ _ _ _ __ ____ - -23- anneau 170 c est, de préférence, en un matériau métal- lique poreux, tel que bronze ou aluminium poreux, de façon à avoir une large surface de passage d'air Des passages 174 traversent la paroi de la section supéri- eure 170 a et vont dans un canal annulaire 175 de passage d'air. L'intérieur du moule comporte en périphérie une série de petites dentelures 170 c, dans la paroi de la cavité 178, pour former des projections sur la surface externe des récipients terminés Ces projections se placeront dans les dentelures similaires dans les têtes d'un système de soudure par rotation rapide, de façon à fixer les récipients et éviter qu'ils patinent pen- dant l'opération de soudure. La section supérieure 170 a a une seconde rainure 176 à sa circonférence dans laquelle s'engagent des moyens de blocage filetés, tels qu'écrous ou boulons, passant à travers le bloc supérieur 107 De même, un évidement 177 est formé au sommet de la section 170 a et il communique avec la cavité 178 à l'intérieur du moule à l'aide de nombreux passages d'air 179 qui ont été forés La section inférieure 170 b a aussi une bride d qui s'étend vers l'extérieur. Le moule 170 est un moule supérieur qui se place dans le bloc supérieur 107 et donne la configuration finale d'un fond de récipient, tandis que les moules dese Figures 5-8 sont des moules de préforme utilisés dans une étape intermédiaire. La Figure 19 est une vue en coupe d'un mode d'exé- cution d'un moule supérieur 180 destiné à s'engager dans le bloc supérieur 107 Tandis que le moule 170 est spé- cialement conçu pour former un fond de récipient, le moule 180 est adapté pour former la tête, qui sera en- suite soudée au fond du récipient Le moule 180 comporte, une section de fond 181 avec bride périphérique 182 La i cavité interne 183 de ce moule 180 a la forme de la tête du récipient. Une rainure annulaire de blocage 184 est formée à -24- la périphérie de la paroi du moule 180 et elle constitue une gorge pour vis de blocage traversant le bloc 107 et s'engageant dans la rainure 184 La paroi du moule 180 a plusieurs passages d'air-185 pour permettre le passage d'air emprisonné dans le moule par l'article thermoformé. Une série de dentelures 186 sont situées le long de la partie inférieure de la cavité 183, à la paroi, et elles constituent de petits épaulements sur l'article moulé pour engagement dans l'appareil de soudure par rotation rapide. Au sommet du moule 180, on trouve une paire de moules filetés 187 et 188, pouvant glisser et qui se déplacent ensemble dans les directions montrées par les flèches, de façon à former la cavité supérieure filetée 189 destinée à produire la tête filetée d'une bouteille ou autre réci- *pient à couvercle fileté Les sections filetées 187, 188 du moule glissent au-dessus du moule 180 et forment en- semble une cavité filetée 189 Les sections 187 et 188 peuvent être mises en mouvement par tout moyen connu de déplacement, tel que cylindres d'air, cylindres hydrau- liques, chaîne, cames, etc Quand la partie supérieure du récipient a été thermoformée dans la cavité 183 et a suffisamment durci, les parties du moule 187, 188 sont déplacées dans les directions opposées aux flèches, de façon à désengager cette partie supérieure filetée et la tête filetée du récipient. La Figure 25 montre une autre forme d'exécution 190 du moule supérieur Ce moule 190 est similaire au moule 180, sauf en ce qui concerne la partie formant les filets à la tête du moule Dans le moule de cette Figure 25, le corps 191 s'étend jusqu'à la tête du moule La partie fi.letée du récipient est formée par un manchon rotatif, cylindrique 192, formant le filet et qui peut tourner dans la partie 193 du moule Ce manchon 192 peut avoir une configuration cylindrique, s'adaptant de façon étanche dans une ouverture cylindrique du moule 190 Ce manchon 192 a une cavité 192 a avec filets 196 correspondant à la configuration finale et filetée du sommet de la bouteille 12335 -25- ou du récipient Le manchon 192 est mis en mouvement de rotation à l'aide d'un engrenage f 95 monté sur un arbre 194 fixé centralement au sommet du manchon 192. Les Fiqures 21-24 sont différentes vues d'une valve à trois voies Dans la Figure 21, la valve 20 com- prend un bloc rectangulaire 201, avec bride 202 qui y est fixée par filets ou boulons, et avec une cavité 203 in- terne, hémisphérique Les conduites cylindriques 204 a, 204 m et 204 e vont vers l'extérieur, à partir de trois parois du bloc 