Machine pour la fabrication de corps creux en matière thermoplastique
La présente invention a pour objet une machine pour la fabrication de corps creux en matière thermoplastique, par soufflage d'une préforme pâteuse à l'intérieur d'un moule, comportant: un noyau destiné à recevoir, sur sa surface, la préforme à souffler, un moule d'injection sous pression dans lequel peut être engagé ledit noyau pour être paré de la préforme par injection sous pression, un moule de soufflage dont l'empreinte correspond à la forme de l'objet final désiré, des moyens pour transférer et appliquer ledit noyau recouvert par la préforme à l'entrée du moule de soufflage, ledit noyau comportant:
une partie saillante montée sur une semelle et susceptible d'être décollée de cette semelle par coulissement le long de moyens de guidage longitudinaux, des orifices débouchant entre la partie saillante et la semelle et en communication avec une source de gaz de soufflage.
On a déjà décrit dans le brevet suisse No 354935 une machine de ce genre dans laquelle on réalise, d'une part, une régulation thermique de la préforme par irrigation généralisée et homogène de la surface du noyau à partir duquel est effectué le soufflage de cette dernière et, d'autre part, une structure d'orifice de soufflage non affectée par ce type de régulation thermique.
La titulaire a constaté qu'il était possible, et même quelquefois préférable, d'autoriser de faibles mouvements relatifs entre le noyau saillant proprement dit et la semelle supportant ce noyau, notamment lorsque l'air de soufflage débouche par une fine ouverture prévue, à la base du noyau, entre ce dernier et sa semelle.
Toutefois, les préformes pouvant être d'une épaisseur d'autant plus réduite que leur volume est plus voisin de celui des récipients à fabriquer, il est nécessaire de prévoir un guidage particulièrement rigide du noyau, afin d'éviter que celui-ci ne soit, lors de l'injection, poussé de côté dans l'empreinte de moulage sous la pression de matière injectée. En effet, il en résulterait, dans l'épaisseur de la préforme, une dissymétrie telle qu'il ne serait plus possible de souffler des objets réguliers.
La machine selon l'invention est caractérisée en ce que les moyens de guidage disposés entre la partie saillante et la semelle sont éloignés de l'axe du noyau de façon à assurer un centrage permanent du noyau saillant à l'intérieur du moule d'injection pendant l'introduction de la matière plastique sous pression, et en ce qu'elle comprend des moyens pour commander au moins pendant la phase d'injection, l'ouverture desdits orifices de telle manière qu'elle soit inférieure au seuil critique , pour lequel la matière visqueuse injectée parviendrait à pénétrer dans ces orifices.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 montrent, en coupes longitudinales, ces deux formes d'exécution de la machine pour la fabrication de corps creux en matière thermoplastique.
Sur la fig. 1, la demi-vue droite est une coupe axiale de la machine comprenant, d'une part, un moule de soufflage 46a-52 et, d'autre part, un noyau 23a qui est engagé dans ce moule de soufflage.
Par contre, sur la demi-vue gauche de cette fig. 1, le noyau, qui est supposé être engagé dans un moule d'injection 45, est représenté en élévation avec arrachements partiels, tandis que le moule 45 est représenté en coupe.
I1 est de pratique courante de mettre en place le noyau dans le moule d'injection, puis de procéder à l'injection de la matière plastique sous pression pour obtenir une préforme 63 (demi-vue gauche de la fig. 1) et de retirer ensuite du moule d'injection 45 le noyau portant la préforme 63, dont il a été paré. Le noyau est, alors, transporté, avec la préforme qu'il supporte, à l'entrée du moule de soufflage 46a-52, et un gaz est insufflé entre la préforme et la surface du noyau de telle sorte que cette préforme est gonflée, puis transportée (44a), sur les parois du moule de soufflage où elle se solidifie (demi-vue droite de la fig. 1); il suffit, alors, de démouler l'objet creux solidifié.
Le noyau 23a a la forme d'un capuchon pouvant coulisser, verticalement et par sa surface cylindrique interne, sur des nervures 54 ménagées entre les rainures longitudinales 55 d'un fût cylindrique 26a, saillant dans la partie centrale d'un bloc semelle 33a.
