FR2939354A1 - Fabrication d'un corps creux par extrusion et soufflage d'une resine thermoplastique - Google Patents

Abstract

Dispositif de fabrication d'un corps creux comprenant un accumulateur présentant un conduit de sortie (16), et un mandrin (25) apte à être agencé en regard du conduit de sortie afin de guider une couche (34) de résine thermoplastique de forme tubulaire sortant dudit conduit de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend une pointe (17) mobile entre d'une part une position d'extrusion dans laquelle une extrémité de la pointe est en contact avec le mandrin, et d'autre part une position de fermeture dans laquelle ladite extrémité de la pointe est à distance du mandrin de manière à dégager, dans ledit conduit de sortie, un espace (35) situé entre ladite extrémité de la pointe et le mandrin, le dispositif de fabrication comprenant en outre une douille (18) mobile entre une position d'extrusion dans laquelle elle dégage le conduit de sortie et une position de fermeture dans laquelle elle pénètre dans le conduit de sortie autour de ladite pointe, afin de pousser dans ledit espace (35) de la résine thermoplastique présente autour de la pointe.

Description

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à la fabrication d'un corps creux par extrusion et soufflage d'une résine thermoplastique. En particulier, la présente invention concerne une machine d'extrusion-soufflage et un procédé de fabrication par extrusion-soufflage. Etat de la technique Le document WO 2004/078458 décrit une machine d'extrusion-soufflage pour la fabrication d'un corps creux, comprenant un accumulateur et un moule. Le fonctionnement de l'accumulateur implique des déplacements coaxiaux de nombreuses pièces mobiles. L'accumulateur présente donc une structure compliquée et coûteuse. De plus, dans ce document le goulot du corps creux est moulé au niveau de la sortie de l'accumulateur. Ce document ne traite donc pas de la fermeture de la paroi de fond du corps creux à l'opposé du goulot.

Le document US 3 289 247 décrit une autre machine d'extrusion-soufflage, dans laquelle le goulot du corps creux est moulé à distance de la sortie de l'accumulateur. Ce document nécessite la fermeture de la paroi de fond de la préforme, à l'opposé du goulot. Cette étape est réalisée par la fermeture du moule qui pince la préforme afin de souder son extrémité. Des inconvénients de cette machine sont qu'elle impose des contraintes sur la conception du moule, et que la soudure de l'extrémité de la préforme peut être imparfaite. De plus, dans certains cas, une étape de découpe du plastique qui dépasse du moule est nécessaire.

Le document EP 0 036 844 décrit aussi une machine d'extrusion-soufflage, dans laquelle le goulot du corps creux est moulé à distance de la sortie de l'accumulateur. Ce document nécessite également la fermeture de la paroi de fond de la préforme, à l'opposé du goulot. Cette étape est réalisée par la fermeture de deux mâchoires qui pincent la préforme afin de souder son extrémité, et d'une lame. Des inconvénients de cette machine sont que les mâchoires et la lame sont des pièces mobiles perpendiculairement à la direction d'extrusion, ce qui implique un encombrement latéral. Ici aussi, la soudure de l'extrémité de la préforme peut être imparfaite. De plus, la préforme fermée présente une nervure, ce qui peut être indésirable dans certains cas.