201 Dans la quatrième paroi, se trouve une ouverture à travers laquelle passe un membre 205 avec tube 205 a et balle de valve 205 b. Les Figures 22-24 donnent différentent vues de la valve 205 Un passage 206 à 90 degés est formé à travers le centre de la balle 205 b et il comprend un passage 206 a allant vers le bas et un passage 206 b latéral. Ces deux derniers passages coupent la paroi de la balle 205 b en donnant les ouvertures 207 a et 207 b On raccorde aux conduites 204 a, 204 e et 204 m par rota- tion du tube 205 a dans le sens de la flèche (voir Fi- gure 21) C'est ainsi que, dans la position indiquée à la Figure 21, la conduite M qui est attachée à la tuy- auterie, est en communication par le passage 206 avec le système d'évacuation d'air par la conduite E En o faisant tourner le tube 205 a de 180, l'air sous pres- * sion est amené de la conduite A à la tuyauterie via la conduite M. Si on se réfère à la Figure 20, on voit une paire de valves a trois voies 200 et 210 (comme décrites à la Figure 21) qui sont reliées par un corps unique 220. Ce dernier comprend une partie principale et une seule cavité 221, généralement centrale, qui contient un tube 230 pénétrant à l'intérieur et pouvant tourner Les deux parties de valves 205 des valves 200 et 210 se ré- unissent à un seul tube 231 Le tube d'amenée 230 a une vis helicoldale 232 s'engageant dans un engrenage com- plémentaire dans le tube 231 En faisant tourner le tube' 230, on entraîne simultanément les valves 200 et 210 ô -26- Les valves 200 et 210 sont placées en relation de phase de 1800 C, dé sorte que, si la valve 210 fait communiquer la tubulure avec l'amenée d'air, la valve 200 la relie à l'échappement Le tube 230 est relié à un dispositif de puissance, électrique ou hydraulique, qui agit sur les valves 200 et 210 Ce dipositif, relié au tube 230, est conçu pour faire tourner de 1800 C à chaque signal Il y a rotation simultanée des valves 200 et 210 de 180 degrés, de sorte que si une valve en- voie l'air comprimé à la tubulure, l'autre valve relie au système d'échappement Au cycle suivant, les fonctions sont inversées Le système de valves est conçu de façon à agir sur deux fournitures séparées d'air pour les blocs supérieur et inférieur Quand le bloc inférieur reçoit de l'air comprimé, par exemple par la valve 210 dans la Figure 20, le bloc supérieur est contrôlé par la valve 200 et communique avec l'échappement d'air. Le tube 230 est, de préférence, supporté par deux blocs 234 et 235. La Figure 26 montre schématiquement le système de contrôle, le système hydraulique et le système d'air -sous pression Le panneau de contrôle 300 contenant un circuit avec micro-processeurs ou similaires est établi près de l'appareil de moulage Un compresseur d'air 301 fournit la pression d'air nécessaire aux différents éléments opérant sous l'action de cet air La pompe hydraulique 302 fournit le fluide hydraulique à pression élevée aux éléments actionnés hydrauliquement. Le compresseur d'air 301, à l'aide de la conduite principale 303 passant par la valve maîtresse 304, four- nit l'air comprimé aux blocs de thermoformage 105 et 107 par la conduite 305 Cette conduite est reliée à un con- necteur 306 à quatre voies amenant l'air comprimé aux régulateurs de pression d'air 307, 308 et 309 Le régu- lateur 309 fournit l'air à basse pression pour le thermoformage pour alimenter la conduite 310 qui est reliée à l'accumulateur 114 à basse pression Le régula- teur fournit l'air à haute pression par la conduite 311 12385 -27- au réservoir accumulateur 113. Le compresseur 301 fournit de l'air à une pression pouvant atteindre 45 kg/cm 2 ou même plus La pression d'air dans la conduite 305 est avantageusement de l'ordre de 28 à 40 kg/cm 2 Le régulateur 309 fournit l'air à basse pression par la conduite 310 à une pression de 7 à kg/cm Le régulateur 308 fournit l'air à une pression d'environ 28 à 40 kg/cm 2 à l'accumulateur 113 L'air sous haute pression qui s'accumule dans le réservoir 113, va, par la conduite 312, au système 210 de vannes à trois voies De là, la conduite 313 l'envoie directement à une connection en T alimentant le bloc inférieur de moules 105. L'accumulateur 114 fournit l'air sous pression, par la conduite 314, à une valve 315 à commande électrique, qui est en relation pneumatique avec la valve 200 à trois voies Cette dernière relie la conduite 316 à basse pression avec une connection en T alimentant le bloc de moules 107. îLe régulateur d'air sous