CA2642809C - Fond de moule pour moule de fabrication de recipients thermoplastiques, et dispositif de moulage equipe d'au moins un moule pourvu d'un tel fond - Google Patents

Abstract

Fond (1) de moule pour un moule de soufflage ou étirage-soufflage de récipients (2) thermoplastiques à fond pétaloïde; le fond (1) de moule comporte plusieurs cavités (11) séparées par des dorsales (13) rayonnantes à crête (14) d'étendue concave, les fonds (15) des cavités (11) étant distribués sur un contour circulaire; les crêtes (14) des dorsales s'étendent en arc de cercle à partir du centre de la cavité (C) de moulage; chaque zone (18) intercalaire entre deux dorsales (13) consécutives et une cavité (11) correspondante est plane dans un plan (P) perpendiculaire à l'axe (12) du fond (1) de moule; avantageusement les cavités (11) sont, en coupe diamétrale du fond de moule, en arc de cercle.

Description

FOND DE MOULE POUR MOULE DE FABRICATION DE RECIPIENTS
THEIdMOPIASTIQUES, ET DISPOSITIF DE MOUI.AGE EQUIPE D'AU
MOINS UN MOULE POURVU D' URT TEL FOND

La présente invention concerne, d'une manière générale, le domaine de la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET.

Plus spécifiquement, l'invention concerne des perfectionnements apportés dans la conception d'un fond de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées rayonnantes à fond d'étendue curviligne convexe, ledit fond de moule ayant une cavité de moulage comportant, pour le moulage du susdit fond des récipients, plusieurs cavités qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-ment à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête s'étendant en arc de cercle à partir du centre de la cavité de moulage, les fonds desdites cavités étant distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné.

Par le terme de "dorsale", on entend désigner une partie saillante, allongée sensiblement radialement, du fond de moule qui conduit, dans le fond du récipient moulé, à la formation d'une susdite "vallée".

2 PCT/FR2007/000252 La partie des récipients qui est la plus délicate à fabriquer est le fond. C'est en effet le fond de récipient qui supporte le poids de la colonne de liquide contenu dans le récipient et, dans le cas où il présente une résistance mécanique insuffisante, il perd sa forme et le récipient ne peut plus reposer de façon stable sur un support.

Or le fond, précisément pour qu'il puisse présenter la résistance mécanique souhaitée, possède une épaisseur de paroi sensible, proportionnellement plus grande que celle du reste du récipient. Il en résulte qu'il exige, de façon relative, plus de matière que le corps du récipient dont la paroi atteint actuellement une épaisseur très faible qu'il devient difficile de réduire.
Le fond constitue donc la partie du récipient dont le formage correct par l'opération de soufflage ou d'étirage-soufflage e.st la plus difficile à rëaliser, du fait même que 1'épaisseur sensiblement plus importante de matière conduit à un étirage plus lent et à une prise de forme moins facile. Or, pour améliorer sa résistance mécanique, le fond présente habituellement une forme complexe, voire très complexe, avec de nombreux reliefs en creux et en saillie dont la conformation correcte conduit à la résistance mécanique souhaitée.

Les difficultés et inconvénients exposés ci-dessus, qui sont d'ordre général, se trouvent encore aggravés dans le cas de récipients pourvus de fonds de forme complexe à pieds saillants multiples dits fonds pétaloïdes . En effet, ces fonds pétaloïdes présentent, périphériquement, une alternance de plots en saillie sensiblement axiale formant des pieds et de creux ou vallées les séparant, les fonds de ces vallées s'étendant radialement approximativement sur une enveloppe

3 PCT/FR2007/000252 hémisphérique : l'étirage, notamment en direction axiale, de la matière au cours du processus de soufflage présente donc des amplitudes très différentes selon qu'il s'agit des plots ou des vallées. Or, en quelqu'endroit que ce soit du fond, il faut que la résistance mécanique soit suffisante pour éviter 1'affaissement du fond sous l'action du poids du liquide et de la pression interne (ce type de récipient étant souvent destiné à contenir des liquides carbonatés), ce qui est assuré en prévoyant une épaisseur sensiblement accrue de matière. En outre, la forme complexe des fonds pétaloïdes exige une grande maîtrise des conditions de soufflage, et notamment de la pression de soufflage, pour parvenir à la formation de fonds de récipient corrects.

