EP4642612A1 - Procede de refroidissement d'un recipient fabrique par etirage-soufflage - Google Patents

Procede de refroidissement d'un recipient fabrique par etirage-soufflage

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EP4642612A1
EP4642612A1 EP23841234.0A EP23841234A EP4642612A1 EP 4642612 A1 EP4642612 A1 EP 4642612A1 EP 23841234 A EP23841234 A EP 23841234A EP 4642612 A1 EP4642612 A1 EP 4642612A1
Authority
EP
European Patent Office
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container
preform
rod
drawing rod
blowing
Prior art date
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Pending
Application number
EP23841234.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierrick Protais
Laurent NAVEAU
Camille GUITON
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Sidel Participations SAS
Original Assignee
Sidel Participations SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Sidel Participations SAS filed Critical Sidel Participations SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7158—Bottles

Definitions

  • TITLE Process for cooling a container manufactured by stretch-blowing
  • the present invention relates to the field of manufacturing containers by blow-molding or stretch-blowing from preforms of thermoplastic material, such as for example polyethylene terephthalate, hereinafter “PET” or recycled polyethylene terephthalate, hereinafter “rPET ".
  • PET polyethylene terephthalate
  • rPET recycled polyethylene terephthalate
  • a forming device which comprises a mold having a cavity conforming to the impression of the container to be obtained.
  • the previously heated preform is received in the cavity.
  • its walls are subjected to so-called "biaxial” stretching to fit the mold's footprint.
  • the preform is stretched axially by means of a stretching rod to cause the axial expansion of the preform.
  • a fluid under pressure is injected into the preform so as to cause the radial expansion of the wall.
  • the drawing rod be adapted to guarantee a satisfactory thickness of the container wall.
  • Poor distribution of material is a recurring defect observed on containers produced by a molding and stretching/blowing process. It is not necessarily a question of ensuring that the thickness of the wall of the container is constant, because in certain cases it may be desirable to thicken certain areas, in particular those intended to undergo significant stress (especially near the bottom). It is rather a matter of ensuring that that the thickness of the material corresponds to the specifications of the container, as defined according to its shape and use. Furthermore, such variations in thickness, particularly at the bottom, can make it difficult, during the blowing phase, to evacuate the calories thus accumulated. The cooling thus provided by the heat transfer fluid circulating in the mold may then prove insufficient to adequately cool the material of the container.
  • This step consists of generating cooling of the bottom by the drawing rod, at the end of the blowing phase, over a very short time, at very localized locations on the bottom.
  • JP2001088202 proposes a drawing and cooling rod, having orifices specifically provided for cooling the bottom of a preform. These orifices are located on the body of the rod, above the tip formed at the end of said rod. The tip is designed to be placed in contact with the bottom of the preform during stretching, then slightly recessed during the cooling phase, to allow the gas to escape from the orifices and, thereby, cool the bottom, at the end of the blowing phase.
  • the cooling gas escapes in a poorly controlled manner, and is not directed in a manner precisely, localized towards the bottom of the container obtained.
  • said cooling gas is provided by a source of pressurized air so that said cooling consumes a large quantity of air, which generates additional costs in the manufacture of the containers.
  • One of the aims of the invention is therefore to remedy these drawbacks by proposing a process for cooling a container manufactured by stretch-blowing which is simple and inexpensive by limiting the consumption of pressurized air to cool the containers.
  • the cooling step being carried out via a stretching rod drawing comprising an interior cavity made in its body and at least one orifice communicating with the interior cavity, the air under high pressure introduced into the preform during the blowing step being stored in the interior cavity of the drawing rod then said high pressure air escaping from the draw rod orifice to cool the container until the pressure in the interior cavity of the draw rod is substantially equal to atmospheric pressure of the air in the container after degassing the container;
  • the orifices are cylindrical in shape, are at least five in number and have a diameter greater than or equal to 2 millimeters (mm).
  • Such a configuration of the drawing rod makes it possible to provide depressurization kinetics of said stretching which follows the depressurization kinetics of the container providing more effective cooling of the container.
  • the drawing rod in the extension of the body of the drawing rod, at the level of its distal end, the drawing rod comprises a flat, a tip projecting from this flat and an annular skirt in the extension of its body, the orifices, in communication with the interior cavity, being arranged and distributed on the flat, around said tip so as to direct the cooling gas towards the bottom of the container, over its entire lower surface , and thus improve the cooling stage.
  • the cylindrical shaped orifices preferably have a diameter of less than 4 millimeters (mm).
  • the air under high pressure P introduced into the preform during blowing is stored in a reservoir fluidly connected to the cavity of the drawing rod until the pressure in the cavity of the drawing rod and said reservoir are equal to air pressure under high pressure P in the container.
  • Said reservoir thus makes it possible to increase the duration of cooling and, ultimately, the efficiency of said cooling of the containers.
  • the cavity of the drawing rod and/or the reservoir are filled, during blowing, with air under high pressure P through a plurality of orifices opening into the cavity of the drawing rod, said orifices being positioned over all or part of the height of the drawing rod and over all or part of the circumference of said drawing rod.
  • the drawing rod begins to rise from the start of degassing of the container.
  • the stretching rod begins to rise from the end of degassing of the container, that is to say when the pressure in the container is substantially equal to the atmospheric pressure Pa.
  • the stretching rod begins to rise after a time delay ti from the start of degassing of the container.
  • Said time delay ti of the rise of the drawing rod is preferably between 0.01 and 1 second.
  • the time delay ti of the rise of the drawing rod is greater than or equal to the duration of degassing of the container.
  • the volume of high pressure air stored in the cavity of the drawing rod is between 10,000 and 150,000 mm 3 .
  • the volume of high pressure air stored in the tank is between 1000 and 2000000 mm 3 .
  • Said drawing rod preferably comprises a plurality of orifices distributed along said drawing rod and angularly distributed around said drawing rod, equidistantly or not.
  • said drawing rod comprises at least one orifice positioned at the lower free end of said drawing rod in order to cool the bottom of the containers.
  • FIG. 1 is a schematic representation seen from above of a rotary type molding machine, illustrating in particular the molding units, with the exception of the blowing and stretching means, distributed around a carousel, said blowing units being, depending on their relative position in relation to the entrance or exit of the machine, in the open position or in the closed position,
  • FIG. 2 is a partial schematic representation in perspective of one of the molding units of the machine shown in Figure 1, illustrating in particular, outside the unit in the open position, an exploded view of a mold made in three parts, in namely two half-molds and a base of mold,
  • FIG. 3 is a schematic representation in a vertical longitudinal median section of a molding unit of the machine, during a first step of a blowing cycle of a container, showing in particular the insertion of the distal end of the rod in a preform enclosed within a mold,
  • FIG. 4 is a schematic representation similar to Figure 3, during another next step at the end of the blowing cycle, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container and extending to the bottom of said blown container,
  • FIG. 5 is a schematic representation similar to Figures 3 and 4, during another subsequent step after the blowing cycle, showing in particular the filling of the interior cavity of the drawing rod with air under pressure, corresponding to the blowing air,
  • FIG. 6 is a schematic representation similar to Figures 3 to 5, during another subsequent step of start of degassing
  • FIG. 7 is a schematic representation similar to Figures 3 to 6, during another subsequent step of beginning of cooling, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container and extending to the bottom of said blown container,
  • FIG. 8 is a schematic representation similar to Figures 3 to 7, during another subsequent step of cooling medium, showing in particular the distal end of the rod introduced into the rising blown container,
  • FIG. 9 is a schematic representation similar to Figures 3 to 8, during a last step corresponding to the end of cooling, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container completely raised,
  • FIG. 10 is a vertical longitudinal sectional view of a detail of the molding unit during the first blowing stage shown in Figure 3, showing more particularly the drawing rod extending inside the preform,
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of an embodiment of the distal end of the drawing rod
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the embodiment of the distal end of the drawing rod shown in Figure 11,
  • FIG. 13 is a schematic representation in a vertical longitudinal median section of a variant of execution of the molding unit of the machine, during a first step of a blowing cycle of a container, showing in particular the insertion of the distal end of the rod into a preform enclosed within a mold,
  • FIG. 14 is a schematic representation similar to Figure 13, during another next step at the end of the blowing cycle, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container and extending to the bottom of said blown container,
  • FIG. 15 is a schematic representation similar to Figures 13 and 14, during another next step after the blowing cycle, showing in particular the filling of air under pressure of the interior cavity of the drawing rod and a tank connected to the interior cavity of the drawing rod, the pressurized air corresponding to the blowing air,
  • FIG. 16 is a schematic representation similar to Figures 13 to 15, during another subsequent step of start of degassing,
  • FIG. 17 is a schematic representation similar to Figures 13 to 16, during another subsequent stage of start of cooling, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container and extending to the bottom of said blown container,
  • FIG. 18 is a schematic representation similar to Figures 13 to 17, during another subsequent step of cooling medium, showing in particular the distal end of the rod introduced into the rising blown container,
  • FIG. 19 is a schematic representation similar to Figures 13 to 18, during a last step corresponding to the end of cooling, showing in particular the distal end of the rod introduced into the blown container completely raised.
