Procédé de fabrication d'un corps creux
La présente invention se rapporte à la fabrication par soufflage et moulage d'un corps creux, particulièrement en matière synthétique thermoplastique.
La cadence de fabrication des machines de soufflage est en grande partie déterminée par la vitesse de refroidissement du corps creux. En effet, une éjection prématurée du moule peut entraîner des déformations du corps creux insuffisamment solidifié. Or, la durée de solidification des corps creux en matière synthétique n'est pas négligeable, surtout lorsque leur paroi est relativement épaisse et/ou leurs dimensions relativement grandes, en raison de la mauvaise conductibilité thermique des matières plastiques et de l'épaisseur des moules, cette dernière étant dictée par la résistance mécanique qu'ils doivent offrir.
Afin d'augmenter cette cadence, divers procédés et dispositifs ont été imaginés et employés.
Le plus courant est le refroidissement du moule, rendu nécessaire, déjà, par le maintien du moule à une température acceptable, même après une durée de travail prolongée.
Dans de tels appareils, le moule présente une double paroi dans l'intérieur de laquelle circule un fluide, tel que de rair ou de l'eau, qui évacue la chaleur à l'extérieur du moule. Bien entendu, une pompe, une tuyauterie, le cas échéant un échangeur de chaleur, sont nécessaires, ce qui complique l'installation et la manoeuvre.
Le moule à double paroi est aussi d'une exécution plus coûteuse qu'un moule simple. Enfin, si l'air de soufflage n'est pas suffisamment sec, des condensations peuvent se produire à l'intérieur du corps creux.
I1 existe également des appareils dans lesquels les corps creux sont soumis, à leur sortie du moule, à une douche à eau ou un courant d'air par exemple. Les avantages apportés par ces appareils sont faibles étant donné qu'ils sont sans effet sur le refroidissement du corps creux pendant qu'il se trouve à l'intérieur du moule.
On a donc cherché à refroidir le corps creux par l'intérieur au moyen du fluide de soufflage par exemple. En prévoyant une double tubulure, à savoir une entrée de fluide et une sortie étranglée, il est possible d'obtenir une surpression qui suffit à dilater le corps tout en faisant circuler le fluide à l'intérieur pour évacuer la chaleur.
Ce procédé est d'application assez facile, mais la capacité calorifique de l'air étant relativement faible, la quantité de chaleur qu'il est possible d'évacuer est assez limitée. A cet égard, la circulation d'un liquide offre des possibilités plus grandes, mais son évacuation totale est moins facile. Il est connu également de refroidir le corps au moyen de la masse qui doit le remplir, mais cela suppose que le remplissage suit immédiatement le soufflage, ce qui n'est pas toujours possible ni souhaité.
Le procédé faisant l'objet de l'invention évite les inconvénients précités. I1 est caractérisé par le fait que l'on introduit dans une ébauche du corps un agent réfrigérant sublimable.
De préférence, on utilisera un agent réfrigérant sublimable aux conditions normales. Ce procédé est avantageux parce que la chaleur de sublimation d'une matière est supérieure à sa chaleur spécifique. En outre, la transformation de ladite matière en gaz par sublimation contribue à la dilatation du corps creux, et son évacuation ne saurait être plus simple.
Dans une mise en oeuvre préférée, on amène à l'entrée de l'ébauche de l'anhydride carbonique liquide qui se solidifie en petits cristaux de neige carbonique qui se subliment.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une coupe transversale d'une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention.
Au dessin est représenté un corps creux 2 formé, à l'intérieur d'un moule 1 en deux parties, par soufflage au moyen d'une tuyère de soufflage 3 d'une paraison 4 extrudée par une filière 5. A intérieur de cette tuyère 3 se trouve une conduite 6 d'amenée de matière sublimable, terminée par une buse d'atomisation 7. Un compresseur non représenté, tel qu'un compresseur à air, alimente la tuyère 3 en air de soufflage et un autre dispositif non représenté, tel qu'un réservoir sous pression, alimente la conduite 6 en anhydride carbonique liquide.
Des vannes non représentées permettent d'ouvrir ou de fermer l'alimentation en air et en anhydride carbonique liquide.