L'amplitude du coulissement du noyau 23a est, d'ailleurs, très faible et elle est limitée par trois goujons 56, vissés dans le fond du noyau 23a et dont les têtes 57 viennent buter sur des sièges prévus dans la face arrière du bloc semelle 33a supportant le fût 26a.
Un canal torique 30a, gravé par moitié dans le noyau 23a et dans le bloc semelle 33a, constitue une chambre de détente - ou un collecteur annulaire en communication avec une fente 31 a qui est fermée sur la partie gauche de la figure et qui est, par contre, ouverte lorsque le noyau 23a est dans sa position supérieure extrême, c'est-à-dire, lorsque les têtes 57 des goujons 56 viennent buter sur leur siège.
Par ailleurs, une circulation d'huile d'échange thermique est réalisée sous le noyau 23a. Cette huile est admise dans l'axe du fût 26a par un canal central 35a; elle s'épanouit sous le noyau 23a, à l'embouchure supérieure du canal 35a, et redescend, latéralement, sous la surface du noyau 23a par les rainures 55 pour déboucher dans des canaux radiaux 36a et s'évacuer ensuite par un canal longitudinal 38a.
On remarquera que le bloc semelle 33a comporte un logement cylindrique dans lequel débouchent les canaux 35a et 38a; bien entendu, ce logement est réservé à un bloc de raccordement isolé thermiquement et destiné à être connecté aux canalisations 35a et 38a.
Enfin, une bague annulaire 39a, de préférence thermiquement isolée du reste du bloc semelle par du mica ou des rainures et réservant une gorge 40 entre elle-même et la partie supérieure du bloc semelle 33a, est parcourue par de l'eau de refroidissement circulant dans un canal annulaire 41a; on n'a pas représenté les canalisations, classiques, d'admission et d'évacuation de cette eau de refroidissement.
Afin de réaliser des circuits d'huile et d'air de soufflage parfaitement distincts, le noyau 23a coulisse sur une portée lisse 58, ménagée à la base du fût 26a et un joint torique 59 assure l'étanchéité entre le canal 36a et la fente 31a, qui est ouverte lorsque le noyau 23a est librement sollicité vers le haut par une rondelle 60 du type Schnorr disposée à la partie supérieure du fût.
La circulation du fluide au voisinage de cette rondelle est assurée, soit par des trous 61 percés dans cette dernière, soit par des rainures 62 taillées dans le fond du noyau.
La fente 31a distribue régulièrement l'air de soufflage tout autour du noyau et en régularise le débit.
Le sommet du noyau 23a est très proche du fond 52 du moule de soufflage, de sorte que la petite masselotte d'injection 50 de la préforme 63 est écrasée en une pastille 51 par le noyau 23a, contre le fond 52 du moule de soufflage; il n'y a donc pas expansion de la préforme dans cette région, qui est instantanément refroidie, lors de la mise en place du noyau à l'intérieur du moule de soufflage.
Dans le noyau de la fig. 1, la fente 31a n'a pas un écartement fixe. Cependant, cette fente est ouverte en permanence par le ressort 60, sauf quand une poussée axiale F4, très importante, est appliquée sur le noyau.
Dans certains cas, on peut être amené, pour des raisons de cadence ou de mise en oeuvre de la machine, à augmenter la température d'injection ou à utiliser une matière plus fluide ou encore à augmenter la température de soufflage. Ces caractéristiques ont une influence sur le seuil critique de pénétration et il peut se faire qu'une fente à bords fixes du type de celle décrite dans le brevet suisse précité devienne, dans certaines conditions d'exploitation, un peu trop large.
La matière s'infiltre alors dans la fente, s'y refroidit et finit toujours par l'obstruer plus ou moins, malgré l'air de soufflage qui tend à la déboucher.
Il en résulte une distribution irrégulière et dissymétrique de l'air de soufflage et, par suite, une expansion inégale de la préforme, des zones de faiblesses et même des boursouflures, des crevaisons ou des plis sur les objets obtenus.
Ces inconvénients ne pourraient être éliminés d'une façon, d'ailleurs éphémère, que par des démontages du tuyau et nettoyages de la fente, incompatibles avec une cadence compétitive.