  • said container manufacturing installation usually comprises a molding machine 1 comprising at least molding units 2 distributed circularly, in the form of a carousel 3.
  • Each molding unit 2 with reference in Figures 1 and 2, comprises at least one mold 4 and blowing means integrating a stretching rod 5, said mold 4 comprising at least two half-molds 4a, 4b which each have an internal molding face and which are respectively mounted on supports 6 movable around an axis molding cavity 7 of the container.
  • blow molds 4 are distributed circularly, in the form of a carousel 3 as visible in Figure 1, and surmounted by respective blowing installations.
  • the body of the blowing installation extends substantially vertically above the mold and substantially coaxially with the molding cavity 7 of the blowing mold 4.
  • Figure 2 schematically represents a perspective view of one of the molding units 2 of the machine according to the exemplary embodiment of Figure 1, illustrating in particular, outside the unit in the open position, an exploded view of a mold 4 made in three parts, namely two half-molds 4a, 4b and a mold base 8.
  • FIG. 3 is a schematic representation in a vertical longitudinal median section of a molding unit 2 of the machine, during a first step of a blowing cycle of a container from a preform 9 in PET and/or recycled PET, showing in particular the insertion of the distal end of the rod 5 in a preform 9 enclosed within a mold 4 and intended to be stretched and blown into one of the molds of blowing 4 of an installation described briefly above, so as to form a container 2, such as a bottle, said stretching rod 5 is in the high position and being inserted into the preform 9.
  • Said rod 5 is designed to be mounted in the body of the blowing installation also mentioned above.
  • Said stretching rod 5 extends longitudinally, parallel to the main axis Y.
  • the stretching rod 5 according to the invention is a hollow drawing rod, which then ensures a double function, a stretching function of on the one hand and another function of cooling the container on the other hand as will be detailed a little later. To do this, it has a first so-called proximal end (not shown) capable of being secured to a displacement device internal to the manufacturing installation.
  • Said preform 9, shown in more detail in Figure 10 conventionally comprises a body 10 of elongated, tubular shape, with a longitudinal axis of revolution, limited by a wall 11 secured in the upper part to a threaded neck 12, the neck 12 being separated from body 10 by a radial collar 13 projecting towards the outside of the preform, and in the lower part of a substantially hemispherical bottom 14.
  • said preform 9 illustrated in Figure 10 has a symmetry of revolution around its longitudinal axis which is substantially coaxial with the axis Y of the rod 5 when the preform 9 is placed in the molding unit 2.
  • the drawing rod 5 comprises a cylindrical or tubular body 15.
  • the body 15 of the stretching rod 5 may have a shoulder, that is to say present two longitudinal sections having two different diameters. This is particularly advantageous for blowing small diameter preforms.
  • Said body 15 also comprises a central interior cavity 16 extending axially and communicating with a plurality of orifices 17 through which a cooling gas, in particular air, is injected into the interior of the manufactured container in order to cool it .
  • the orifices 17 are therefore in fluid communication with the interior cavity 16.
  • the drawing rod 5 comprises a flat 18.
  • a tip 19 projects from this flat 18
  • Said stretching rod 5 further comprises an annular skirt 20 in the extension of its body 15.
  • the diameter of the annular skirt 20 is equal to the diameter of the body 15 of the drawing rod 1.
  • the cooling gas is directed in a very localized manner. It is quite obvious that the outer body 15 and the annular skirt 20 can be obtained in one piece or in two parts without departing from the scope of the invention.
  • Said drawing rod 5 has the advantage of directing the cooling gas towards the bottom of the container, over its entire lower surface, and thus improving the cooling step.
  • the orifices 17, in communication with the interior cavity 16, are arranged and distributed on the flat 18, around said tip 19.
  • the orifices 17 allow the cooling gas to be projected onto the bottom of the container breath.
  • the orifices 17 are arranged on the flat 18, and over its entire circumference, therefore allowing the projection of the cooling gas from the interior cavity 16 to the interior of the blown container.
  • the orifices 17 are for example cylindrical shape and preferably have a diameter between 1 and 4 millimeters (mm). They can also be of another shape, for example oblong.
  • the projection surface is between 3 and 6 square millimeters (mm 2 ) and does not exceed 20 square millimeters (mm2).
  • the projection surface corresponds to the sum of the surfaces of the orifices 17. It represents the quantity of cooling gas that can be projected thanks to the configuration of the rod 5, comprising orifices 17 playing the role of restriction orifices.
  • the protruding end 19 can be of any shape. In particular, said tip
  • the flat 18 is preferably perpendicular to the body 15 of the drawing rod 5.
  • the edges of the annular skirt 20 are rounded. This is particularly advantageous because it makes it possible to avoid any risk of tearing when said edges of the annular skirt 20 come into contact with the wall of the preform 9, for example during the stretching phase.
  • the annular skirt 20 has, for example, the same diameter as the diameter of the body 15 of the drawing rod 5.
  • the annular skirt 20 has, for example, the same diameter as the diameter of the body 15 of the drawing rod 5.
  • the height of the annular skirt 20 is less than the height of the tip 19 by a value of between 0.5 and 4 millimeters (mm), even more preferably by a value of 1mm.
  • the stretching rod 5 comprises at least five orifices 17 whose diameter is at least equal to 2 mm.
  • Such a configuration of the stretching rod 5 makes it possible to provide depressurization kinetics of said stretching rod 5 which follows the depressurization kinetics of the container, thus providing more effective cooling of said container.
  • said stretching rod 5 comprises a plurality of orifices 17 distributed along said stretching rod 5 and angularly distributed around said stretching rod 5, said orifices 17 being in communication with the interior cavity 16 of said stretching rod 5, to cool the entire body of the container and at least one orifice 17 positioned at the lower free end of said stretching rod 5 in order to cool the bottom of the containers.
  • the cooling step is an additional step in a process for manufacturing PET and recycled PET (“rPET”) containers.
  • This cooling step makes it possible in particular to reduce the internal temperature of the container obtained, and aims to limit the transfer of heat from the internal to the external after the container obtained leaves the mold. This also makes it possible to limit the collapse of the bottom, this collapse generally having a negative impact on stress, which increases the risk of rejects. Indeed, a base with a temperature that is too high will tend to collapse during the exit stage from the mold. The resulting container can then potentially present “stress” or other defects.
  • stress we mean marks of stress such as cracks for example.