Le fonctionnement de l'appareil représenté, pour une mise en oeuvre du procédé selon l'invention, est le suivant:
Après extmsion n par la filière 5, la paraison 4 est prise dans le moule 1. On ouvre la vanne d'air et l'air de soufflage amené par la tuyère 3 dilate la paraison pour former le corps creux 2. A point nommé, on ouvre un instant la vanne d'alimentation en anhydrique carbonique sous pression amené par la conduite 6. I1 est projeté à l'intérieur du corps creux 2 à travers la buse 7.
Simultanément atomisé et détendu in situ, l'anhydride carbonique se solidifie aussitôt en petits cristaux de neige carbonique qui vient revêtir la paroi du susdit corps creux. Sous l'effet de la chaleur ambiante, les petits flocons de neige carbonique passent lentement à l'état gazeux en se sublimant et absorbent ladite chaleur; le gaz, à son tour, en s'échauffant, absorbe encore un peu de chaleur. Le gaz carbonique ainsi dégagé contribue à appliquer le corps creux contre les parois du moule 1.
On ferme la vanne d'air et lorsque le corps creux est suffisamment refroidi, on ouvre le moule pour éjecter le corps creux termine.
Le choix du moment où la projection d'anhydride carbonique doit intervenir dépend de plusieurs facteurs.
II n'est pas indispensable de séparer complètement dans le temps l'alimentation en air de soufflage et la projection d'anhydride carbonique. Le dégagement de gaz carbonique contribuant à la dilatation de la paraison, on peut avoir un certain chevauchement dans le temps entre l'alimentation en air et en anhydride carbonique, dans toute la mesure où l'effet de refroidissement de ce denier ne solidifie pas la paraison avant qu'elle n'épouse la forme du moule. En variante, on peut même supprimer complètement l'alimentation en air et laisser au seul gaz carbonique le travail de dilatation de la paraison, la tuyère 3 étant alors un simple mandrin. Cette dernière mise en oeuvre du procédé est applicable en particulier lorsque le corps creux et/ou le moule présentent une inertie thermique importante comparée au débit d'anhydride carbonique.
De même, I'invention n'est pas limitée à la disposition représentée au dessin dans laquelle la buse 7 affleure l'extrémité de la tuyère 3. La buse 7 peut aussi bien être disposée à l'intérieur de la cavité du moule ou à l'intérieur de la tuyère 3. Dans ce denier cas, on introduit en fait dans l'ébauche un mélange d'air et de fluide réfrigérant sublimable. Avec cette variante, on a l'avantage supplémentaire de refroidir la tuyère de soufflage et d'empêcher ainsi qu'elle ne colle à l'extrémité du corps creux.
Si l'anhydride carbonique sous forme liquide présente un certain nombre d'avantages lors de la mise en oeuvre du procédé, d'autres matières sublimables peuvent être utilisées.
Enfin, le procédé et l'appareil décrits, bien que particulièrement destinés à la fabrication par soufflage de corps creux en matière synthétique thermoplastique, sont applicables aussi à la fabrication par soufflage et moulage de corps creux à partir d'autres matières.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication par soufflage et moulage d'un corps creux, particulièrement en matière synthétique thermoplastique, caractérisé par le fait que l'on introduit dans une ébauche du corps un agent réfrigérant sublimable.
Manufacturing process of a hollow body
The present invention relates to the manufacture by blow molding and molding of a hollow body, particularly in thermoplastic synthetic material.
The production rate of blow molding machines is largely determined by the cooling rate of the hollow body. In fact, premature ejection from the mold can lead to deformations of the insufficiently solidified hollow body. However, the solidification time of hollow synthetic material is not negligible, especially when their wall is relatively thick and / or their dimensions relatively large, due to the poor thermal conductivity of plastics and the thickness of the molds. , the latter being dictated by the mechanical resistance they must offer.
In order to increase this rate, various methods and devices have been devised and used.
The most common is the cooling of the mold, already made necessary by maintaining the mold at an acceptable temperature, even after a prolonged working time.
In such devices, the mold has a double wall inside which circulates a fluid, such as air or water, which evacuates the heat outside the mold. Of course, a pump, a piping, if necessary a heat exchanger, are necessary, which complicates the installation and the operation.
The double-walled mold is also more expensive to execute than a single mold. Finally, if the blowing air is not dry enough, condensations can occur inside the hollow body.
There are also devices in which the hollow bodies are subjected, on leaving the mold, to a water shower or a current of air, for example. The advantages provided by these devices are small since they have no effect on the cooling of the hollow body while it is inside the mold.