Par contre, sur la fig. 1, la fente 31a est maintenue ouverte par le ressort 60 exerçant une contrepoussée permanente F5.
En revanche, lorsque la matière plastique pâteuse, injectée sous pression élevée en 63, pénètre dans le moule d'injection, le ressort 60 se comprime sous la poussée F4 qui en résulte et la fente 31a se ferme, ce qui prévient toute infiltration de matière dans la fente de soufflage.
Comme d'une part, la poussée de la matière plastique croît régulièrement entre le début et la fin de l'injection, et, comme, d'autre part, la loi de cette croissance est une fonction très complexe des caractéristiques du réseau de refroidissement, de la chaleur spécifique de la matière, de la forme de la préforme, etc., il est très difficile de dire à quel moment la fente se ferme et, même, si elle se ferme. L'essentiel est qu'au moment où la matière plastique atteint la fente, le ressort ait été assez comprimé, pour que l'écartement e de la fente soit inférieur ou égal au seuil critique , pour lequel cette matière, compte tenu de sa pression et de sa viscosité, aurait tendance à s'y infiltrer.
I1 suffit donc que, lorsque la fente 31a est complètement ouverte, son écartement corresponde, par mesure de sécurité, au seuil critique maximum à prévoir dans les conditions les plus défavorables à la pénétration et que le ressort 60 cède sous la pression d'injection.
Enfin, le ressort 60 est en mesure de s'opposer à la fermeture de la fente lorsque la pastille 51 est écrasée entre le fond 52 du moule et l'extrémité 53 du noyau, au moment de la présentation de ce dernier dans le moule de soufflage.
Dans le cas de fabrication des objets plus profonds que la hauteur de la préforme, lorsque le noyau 23a ne subit pas la poussée axiale par écrasement de la pastille 51, pendant la fermeture de la machine, il est possible d'éliminer le ressort 60 ; en effet, après l'injection et pendant l'ouverture de la presse, le noyau 23a a tendance à rester dans la préforme femelle en raison de l'adhérence de la matière injectée. Il va de soi, que la fente 31a s'ouvre d'un écartement dont la valeur est contrôlée par les vis 57 : ce qui permet ainsi le passage ultérieur du fluide de soufflage.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, les mêmes organes porteront les mêmes chiffres de références, mais affectés de la lettre b.
Le noyau 23b est mobile avec le fût 26b, l'ensemble étant guidé par une portée 64 et une portée à rainures 65, au travers de laquelle passe l'air de soufflage.
Le ressort 60b est situé à la base de l'équipage mobile; il s'appuie sur une couronne 66 et sa course est limitée par un écrou 67.
Sous les pressions considérables d'échappement, le noyau 23b, non guidé à sa partie supérieure, peut être chassé latéralement en 23c contre la paroi droite, non représentée, de la chambre d'injection.
En effet, l'échelle adoptée pour représenter, d'une part, l'écartement de la fente 31b sur la partie droite de la figure et, d'autre part, l'épaisseur de la chambre d'injection, est considérablement exagérée par rapport à l'échelle d'ensemble; en effet, les figures montrent que, si l'on veut un article fini de 3 ou 4/loves de mm d'épaisseur, la préforme n'a, ellemême, guère plus de 4 à 5/lOes de mm d'épaisseur; il faut donc un centrage absolument parfait dans la chambre pour éviter cette chasse latérale qui donnerait lieu à une expansion dissymétrique de la préforme.
Or, dans la forme d'exécution de la fig. 2, les dilatations relatives des pièces coulissantes, la nécessité de réserver des passages pour l'air de soufflage et les canalisations de fluide compromettent dangereusement la permanence des tolérances de jeu et, par suite, l'encastrement du noyau.
On voit donc que, seule, une soupape statique, c'est-à-dire à bords fixes ou des soupapes comportant des pièces mobiles à jeu très faible peuvent permettre à la fois, la permanence du centrage du noyau et, éventuellement, l'irrigation complète de sa masse.