pression 307, recevant l'air sous haute pression par la conduite 305, fournit de l'air à pression contrôlée, par la conduite 317, à la valve 318 à commande électrique, qui, à son tour, fournit aux moments voulus de l'air au moteur 320 à air,; via la conduite 319 Ce moteur agit sur un arbre commun 205 entre les valves 200 et 210. Une seconde conduite 321 sous haute pression, par- tant du compresseur d'air 301, est reliée à un quatrième; régulateur de pression d'air 322, envoyant de l'air de commande, par la conduite 323, à divers assemblages de l'appareil de thermoformage La conduite 324 est reliée à une valve 325, à commande électrique, qui envoie l'air de commande, aux moments voulus, par la conduite 326, au cylindre 327 de l'appareil d'ébarbage 130 La con- duite d'alimentation 323 est également reliée à une paire de valves 328, 329 à commande électrique, qui fournissent de l'air comprimé pour agir sur les cy- lindres d'air des deux blocs de moules 105, 107 La 12385 -28- valve 328 du bloc inférieur envoie simu 2 anément de l'air aux cylindres 330 L et 330 R de bras articulés En même temps, le cylindre central 110 L reçoit une pression d'air par la valve 328. La valve de contrôle 329 envoie simultanément de l'air comprimé aux cylindres 331 L et 331 R de bras articulés du bloc de moules supérieur De l'air est fourni en même temps au cylindre central 110 V. La pompe hydraulique 302, commandée par le moteur 340, fournit du fluide hydraulique sous pression à la conduite 341 Cette conduite passe par une valve 342 de séquence, commandée électriquement, pour amener le fluide hydraulique à un cylindre hydraulique 343 à double action, par la conduite 344 pour le premier mouvement et par la conduite 345 pour le mouvement inverse Le fluide hy- draulique, après utilisation, est renvoyé par la con- duite 346 à la pompe 302 Le fluide hydraulique est éga- lement envoyé, par la conduite 347, à une valve 348 à commande mécanique, qui est commandée par le mouvement du bloc supérieur de moules 107 La valve 348 fournit du fluide hydraulique sous pression par les conduites 349 et 350 pour accroître la commande par pression d'air des cylindres 331 L et 331 R Cette augmentation de pression a lieu quand le bloc 107 atteint sa position la plus basse et elle sert à faire presser ce bloc 107 sur le bloc inférieur 105 avant l'opération de thermo- formage Le fluide hydraulique usagé quitte les cylindres 331 L et 331 R par des conduites (non représentées) qui le ramènent à la pompe 302. Le panneau de contrôle comprend plusieurs conduc- teurs de signaux communiquant avec les divers dispositifs de commande des contrôles dans le système d'air sous pression et le système hydraulique Le conducteur élec- trique 360 fournit un signal à la valve de contrôle d'air 318, pour commander le moteur à air 320 sur les valves'200, 210 Le conducteur 361 envoie un signal élec- trique, depuis le panneau de contrôle jusque la valve 315 d'alimentation en air sous basse pression. 12385 -29- Les conducteurs 362 et 363 envoient respectivement un signal de commande aux valves 325 et 328 d'air sous pression Le conducteur 364 envoie un signal de commande à la valve à air 355, reliée au cylindre 356, qui, dans un mode d'exécution, est prévu pour repousser les parties de tête des récipients hors des cavités des moules res- pectifs De l'air est amené à la valve 355 par la con- duite 354 d'air sous pression qui est branchée sur la conduite principale 323. Un autre conducteur électrique 365 envoie, depuis le panneau de contrôle 300, un signal à la valve 348 à commande mécanique dans le système hydraulique Le signal électrique transmis par le conducteur 365 commande le mécanisme d'arrêt, mettant fin à l'augmentation de pression hydraulique dans les cylindres 331 quand l'opé- ration de thermoformage est terminée Le conducteur 366 envoie un signal à la valve 329 commandant les trois cylindres supérieurs dans le bloc supérieur Le con- ducteur 367 relie le panneau de contrôle à la valve hydraulique 342, fournissant deux sources différentes de fluide hydraulique au cylindre à double action 343. Un dernier conducteur 368 envoie un signal au four 123 et il a un contrôle de rétro-action pour maintenir la température du four constante pendant le thermoformage. La Figure 26 est un schéma de système d'alimenta- tion en air sous pression, de système d'alimentation en fluide hydraulique et de système de production de signaux dans le panneau de contrôle La puissance