Résumé de l'invention Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir un dispositif et un procédé de fabrication de corps creux par extrusion et soufflage, qui ne présente pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. La solution proposée par l'invention est un dispositif de fabrication d'un corps creux comprenant un accumulateur présentant un conduit de sortie, et un mandrin apte à être agencé en regard du conduit de sortie afin de guider une couche de résine thermoplastique de forme tubulaire sortant dudit conduit de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend une pointe mobile entre d'une part une position d'extrusion dans laquelle une extrémité de la pointe est en contact avec le mandrin, et d'autre part une position de fermeture dans laquelle l'extrémité de la pointe est à distance du mandrin de manière à dégager, dans le conduit de sortie, un espace situé entre l'extrémité de la pointe et le mandrin, le dispositif de fabrication comprenant en outre une douille mobile entre une position d'extrusion dans laquelle elle dégage le conduit de sortie et une position de fermeture dans laquelle elle pénètre dans le conduit de sortie autour de la pointe, afin de pousser dans ledit espace de la résine thermoplastique présente autour de la pointe. Grâce à ces caractéristiques, l'extrémité de la couche tubulaire peut être fermée pour former une préforme, simplement par le mouvement de la pointe et de la douille. Comme la résine est poussée dans l'espace, une soudure de qualité est réalisée. De plus, le fond de la préforme a pour forme celui de l'espace dégagé entre la pointe et le mandrin, et il n'est pas nécessaire de retirer un reste de résine ou une nervure. Avantageusement, le conduit de sortie présente une portion cylindrique et une portion évasée, la pointe et la douille étant aptes à se déplacer parallèlement à une génératrice de la portion cylindrique. Comme les déplacements de la douille et de la pointe sont parallèles, ils n'impliquent pas nécessairement un encombrement important dans différentes directions. De préférence, lorsque la douille est dans sa position d'extrusion, 35 le conduit de sortie présente une section libre entourant la pointe, la douille présentant une section de forme correspondant à ladite section libre. Ainsi, la douille remplit la section libre du conduit de sortie, et sépare la résine présente dans le conduit de sortie de la résine présente dans le reste de l'accumulateur. Il y a donc une coupure nette entre la résine qui sert à former la préforme et la résine qui reste dans l'accumulateur. Selon un mode de réalisation particulier, le mandrin présente une extrémité en forme de calotte sphérique, la portion évasée présentant une 10 forme de calotte sphérique correspondante. Cela permet de donner une forme de calotte sphérique au fond de la préforme. Avantageusement, un organe de régulation de débit est agencé dans ledit accumulateur et mobile parallèlement à une génératrice de 15 ladite portion cylindrique. Comme cet autre déplacement est parallèle à ceux de la douille et de la pointe, il n'implique pas non plus un encombrement important dans différentes directions. En particulier, le dispositif de fabrication peut présenter une tête d'extrusion comprenant uniquement trois pièces 20 mobiles, à savoir la pointe, la douille et l'organe de régulation. L'invention propose aussi un procédé de fabrication d'un corps creux comprenant les étapes consistant à : - extruder une couche tubulaire de résine thermoplastique autour d'un mandrin, 25 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - dégager un espace situé entre une extrémité d'une pointe mobile et le mandrin, - pousser dans ledit espace de la résine thermoplastique présente autour de la pointe. 30 Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend le fait de faire varier le rapport entre d'une part le débit de résine thermoplastique servant à extruder ladite couche tubulaire et d'autre part la vitesse de déplacement d'une extrémité de ladite couche tubulaire. Ce procédé de fabrication peut être effectué avec un dispositif de 35 fabrication selon l'invention ci-dessus.

4 Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en perspective d'une machine selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du poste d'extrusion-soufflage 10 de la machine de la figure 1, - les figures 3 à 8 sont des vues en coupe de détails du poste d'extrusion-soufflage de la figure 2, au cours de différentes étapes de fonctionnement. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention 15 La figure 1 représente en perspective une machine d'extrusion-soufflage 1. Cette machine comprend un poste de plastification 2 et un poste d'extrusion-soufflage 3 reliés l'un à l'autre. Le poste de plastification 2 ne nécessite pas une description détaillée et ci-dessous on décrit la structure et le fonctionnement du poste d'extrusion-soufflage 3, 20 en référence aux vues en coupe des figures 2 à 8. La machine d'extrusion-soufflage 1 permet de fabriquer des corps creux en résine thermoplastique par extrusion et soufflage. Il peut s'agir par exemple de bidons, de réservoirs,... Comme le montre la vue d'ensemble de la figure 2, le poste 25 d'extrusion-soufflage 3 comprend une tête d'extrusion 4, un moule 5 et deux têtes de moule 6 et 7. Les têtes de moule 6 et 7 peuvent se déplacer de gauche à droite sur la figure 2, grâce à une traverse 8. Ainsi, lorsque la tête de moule 6 coopère avec la tête d'extrusion 4 et/ou le moule 5 pour la formation d'un corps creux, la tête de moule 7 en est dégagée et 30 peut expulser un autre corps creux qui vient d'être fabriqué, et inversement. La tête d'extrusion 4 présente un accumulateur 9 dans lequel débouche un conduit 10 provenant du poste de plastification 2. L'accumulateur 9 est délimité par différents éléments : un cylindre 11 35 entouré d'une résistance chauffante 12, une pièce inférieure 13 présentant un conduit de sortie 16, et une douille 15 de régulation portée par une pièce supérieure 14. La douille 15 peut être déplacée verticalement. Le conduit de sortie 16 présente une portion cylindrique 37 et une portion évasée 38 en forme de calotte sphérique. La tête d'extrusion 4 comprend également une pointe 17 et une 5 douille 18. La pointe 17 traverse la douille 15, l'accumulateur 9 et pénètre dans le conduit de sortie 16. Un vérin 19 permet de déplacer la pointe 17 de haut en bas (vu dans le sens de la figure 3), de manière coaxiale avec la portion cylindrique 37. La douille 18 est située entre la douille 15 et la pointe 17. Un vérin 20 permet de déplacer la douille 18 de haut en bas (vu dans le sens de la figure 3), de manière coaxiale avec la pointe 17, et indépendamment des déplacements de la pointe 17. Bien entendu, les vérins 19 et 20 tels que représentés sont uniquement un exemple de solution pour commander le déplacement de la pointe 17 et de la douille 18, d'autres solutions pouvant être envisagées.