I1 est bon de préciser que les noyaux représentés se présentent sous la forme de longs mandrins, mais que l'on pourrait prévoir des mandrins très courts, ou même, très plats, et ceci, en fonction des formes d'objets à obtenir. Les orifices de soufflage peuvent être réalisés, dans ce cas, sous la forme d'une ou plusieurs fentes, entre des couronnes concentriques dont les surfaces cylindriques en regard sont rectifiées.
La fente 31a et le bord 68 (fig. 1) du moule de soufflage sont orientés de telle sorte que la pellicule tend à se coucher exactement dans la direction du gaz de soufflage, tout en conférent au col de l'article fini un profil comportant deux angles sensiblement à 900.
De la sorte, le col de l'article fini présente une rigidité exceptionnelle et l'on n'a pas à craindre qu'une fois capsulé, il bâille ou se dégage de sa capsule. De même, ce bord 68 retient fermement le pot soufflé 44a, lors du dégagement du bloc semelle 33a.
En particulier, lorsqu'il s'agit de pots à yogourt, on n'a pas à craindre que le col des pots, plus ou moins serré parmi les différents paquets d'un panier, ne bâille et que le pot ne se renverse, dans ce panier.
La fixation des capsules sur ce col injecté, peut, d'ailleurs, être améliorée par des rugosités ou des petits ergots 69 prévus sous le col.
Les moyens de guidage de la fig. 1 pourraient être conservés même dans le cas où la régulation thermique ne serait pas nécessaire, notamment lorsqu'il n'y a pas à craindre un refroidissement de la préforme (en polyéthylène, ou en forte épaisseur de polystyrène) entre les phases d'injection et de soufflage.
De même, d'ailleurs, selon les tolérances acceptables, les moyens de guidage pourraient se limiter aux simples goujons 56, répartis à la périphérie du noyau et constituant des surfaces longitudinales éloignées de l'axe de ce dernier.
Machine for the production of thermoplastic hollow bodies
The present invention relates to a machine for the manufacture of hollow bodies in thermoplastic material, by blowing a pasty preform inside a mold, comprising: a core intended to receive, on its surface, the preform to be blown , a pressure injection mold in which said core can be engaged in order to be fitted with the preform by pressure injection, a blow mold whose imprint corresponds to the shape of the desired final object, means for transferring and applying said core covered by the preform to the inlet of the blow mold, said core comprising:
a protruding part mounted on a sole and capable of being detached from this sole by sliding along longitudinal guide means, orifices opening out between the protruding part and the sole and in communication with a source of blowing gas.
A machine of this type has already been described in Swiss patent No. 354935 in which, on the one hand, a thermal regulation of the preform is carried out by generalized and homogeneous irrigation of the surface of the core from which the blowing of this is carried out. last and, on the other hand, a blowing orifice structure not affected by this type of thermal regulation.
The holder noted that it was possible, and even sometimes preferable, to allow small relative movements between the projecting core itself and the sole supporting this core, in particular when the blowing air emerges through a thin opening provided, at the base of the core, between the latter and its sole.
However, since the preforms can be of a thickness which is all the more reduced as their volume is closer to that of the containers to be manufactured, it is necessary to provide a particularly rigid guide of the core, in order to prevent the latter from being , during injection, pushed aside into the molding cavity under the pressure of the injected material. This is because, in the thickness of the preform, this would result in an asymmetry such that it would no longer be possible to blow regular objects.
The machine according to the invention is characterized in that the guide means arranged between the projecting part and the sole are remote from the axis of the core so as to ensure a permanent centering of the projecting core inside the injection mold. during the introduction of the plastic material under pressure, and in that it comprises means for controlling, at least during the injection phase, the opening of said orifices in such a way that it is below the critical threshold, for which the injected viscous material would manage to enter these orifices.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Figs. 1 and 2 show, in longitudinal sections, these two embodiments of the machine for the manufacture of hollow bodies in thermoplastic material.
In fig. 1, the right half-view is an axial section of the machine comprising, on the one hand, a blow mold 46a-52 and, on the other hand, a core 23a which is engaged in this blow mold.
On the other hand, on the left half-view of this fig. 1, the core, which is assumed to be engaged in an injection mold 45, is shown in elevation with partial cutouts, while the mold 45 is shown in section.