électrique est fournie de l'extérieur aux différentes parties du système, telles que moteur 340 de pompe hydraulique, four 123 et moteur de compresseur d'air 301. Le panneau de contrôle 300 comprend une série de minuteries internes, programmables, pour envoyer des signaux correctement minutés aux conducteurs 360-368, pour un fonctionnement correct et successif des vannes pneumatiques, hydrauliques et électriques, ainsi que des contrôles. Dans une opération type, pour laquelle on se réfèreï -30- aux Figures 10 11, 12 et 26, on place un rouleau 126 de feuille de matière plastique, par exemple PET, et on alimente par la chaîne 122 Les pointes 122 a dirigées vers le haut percent les bords de la feuille 128 et poussent cette dernière sur les rouleaux 121 alimentant l'assemblage de moules 105, 107 La chaîne 122 est en- traînée par un rouleau à engrenage 129 ayant un engre- nage 370 sur l'arbre de ce rouleau 129 Une chaîne sans fin 371 s'engage sur l'engrenage 370 et elle s'engage aussi, à sa partie inférieure, sur un engrenage de com- mande 372 qui est monté sur un arbre parallèle à l'arbre du rouleau 129 Cette chaîne s'engage dans une çrémail- lère 373, d'o arrangement pignon-crémaillere entre le cylindre à double action 343 et l'engrenage 372. Le fluide hydraulique, par la conduite 345, agit sur le cylindre 343 qui entraîne l'arbre 344 et la crê- maillère 373 vers la gauche Il n'y a pas de mouvement de la chaîne 371 Un signal électrique transmis par le conducteur 367 commande la valve 342 pour envoyer le fluide hydraulique à l'autre extrémité du cylindre 343, ce qui entraîne le piston et la crémaillère 373 ver la droite Il en résulte une rotation de l'engrenage 372 et un mouvement de la chaîne sans fin 371 dans une diréc- tion contraire à celle des aiguilles d'une montre La chaîne 371 fait tourner l'engrenage 370 qui entraîne le rouleau 129 et fait avancer la feuille 128 de matière thermoplastique dans l'assemblage de thermoformage. Pendant l'avancement de la feuille 128 par la chaîne 122, le four 123 reçoit un signal, continuelle- ment réglé, pour le chauffage contrôlé des deux côtés de la feuille 128 pendant qu'elle avance vers les moules 105, 107 Quand une quantité suffisante de feuille 128 est mise en alignement entre les blocs de moules 105 et 107, le cylindre 343 agit dans l'autre direction, ce qui arrête le mouvement de la chaîne 122 et celui de la feuille 128. A ce moment, des signaux sont envoyés pour commander les cylindres d'air 110, 131 qui font descendre le bloc 12385 -31- supérieur de moules 107 sur le bloc inférieur 105 Quand le bloc 107 vient en contact avec le bloc 105, il entre aussi en contact avec la valve 348 à l'aide d'un commu- tateur mécanique, ce qui fait monter la pression du flu- ide hydraulique dans les cylindres 331 et fait appuyer davantage le bloc 107 sur le bloc 105 En même temps, un signal électrique est envoyé aux cylindres inférieurs , 330 pour fournir davantage de pression sur le bloc inférieur 105 et assurer ainsi un scellage sous haute pression des deux blocs 105, 107 A ce moment, la feuille 128, ayant avancé dans le four 123, a été portée à la température désirée, qui est celle donnant la meilleure résistance à l'écoulement au-dessus de la température d'orientation Donc, à cette température, un étirage de la feuille ne produit pas d'orientation, ce qui per- met de produire une préforme dans les moules inférieurs 140. On refroidit ensuite les préformes jusqu'à la température d'orientation pendant leur séjour sur les moules 140 La durée de ce séjour est préalablement dé- terminée pour chaque type de résine en feuille et il est contrôlé par les valves 200, 210 et 315. La forme des moules 140 de préformage est choisie pour que l'étape finale de formage sous pression dans les moules 170, 180 donne une orientation biaxiale optimum dans la direction axiale et dans la direction radiale. Pendant le préformage, la feuille chauffée est serrée et fixée entre les blocs de moules 105 et 107, et elle est bloquée par les rainures de pression, telles les rainures 145 et 162, entre un moule supérieur 180 et un moule 140, qui sont alignés axialement Par action des valves 315 et 200, on amène de l'air à faible pres- sion, de l'ordre de 11 kg/cm 2, dans le bloc supérieur del moules 107 Cet air va à travers les passages 179, 185, l dans le moule supérieur et souffle la feuille ramollie sur le mole 140 de préformage Cette pression est main- tenue pendant une durée prédéterminée