Le moule 5 comprend deux moitiés de moule mobiles entre une configuration de moule ouvert et une configuration de moule fermé. La configuration de moule ouvert est représentée sur les figures 1 à 4. Dans cette configuration, les têtes de moule 6 et 7 peuvent venir coopérer avec la tête d'extrusion 4. La configuration de moule fermé est représentée sur la figure 7. Dans cette configuration, un corps creux peut être moulé par soufflage dans une cavité de moule délimitée par les deux moitiés de moule. Entre la configuration de moule fermé et la configuration de moule ouvert, les deux moitiés de moule se déplacent horizontalement, dans une direction perpendiculaire au plan des figures 2 à 7.

La tête de moule 6 va maintenant être décrite en référence à la figure 3. La tête de moule 7 présente une structure identique. La tête de moule 6 comprend un cylindre 21 au sommet duquel se trouve une base 23. Deux tiges 22 creuses agencées dans le cylindre 21 sont reliées à une face inférieure de la base 23. La base 23 présente un évidement de section en forme de V dans lequel sont agencées des mâchoires 24. Le cylindre 21, les tiges 22 et la base 23 peuvent se déplacer conjointement dans la direction verticale, sous l'action d'un vérin. Les mâchoires 24 suivent le mouvement de la base 23, sauf en bout de course comme expliqué ci-dessous en référence à la figure 8.

La tête de moule 6 comprend également un mandrin 25. Le mandrin 25 est agencé au centre du cylindre 21 et traverse la base 23 et les mâchoires 24. Ensemble, les mâchoires 23 et le mandrin 25 délimitent un espace 32 destiné au moulage du goulot du corps creux. Le mandrin 25 présente un canal 29 central qui présente des branches 30 débouchant à la surface du mandrin 25. Le mandrin 25 peut se déplacer verticalement, indépendamment de la base 23. A son sommet, le mandrin 25 a une forme de calotte sphérique et présente un renfoncement 33 de forme correspondante à la forme de l'extrémité inférieure de la pointe 17. La tête de moule 6 comprend également un cylindre de poussée 31 qui entoure une partie du mandrin 25. Un anneau 27, destiné à venir en butée contre un plateau 28 représenté sur la figure 8, est fixé à l'extrémité inférieure du cylindre de poussée 31. Un ressort 26 est agencé entre l'anneau 27 et la face inférieure de la base 23, autour du cylindre de poussée 31.

On décrit maintenant le fonctionnement de la machine d'extrusion-soufflage 1. La figure 3 représente une situation dans laquelle le moule 5 est ouvert. Cela permet à la tête de moule 6 d'être placée juste en dessous de la tête d'extrusion 4, avec l'espace 32 en communication avec le conduit de sortie 16 de l'accumulateur 9 et l'extrémité de la pointe 17 dans le renfoncement 33 du mandrin 25. La résine thermoplastique présente dans l'accumulateur 9 peut s'écouler à travers le conduit de sortie 16, autour de la pointe 17 et du mandrin 25, jusque dans l'espace 32, pour former le goulot du corps creux.

La figure 4 représente l'étape suivante. La base 23 se déplace vers le bas, alors que le mandrin 25 reste en position. Ainsi, la résine qui sort de l'accumulateur 9 forme une couche 34 de forme tubulaire, qui entoure le mandrin 25. L'épaisseur de la couche 34 dépend de la vitesse de déplacement de la base 23 et du débit de résine, qui peut être réglé par la position de la douille 15 de régulation. Ces vitesses peuvent éventuellement varier en cours de déplacement, si l'on souhaite un corps creux dont la paroi présente une épaisseur variable. Quand la base 23 a descendu suffisamment pour que la couche 34 soit de longueur désirée, l'étape suivante consiste à fermer l'extrémité supérieure de la couche 34 en forme de tube, pour former une préforme fermée (sauf au niveau du goulot) apte à être soufflée. Cette étape est

7 représentée aux figures 5 et 6. La figure 5 montre que d'abord, la pointe 17 est déplacée vers le haut. Ainsi, un espace 35 est laissé libre entre l'extrémité inférieure de la pointe 17 et le sommet du mandrin 25. Ensuite, comme le montre la figure 6, la douille 18 est déplacée vers le bas. Le déplacement de la douille 18 a deux effets : d'une part, comme le diamètre de la douille 18 correspond à celui de la portion cylindrique 37 du conduit de sortie 16, la résine présente dans l'accumulateur 9 est séparée de celle présente dans le conduit de sortie 16. D'autre part, la résine présente dans le conduit de sortie 16 est poussée pour remplir l'espace 35 et ainsi fermer le fond du tube formé par la couche 34. Une préforme pouvant être soufflée visible sur la figure 7 a donc été réalisée. Le fond de la préforme a une forme de calotte sphérique correspondant aux formes du sommet du mandrin et de la portion évasée 38. A l'étape suivante, comme le montre la figure 7, le mandrin 25 autour duquel se trouve la préforme est déplacé vers le bas. La base 23 continue aussi de descendre jusque dans une position permettant la fermeture du moule 5. De l'air peut alors être soufflé par le canal 29 pour transformer la préforme, par soufflage dans le moule 5, en un corps creux 36 représenté sur la figure 8.