It is common practice to place the core in the injection mold, then to inject the plastic material under pressure to obtain a preform 63 (left half-view of FIG. 1) and to remove then from the injection mold 45 the core carrying the preform 63, with which it has been fitted. The core is then transported, with the preform that it supports, to the inlet of the blow mold 46a-52, and a gas is blown between the preform and the surface of the core so that this preform is inflated, then transported (44a) on the walls of the blow mold where it solidifies (right half-view of FIG. 1); it suffices, then, to unmold the solidified hollow object.
The core 23a has the form of a cap which can slide, vertically and through its internal cylindrical surface, on ribs 54 formed between the longitudinal grooves 55 of a cylindrical barrel 26a, projecting in the central part of a sole block 33a.
The amplitude of the sliding of the core 23a is, moreover, very low and it is limited by three studs 56, screwed into the bottom of the core 23a and whose heads 57 abut on the seats provided in the rear face of the sole block. 33a supporting the shaft 26a.
A toric channel 30a, etched by half in the core 23a and in the sole block 33a, constitutes an expansion chamber - or an annular collector in communication with a slot 31a which is closed on the left part of the figure and which is, on the other hand, open when the core 23a is in its extreme upper position, that is to say, when the heads 57 of the studs 56 come up against their seat.
Furthermore, a circulation of heat exchange oil is carried out under the core 23a. This oil is admitted into the axis of the barrel 26a by a central channel 35a; it opens out under the core 23a, at the upper mouth of the channel 35a, and descends, laterally, under the surface of the core 23a through the grooves 55 to open into radial channels 36a and then evacuate through a longitudinal channel 38a .
It will be noted that the sole block 33a comprises a cylindrical housing into which the channels 35a and 38a open; of course, this housing is reserved for a thermally insulated connection block and intended to be connected to the pipes 35a and 38a.
Finally, an annular ring 39a, preferably thermally insulated from the rest of the sole block by mica or grooves and reserving a groove 40 between itself and the upper part of the sole block 33a, is traversed by circulating cooling water. in an annular channel 41a; the conventional pipes for admission and discharge of this cooling water have not been shown.
In order to achieve perfectly distinct oil and blowing air circuits, the core 23a slides on a smooth surface 58, formed at the base of the barrel 26a and an O-ring 59 ensures the seal between the channel 36a and the slot 31a, which is open when the core 23a is freely urged upwards by a washer 60 of the Schnorr type disposed at the upper part of the barrel.
The circulation of the fluid in the vicinity of this washer is ensured either by holes 61 drilled in the latter, or by grooves 62 cut in the bottom of the core.
The slot 31a regularly distributes the blowing air all around the core and regulates the flow.
The top of the core 23a is very close to the bottom 52 of the blow mold, so that the small injection weight 50 of the preform 63 is crushed into a pellet 51 by the core 23a, against the bottom 52 of the blow mold; there is therefore no expansion of the preform in this region, which is instantly cooled, when the core is placed inside the blow mold.
In the core of fig. 1, the slot 31a does not have a fixed spacing. However, this slot is permanently opened by the spring 60, except when a very large axial thrust F4 is applied to the core.
In certain cases, it may be necessary, for reasons of speed or use of the machine, to increase the injection temperature or to use a more fluid material or even to increase the blowing temperature. These characteristics have an influence on the critical threshold of penetration and it may happen that a slot with fixed edges of the type described in the aforementioned Swiss patent becomes, under certain operating conditions, a little too large.
The material then infiltrates the slot, cools there and always ends up obstructing it more or less, despite the blowing air which tends to unblock it.
This results in an irregular and asymmetrical distribution of the blowing air and, consequently, an uneven expansion of the preform, areas of weakness and even blisters, punctures or folds on the objects obtained.
These drawbacks could not be eliminated in a manner, moreover ephemeral, only by dismantling the pipe and cleaning the slot, incompatible with a competitive rate.
On the other hand, in FIG. 1, the slot 31a is kept open by the spring 60 exerting a permanent back thrust F5.
On the other hand, when the pasty plastic material, injected under high pressure at 63, enters the injection mold, the spring 60 compresses under the resulting thrust F4 and the slot 31a closes, which prevents any infiltration of material. into the blow-off slot.