de 0,1 à 1 seconde -32- et le moule absorbe la chaleur de la feuille, d'o re- froidissement de cette feuille jusqu'à sa température d'orientation. Ensuite, les valves 315 et 200 sont fermées et on fait agir la valve 210 On relâche ainsi la pression dans le moule supérieur 107 et, par la conduite 313, on amène de l'air sous pression dans le bloc inférieur de moules Cet air, à une pression de l'ordre de 35 kg/cm, traverse les passages 153, 167 et 169, va dans les moules inférieurs et souffle la feuille dans les moules supérieurs 180 o elle est orientée biaxialement par étirage radial et axial Par contact avec le moule supé- rieur, la matière est refroidie en dessous de sa tempé- rature de ramollissement et elle se solidifie. On sépare alors les blocs de moules Les parties du récipient formant les goulots filetés sont éjectées hors des moules 180, 190, du fait du mouvement de glisse- ment ou de rotation de la partie filetée du moule, comme décrit ci-avant Peu de temps après, la crémaillère 373 engage l'engrenage 372, d'o mouvement de translation de la feuille, qui quitte la zone des blocs de moules et va l'appareil d'ébarbage 130 Les sections du récipient sont ébarbées par action de l'appareil d'ébarbage et el- les sont donc prêtes, soit pour le transport, soit pour la soudure par rotation rapide. La rotation simultanée des engrenages 195 par une chaîne sans fin reliée au moteur 356 fait tourner les parties filetées 192 du moule dans une direction con- traire à celle des aiguilles d'une montre (vu du dessus ver la bas), ce qui amène la section de tête du réci- pient vers la bas; elle se dégage de la partie filetée du bloc de moules 107, puis tombe hors du moule Il est évident que le moment o le moteur 356 entre en action est tel que ce mouvement de rotation ne se produit qu'- après séparation des blocs de moules 105 et 107 Cette séparation est obtenue par l'action en phase inverse des cylindres à double action 330, 331 et 110, qui est com- mandée par des signaux provenant du panneau de contrôle -33- vers les différentes valves à air agissant sur ces cy- lindres. Par application d'air à pression élevée à travers le bloc inférieur de moules 105 sur la matière thermo- plastique préformée à sa température d'orientation opti- mum, on force cette matière par dilatation axiale et radiale dans les cavités des moules supérieurs Grâce à cette dilatation dans les deux directions de la mati- ère à sa température d'orientation, le récipient fini a une orientation biaxiale équilibrée, d'o nette amé- lioration de la résistance à la traction dans les deux directions et amélioration escomptée des caractéristiques de "barrière aux gaz" du récipient. Quand les blocs 105 et 107 sont séparés par les charges respectives d'air et les mouvements hydrauliques,- le cylindre d'entraînement 343 est mis en action dans le sens qui fait tourner l'engrenage 372 dans une direc- tion inverse des aiguilles d'une montre et qui entraîne la chaîne 371, d'o avancement de la chaîne 122 qui, à son tour, déplace la feuille 128 dans l'appareil de thermoformage Ce mouvement de la feuille 128 amène une partie non thermoformée de cette feuille entre les blocs et 107 et amène une partie thermoformée dans l'appa- reil d'ébarbage 130, o les parties du récipient sont sé- parées du reste de la feuille, cet excès de feuille étant recyclé. La technique de la présente invention permet de former, de façon rapide et efficace, des articles orien-, tés biaxialement en une opération continue et en un seul passage On évite ainsi les inconvénients de l'art anté-1 rieur, qui nécessitait des opérations séparées de mou- lage par injection d'une parison, puis de thermoformage de cette parison Grâce à la présente invention, on pro-, duit la préforme qui est immédiatement transformée dans le même appareil en un article final, biaxialement orient- té On élimine donc l'étape de moulage par injection, d'o coût et durée moindres pour former un article orieni- té biaxialement Les récipients et autres articles en -34- matière thermoplastique obtenus par-la technique de la présente invention ont une orientation biaxiale très équilibrée, comme le montrent les valeurs de biréfrin- gence de ces produits Grâce à l'utilisation de cir- cuits avec microprocesseurs réglables, il suffit d'un seul ou, au maximum, de deux opérateurs pour faire fonc- tionner l'appareil de l'invention De plus, on peut régler l'appareil pendant son fonctionnement pour ob- tenir des articles finis