On soulignera aussi, pour ce qui est plus particulièrement des fond pétaloïdes, le parcours angulaire très important que doit subir la matière au cours de la déformation conduisant de la forme hémisphérique du fond de la préforme initiale vers la paroi à orientation inversée (s'appuyant sur une surface approximativement conique) définissant le pied en direction du centre du récipient achevé ; selon les emplacements, la matière peut subir un parcours angulaire pouvant aller jusqu'à 90 , voire plus. Ceci, allié à

l'épaisseur notable de la matière dans cette zone, peut conduire à un plaquage insuffisant de la matière sur la paroi de la cavité de moulage et à un mauvais refroidis-sement de la matière contre le moule ; il peut en résulter une moindre qualité du fond ou de certaines parties du fond de récipient. En outre, ce parcours angulaire important de la matière nécessite un temps certain.

Or, les fabricants de récipients en matière thermoplastique recherchent de façon permanente à

4 PCT/FR2007/000252 améliorer les conditions économiques de production, en tentant de produire des récipients nécessitant une moindre quantité de matière thermoplastique, sous une pression de soufflage si possible sensiblement moindre (susceptible d'entraîner un plaquage insuffisant de la matière contre le moule), et surtout avec des cadences de production toujours accrues (nécessitant que lors du moulage la matière se déroule plus rapidement, ce qui est difficile à
obtenir pour les parties les plus épaisses du fond).

L'invention a pour objet de proposer une solution perfectionnée qui permette de fabriquer des récipients à
fond pétaloïde dans des conditions améliorées écartant les inconvénients précités tout en étant compatible avec une augmentation des cadences de fabrication recherchées par les fabricants.

A ces fins, selon un premier de ses aspects, l'invention propose un fond de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermo-plastique telle que du PET, comme mentionné au préambule, lequel fond de moule se caractérise, étant agencé
conformément à l'invention, en ce que le fond de moule présente des zones intercalaires qui sont définies chacune entre deux dorsales consécutives et la cavité située entre ces deux dorsales et qui sont sensiblement planes dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du fond de moule.

La structure de fond de moule qui vient d'être décrite est remarquablement simple du point de vue de sa géométrie par comparaison avec les formes très complexes des fonds pétaloïdes fabriqués jusqu'ici. En particulier, on notera que l'étirage de la matière est moindre que dans les fonds antérieurs et que, dans la partie centrale de la

5 PCT/FR2007/000252 cavité de moulage comportant les portions planes des zones intercalaires, la matière est mieux plaquée contre la paroi de moule et donc mieux refroidie. Au surplus, le parcours angulaire d'au moins certaines parties de la matière du fond de la préforme, lors de son déroulement au cours du moulage, est considérablement réduit par rapport au processus antérieur et nécessite donc un temps moindre : cela est favorable dans le cadre de la recherche d'une cadence de fabrication plus élevée.

Avantageusement, les cavités possèdent, en coupe diamétrale du fond de moule, une forme sensiblement en arc de cercle. Cependant, pour obtenir un appui suffisamment stable des pieds sur un support, il est souhaitable, d'une façon qui est du reste en soi déjà connue, que les cavités du fond de moule servant au moulage des pieds des récipients soient sensiblement allongées dans une direction circonférentielle. Ainsi agencés, les pieds des récipients se présentent sous forme de calottes sphériques allongées circonférentiellement ; ces formes amples avec des rayons de courbure relativement importants du fond de moule rendent les pieds des récipients plus facilement moulables que les pieds étroits à petits rayons de courbure des fonds pétaloïdes traditionnels.

On peut aussi prévoir avantageusement que le bord de chaque cavité se raccorde avec la portion sensiblement plane de la zone intercalaire respective par un congé en arc de cercle ayant sensiblement le même rayon que le rayon de la cavité considérée en coupe diamétrale du fond de moule. Dans le fond de moule ainsi constitué, toutes les surfaces courbes présentent des rayons de courbure importants, ce qui favorise, là encore, un moulage correct et rapide de la matière.