As on the one hand, the thrust of the plastic material increases regularly between the start and the end of the injection, and, on the other hand, the law of this growth is a very complex function of the characteristics of the cooling network , the specific heat of the material, the shape of the preform, etc., it is very difficult to tell when the slit is closing and, even, if it is closing. The main thing is that when the plastic material reaches the slot, the spring has been compressed enough, so that the gap e of the slot is less than or equal to the critical threshold, for which this material, taking into account its pressure and its viscosity, would tend to infiltrate it.
It is therefore sufficient that, when the slot 31a is fully open, its spacing corresponds, as a safety measure, to the maximum critical threshold to be expected under the conditions most unfavorable to penetration and that the spring 60 gives way under the injection pressure.
Finally, the spring 60 is able to oppose the closing of the slot when the pellet 51 is crushed between the bottom 52 of the mold and the end 53 of the core, when the latter is presented in the mold. blowing.
In the case of manufacturing objects deeper than the height of the preform, when the core 23a does not undergo the axial thrust by crushing the pellet 51, during the closing of the machine, it is possible to eliminate the spring 60; in fact, after the injection and during the opening of the press, the core 23a tends to remain in the female preform due to the adhesion of the injected material. It goes without saying that the slot 31a opens by a distance whose value is controlled by the screws 57: thus allowing the subsequent passage of the blowing fluid.
In the embodiment shown in FIG. 2, the same components will bear the same reference numbers, but assigned the letter b.
The core 23b is movable with the barrel 26b, the assembly being guided by a bearing surface 64 and a grooved bearing surface 65, through which the blowing air passes.
The spring 60b is located at the base of the moving assembly; it is based on a crown 66 and its stroke is limited by a nut 67.
Under the considerable exhaust pressures, the core 23b, not guided at its upper part, can be driven laterally at 23c against the right wall, not shown, of the injection chamber.
Indeed, the scale adopted to represent, on the one hand, the spacing of the slot 31b on the right side of the figure and, on the other hand, the thickness of the injection chamber, is considerably exaggerated by relation to the overall scale; indeed, the figures show that, if one wants a finished article of 3 or 4 / loves of mm thick, the preform itself has hardly more than 4 to 5 / lOes of mm thick; absolutely perfect centering in the chamber is therefore necessary to avoid this lateral flush which would give rise to an asymmetrical expansion of the preform.
Now, in the embodiment of FIG. 2, the relative expansions of the sliding parts, the need to reserve passages for the blowing air and the fluid pipes dangerously compromise the permanence of the clearance tolerances and, consequently, the embedding of the core.
It is therefore seen that, only, a static valve, that is to say with fixed edges or valves comprising moving parts with very low clearance can allow both the permanence of the centering of the core and, possibly, the complete irrigation of its mass.
It is good to specify that the cores shown are in the form of long mandrels, but that one could provide very short mandrels, or even, very flat, and this, depending on the shapes of objects to be obtained. The blowing orifices can be made, in this case, in the form of one or more slots, between concentric rings, the facing cylindrical surfaces of which are ground.
The slot 31a and the edge 68 (Fig. 1) of the blow mold are oriented such that the film tends to lie exactly in the direction of the blow gas, while at the same time providing the neck of the finished article with a profile comprising two angles substantially at 900.
In this way, the neck of the finished article exhibits exceptional rigidity and there is no need to fear that once encapsulated, it will yawn or emerge from its capsule. Likewise, this edge 68 firmly retains the blown pot 44a, when the sole block 33a is released.
In particular, when it comes to yogurt pots, there is no need to fear that the neck of the pots, more or less tight among the different packages of a basket, will yawn and that the pot will tip over, in this basket.
The fixing of the capsules on this injected neck can, moreover, be improved by roughness or small lugs 69 provided under the neck.
The guide means of FIG. 1 could be kept even if thermal regulation is not necessary, in particular when there is no fear of cooling the preform (in polyethylene, or in a thick polystyrene) between the injection phases and blowing.
Likewise, moreover, according to the acceptable tolerances, the guide means could be limited to simple studs 56, distributed around the periphery of the core and constituting longitudinal surfaces remote from the axis of the latter.