CH354935A - Procédé pour fabriquer un objet creux en matière thermoplastique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  
 



  Procédé pour fabriquer un objet creux en matière thermoplastique
 et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé
 La présente invention comprend un procédé pour fabriquer un objet creux en matière thermoplastique et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.



   La technique de fabrication des objets creux en matière thermoplastique par le procédé de l'injectionsoufflage est aujourd'hui largement répandue.



   D'une façon générale, une préforme est injectée sur un noyau; celui-ci, supportant la préforme pâteuse dégagée du moule, est ensuite transporté et placé à l'entrée d'un moule de soufflage de telle sorte que le bord de la préforme repose sur le col du moule de soufflage; l'application ultérieure d'une surpression gazeuse sur la préforme pâteuse suffit à gonfler cette dernière,   sous.    la forme d'une pellicule distendue, dans le moule de soufflage jusqu'à ce que cette pellicule s'applique sur ses parois en en épousant la forme.



   Primitivement, pour l'application de la surpression gazeuse, on avait proposé de retirer le noyau, abandonnant la préforme appuyée au col du moule de soufflage et de lui substituer une tête de soufflage; dans ce cas, une circulation de fluide irrigant l'intérieur du noyau abaissait la température de la préforme, avant le retrait du noyau, de la température d'injection (à laquelle la matière plastique est fluide) à la température de soufflage (à laquelle la matière plastique est seulement pâteuse).



   Par la suite on s'est efforcé d'incorporer la tête de soufflage au noyau supportant la préforme placée au col du moule de soufflage et ayant, éventuellement, assuré le transport de cette dernière depuis le moule d'injection.



   Ceci est aujourd'hui réalisé, sur l'ensemble des presses actuellement sur le marché, de la façon suivante: la canalisation d'air comprimé de soufflage traverse le noyau et se termine, à la surface de ce dernier, par un clapet mobile s'ouvrant vers l'extérieur. Celui-ci peut se soulever et laisser passer l'air de soufflage. Par contre, il s'oppose à la pénétration de matière plastique de l'extérieur dans la canalisation et ceci, notamment, lors de l'injection.



   On a proposé de remédier aux inconvénients de ces clapets mobiles en les remplaçant par des ouvertures permanentes assez petites pour s'opposer à la pénétration de la matière plastique injectée dans la canalisation d'air de soufflage, tout en autorisant l'échappement de cet air.



   L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients de tous ces dispositifs connus.



   Elle comprend un procédé pour fabriquer un objet creux en matière thermoplastique, dans lequel on transporte une préforme, placée sur un noyau, à l'entrée d'une chambre ayant un profil correspondant à celui de l'objet à fabriquer, on porte toutes les parties de l'ébauche à la température à laquelle celleci peut être gonflée, et on applique derrière cette ébauche une pression gazeuse de façon à provoquer son expansion jusqu'à ce qu'elle vienne s'appliquer sur les parois de la chambre. Ce procédé est caractérisé par le fait que   l'on    porte simultanément à la température de soufflage les différentes parties de l'ébauche.



   L'invention comprend en outre un dispositif pour la mise en   oeuvre    de ce procédé, comprenant un moule d'injection pour la fabrication de la préforme, un moule de soufflage et un noyau présentant des orifices de soufflage aussi petits que possible et ouverts en permanence d'une grosseur telle qu'ils n'autorisent pas la pénétration de la masse plastique.



  Ce dispositif est caractérisé en ce que les ouvertures de soufflage sont rassemblées dans une zone étroite, alors que le reste de la surface du noyau est poli.  



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif que comprend l'invention, et illustre un exemple de mise en   oeuvre    du procédé que comprend également l'invention.



   La fig. 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution.



   La fig. 2 est une coupe verticale d'un noyau.



   Les fig. 3, 4, 5 sont des coupes semblables à la fig. 1, montrant des phases consécutives du procédé de fabrication.



   La fig. 6 est une coupe partielle d'une deuxième forme d'exécution.