  • the presence of the annular skirt 20 of the drawing rod 5 has the advantage of considerably improving the cooling step by amplifying the action of the cooling gas, the gas being directed in a localized manner where its presence is necessary. This then makes it possible to considerably improve the cooling step of the bottom of the container obtained, and therefore to achieve optimal cooling, even when, for reasons of rate, the duration of the cooling step must be very short.
  • a heated preform 9 being previously placed in a blow mold 4 having, in the closed position, a molding cavity 7 forming the imprint of the container to be blown, the blow mold 4 being closed, the stretching rod 5 is positioned in the preform 5 such that the latter extends coaxially with the preform 5.
  • said preform 9 in the blow mold 4 is blown via a blow nozzle 21 by the introduction of air under high pressure P into said preform 9 and, substantially simultaneously, a step of stretching said preform 9 by vertical movement downwards of said rod stretching 5 in said preform 9 by bearing against the bottom 14 of said preform 9 so as to facilitate the axial elongation of the latter.
  • the gas introduced into said preform 9, and ultimately the container formed by said blowing enters the interior cavity 16 of the drawing rod 5 through the orifice(s) 17, until that the pressure inside said interior cavity 16 of the drawing rod is substantially equal to the pressure P of the air initially introduced into the preform 9 to form the container.
  • air under high pressure P introduced into the preform during the blowing step is stored in the interior cavity 16 of the drawing rod 5.
  • the gas under high pressure P contained in the container is degassed through the blowing nozzle 21 then, with reference to Figure 7, the air under high pressure P stored in the interior cavity 16 of the draw rod 5 escapes from the port(s) 17 of the draw rod 5 to cool the container until the pressure in the interior cavity 16 of the draw rod 5 is equal to atmospheric pressure Pa of the air in the container after degassing of said container.
  • said container thus formed and cooled is extracted in a conventional manner through the opening of said blow mold 4.
  • the step of cooling the blown container is carried out without having to consume additional compressed air solely dedicated to cooling, which makes it possible to reduce the consumption of compressed air, although that a little more compressed air is consumed during the blowing stage, and ultimately to reduce the manufacturing costs of the containers.
  • the stretching rod 5 begins to rise from the start of degassing of the container; however, according to a variant of execution of the method according to the invention, the stretching rod 5 can begin to rise from the end of degassing of the container, that is to say after the pressure in the container is substantially equal to the atmospheric pressure Pa. It will be observed that, in this last variant of execution of the process, the air contained in the interior cavity is entirely projected onto the bottom of the container so that the cooling of said bottom of the container is optimal.
  • the stretching rod 5 begins to rise after a time delay ti from the start of degassing of the container.
  • said time delay ti of the raising of the drawing rod is preferably between 0.01 and 1 second.
  • the volume of high pressure air stored in the interior cavity 16 of the drawing rod 5 is between 10,000 and 150,000 mm 3 in order to ensure sufficient cooling of the container.
  • the high pressure air P introduced into the preform 9 during blowing is stored in a reservoir 22 fluidly connected to the interior cavity 16 of the drawing rod 5 until the pressure in the cavity of the drawing rod and said reservoir is equal to the pressure of the high pressure air P in the container.
  • Said reservoir 22 thus makes it possible to increase the duration of cooling and, ultimately, the effectiveness of said cooling of the containers.
  • a heated preform 9 being previously placed in a blow mold 4 having, in the closed position, a molding cavity 7 forming the imprint of the container to be blown, the blow mold 4 being closed , the drawing rod 5 is positioned in the preform 5 such that the latter extends coaxially with the preform 5.
  • said preform 9 in the blow mold 4 is blown via a blow nozzle 21 by the introduction of air under high pressure P into said preform 9 and, substantially simultaneously, a step of stretching said preform 9 by vertical movement downwards of said rod stretching 5 in said preform 9 by bearing against the bottom 14 of said preform 9 so as to facilitate the axial elongation of the latter.
  • the gas introduced into said preform 9, and ultimately the container formed by said blowing enters the interior cavity 16 of the drawing rod 5 through the orifice(s) 17, as well as into the reservoir 22, until the pressure inside said interior cavity 16 of the drawing rod and the reservoir is substantially equal to the pressure P of the air initially introduced into the preform 9 to form the container.
  • air under high pressure P introduced into the preform during the blowing step is stored in the interior cavity 16 of the drawing rod 5 and in the reservoir 22.
  • the gas under high pressure P contained in the container is degassed through the blowing nozzle 21 then, with reference to Figure 17, the air under high pressure P stored in the interior cavity 16 of the draw rod 5 and into the reservoir escapes from the orifice(s) 17 of the draw rod 5 to cool the container until the pressure in the interior cavity 16 of the rod d stretching 5 and in the tank 22 is equal to atmospheric pressure Pa of the air in the container after degassing of said container.
  • said container thus formed and cooled is extracted in a conventional manner through the opening of said blow mold 4.
  • the stretching rod 5 preferably begins to rise from the start of degassing of the container; however, according to a variant of execution of the method according to the invention, the stretching rod 5 can begin to rise from the end of degassing of the container, that is to say after the pressure in the container is substantially equal to atmospheric pressure Pa. According to another variant of execution of the method according to the invention, the stretching rod 5 begins to rise after a time delay ti from the start of degassing of the container. In this case, said time delay ti of the raising of the drawing rod is preferably between 0.01 and 1 second. The time delay ti of the rise of the drawing rod is preferably greater than or equal to the duration of the degassing of the container, which corresponds to a rise of the rod after the end of the degassing of the container.
  • the volume of high pressure air stored in the tank 22 is preferably between 1000 and 2000000 mm 3 , the volume of high pressure air stored in the interior cavity 16 of the drawing rod 5 being for its part between 10,000 and 150,000 mm 3 in the same way as previously.
  • the interior cavity 16 of the drawing rod 5 and/or the reservoir 22 are filled, during blowing, with air under high pressure P through a plurality of orifices 17 opening into the interior cavity 16 of the drawing rod 5, said orifices 17 being positioned over all or part of the height of the drawing rod 5 and over all or part of the circumference of said drawing rod 5.
  • said drawing rod 5 preferably comprises a plurality of orifices 17 distributed along said drawing rod 5 and angularly distributed around said drawing rod 5. Moreover, said drawing rod 5 comprises at least one orifice 17 positioned at the lower free end of said drawing rod 5 in order to cool the bottom of the containers.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un récipient par étirage soufflage, comprenant au moins les étapes suivantes de : - placement d'une préforme (9) préalablement chauffée dans un moule de soufflage (4) présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage (7) formant l'empreinte du récipient à souffler; - fermeture dudit moule de soufflage (4); - soufflage de ladite préforme (9) dans le moule de soufflage (4) par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage (21) par l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme (9) et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de ladite préforme (9) par insertion d'une tige d'étirage (5) à l'intérieur de ladite préforme (9) en prenant appui contre le fond (14) de ladite préforme (9) de manière à faciliter l'allongement axial de cette dernière; - refroidissement de l'intérieur dudit récipient ainsi formé par projection d'air par l'intermédiaire de ladite tige d'étirage (5) simultanément ou postérieurement au dégazage du récipient, l'étape de refroidissement étant réalisée par l'intermédiaire d'une tige d'étirage (5) comportant une cavité intérieure (16) pratiquée dans son corps (15) et au moins un orifice (17) communiquant avec la cavité intérieure (16), l'air sous haute pression P introduit dans la préforme (9) lors de l'étape de soufflage étant stocké dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) puis ledit air sous haute pression P s'échappant de l'orifice (17) de la tige d'étirage (5) pour refroidir le récipient jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) soit sensiblement égale à pression atmosphérique Pa de l'air dans le récipient après le dégazage du récipient - remontée de ladite tige d'étirage (5); - extraction dudit récipient soufflé par ouverture dudit moule de soufflage (4); Ledit procédé étant remarquable en ce que les orifices (17) sont de forme cylindrique, sont au moins au nombre de cinq et ont un diamètre suéprieur ou égal à 2 millimètres (mm).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de refroidissement d’un récipient fabriqué par étirage- soufflage
Domaine technique
La présente invention relève du domaine de la fabrication de récipients par soufflage ou étirage-soufflage à partir de préformes en matériau thermoplastique, telle que par exemple le polyéthylène téréphtalate, ci-après « PET » ou du polyéthylène téréphtalate recyclé, ci-après « rPET ». Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de refroidissement destinée à être mise en œuvre dans une technique d'étirage soufflage pour la formation de récipients.
