WO2000027612A1 - Moule et procede de moulage d'objets tubulaires compressibles axialement en matiere plastique semi-rigide, et produits obtenus par ce procede - Google Patents

Moule et procede de moulage d'objets tubulaires compressibles axialement en matiere plastique semi-rigide, et produits obtenus par ce procede Download PDF

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    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/04—Extrusion blow-moulding

Definitions

  • the subject of the present invention is a mold and a method for molding axially compressible tubular objects made of semi-rigid plastic, as well as the products obtained by this method.
  • This invention relates generally to the industrial and commercial field of the manufacture and distribution of compressible and expandable hollow bodies, whether they are containers such as cans or bottles, or tubular elements such as pipes.
  • the side walls of these hollow elements comprise at least one section consisting of one or more elementary bellows allowing the compression and the extension of the hollow body.
  • Each elementary bellows is formed by two opposite flared side wall portions connected by their small bases, thus constituting a fold playing the role of a circular internal hinge.
  • the large bases are each connected to the large base of one of the flared parts of an adjacent elementary bellows thus forming external circular hinges.
  • Two contiguous flared parts are of different widths so that an eccentricity occurs during compression causing the bellows to lock in the tight position.
  • the first of these documents relates to a compressible or foldable bottle with circular bellows which can be produced with standard equipment for manufacturing plastic bottles, in common plastic material approved for contact with food products.
  • Patent No. US 4,773,458 describes hollow articles such as plastic bottles or tubes comprising a portion of the side wall provided with lockable bellows whose walls are modified by reducing their slope when they approach the interior of the pleats of so as to reduce the unfolded angle between the walls near the internal part of the bellows.
  • This arrangement makes it possible to mitigate the risk of "crystalline" fracture and of rolling of the folds when locking the bellows made of high density polymer, and the use of low density polymers and of rubber with thicknesses and geometries which would otherwise have tendency to prevent bellows locking.
  • the device claimed in patent No. WO 97/07028 consists of a compressible and extensible hollow element comprising a side wall comprising at least one bellows-type structure composed of two flared parts, the length of the generators of which is variable along the periphery of said side wall, the elementary bellows being able to be of eccentric type, the generatrix of one of the flared part being smaller than the generatrix of the second flared part at each point of the periphery of the bellows, so as to allow eccentricity and a bellows locking.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks. It makes it possible, not only to continuously control the temperature at all points on the wall of the mold, but also to obtain a sufficiently rapid cooling to create, within the material of the bellows, stresses exerting on them centripetal force ensuring secure self-locking in the compressed position.
  • the method consists in using an extrusion blow-mold in two symmetrical parts comprising, around the central body constituting the imprint of the bellows of the hollow body, a dense network of tubes parallel to the axis of the hollow body and with double circulation in reverse direction, traversed by a cooling fluid whose characteristics and flow are determined to ensure a uniform temperature of the internal walls of the mold and allow a lowering of this temperature by at least 140 ° C in less than 35 seconds.
  • FIG. 1 represents one of the parts of the mold seen from the inside
  • FIGS. 2, 3 and 4 are cross-sections along the arrows FI, F2 and F3 respectively of FIG. 1
  • FIG. 5 represents on a different scale , seen from the side in elevation, a container taken out of the mold of the preceding figures
  • FIG. 6 shows the same container in the compressed state
  • FIG. 7 is an enlarged partial cross-section of the detail D1 of FIG. 5
  • FIG. 8 is an enlarged partial cross-section of detail D2 in FIG. 6.
  • an upstream element 4 comprising the imprint from the top 5 of the container, a central body 6 in which is formed the section forming the bellows 7, and a downstream element 8 constituting the footprint of the bottom 9 of the hollow body.
  • the upstream 4 and downstream 8 elements each comprise a cooling network 10, 10 ′ formed of tubular bores arranged in planes perpendicular to the axis A of the hollow body, connected by holes parallel to this axis.
  • the cooling network of the central body 6 consists of bores 11 parallel to the axis A of the hollow body connected at their ends, alternately on the upstream side and downstream side of the mold 1 by holes 12 perpendicular so that the circulation of the coolant in two neighboring bores is always in reverse.
  • the bore 11 are regularly arranged around the imprint of the bellows so as to be all at the same distance from the internal wall of the mold and to be all equidistant from each other. This arrangement ensures a uniform temperature of the mold wall in contact with the bellows 7 of the hollow body.
  • the coolant will preferably be water at 7-8 ° C and the number and the section of the bores will be determined to allow a sufficient flow of this fluid to obtain a lowering of the temperature of the internal walls of the mold 1 d ' at least 140 ° C in 30 to 35 seconds maximum.
  • the internal axial dimensions will be calculated by increasing from 1 to 3% those of the finished product to be obtained, in order to take account of a longitudinal shrinkage due to the internal stresses of the bellows 7 caused by the cooling conditions.
  • the hollow body 3 blow molded from plastic material such as polyethylene or polyvinyl chloride has a side wall composed of a bellows 7 comprising flared upward portions 13 alternating with flared downward portions 14, connected together by a inner circular hinge area 15 in U shape.
  • the length of the generatrices of the downwardly flared portions 14, measured along their intersection with a plane passing through the central axis A of the hollow body, is greater than that of the walls of the upwardly flared portions 13, measured from the same way. It follows that the angle between the above intersection lines of the walls 13 with a plane perpendicular to the axis A is greater than the angle between the intersection lines of the walls 14 and the same plane perpendicular to the central axis A. The value of these angles and the respective lengths of the generators are determined so that during compression of the bellows 7, the external edges pass beyond the internal edges of said bellows (FIG. 8).
  • thermo parameters during molding makes it possible to produce receptacles 3 compressible with multilayer walls (2 to 4) comprising for example, for consumable products, an external protective layer, an opaque middle layer, an internal layer of food quality.
  • PET polyethylene terephthalates