   Dans la première forme d'exécution représentée en fig. 1, le dispositif comprend un élément rotatif 1 comprenant deux noyaux 2 et 3 pouvant pivoter entre une chambre d'injection 4 et une chambre de soufflage 5. La chambre d'injection 4 est délimitée, d'une part, par le noyau 2, et d'autre part, par le bâti 6 du moule. Les noyaux sont creux et leur intérieur est alimenté en fluide stabilisateur de température par une conduite 7, ledit fluide étant évacué par une canalisation non représentée.



   La chambre de soufflage est délimitée par un moule en deux parties 8 et 9 qui peuvent se séparer pour permettre l'éjection de la pièce terminée.



   Dès que l'injection est terminée, l'ébauche formée dans la chambre 4 est transférée dans la chambre de soufflage 5 par rotation du noyau 2 après écartement des différentes pièces, puis soufflée contre les parois de la chambre 5 au moyen d'un fluide gazeux soufflé à travers des fentes 10, alimentées par des conduites 11.



   L'élément rotatif 1 pivote autour de son axe pour venir dans les différentes positions d'injection ou de soufflage.



   Le noyau 2, sur lequel est appliquée la préforme, est maintenu à la température de soufflage, grâce au fluide circulant dans la conduite 7.



   La fig. 2 montre comment on peut réaliser pratiquement le noyau de la fig. 1. Un capuchon 12 est vissé par son col intérieur sur le filetage de base d'un bossage 13. Le jeu entre la face inférieure du capuchon et l'épaulement 14 du bossage 13 est déterminé par une couronne 15 formant cale, un joint pouvant y être associé. Un canal torique 16 est alimenté en air de soufflage par une conduite 17.



  L'huile de stabilisation de température est admise en 18, s'épanouit dans la chambre 19 et est évacuée par la canalisation 20. Enfin, une bague annulaire 21, isolée en 22, est traversée par un canal 23 alimenté en 24 en fluide froid évacué en 25.



   On voit ainsi que les fentes de soufflage sont constituées en 26 par le jeu existant entre le capuchon 12 et l'épaulement 14 du bossage 13. D'autre part, le canal 23 a pour but de refroidir la partie inférieure de la préforme après son injection afin qu'elle serve d'appui lors du soufflage, en réalisant le col de la pièce finie.



   Sur les fig. 3, 4, 5, on a représenté trois étapes différentes de l'opération de soufflage en utilisant un dispositif muni d'une pièce froide.



   A la partie inférieure du moule, et notamment entre les deux coquilles 8 et 9, on a prévu un alésage 28 dans lequel peut évoluer un piston 29 ; celui-ci est muni d'une tête 30 qui s'escamote dans un chambrage 31, lorsque le piston est en position basse, comme on le voit sur la fig. 3 qui correspond au moment où l'ébauche   e1    est présentée dans la chambre de soufflage, après qu'elle ait été injectée dans la chambre 4 et après que   l'on    ait fait tourner d'un demi-tour la pièce 1 portant les noyaux 2 et 3.



   Dès que l'élément est dans la position représentée, on injecte la pièce   e;    dans la chambre 4. La température de l'ébauche   el,    comprise entre 100 et 2500, est par exemple de   1600,    étant entendu que cette température dépend essentiellement du matériau soufflé, du moule et de nombreux autres facteurs secondaires.



   Avant que ne puisse se produire le phénomène consistant en un étirement de la matière plastique représentée en   el,    qui pourrait provoquer la rupture de l'ébauche dans la zone 32, la tête 30 du piston 29 est légèrement appliquée sur l'ébauche, comme il est indiqué sur la fig. 4. L'ébauche se refroidit presque aussitôt dans cette région et il se produit un durcissement local donnant lieu à la formation d'une pastille, immédiatement en regard de la tête 30 du piston.



   A partir de ce moment, il n'y a plus à craindre de rupture de l'ébauche. Le piston 29 est ramené vers le bas et la face supérieure de sa tête 30 rétablit la continuité de la paroi de la chambre de soufflage.



   Lorsque   l'on    introduit de l'air dans les canaux 11, afin qu'il s'échappe par les fentes de soufflage 10, la pastille 33 est transportée dans le sens de la flèche   F de la fig.    5.



   On peut profiter de la présence du piston 29 pour graver sur l'ébauche   e1    une estampille qui ne sera pratiquement pas déformée au cours du soufflage puisque la pastille 33, durcie, conservera sensiblement ses dimensions.