avec un maximum de qualité et de quantité La présente invention convient particu- lièrement pour produire des articles en matières telles que polystyrène et PET De plus, elle permet de fabriquer des récipients en matière coextrudée multicouches. Des modifications et amélioration peuvent être ap- portées aux modes d'exécution décrits ci-dessus, sans sortir du cadre de la présente invention. i i 2512385. -35- REVENDICATIONS: 1) Procédé de production d'un article creux en résine thermoplastique orientée biaxialement, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: -chauffer une feuille de matière thermoplastique à une température supérieure à la température d'orientation de cette matière, -fixer une surface de la feuille thermoplastique chauf- fée entre une première moitié de moule et une seconde. moitié de moule, la première moitié de moule conte- nant-une surface de moule de préforme ayant une con- figuration prédéterminée pour donner une épaisseur uniforme de paroi de l'article creux à former, cette surface étant à une température non supérieure à celle d'orientation de la matière thermoplastique, et la seconde moitié de moule ayant une cavité qui i correspond à la forme de l'article creux à produire, -forcer la feuille chauffée thermoplastique par diffé-1 rentielle de pression dans la première moitié du moule contre cette surface, -maintenir la feuille thermoplastique en contact avec | cette surface pendant une durée suffisante pour ame- ner la feuille à sa température d'orientation, et -forcer la feuille thermoplastique dans la seconde moitié du moule à l'aide d'une différentielle de pression qui est suffisante pour amener la feuille à se conformer à la cavité dans la seconde moitié du moule, pour former un article creux, avec une force suffisante pour orienter moléculairement la matière thermoplastique dans la direction longitudinale et la direction latérale. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est chauffée à une température légèrement supérieure à sa température d'orientation. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la feuille thermoplastique est maintenue en contact avec cette surface pendant -36- une durée inférieure à environ 1 seconde, notamment inférieure à 0,5 seconde, et pouvant être comprise entre 0,1 et 0,5 seconde, notamment 0,2 à 0,4 seconde. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille thermoplastique est forcée contre la première moitié du moule par une différentielle de pression d'environ 2,8 à 25 kg/cm 2. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille thermoplastique est forcée contre la seconde moitié du moule par une différentielle de pression de l'ordre de 14 à 70 kg/cm 2 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que cette différentielle de pression pour forcer la feuille thermoplastique dans la seconde moitié du moule est produite en injectant de l'air comprimé dans la première moitié du moule entre cette surface et la feuille thermoplastique. 7) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est un polyester, une polyoléfine, un polymère vinylaromatique, un poly- mère contentant des groupes nitriles, une polyamide ou un polymère d'ester vinylique. 8) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille thermoplastique est composée de plu- sieurs couches de matière polymériques différentes, notamment une couche de polyéthylène téréphtalate et au moins une couche de copolymêre éthylène-alcool vinylique. 9) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à partir d'une seule feuille thernoplastique, onl produit simultanément plusieurs articles creux, qui sont ensuite séparés. ) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce | qu'une série de ces articles creux consiste en partiel de tête d'un récipient, et l'autre série consiste en parties de fond d'un récipient, ces parties étant ensuite réunies, notamment par soudure par rotation rapide, pour fabriquer des réservoirs, tels que des I _____________________________________________________ ____ __________________________- 12385 -37- bouteilles pour boissons gazeuses. 