Etat de la technique
Il est connu de former des récipients en matériau thermoplastique par étirage soufflage de préformes préalablement chauffées à une température suffisante pour en ramollir les parois.
A cet effet, on utilise un dispositif de formage qui comporte un moule présentant une cavité conformée à l'empreinte du récipient à obtenir. La préforme préalablement chauffée est reçue dans la cavité. Puis, ses parois sont soumises à un étirage dit "biaxial" pour venir épouser l'empreinte du moule. Pour ce faire, la préforme est étirée axialement au moyen d'une tige d'étirage pour provoquer l'expansion axiale de la préforme. Simultanément à cette opération d'étirage, un fluide sous pression est injecté dans la préforme de manière à provoquer l'expansion radiale de la paroi.
Un tel procédé de formage est bien connu. Pour que le récipient final présente un fond parfaitement moulé, il est préférable que la tige d'étirage soit adaptée pour garantir une épaisseur satisfaisante de la paroi du récipient. Une mauvaise répartition de la matière est un défaut récurrent constaté sur les récipients produits par un procédé de moulage et étirage/soufflage. Il ne s'agit pas nécessairement de veiller à ce que l'épaisseur de la paroi du récipient soit constante, car dans certains cas il peut être souhaitable d'épaissir certaines zones, en particulier celles destinées à subir des contraintes importantes (notamment à proximité du fond). Il s'agit plutôt de veiller à ce que l'épaisseur de matière corresponde au cahier des charges du récipient, tel que défini en fonction de sa forme et de son utilisation. Par ailleurs, de telles variations d'épaisseurs, notamment dans le fond, peuvent rendre difficiles, lors de la phase de soufflage, l'évacuation des calories ainsi accumulées. Le refroidissement ainsi apporté par le fluide caloporteur circulant dans le moule peut alors se révéler insuffisant pour refroidir convenablement le matériau du récipient.
Pour répondre à ces contraintes, une étape additionnelle de refroidissement interne peut s'avérer très utile. Cette étape consiste à générer un refroidissement du fond par la tige d'étirage, à la fin de la phase de soufflage, sur un temps très court, à des endroits très localisés du fond.
Des procédés ont ainsi été mis au point pour favoriser une répartition de la matière adaptée à des cahiers des charges exigeants.
En outre, dans le domaine de la fabrication de récipients par moulage et étirage/soufflage, il est fait de plus en plus recours à du PET recyclé, pour des raisons écologiques. Ce matériau augmente encore le problème de distribution de la matière car il présente des propriétés différentes de capabilité d'étirage et d'absorption de chauffe : la maîtrise du refroidissement du récipient ainsi formé est donc encore plus cruciale.
Par ailleurs, malgré les précisions apportées aux procédés d'étirage soufflage, il existe donc encore des problèmes de déformation du fond après démoulage de la bouteille, notamment en raison d'un manque de maîtrise de la phase de refroidissement, phénomène de déformation grandissant par l'accélération constante des cadences de production.
A cet égard, on connaît le document JP2001088202 qui propose une tige d'étirage et de refroidissement, ayant des orifices spécifiquement prévus pour refroidir le fond d'une préforme. Ces orifices sont situés sur le corps de la tige, au-dessus de l'embout formé à l'extrémité de ladite tige. L'embout est prévu pour se placer au contact du fond de la préforme pendant l'étirage, puis légèrement en retrait lors de la phase de refroidissement, pour laisser le gaz s'échapper des orifices et, par cet effet, refroidir le fond, à la fin de la phase de soufflage. Néanmoins, dans cette configuration, le gaz de refroidissement s'échappe de manière peu contrôlée, et n'est pas dirigé de manière précise, de façon localisée vers le fond du récipient obtenu. Par ailleurs, ledit gaz de refroidissement est procuré par une source d'air sous pression de sorte que ledit refroidissement consomme une grande quantité d'air, ce qui génère un surcoût dans la fabrication des récipients.
On connaît également le document US8574486B2 qui décrit un procédé de moulage par soufflage de récipients, dans lequel une préforme, après un conditionnement thermique à l'intérieur d'un moule de soufflage, est étirée par une tige d'étirage et transformée en un récipient sous l'effet de la pression de soufflage, et dans lequel du gaz sous pression est conduit dans le récipient à travers la tige d'étirage pour le refroidir. Ledit gaz sous pression est introduit dans le récipient par au moins deux voies d'écoulement, une première voie d'écoulement s'étendant à travers la tige d'étirage qui comporte une pluralité d'orifices sur une partie de sa longueur, et une seconde voie d'écoulement passant à côté de la tige d'étirage.
Ce type de procédé, bien que permettant un refroidissement du récipient par un balayage au moyen de la tige d'étirage, présente néanmoins l'inconvénient d'être particulièrement consommateur d'air sous pression grevant le coût de fabrication des récipients.
Divulgation de l'invention
L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de refroidissement d'un récipient fabriqué par étirage-soufflage simple et peu onéreux en limitant la consommation d'air sous pression pour refroidir les récipients.
A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un récipient par étirage soufflage, comprenant au moins les étapes suivantes de :
- placement d'une préforme préalablement chauffée dans un moule de soufflage présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage formant l'empreinte du récipient à souffler ;
- fermeture dudit moule de soufflage ;
- soufflage de ladite préforme dans le moule de soufflage par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage par l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de ladite préforme par insertion d'une tige d'étirage à l'intérieur de ladite préforme en prenant appui contre le fond de ladite préforme de manière à faciliter l'allongement axial de cette dernière ;
- refroidissement de l'intérieur dudit récipient ainsi formé par projection d'air par l'intermédiaire de ladite tige d'étirage simultanément ou postérieurement au dégazage du récipient, l'étape de refroidissement étant réalisée par l'intermédiaire d'une tige d'étirage comportant une cavité intérieure pratiquée dans son corps et au moins un orifice communiquant avec la cavité intérieure, l'air sous haute pression introduit dans la préforme lors de l'étape de soufflage étant stocké dans la cavité intérieure de la tige d'étirage puis ledit air sous haute pression s'échappant de l'orifice de la tige d'étirage pour refroidir le récipient jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure de la tige d'étirage soit sensiblement égale à pression atmosphérique de l'air dans le récipient après le dégazage du récipient ;
- remontée de ladite tige d'étirage ;
- extraction dudit récipient soufflé par ouverture dudit moule de soufflage ;
Ledit procédé étant remarquable en ce que les orifices sont de forme cylindrique, sont au moins au nombre de cinq et ont un diamètre suéprieur ou égal à 2 millimètres (mm).
Une telle configuration de la tige d'étirage permet de procurer une cinétique de dépressurisation de ladite d'étirage qui suit la cinétique de dépressurisation du récipient procurant un refroidissement plus efficace du récipient.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, dans le prolongement du corps de la tige d'étirage, au niveau de son extrémité distale, la tige d'étirage comprend un méplat, un embout faisant saillie à partir de ce méplat et une jupe annulaire dans le prolongement de son corps, les orifices, en communication avec la cavité intérieure, étant arrangés et répartis sur le méplat, autour dudit embout de manière à diriger le gaz de refroidissement vers le fond du récipient, sur l'ensemble de sa surface inférieure, et ainsi améliorer l'étape de refroidissement.