6 PCT/FR2007/000252 De façon pratique, on peut prévoir que l'étendue radiale d'une cavité est égale approximativement à la moitié de l'étendue radiale de ladite zone intercalaire, de sorte qu'on réduit ainsi la quantité de matière, ayant à subir un étirage maximum, qui est nécessaire à la formation de chaque pied en même temps qu'on dégage des portions planes de surface notable dans la partie centrale du fond de moule.

Si l'on se réfère à la géométrie du fond des préformes utilisées pour la fabrication des récipients, on prévoit de préférence que la dimension radiale de chaque zone intercalaire sensiblement plane est sensiblement proportionnelle au diamètre du récipient fabriqué ; notam-ment le rapport du diamètre du contour circulaire de répartition des fonds des cavités du fond de moule (qui correspond au diamètre d'assise du récipient fabriqué) à
cette dimension radiale de chaque zone intercalaire sensiblement plane est compris entre environ 3et 2,5, de préférence entre environ 2,8 et 2,7. Autrement dit, la matière du fond épais des préformes ne subit qu'un étirage minime et est simplement déroulée sur les portions planes des zones intercalaires de la cavité de moulage, de sorte que l'épaisseur initiale de matière du fond des préformes se retrouve peu étirée dans les portions planes correspondantes du fond des récipients.

Un fond de moule agencé conformément à l'invention permet la fabrication de récipients ayant des fonds de forme simplifiée dans une large plage dimensionnelle et dans des conditions améliorées en termes d'amélioration des conditions de formage des fonds des récipients et d'accroissement des cadences notamment pour la fabrication de récipients de grandes contenances (par exemple de 1,5 à

7 PCT/FR2007/000252 3 litres), toutes caractéristiques qui répondent parfaitement aux attentes de la pratique.

Selon un second de ses aspects, l'invention propose également un dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermo-plastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-ment à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées rayonnantes à fond convexe, lequel dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué
en au moins trois parties dont un fond de moule ayant une cavité de moulage comportant, pour le moulage du susdit fond des récipients, plusieurs cavités qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête s'étendant en arc de cercle à
partir du centre de la cavité de moulage, les fonds desdites cavités étant distribués sur un contour sensiblement circulaire, lequel dispositif de moulage, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise en ce que le fond de moule est agencé selon l'invention comme expliqué ci-dessus. Une application importante des dispositions de l'invention concerne les machines de soufflage ou étirage-soufflage tournantes du type carrousel équipées d'une multiplicité de moules ayant des fonds respectifs agencés selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains de ses modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples

8 PCT/FR2007/000252 purement illustratifs. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un fond de moule agencé conformément à l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe diamétrale selon la ligne II-II du fond de moule de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective de trois quarts par le dessus du fond de moule de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue en perspective isométrique de trois quarts par le dessous du fond d'un récipient moulé avec un fond de moule agencé selon les figures 1 à 3.
En se reportant maintenant aux figures 1 à 3, il y est représenté un fond 1 de moule destiné à équiper un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET.
Comme montré à la figure 4, les récipients 2 devant être fabriqués avec ce moule possèdent un corps 3 et possèdent un fond 4 du type dit pétaloïde présentant une pluralité d'excroissances formant pieds 5, générale-ment en nombre compris entre trois et sept, en pratique entre quatre et six (cinq dans l'exemple illustré), qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 6 du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées 7 rayonnantes à fond 8 d'étendue curviligne convexe. Toutes les vallées 7 convergent au centre du fond qui est constitué sous forme d'une excroissance en forme de plateau 10 central, circulaire, en saillie vers l'extérieur. Le fond 4 du récipient se raccorde au corps 3 du récipient par une zone 9 de raccordement sensiblement cylindrique de révolution.