An attempt has therefore been made to cool the hollow body from the inside by means of the blowing fluid for example. By providing a double tubing, namely a fluid inlet and a constricted outlet, it is possible to obtain an overpressure which is sufficient to expand the body while making the fluid circulate inside to remove heat.
This process is fairly easy to apply, but the heat capacity of the air being relatively low, the amount of heat that can be removed is quite limited. In this respect, the circulation of a liquid offers greater possibilities, but its total evacuation is less easy. It is also known to cool the body by means of the mass which is to fill it, but this assumes that the filling immediately follows the blowing, which is not always possible or desired.
The method forming the subject of the invention avoids the aforementioned drawbacks. I1 is characterized by the fact that a sublimable coolant is introduced into a blank of the body.
Preferably, a refrigerant sublimable under normal conditions will be used. This process is advantageous because the heat of sublimation of a material is greater than its specific heat. In addition, the transformation of said material into gas by sublimation contributes to the expansion of the hollow body, and its evacuation could not be simpler.
In a preferred embodiment, liquid carbon dioxide is brought to the inlet of the blank, which solidifies into small crystals of carbon dioxide snow which sublimes.
Another subject of the invention is an apparatus for implementing said method.
The accompanying drawing shows, by way of example, a cross section of one embodiment of the apparatus which the invention comprises.
In the drawing is shown a hollow body 2 formed, inside a mold 1 in two parts, by blowing by means of a blowing nozzle 3 of a parison 4 extruded by a die 5. Inside this nozzle 3 is a conduit 6 for supplying sublimable material, terminated by an atomization nozzle 7. A compressor, not shown, such as an air compressor, supplies the nozzle 3 with blowing air and another device, not shown, such as a pressurized tank, supplies line 6 with liquid carbon dioxide.
Valves not shown make it possible to open or close the supply of air and liquid carbon dioxide.
The operation of the apparatus shown, for an implementation of the method according to the invention, is as follows:
After extmsion n by the die 5, the parison 4 is taken in the mold 1. The air valve is opened and the blowing air supplied by the nozzle 3 expands the parison to form the hollow body 2. At the appointed time, the valve for supplying pressurized carbon dioxide supplied via line 6. It is projected inside the hollow body 2 through the nozzle 7 for a moment.
Simultaneously atomized and relaxed in situ, carbon dioxide immediately solidifies into small crystals of carbon dioxide snow which coats the wall of the aforesaid hollow body. Under the effect of the ambient heat, the small flakes of carbon dioxide snow pass slowly into the gaseous state while sublimating and absorbing said heat; the gas, in its turn, on heating, still absorbs a little heat. The carbon dioxide thus released contributes to applying the hollow body against the walls of the mold 1.
The air valve is closed and when the hollow body is sufficiently cooled, the mold is opened to eject the finished hollow body.
The choice of when to spray carbon dioxide depends on several factors.
It is not essential to separate completely in time the supply of blowing air and the projection of carbon dioxide. As the release of carbon dioxide contributes to the expansion of the parison, there may be a certain overlap in time between the supply of air and carbon dioxide, as long as the cooling effect of this denier does not solidify the parison before it matches the shape of the mold. As a variant, it is even possible to completely eliminate the air supply and leave the work of expansion of the parison to carbon dioxide alone, the nozzle 3 then being a simple mandrel. This latter implementation of the method is applicable in particular when the hollow body and / or the mold have a high thermal inertia compared to the flow of carbon dioxide.
Likewise, the invention is not limited to the arrangement shown in the drawing in which the nozzle 7 is flush with the end of the nozzle 3. The nozzle 7 may equally well be disposed inside the cavity of the mold or in inside the nozzle 3. In this last case, a mixture of air and sublimable refrigerant fluid is in fact introduced into the blank. With this variant, there is the additional advantage of cooling the blowing nozzle and thus preventing it from sticking to the end of the hollow body.
While carbon dioxide in liquid form has a number of advantages in carrying out the process, other sublimable materials can be used.
Finally, the method and apparatus described, although particularly intended for the manufacture by blow molding of hollow bodies in thermoplastic synthetic material, are also applicable to the manufacture by blow molding and molding of hollow bodies from other materials.
CLAIMS
I. Manufacturing process by blow molding and molding a hollow body, particularly in thermoplastic synthetic material, characterized in that a sublimable coolant is introduced into a blank of the body.