De préférence, les orifices de forme cylindrique présentent, de préférence, un diamètre inférieur à 4 millimètres (mm).
Selon une variante d'exécution particulièrement avantageuse, l'air sous haute pression P introduit dans la préforme lors du soufflage est stocké dans un réservoir connecté fluidiquement à la cavité de la tige d'étirage jusqu'à ce que la pression dans la cavité de la tige d'étirage et dudit réservoir soit égale à pression de l'air sous haute pression P dans le récipient. Ledit réservoir permet ainsi d'augmenter la durée du refroidissement et, in fine, l'efficacité dudit refroidissement des récipients.
Par ailleurs, la cavité de la tige d'étirage et/ou le réservoir sont remplis, lors du soufflage, d'air sous haute pression P à travers une pluralité d'orifices débouchant dans la cavité de la tige d'étirage, lesdits orifices étant positionnés sur tout ou partie de la hauteur de la tige d'étirage et sur tout ou partie de la circonférence de ladite tige d'étirage.
Selon une variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage commence à remonter à partir du début du dégazage du récipient.
Selon une seconde variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage commence à remonter à partir de la fin du dégazage du récipient, c'est-à-dire quand la pression dans le récipient est sensiblement égale à la pression atmosphérique Pa.
Selon une autre variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage commence à remonter après une temporisation ti à compter du début du dégazage du récipient.
Ladite temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage est, de préférence, comprise entre 0,01 et 1 seconde.
De préférence, la temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage est supérieure ou égale à la durée du dégazage du récipient.
Par ailleurs, le volume d'air sous haute pression stocké dans la cavité de la tige d'étirage est compris entre 10000 et 150000 mm3.
De plus, le volume d'air sous haute pression stocké dans le réservoir est compris entre 1000 et 2000000 mm3.
Ladite tige d'étirage comporte, de préférence, une pluralité d'orifices répartis le long de ladite tige d'étirage et angulairement répartis autour de ladite tige d'étirage, de manière équidistante ou non. De préférence, ladite tige d'étirage comporte au moins un orifice positionné à l'extrémité libre inférieure de ladite tige d'étirage afin de refroidir le fond des récipients.
Accessoirement, l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme et, in fine, dans la cavité intérieure de la tige d'étirage, est réalisée à différentes pressions croissantes PI, P2,...Pn.
Brève description des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d'exécution, données à titre d'exemples non limitatif, du procédé de refroidissement d'un récipient fabriqué par étirage-soufflage conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] est une représentation schématique vue de dessus d'une machine de moulage de type rotative, illustrant notamment les unités de moulage, à l'exception des moyens de soufflage et d'étirage, réparties autour d'un carrousel, lesdits unités de soufflage étant, en fonction de leur position relative par rapport à l'entrée ou la sortie de la machine, en position ouverte ou en position fermée,
[Fig. 2] est une représentation schématique partielle en perspective d'une des unités de moulage de la machine représentée sur la figure 1, illustrant notamment, hors de l'unité en position ouverte, une vue éclatée d'un moule réalisé en trois parties, à savoir deux demi-moules et un fond de moule,
[Fig. 3] est une représentation schématique selon une coupe médiane longitudinale verticale d'une unité de moulage de la machine, au cours d'une première étape d'un cycle de soufflage d'un récipient, montrant notamment l'insertion de l'extrémité distale de la tige dans une préforme enfermée au sein d'un moule,
[Fig. 4] est une représentation schématique similaire à la figure 3, au cours d'une autre étape suivante en fin de cycle de soufflage, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé et s'étendant jusqu'au fond dudit récipient soufflé,
[Fig. 5] est une représentation schématique similaire aux figures 3 et 4, au cours d'une autre étape suivante après le cycle de soufflage, montrant notamment le remplissage de la cavité intérieure de la tige d'étirage d'air sous pression, correspondant à l'air de soufflage,
[Fig. 6] est une représentation schématique similaire aux figures 3 à 5, au cours d'une autre étape suivante de début de dégazage, [Fig. 7] est une représentation schématique similaire aux figures 3 à 6, au cours d'une autre étape suivante de début de refroidissement, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé et s'étendant jusqu'au fond dudit récipient soufflé,
[Fig. 8] est une représentation schématique similaire aux figures 3 à 7, au cours d'une autre étape suivante de milieu de refroidissement, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé remontant,
[Fig. 9] est une représentation schématique similaire aux figures 3 à 8, au cours d'une dernière étape correspondant à la fin du refroidissment, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé totalement remontée,
[Fig. 10] est une vue en coupe longitudinale verticale d'un détail de l'unité de moulage au cours de la première étape de soufflage représentée sur la figure 3, montrant plus particulièrement la tige d'étirage s'étendant à l'intérieur de la préforme,
[Fig. 11] est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation de l'extrémité distale de la tige d'étirage,
[Fig. 12] est une vue en coupe longitudinale du mode de réalisation de l'extrémité distale de la tige d'étirage représentée sur la figure 11,
[Fig. 13] est une représentation schématique selon une coupe médiane longitudinale verticale d'une variante d'exécution de l'unité de moulage de la machine, au cours d'une première étape d'un cycle de soufflage d'un récipient, montrant notamment l'insertion de l'extrémité distale de la tige dans une préforme enfermée au sein d'un moule,
[Fig. 14] est une représentation schématique similaire à la figure 13, au cours d'une autre étape suivante en fin de cycle de soufflage, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé et s'étendant jusqu'au fond dudit récipient soufflé,
[Fig. 15] est une représentation schématique similaire aux figures 13 et 14, au cours d'une autre étape suivante après le cycle de soufflage, montrant notamment le remplissage d'air sous pression de la cavité intérieure de la tige d'étirage et d'un réservoir connecté à la cavité intérieure de la tige d'étirage, l'air sous pression correspondant à l'air de soufflage,
[Fig. 16] est une représentation schématique similaire aux figures 13 à 15, au cours d'une autre étape suivante de début de dégazage,
[Fig. 17] est une représentation schématique similaire aux figures 13 à 16, au cours d'une autre étape suivante de début de refroidissement, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé et s'étendant jusqu'au fond dudit récipient soufflé,
[Fig. 18] est une représentation schématique similaire aux figures 13 à 17, au cours d'une autre étape suivante de milieu de refroidissement, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé remontant,
[Fig. 19] est une représentation schématique similaire aux figures 13 à 18, au cours d'une dernière étape correspondant à la fin du refroidissement, montrant notamment l'extrémité distale de la tige introduite au sein du récipient soufflé totalement remontée.
Mode de réalisation de l'invention
Dans la suite de la description du récipient suivant l'invention, les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments. Les différentes vues ne sont pas nécessairement tracées à l'échelle. Par ailleurs, la présente invention est plus particulièrement destinée à être mise en œuvre dans une installation de fabrication de récipients bouteilles en PET ; toutefois, il est bien évident que l'invention pourra être adaptée pour la fabrication de tout type de récipient sans pour aurant sortir du cadre de l'invention.
En référence à la figure 1, ladite installation de fabrication de récipients comprend, usuellement, une machine de moulage 1 comportant au moins des unités de moulage 2 répartis circulairement, sous la forme d'un carrousel 3. Chaque unité de moulage 2, en référence aux figures 1 et 2, comporte au moins un moule 4 et des moyens de soufflage intégrant une tige d'étirage 5, ledit moule 4 comportant au moins deux demi- moules 4a, 4b qui comportent chacun une face interne de moulage et qui sont respectivement montés sur des supports 6 mobiles autour d'un axe X, entre au moins une position ouverte et une position fermée de l'unité de moulage 2, dans laquelle lesdites faces internes desdits au moins deux demi-moules 4a, 4b joints délimitent ensemble une cavité de moulage 7 du récipient.