9 g PCT/FR2007/000252 Le fond 1 de moule est pourvu d'une cavité C de moulage qui comporte, pour le moulage du susdit fond 4 des récipients 2, une pluralité de cavités 11 en nombre égal au nombre des pieds 5 du fond 4, en général compris entre trois et sept, en pratique entre quatre et six (cinq dans l'exemple illustré aux figures 1 à 3), qui sont distri-buées angulairement de façon équidistante (écartement angulaire mutuel de 72 dans cet exemple), qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 12 du fond 1 de moule (qui est aussi l'axe de la cavité C de moulage) et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales 13 rayonnantes (c'est-à-dire des parties saillantes, allongées sensiblement radialement, de la cavité C de moulage qui conduisent, dans le fond 4 du récipient moulé, à la formation des susdites vallées 7).
Chaque dorsale 13 possède une crête 14, d'étendue concave, en forme d'arc de cercle centré sur l'axe 12 du fond de moule et prenant naissance sur cet axe 12.
Les fonds 15 des cavités 11 sont distribués sur un contour 16 sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné D, ce diamètre correspondant au diamètre de l'assise du fond 4 des récipients (diamètre du contour circulaire sur lequel sont réparties les zones des pieds 5 par lesquelles les récipients reposent sur un support plan).
Le centre de la cavité C de moulage comporte une dépression 17 circulaire de faible profondeur dont les dimensions sont adaptées pour recevoir la partie en saillie des fonds des préformes initiales, correspondant à
leur point d'injection, ce qui permet de faciliter la formation du plateau 10 précité du fond 4 de récipient en permettant un centrage correct des préformes.

10 PCT/FR2007/000252 Conformément à l'invention, les zones 18 intercalaires qui sont définies chacune entre deux dorsales 13 consécutives et la cavité 11 correspondante située entre ces deux dorsales et qui sont sensiblement planes dans un plan P sensiblement perpendiculaire à l'axe 12 du fond 1 de moule et donc tangent auxdites crêtes 14 au centre du fond de moule.
Egalement, comme on le voit mieux sur la vue en coupe diamétrale du fond de moule de la figure 2, chaque cavité 11 possède avantageusement une section radiale sensiblement en arc de cercle de rayon r, tandis qu'elle est élargie en direction circonférentielle de manière que sur le fond du pied 5 respectif du récipient soit définie une assise ayant une largeur suffisante pour procurer au récipient un appui stable sur un support plan. La hauteur h des cavités 11 est sensiblement inférieure à leur rayon r, de sorte que chaque cavité 11 ainsi conformée présente approximativement une forme de calotte sphérique étirée circonférentiellement comme visible sur les figures 1 et 3.
De plus, le bord de chaque cavité 11 se raccorde avec la zone 18 intercalaire sensiblement plane respective par un congé 19 en arc de cercle ayant sensiblement le même rayon r que le rayon de la cavité considérée en coupe diamétrale du fond de moule, comme visible à la figure 2.
on évite ainsi les raccordements de faible rayon, ce qui facilite un meilleur placage de la matière contre la paroi de moulage.
Dans le mode de réalisation préféré illustré aux figures 1 à 3, l'étendue radiale d'une cavité 11 dans une zone 18 intercalaire respective représente approximative-ment la moitié de l'étendue radiale de ladite zone 18 intercalaire. Avantageusement, la dimension radiale R de

11 PCT/FR2007/000252 chaque zone 18 intercalaire sensiblement plane est proportionnelle au diamètre des récipients fabriqués ; en particulier, si l'on se réfère au diamètre D du contour circulaire sur lequel sont répartis les fonds 15 des cavités 11 du fond 1 de moule comme exposé plus haut (et qui correspond au diamètre d'assise ou diamètre du contour de répartition des pieds 5 du récipient terminé), le rapport D/R de ce diamètre D à ladite dimension R radiale des zones 18 intercalaires sensiblement planes est compris entre environ 3 et 2,5, de préférence entre environ 2,8 et 2,7. Ainsi, lors du moulage, dans ces zones 18 intercalaires, le fond de la préforme est essentiellement aplati perpendiculairement à l'axe 12 du fond 1 de moule sans être substantiellement étiré radialement. La matière subit une amplitude de déplacement qui est moindre que lors du moulage de fonds pétaloïdes classiques dans lesquels les zones correspondantes s'appuient sur un contour tronconique ouvert vers le bas et elle est ainsi mieux plaquée contre la paroi de moulage, ce qui conduit à
son meilleur refroidissement.