La dernière étape est l'expulsion du corps creux 36 et est illustrée sur la figure 8. Pour cette étape, la tête de moule 6 est déplacée latéralement. Ainsi, pendant qu'on réalise l'expulsion du corps creux 36, l'autre tête de moule 7 peut coopérer avec la tête d'extrusion 4 et le moule 5 selon les étapes décrites ci-dessus, pour réaliser un autre corps creux. Au cours de l'étape d'expulsion, la base 23 est déplacée vers le bas. Cependant, grâce à un système de came non représenté, les mâchoires 24 ne descendent pas vers le bas avec la base 23, mais s'écartent du goulot du corps creux 36. Parallèlement, l'anneau 27 arrive en butée contre le plateau 28. Ainsi, le cylindre de poussée 31 ne descend pas non plus et coopère avec le rebord du goulot. Sous l'effet de la pression résiduelle résultant du soufflage, le corps creux 36, qui n'est plus tenu par les mâchoires 24, est expulsé. On peut constater que dans la machine et le procédé décrits ci- dessus, le goulot du corps creux est moulé du côté opposé à la sortie de l'accumulateur, ce qui permet une grande liberté de conception. Du côté opposé au goulot, la préforme est fermée de manière simple comme décrit en référence aux figures 5 et 6. La tête d'extrusion 4 présente uniquement trois éléments mobiles, tous dans la même direction. Cela contribue à limiter sa complexité et son encombrement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de 1' invention.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de fabrication (1) d'un corps creux comprenant un accumulateur (9) présentant un conduit de sortie (16), et un mandrin (25) apte à être agencé en regard du conduit de sortie afin de guider une couche (34) de résine thermoplastique de forme tubulaire sortant dudit conduit de sortie, caractérisé par le fait qu'il comprend une pointe (17) mobile entre d'une part une position d'extrusion dans laquelle une extrémité de la pointe est en contact avec le mandrin, et d'autre part une position de fermeture dans laquelle ladite extrémité de la pointe est à distance du mandrin de manière à dégager, dans ledit conduit de sortie, un espace (35) situé entre ladite extrémité de la pointe et le mandrin, le dispositif de fabrication comprenant en outre une douille (18) mobile entre une position d'extrusion dans laquelle elle dégage le conduit de sortie et une position de fermeture dans laquelle elle pénètre dans le conduit de sortie autour de ladite pointe, afin de pousser dans ledit espace (35) de la résine thermoplastique présente autour de la pointe.
2. 2. Dispositif de fabrication selon la revendication 1, dans lequel le conduit de sortie présente une portion cylindrique (37) et une portion évasée (38), ladite pointe et ladite douille étant aptes à se déplacer parallèlement à une génératrice de ladite portion cylindrique.
3. 3. Dispositif de fabrication selon la revendication 2, dans lequel, lorsque la douille est dans sa position d'extrusion, le conduit de sortie présente une section libre entourant la pointe, la douille présentant une section de forme correspondant à ladite section libre.
4. 4. Dispositif de fabrication selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le mandrin présente une extrémité en forme de calotte sphérique, ladite portion évasée présentant une forme de calotte sphérique correspondante.
5. 5. Dispositif de fabrication selon l'une des revendications 2 à 4, comprenant un organe de régulation de débit (15) agencé dans ledit accumulateur et mobile parallèlement à une génératrice de ladite portion cylindrique.
6. 6. Procédé de fabrication d'un corps creux comprenant les étapes consistant à : - extruder une couche (34) tubulaire de résine thermoplastique autour d'un mandrin (25),caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : - dégager un espace (35) situé entre une extrémité d'une pointe (17) mobile et le mandrin, - pousser dans ledit espace (35) de la résine thermoplastique présente 5 autour de la pointe.
7. 7. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, comprenant le fait de faire varier le rapport entre d'une part le débit de résine thermoplastique servant à extruder ladite couche tubulaire et d'autre part la vitesse de déplacement d'une extrémité de ladite couche 10 tubulaire.
8. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 6 ou 7, effectué avec un dispositif de fabrication (1) selon l'une des revendications 1 à 5.