En pratique, les moules de soufflage 4 sont répartis circulairement, sous la forme d'un carrousel 3 comme visible en figure 1, et surmontés par des installations de soufflage respectives. En pratique, toujours, et comme visible sur la figure 2, le corps de l'installation de soufflage s'étend sensiblement verticalement au-dessus du moule et sensiblement coaxialement à la cavité 7 de moulage du moule de soufflage 4. La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'une des unités de moulage 2 de la machine selon l'exemple de réalisation de la figure 1, illustrant notamment, hors de l'unité en position ouverte, une vue éclatée d'un moule 4 réalisé en trois parties, à savoir deux demi-moules 4a, 4b et un fond de moule 8.
Tous ces éléments étant bien connus de l'Homme du métier, ils ne seront pas décrits plus en détail pour une meilleure compréhension de l'invention.
En référence à la figure 3, qui est une représentation schématique selon une coupe médiane longitudinale verticale d'une unité de moulage 2 de la machine, au cours d'une première étape d'un cycle de soufflage d'un récipient à partir d'une préforme 9 en PET et/ou en PET recyclé, montrant notamment l'insertion de l'extrémité distale de la tige 5 dans une préforme 9 enfermée au sein d'un moule 4 et destinée à être étirée et soufflée dans un des moules de soufflage 4 d'une installation décrite brièvement ci- dessus, de manière à former un récipient 2, tel qu'une bouteille, ladite tige 5 d'étirage est en position haute et en cours d'insertion dans la préforme 9.
Ladite tige 5 est conçue pour être montée dans le corps de l'installation de soufflage évoquée également ci-dessus. Ladite tige d'étirage 5 s'étend longitudinalement, parallèlement à l'axe principal Y. La tige d'étirage 5 selon l'invention est une tige d'étirage creuse, qui assure alors une double fonction, une fonction d'étirage d'une part et une autre fonction de refroidissement du récipient d'autre part comme il sera détaillée un peu plus loin. Elle présente, pour ce faire, une première extrémité dite proximale (non représentée) apte à être solidarisée à un dispositif de déplacement interne à l'installation de fabrication.
Ladite préforme 9, représentée plus en détail à la figure 10, comporte de manière classique un corps 10 de forme allongé, tubulaire, d'axe de révolution longitudinal, limité par une paroi 11 solidaire en partie haute d'un col 12 fileté, le col 12 étant séparé du corps 10 par une colerette 13 radiale faisant saillie vers l'extérieur de la préforme, et en partie basse d'un fond 14 sensiblement hémisphérique. Ainsi, ladite préforme 9 illustrée en figure 10 présente une symétrie de révolution autour de son axe longitudinal qui est sensiblement coaxial à l'axe Y de la tige 5 lorsque la préforme 9 est mise en place dans l'unité de moulage 2. On observera que, dans la suite de la description, on qualifiera de « vertical » toute direction parallèle à l'axe de révolution Y de la tige 5 et de « transversal » toute direction perpendiculaire à l'axe de révolution Y de la tige 5.
En référence aux figures 10 à 12, la tige d'étirage 5 comprend un corps 15 cylindrique ou tubulaire. Dans des modes de réalisation, non représentées sur les figures, le corps 15 de la tige d'étirage 5 pourra présenter un épaulement, c'est-à-dire présenter deux sections longitudinales ayant deux diamètres différents. Cela est particulièrement avantageux pour le soufflage de préformes de faible diamètre.
Ledit corps 15 comprend également une cavité intérieure 16 centrale s'étendant axialement et communiquant avec une pluralité d'orifices 17 par lesquels un gaz de refroidissement, en particulier de l'air, est injecté à l'intérieur du récipient fabriqué afin de le refroidir. Les orifices 17 sont donc en communication fluidique avec la cavité intérieure 16. Dans le prolongement du corps 15, au niveau de son extrémité distale, la tige d'étirage 5 comprend un méplat 18. Un embout 19 fait saillie à partir de ce méplat 18. Ladite tige d'étirage 5 comprend en outre, une jupe annulaire 20 dans le prolongement de son corps 15.
Dans ce mode de réalisation particulier, le diamètre de la jupe annulaire 20 est égal au diamètre du corps 15 de la tige d'étirage 1. Dans cette configuration avantageuse, le gaz de refroidissement est dirigé de manière très localisée. Il est bien évident que le corps 15 extérieur et la jupe annulaire 20 pourront être obtenus d'un seul tenant ou en deux parties sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Ladite tige d'étirage 5 présente l'avantage de diriger le gaz de refroidissement vers le fond du récipient, sur l'ensemble de sa surface inférieure, et ainsi d'améliorer l'étape de refroidissement.
Dans cet exemple particulier de réalisation, les orifices 17, en communication avec la cavité intérieure 16, sont arrangés et répartis sur le méplat 18, autour dudit embout 19. Les orifices 17 permettent au gaz de refroidissement d'être projeté sur le fond du récipient soufflé. Les orifices 17 sont disposés sur le méplat 18, et sur l'ensemble de sa circonférence, permettant donc la projection du gaz de refroidissement depuis la cavité intérieure 16 jusqu'à l'intérieur du récipient soufflé. Les orifices 17 sont par exemple de forme cylindrique et ont de préférence un diamètre compris entre 1 et 4 millimètres (mm). Ils peuvent également être d'une autre forme, par exemple de forme oblongue.
Par ailleurs, selon un mode de réalisation préféré, la surface de projection est comprise entre 3 et 6 millimètres carrés (mm2) et n'excède pas 20 millimètres carrés (mm2). La surface de projection correspond à la somme des surfaces des orifices 17. Elle représente la quantité de gaz de refroidissement pouvant être projetée grâce à la configuration de la tige 5, comprenant des orifices 17 jouant le rôle d'orifices de restriction. L'embout 19 saillant peut être de toute forme. En particulier, ledit embout
19 peut être de forme conique, de forme conique arrondie, de forme ovoïde, de forme hémisphérique, etc. De plus, le méplat 18 est, de préférence, perpendiculaire au corps 15 de la tige d'étirage 5. Accessoirement, les bords de la jupe annulaire 20 sont arrondis. Ceci est particulièrement avantageux car il permet d'éviter tout risque de déchirement lorsque lesdits bords de la jupe annulaire 20 viennent à toucher la paroi de la préforme 9, par exemple lors de la phase d'étirage. La jupe annulaire 20 a, par exemple, le même diamètre que le diamètre du corps 15 de la tige d'étirage 5. En outre, la jupe annulaire
20 a une hauteur inférieure à la hauteur de l'embout 19 de sorte que ledit embout 19 fait saillie de la jupe annulaire 20. En d'autres termes, l'extrémité distale de la tige d'étirage 5 est formée par l'embout 19 et la jupe annulaire 20 est un prolongement du corps 15 extérieur par rapport au méplat 18. Cela permet de diriger le gaz de refroidissement de manière contrôlée lorsqu'il quitte la cavité intérieure 16 à travers les orifices 17. Par exemple, la hauteur de la jupe annulaire 20 est inférieure à la hauteur de l'embout 19 d'une valeur comprise entre 0,5 et 4 millimètres (mm), encore plus préférentiellement d'une valeur de 1mm.
Selon un mode de réalisation préféré, la tige d'étirage 5 comporte au moins cinq orifices 17 dont le diamètre est au moins égal à 2 mm. Une telle configuration de la tige d'étirage 5 permet de procurer une cinétique de dépressurisation de ladite d'étirage 5 qui suit la cinétique de dépressurisation du récipient procurant ainsi un refroidissement plus efficace dudit récipient.