En se reportant à la figure 4, on voit que, dans un fond 4 de récipient fabriqué à l'aide d'un fond de moule conforme à l'invention, les vallées 7 qui s'étendent jusqu'au centre du fond 4 du récipient (jusqu'au plateau 10 central en saillie) définissent entre elles, en arrière des pieds 5 vers le centre dudit fond 4, des portions 20 de forme approximativement triangulaire et sensiblement planes, à l'intérieur d'un contour (en tirets sur la figure 4) sensiblement circulaire dont le rayon a la valeur R précitée.
Les dispositions conformes à l'invention trouvent une application tout particulièrement préférée dans un dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage

12 PCT/FR2007/000252 ou étirage-soufflage, de récipients 2, notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients 2 ayant un corps 3 et ayant un fond 4 du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds 5 qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 6 du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées 7 rayonnantes à fond 8 d'étendue curviligne convexe, lequel dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond 1 de moule comportant, pour le moulage du susdit fond 4 des récipients, plusieurs cavités 11 qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 12 du fond 1 de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales 13 rayonnantes à crête 14 s'étendant en arc de cercle à partir du centre de la cavité de moulage, les fonds 15 desdites cavités 11 étant distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base donné D, le fond 1 de moule dudit au moins un moule du dispositif de moulage étant alors agencé avec l'une et/ou l'autre des dispositions exposées plus haut. Notamment un tel dispositif de moulage peut être en pratique sous forme d'une machine de soufflage ou étirage-soufflage tournante du type carrousel équipée d'une multiplicité de moules ayant des fonds respectifs agencés selon l'invention.

Claims (8)

1. Fond (1) de moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients (2), notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients (2) ayant un corps (3) et ayant un fond (4) du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds (5) qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe (6) du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées (7) rayonnantes à fond (8) d'étendue curviligne convexe, ledit fond (1) de moule ayant une cavité (C) de moulage comportant, pour le moulage du susdit fond (4) des récipients (2), plusieurs cavités (11) qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèlement à l'axe (12) du fond (1) de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales (13) rayonnantes à crête (14) s'étendant en arc de cercle à partir du centre de la cavité (C) de moulage, les fonds (15) desdites cavités (11) étant distribués sur un contour (16) sensiblement circulaire, caractérisé en ce que le fond (1) de moule présente des zones (18) intercalaires qui sont définies chacune entre deux dorsales (13) consécutives et la cavité (11) située entre ces deux dorsales et qui sont sensiblement planes dans un plan (P) sensiblement perpendiculaire à l'axe (12) du fond (1) de moule.

2. Fond de moule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cavités (11) possèdent, en coupe diamétrale du fond de moule, une forme sensiblement en arc de cercle.

3. Fond de moule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étendue radiale d'une cavité (11) est approximativement égale à l'étendue radiale de ladite zone (18) intercalaire.

4. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bord de chaque cavité (11) se raccorde avec la zone (18) intercalaire sensiblement plane respective par un congé
(19) en arc de cercle ayant sensiblement le même rayon que le rayon de la cavité (11) considérée en coupe diamétrale du fond de moule.

5. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le rapport du diamètre (D) du contour circulaire de répartition des fonds (15) des cavités (11) du fond (1) de moule à la dimension (R) radiale de chaque zone (18) intercalaire sensiblement plane est compris entre environ 3 et 2,5.

6. Fond de moule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit rapport est compris entre environ 2,8 et 2,7.

7. Fond de moule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les cavités (11) sont sensiblement allongées dans une direction circonférentielle.

8. Dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de récipients (2), notamment de bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits récipients (2) ayant un corps (3) et ayant un fond (4) du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds (5) qui sont distribués angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-ment à l'axe (6) du récipient et qui sont séparés les uns des autres par des vallées (7) rayonnantes à fond convexe, lequel dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué en au moins trois parties dont un fond (1) de moule ayant une cavité (C) de moulage comportant, pour le moulage du susdit fond (4) des récipients, plusieurs cavités (11) qui sont distribuées angulairement de façon équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-ment à l'axe (12) du fond (1) de moule et qui sont séparées les unes des autres par des dorsales (13) rayonnantes à crête (14) s'étendant en arc de cercle à
partir du centre de la cavité (C) de moulage, les fonds (15) desdites cavités (11) étant distribués sur un contour sensiblement circulaire, caractérisé en ce que le fond (1) de moule est agencé
selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.