   On pourrait, suivant une variante, envisager que le piston 29 soit remplacé par un bossage intérieur du moule tel que celui représenté en pointillé en 34 sur la fig. 4. Egalement, dans le même ordre d'idée, le fond de la chambre 5 pourrait être plan, le noyau 3 étant assez long pour que l'ébauche vienne en contact avec ce fond avant le soufflage.



   On pourrait aussi diminuer les effets du retrait de l'ébauche vers sa base, en prévoyant, sur son sommet, une pointe telle que celle vue en 35 sur la fig. 3. Cette pointe, venue de moulage, constitue une surépaisseur de sécurité.



   La deuxième forme d'exécution du dispositif, qui est représentée sur la fig. 6, comprend un corps de moule 38 et un couvercle 39. Le corps de moule est évidé dans sa partie centrale de façon à définir une chambre de soufflage 40 et comporte un alésage axial 41 dans lequel peut coulisser un piston creux 42. La  tête 43 du piston est   inourvée    vers le centre et bordée par une collerette circulaire 44. De plus, elle présente le même diamètre que celui du col 45 de la chambre de soufflage 40, de sorte qu'elle peut être engagée dans ce col lorsque le piston est relevé comme il est représenté sur la fig. 6 ; la chambre de soufflage est alors fermée.

   Dans sa position relevée, le piston 42 définit avec la face inférieure du couvercle 39 une chambre d'injection 46 à l'intérieur de laquelle on peut injecter la matière plastique à travers un orifice centrai d'injection 47.



   Lorsque le piston est déplacé vers le bas, la tête 43 s'escamote dans un évidement 48 ménagé à la partie inférieure de la chambre 40 et sa face supérieure constitue l'une des parois de la chambre de soufflage.



   Le piston creux peut être porté à une température prédéterminée par un fluide d'échange thermique admis par un conduit central 49 débouchant au voisinage de la tête 43 de ce piston, et s'échappant par le canal annulaire 50 ménagé entre le conduit 49 et le piston 42.



   On peut également prévoir des circuits de fluide d'échange thermique 51, dans le couvercle 39 du moule pour maintenir celui-ci à la température désirée.



   Par ailleurs, le soufflage se fait au moyen de gaz sous pression introduit dans le moule à travers les conduits 52 et les fentes de soufflage 53 qui sont très minces, de l'ordre de 0,015 mm d'épaisseur.



   La solidification des bords de l'ébauche est réalisée, de façon classique, grâce à un fluide circulant dans les conduites 54.



   Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
 On cale le piston 42 en position avancée et on fait circuler dans les canalisations 49 et 51 de l'huile à la température de soufflage, par exemple 1500, et   l'on    injecte de la matière plastique, par exemple du polystyrène, par l'orifice débouchant dans la chambre 46 limitée par le piston.



   Lorsque l'injection est terminée, on décolle le piston et on le sollicite vers le bas. On fait aussitôt circuler dans le conduit central 49 un fluide porté à une température inférieure à la température de solidification de la matière plastique pour refroidir rapidement le piston et éviter qu'au cours du souf  flage    ultérieur, la matière soufflée ne vienne s'appliquer sur une paroi chaude, car la face supérieure 43 du piston constituera une partie de la paroi de la chambre de soufflage. Lorsque le piston est parvenu à sa position inférieure, on insuffle du gaz sous pression par les conduits 52 et les soupapes statiques 53 sur l'ébauche pour appliquer celle-ci contre les parois de la chambre de soufflage 40.



   On a pu constater qu'il était possible d'éviter que la matière plastique, lors de l'injection, ne rentre dans les canaux de soufflage, à condition que ceux-ci comportent à leurs extrémités, des orifices ouverts en permanence, dont l'une des dimensions au moins soit inférieure à une valeur de l'ordre de 25 microns pour des pressions d'injection de l'ordre de 500   kg/cm9    ;

   il est évident que cette dimension, aussi bien d'ailleurs que le nombre des orifices, est fonction de la pression d'injection, de la viscosité de la matière plastique, du volume de la pièce à souffler et de la température à laquelle se trouve la matière au moment où elle atteint l'orifice, lors de l'injection en particulier, dans le cas où la matière atteignant l'orifice est peu fluide, par exemple lorsqu'on injecte une préforme en polyéthylène sur un noyau froid, la valeur limite précisée ci-dessus peut notablement être augmentée, jusqu'aux tolérances admises habituellement pour les plans de joint de moulage.