De préférence, ladite tige d'étirage 5 comporte une pluralité d'orifices 17 répartis le long de ladite tige d'étirage 5 et angulairement répartis autour de ladite tige d'étirage 5, lesdits orifices 17 étant en communication avec la cavité intérieure 16 de ladite tige d'étirage 5, pour refroidir l'ensemble du corps du récipient et au moins un orifice 17 positionné à l'extrémité libre inférieure de ladite tige d'étirage 5 afin de refroidir le fond des récipients.
L'étape de refroidissement est une étape additionnelle dans un procédé de fabrication de récipients en PET et en PET recyclé (« rPET »). Cette étape de refroidissement permet notamment de réduire la température interne du récipient obtenu, et a pour but de limiter le transfert de chaleur de l'interne vers l'externe après la sortie du récipient obtenu du moule. Cela permet également de limiter l'effondrement du fond, cet effondrement ayant généralement un impact négatif au stress, ce qui augmente le risque de rebuts. En effet, un fond présentant une température trop élevée aura tendance à s'affaisser lors de l'étape de sortie du moule. Le récipient obtenu peut alors potentiellement présenter du « stress » ou d'autres défauts. On entend par « stress » des marques de contraintes telles que des fissures par exemple. On observera que la présence de la jupe annulaire 20 de la tige d'étirage 5 a pour avantage d'améliorer considérablement l'étape de refroidissement en amplifiant l'action du gaz de refroidissement, le gaz étant dirigé de manière localisée là où sa présence est nécessaire. Cela permet alors d'améliorer considérablement l'étape de refroidissement du fond du récipient obtenu, et donc de réaliser un refroidissement optimal, même lorsque, pour des raisons de cadence, la durée de l'étape de refroidissement doit être très courte.
En référence aux figures 3 à 9, on décrira ci-après le procédé de fabrication d'un récipient par étirage soufflage avec une étape de refroidissement particulièrement avantageuse suivant l'invention d'un récipient à partir de la tige d'étirage précédemment décrite.
En référence à la figure 3, une préforme 9 chauffée étant préalablement placée dans un moule de soufflage 4 présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage 7 formant l'empreinte du récipient à souffler, le moule de soufflage 4 étant fermé, la tige d'étirage 5 est positionné dans la préforme 5 de telle sorte que cette dernière s'étende coaxialement à la préforme 5.
Ensuite, en référence à la figure 4, ladite préforme 9 dans le moule de soufflage 4 est soufflée par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage 21 par l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme 9 et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de ladite préforme 9 par déplacement vertical vers le bas de ladite tige d'étirage 5 dans ladite préforme 9 en prenant appui contre le fond 14 de ladite préforme 9 de manière à faciliter l'allongement axial de cette dernière.
En référence à la figure 5, le gaz introduit dans ladite préforme 9, et in fine le récipient formé par ledit soufflage, pénètre dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 à travers le ou les orifices 17, jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de ladite cavité intérieure 16 de la tige d'étirage soit sensiblement égale à la pression P de l'air introduit initialement dans la préforme 9 pour former le récipient. Ainsi, de l'air sous haute pression P introduit dans la préforme lors de l'étape de soufflage est stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5.
Une fois le récipient soufflé, en référence à la figure 6, le gaz sous haute pression P contenu dans le récipient est dégazé à travers la tuyère de soufflage 21 puis, en référence à la figure 7, l'air sous haute pression P stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 s'échappe du ou des orifices 17 de la tige d'étirage 5 pour refroidir le récipient jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 soit égale à pression atmosphérique Pa de l'air dans le récipient après le dégazage dudit récipient.
Lors de cette étape de refroidissement, c'est-à-dire de l'échappement de l'air initialement stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5, cette dernière est remontée progressivement, en référence à la figure 7, jusqu'à ce que ladite tige d'étirage 5 atteigne sa position haute, la position haute de la tige d'étirage correspondant à la fin de l'étape de refroidissement du récipient.
Dans une dernière étape, non représentée sur les figures, ledit récipient ainsi formé et refroidit est extrait de manière classique par l'ouverture dudit moule de soufflage 4.
On comprend bien que, suivant le procédé suivant l'invention, l'étape de refroidissement du récipient soufflé est réalisé sans avoir à consommer de l'air comprimé supplémentaire uniquement dédié au refroidissement ce qui permet de réduire la consommation d'air comprimé, bien qu'un peu plus d'air comprimé est consommé lors de l'étape de soufflage, et in fine de réduire les coût de fabrication des récipients. Dans cet exemple particulier de réalisation, la tige d'étirage 5 commence à remonter à partir du début du dégazage du récipient ; toutefois, selon une variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage 5 pourra commencer à remonter à partir de la fin du dégazage du récipient, c'est-à-dire après que la pression dans le récipient soit sensiblement égale à la pression atmosphérique Pa. On observera que, dans cette dernière variante d'exécution du procédé, l'air contenu dans la cavité intérieure est intégralement projeté sur le fond du récipient de sorte que le refroidissement dudit fond du récipient est optimal.
Selon une autre variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage 5 commence à remonter après une temporisation ti à compter du début du dégazage du récipient. Dans ce cas, ladite temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage est, de préférence, comprise entre 0,01 et 1 seconde.
Par ailleurs, le volume d'air sous haute pression stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 est compris entre 10000 et 150000 mm3 afin d'assurer un refroidissement suffisant du récipient.
Selon une variante d'exécution particulièrement avantageuse, représentée aux figures 13 à 19, l'air sous haute pression P introduit dans la préforme 9 lors du soufflage est stocké dans un réservoir 22 connecté fluidiquement à la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 jusqu'à ce que la pression dans la cavité de la tige d'étirage et dudit réservoir soit égale à pression de l'air sous haute pression P dans le récipient. Ledit réservoir 22 permet ainsi d'augmenter la durée du refroidissement et, in fine, l'efficacité dudit refroidissement des récipients.
Ainsi, en référence à la figure 13, une préforme 9 chauffée étant préalablement placée dans un moule de soufflage 4 présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage 7 formant l'empreinte du récipient à souffler, le moule de soufflage 4 étant fermé, la tige d'étirage 5 est positionné dans la préforme 5 de telle sorte que cette dernière s'étende coaxialement à la préforme 5.
Ensuite, en référence à la figure 14, ladite préforme 9 dans le moule de soufflage 4 est soufflée par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage 21 par l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme 9 et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de ladite préforme 9 par déplacement vertical vers le bas de ladite tige d'étirage 5 dans ladite préforme 9 en prenant appui contre le fond 14 de ladite préforme 9 de manière à faciliter l'allongement axial de cette dernière.
En référence à la figure 15, le gaz introduit dans ladite préforme 9, et in fine le récipient formé par ledit soufflage, pénètre dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 à travers le ou les orifices 17, ainsi que dans le réservoir 22, jusqu'à ce que la pression à l'intérieur de ladite cavité intérieure 16 de la tige d'étirage et du réservoir soit sensiblement égale à la pression P de l'air introduit initialement dans la préforme 9 pour former le récipient. Ainsi, de l'air sous haute pression P introduit dans la préforme lors de l'étape de soufflage est stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et dans le réservoir 22.
Une fois le récipient soufflé, en référence à la figure 16, le gaz sous haute pression P contenu dans le récipient est dégazé à travers la tuyère de soufflage 21 puis, en référence à la figure 17, l'air sous haute pression P stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et dans le réservoir s'échappe du ou des orifices 17 de la tige d'étirage 5 pour refroidir le récipient jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et dans le réservoir 22 soit égale à pression atmosphérique Pa de l'air dans le récipient après le dégazage dudit récipient.