11) Appareil pour fabriquer des articles creux en mati- ère plastique orientée biaxialement à partir d'une feuille de matière thermoplastique, en une opéra- tion continue, caractérisé en ce qu'il comprend: -une assise horizontale allongée, -un système d'avancement à chaîne sans fin le long de cette assise, -un four de chauffage arrangé pour chauffer au moins une partie de cette assise, -un bloc inférieur de moules à une extrémité de cette assise et ayant au moins une cavité de mouler -un bloc supérieur de moules en alignement avec le bloc inférieur et ayant au moins une cavité de moule alignée verticalement avec une cavité de moule dans le bloc inférieur, -un dispositif de mise sous pression entre ces deux blocs pour serrer ces blocs ensemble avec une: force suffisante pour maintenir entre eux une presl- sion degaz jusque 42 kg/cm 2 environ, -un système de préformage par gaz sous pression relié à une cavité de moule d'un de ces blocs et arrangé pour y injecter une charge de gaz sous pression de l'ordre de 7 à 20 kg/cm 2, -un premier dispositif de contrôle de durée pour maintenir cette pression de gaz de préformage pen-1 dant une durée prédéterminée, -un système de mise en forme finale par gaz sous pression relié à une cavité de moule de l'autre bloc pour y injecter une charge de gaz sous pres- sion de l'ordre de 14 à 70 kg/cm, -un second dispositif de contrôle de durée pour maintenir cette pression de gaz de mise en forme finale pendant une durée prédéterminée, -un système de valves avec dispositif de commande pour contrôler ces systèmes à gaz sous pression pour le préformage et pour la mise en forme fi- nale, et 38 - un dispositif de contrôle réglable pour contrô- ler le système de valves et le temps de séjour. 12) Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la première durée de séjour est d'environ 0,1 à 1 seconde et le système de valves comprend une première valve ouverte et une seconde valve fermée, ces valves étant interconnectées et com- mandées par un seul dispositif de commande. 13) Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un système de fourniture d'air comprimé pour fournir l'air sous pression à ce dispositif de commande, des valves pour contrôler le système de fourni- ture d'air comprimé et un dispositif i contrôle de ces valves. 14) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle des valves com- prend un panneau de contrôle avec minuterie élec- tronique et des conducteurs de signaux électriques reliés à ce -système de valves. ) Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un dispositif d'augmentation de pression hydrauli- que entre le bloc supérieur et le bloc inférieur pour augmenter la pression de serrage sur ces blocs. 16) Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend aussi des réservoirs-tampons à gaz pour fournir de l'air à pression relativement constante. 17) Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les cavités d'un bloc sont des cavités de préformage, tandis que les cavités de l'autre bloc sont des cavités de mise en forme finale, ces dernières étant divisées en cavités formant la partie supérieure d'un récipient et cavités formant la partie inférieure de ce récipient, ces parties étant ensuite séparées et pouvant être soudées par rotation rapide. j i i 18) Appareil selon la revend:- -tion 17 ó caractérisé en ce que chaque cavité a un i-sage d'air consistant en un métal poreux. 19) Système de thermoformage d'articles creux en résine thermoplastique orientée biaxialement, à partir d'une feuille de résine non orientée, ce système étant caractérisé en ce qu'il comprend: un assemblage de deux blocs de moules disposés pour être serrés l'un contre l'autre, au moins un moule de préformage par gaz sous pres- sion dans un de ces blocs, au moins un moule de mise en forme finale par gaz sous pression dans l'autre bloc, aligné avec le bloc de préformage, un dispositif pour rapprocher et pour séparer ces blocs, un dispositif pour maintenir ces blocs serrés contre des pressions allant jusque 70 kg/cm 2, un premier système d'amenée de gaz sous pression au moule de mise en forme finale et disposé pour fournir à ce moule des charges volumétriques pré-sélectionnées, et pendant des durées déter- minées, de gaz sous pression de l'ordre de 7 à 20 kg/cm 2, un second système d'amenée de gaz sous pression de moule de préformage et disposé pour fournir a ce moule des charges volumétriques pré-sélec- tionnées, et pendant des durées déterminées, de gaz sous pression de l'ordre de 14 à 70 kg/cm 2. ) Système selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un four pour chauffer la feuille de résine à température d'orientation mais en-dessous de sa température de ramollissement, ainsi qu'un dispositif pour faire avancer cette feuille en discontinu pour l'amener, après chauf- fage, entre deux blocs de moules.