   La présence de ces orifices sans lèvres mobiles et à section invariable ne permet pas seulement de pouvoir disposer convenablement dans le noyau les canalisations du fluide de stabilisation thermique, elle assure également une limitation du débit d'air de soufflage, ce qui est particulièrement intéressant quand on procède au soufflage de plusieurs pièces en parallèle et que l'une de ces pièces, par suite d'une malformation, ne constitue plus une enceinte fermée limitant le débit du gaz.



   Les fentes ou orifices ouverts en permanence sont disposés sur le noyau dans une région de celui-ci éloignée de la partie située lors de l'injection en regard de l'orifice par lequel la matière plastique est injectée, c'est-à-dire dans la partie du noyau atteinte en dernier lieu par la matière plastique, lors de l'injection.



   Dans la plupart des cas, cette région du noyau est voisine de celle sur laquelle prend appui le col de la préforme.



   Dans ces conditions, la fente constitue un évent permettant à l'air de s'échapper dans le sens contraire au soufflage; d'autre part, la fente étant à proximité du col, on peut réaliser le soufflage progressivement, en appliquant contre les parois du moule la pellicule au fur et à mesure de son expansion.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé pour fabriquer un objet creux en matière thermoplastique, dans lequel on transporte une préforme, placée sur un noyau, à l'entrée d'une chambre ayant un profil correspondant à celui de l'objet à fabriquer, on porte toutes les parties de l'ébauche à la température à laquelle celle-ci peut être gonflée, et on applique derrière cette ébauche une pression gazeuse de façon à provoquer son expansion jusqu'à ce qu'elle vienne s'appliquer sur les parois de la chambre, caractérisé par le fait que   l'on    porte simultanément à la température de soufflage les différentes parties de l'ébauche.
  

Claims (1)

1. II. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant un moule d'injection pour la fabrication de la préforme, un moule de soufflage et t un noyau présentant des orifices de soufflage aussi petits que possible et ouverts en permanence, d'une grosseur telle qu'ils n'autorisent pas la pénétration de la masse plastique, caractérisé en ce que les ouvertures de soufflage sont rassemblées dans une zone étroite, alors que le reste de la surface du noyau est poli.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que les ouvertures sont constituées par de fins passages linéaires en forme de fentes (10).

   2. Dispositif selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les fentes sont réalisées entre au moins deux éléments constitutifs (12 et 13) du noyau, les bords de ces éléments étant parallèles et maintenus à un écartement relatif égal à la largeur de la fente désirée, au moyen d'un épaulement (15) ménagé sur l'un des éléments constitutifs.

   3. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que le noyau est de révolution, et que les ouvertures (10) s'étendent sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe de révolution.

   4. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que le noyau est constitué par un fût interne (13) muni d'un filetage et d'un chapeau externe (12) vissé sur ce fût, de telle sorte qu'une fente, en communication avec des conduites d'alimentation en gaz (16) prévues dans le fût interne, soit ménagée entre le bord de ce chapeau et un épaulement (14) du fût interne.

   5. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce que les ouvertures (10) sont disposées à la base du noyau.

   6. Dispositif selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le fût interne est traversé par une canalisation de fluide d'échange thermique (18), débouchant dans une chambre (19) ménagée entre le fût interne et le chapeau externe.

   7. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comprend deux noyaux (2 et 3), opposés par leurs bases, montés sur un axe (1) de façon à pouvoir tourner entre un contremoule d'injection (6) et un moule de soufflage (8-9), situés en regard l'un de l'autre et susceptibles d'être rapprochés dudit axe.

   8. Dispositif selon la revendication II, caractérisé en ce qu'une butée (28) est disposée dans le moule de soufflage de façon à pouvoir être appliquée contre le sommet (32) de la préforme pâteuse avant rupture de celle-ci dans cette région.

   9. Dispositif selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce que cette butée porte une empreinte gravée.