Lors de cette étape de refroidissement, c'est-à-dire de l'échappement de l'air initialement stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et dans le réservoir 22, cette dernière est remontée progressivement, en référence à la figure 18, jusqu'à ce que ladite tige d'étirage 5 atteigne sa position haute, la position haute de la tige d'étirage correspondant à la fin de l'étape de refroidissement du récipient, en référence à la figure 19.
Dans une dernière étape, non représentée sur les figures, ledit récipient ainsi formé et refroidit est extrait de manière classique par l'ouverture dudit moule de soufflage 4.
De la même manière que précédemment, la tige d'étirage 5 commence, de préférence, à remonter à partir du début du dégazage du récipient ; toutefois, selon une variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage 5 pourra commencer à remonter à partir de la fin du dégazage du récipient, c'est-à-dire après que la pression dans le récipient soit sensiblement égale à la pression atmosphérique Pa. Selon une autre variante d'exécution du procédé suivant l'invention, la tige d'étirage 5 commence à remonter après une temporisation ti à compter du début du dégazage du récipient. Dans ce cas, ladite temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage est, de préférence, comprise entre 0,01 et 1 seconde. La temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage est, de préférence, supérieure ou égale à la durée du dégazage du récipient, ce qui correspond à une remontée de la tige après la fin du dégazage du récipient.
On observera que le volume d'air sous haute pression stocké dans le réservoir 22 est, de préférence, compris entre 1000 et 2000000 mm3, le volume d'air sous haute pression stocké dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 étant quant à lui compris entre 10000 et 150000 mm3 de la même manière que précédemment.
Par ailleurs, de préférence la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et/ou le réservoir 22 sont remplis, lors du soufflage, d'air sous haute pression P à travers une pluralité d'orifices 17 débouchant dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5, lesdits orifices 17 étant positionnés sur tout ou partie de la hauteur de la tige d'étirage 5 et sur tout ou partie de la circonférence de ladite tige d'étirage 5.
Afin que le refroidissement soit le plus homogène possible, ladite tige d'étirage 5 comporte, de préférence, une pluralité d'orifices 17 répartis le long de ladite tige d'étirage 5 et angulairement réparties autour de ladite tige d'étirage 5. De plus, ladite tige d'étirage 5 comporte au moins un orifice 17 positionné à l'extrémité libre inférieure de ladite tige d'étirage 5 afin de refroidir le fond des récipients.
Enfin, et accessoirement, l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme et, in fine, dans la cavité intérieure 16 de la tige d'étirage 5 et/ou dans le réservoir 22, est réalisée à différentes pressions croissantes PI, P2,...Pn. Lesdites pressions croissantes PI, P2,...Pn correspondent aux différentes pressions de soufflage bien connues dans les procédés de l'art antérieur incluant une récupération d'air notamment.
Il va de soi que l'Homme du métier dimensionnera la section du ou des orifices 17 de la tige, le volume de la cavité intérieure 16 et du réservoir 22, en fonction de la vitesse de dégazage (ladite vitesse de dégazage dépendant du volume du récipient soufflé, de la pression de soufflage et du diamètre du col notamment) afin d'optimiser le refroidissement du fond du récipient.
Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Procédé de fabrication d'un récipient par étirage soufflage, comprenant au moins les étapes suivantes de :
- placement d'une préforme (9) préalablement chauffée dans un moule de soufflage (4) présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage (7) formant l'empreinte du récipient à souffler ;
- fermeture dudit moule de soufflage (4) ;
- soufflage de ladite préforme (9) dans le moule de soufflage (4) par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage (21) par l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme (9) et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de ladite préforme (9) par insertion d'une tige d'étirage (5) à l'intérieur de ladite préforme (9) en prenant appui contre le fond (14) de ladite préforme (9) de manière à faciliter l'allongement axial de cette dernière ;
- refroidissement de l'intérieur dudit récipient ainsi formé par projection d'air par l'intermédiaire de ladite tige d'étirage (5) simultanément ou postérieurement au dégazage du récipient, l'étape de refroidissement étant réalisée par l'intermédiaire d'une tige d'étirage (5) comportant une cavité intérieure (16) pratiquée dans son corps (15) et au moins un orifice (17) communiquant avec la cavité intérieure (16), l'air sous haute pression P introduit dans la préforme (9) lors de l'étape de soufflage étant stocké dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) puis ledit air sous haute pression P s'échappant de l'orifice (17) de la tige d'étirage (5) pour refroidir le récipient jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) soit sensiblement égale à pression atmosphérique Pa de l'air dans le récipient après le dégazage du récipient
- remontée de ladite tige d'étirage (5) ;
- extraction dudit récipient soufflé par ouverture dudit moule de soufflage (4) ; caractérisé en ce que les orifices (17) sont de forme cylindrique, sont au moins au nombre de cinq et ont un diamètre suéprieur ou égal à 2 millimètres (mm).
[Revendication 2] Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, dans le prolongement du corps (15) de la tige d'étirage (5), au niveau de son extrémité distale, la tige d'étirage (5) comprend un méplat (18), un embout (19) faisant saillie à partir de ce méplat (18) et une jupe annulaire (20) dans le prolongement de son corps (15), les orifices (17), en communication avec la cavité intérieure (16), étant arrangés et répartis sur le méplat (18), autour dudit embout (19) de manière à diriger le gaz de refroidissement vers le fond du récipient, sur l'ensemble de sa surface inférieure, et ainsi améliorer l'étape de refroidissement.
[Revendication 3] Procédé suivant l'une quelconque des revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les orifices (17) de forme cylindrique présentent, de préférence, un diamètre inférieur à 4 millimètres (mm).
[Revendication 4] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'air sous haute pression P introduit dans la préforme (9) lors du soufflage est stocké dans un réservoir (22) connecté fluidiquement à la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) jusqu'à ce que la pression dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) et dudit réservoir (22) soit sensiblement égale à pression de l'air sous haute pression P dans le récipient.
[Revendication 5] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) et/ou le réservoir (22) sont remplis, lors du soufflage, d'air sous haute pression P à travers une pluralité d'orifices (17) débouchant dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5), lesdits orifices (17) étant positionnés sur tout ou partie de la hauteur de la tige d'étirage (5) et sur tout ou partie de la circonférence de ladite tige d'étirage (5).
[Revendication 6] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la tige d'étirage (5) commence à remonter à partir de la fin du dégazage du récipient, c'est-à-dire quand la pression dans le récipient est sensiblement égale à la pression atmosphérique Pa.
[Revendication 7] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la tige d'étirage (5) commence à remonter à partir du début du dégazage du récipient.
[Revendication 8] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la tige d'étirage (5) commence à remonter après une temporisation ti à compter du début du dégazage du récipient.
[Revendication 9] Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en ce que la temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage (5) est comprise entre 0,01 et 1 seconde.
[Revendication 10] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que la temporisation ti de la remontée de la tige d'étirage (5) est supérieure ou égale à la durée du dégazage du récipient.
[Revendication 11] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le volume d'air sous haute pression stocké dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5) est compris entre 10000 et 150000 mm3.
[Revendication 12] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 11 caractérisé en ce que le volume d'air sous haute pression stocké dans le réservoir (22) est compris entre 1000 et 2000000 mm3.
[Revendication 13] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que ladite tige d'étirage (5) comporte une pluralité d'orifices (17) répartis le long de ladite tige d'étirage (5) et angulairement répartis autour de ladite tige d'étirage (5).
[Revendication 14] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ladite tige d'étirage (5) comporte au moins un orifice (17) positionné à l'extrémité libre inférieure de ladite tige d'étirage (5).
[Revendication 15] Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que l'introduction d'un air sous haute pression P dans ladite préforme (9) et, in fine, dans la cavité intérieure (16) de la tige d'étirage (5), est réalisée à différentes pressions croissantes PI, P2,...Pn.
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