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un moule et un procédé de moulage d'objets tubulaires compressibles axialement en matière plastique semi-rigide, ainsi que les produits obtenus par ce procédé. Le procédé consiste à utiliser un moule d'extrusion-soufflage en deux parties symétriques comportant, autour du corps central (6) constituant l'empreinte du soufflet (7) du corps creux, un réseau dense de tubes (11) parallèles à l'axe du corps creux et à double circulation en sens inversé, parcouru par un fluide de refroidissement dont les caractéristiques et le débit sont déterminés pour assurer une température uniforme des parois internes du moule et permettre un abaissement de cette température d'au moins 140 °C en moins de 35 secondes. Cette invention concerne le domaine industriel et commercial de la fabrication et de la diffusion des corps creux compressibles et extensibles.

Description

MOULE ET PROCÉDÉ DE MOULAGE D'OBJETS
TUBULAIRES COMPRESSIBLES AXIALEMENT EN MATIERE
PLASTIQUE SEMI-RIGIDE, ET PRODUITS OBTENUS PAR
CE PROCÉDÉ
La présente invention a pour objet un moule et un procédé de moulage d'objets tubulaires compressibles axialement en matière pla&tique semi-rigide, ainsi que les produits obtenus par ce procédé.
Cette invention concerne d'une manière générale le domaine industriel et commercial de la fabrication et de la diffusion des corps creux compressibles et extensibles, qu'il s'agisse de récipients tels que bidons ou bouteilles, ou d'éléments tubulaires tels que tuyaux.
Les parois latérales de ces éléments creux comportent au moins une section constituée d'un ou plusieurs soufflets élémentaires permettant la compression et l'extension du corps creux.
Chaque soufflet élémentaire est formé de deux portions de paroi latérale évasées opposées reliées par leurs petites bases en constituant ainsi un pli jouant le rôle d'une charnière interne circulaire. Les grandes bases sont reliées chacune à la grande base de l'une des parties évasées d'un soufflet élémentaire adjacent formant ainsi des charnières circulaires externes. Deux parties évasées contiguës sont de largeurs différentes de façon à ce qu'il se produise une excentration lors de la compression provoquant un verrouillage des soufflets en position serrée.
A titre d'exemple, on peut trouver dans les demandes de brevet américaines N° US 492 313 et N° US 4 773 4584 (TOUZANI), ainsi que dans la demande internationale PCT N° WO 97/07028 déposée par l'auteur de la présente invention, des exemples d'articles de ce type, qui sont généralement réalisés par extrusion-soufflage à partir de matières plastiques telles que polyéthylène ou polychlorure de vinyle.
Le premier de ces documents concerne une bouteille compressible ou pliable à soufflets circulaires pouvant être réalisée avec des équipements courants de fabrication de bouteilles en plastique, en matériau plastique courant agréés pour le contact avec des produits alimentaires .
Le brevet N° US 4 773 458 décrit des articles creux tels que bouteilles ou tubes en plastique comportant une portion de la paroi latérale pourvue de soufflets verrouillables dont les parois sont modifiées par réduction de leur pente lorsqu'elles approchent l'intérieur des plis de façon à réduire l'angle non plié entre les parois près de la partie interne des soufflets. Cette disposition permettant d'atténuer le risque de fracture "cristalline" et de laminage des plis lors du verrouillage des soufflets réalisés en polymère haute densité, et l'utilisation de polymères de basse densité et de caoutchouc avec des épaisseurs et des géométries qui autrement auraient tendance à empêcher le verrouillage des soufflets .
Le dispositif revendiqué dans le brevet N° WO 97/07028 consiste en un élément creux compressible et extensible comportant une paroi latérale comprenant au moins une structure de type soufflet composée de deux parties évasées dont la longueur des génératrices est variable le long de la périphérie de ladite paroi latérale, les soufflets élémentaires pouvant être de type excentré, la génératrice de l'une des partie évasée étant plus petite que la génératrice de la seconde partie évasée en chaque point de la périphérie du soufflet, de manière à permettre une excentration et un verrouillage des soufflets .
La réalisation des articles creux objets des brevets ci-dessus pose en pratique des problèmes très difficiles à surmonter, en particulier dans le cas des soufflets auto-verrouillables en position compressée. De nombreuses tentatives de fabrication en série ont abouti à des échecs produisant un trop grand nombre d'articles défectueux pour envisager une exploitation rentable. Ces difficultés sont dues en majeure partie au fait que pour garantir le bon fonctionnement du verrouillage de l'ensemble des soufflets, il est absolument impératif que la température des parois du moule soit parfaitement uniforme et que son évolution soit rigoureusement contrôlée. Or les techniques d'extrusion-soufflage actuelles ne permettent pas de maîtriser ces paramètres de façon suffisamment précise, et les produits fabriqués comportent très souvent un ou plusieurs soufflets ne se verrouillant que partiellement ou pas du tout.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle permet en effet, non seulement de contrôler en permanence la température en tous les points de la paroi du moule, mais également d'obtenir un refroidissement suffisamment rapide pour créer, au sein de la matière constitutive des soufflets des contraintes exerçant sur ces derniers une force centripète assurant un auto-verrouillage sûr en position compressée.
Le procédé consiste à utiliser un moule d 'extrusion-soufflage en deux parties symétriques comportant, autour du corps central constituant l'empreinte du soufflet du corps creux, un réseau dense de tubes parallèles à l'axe du corps creux et à double circulation en sens inversé, parcouru par un fluide de refroidissement dont les caractéristiques et le débit sont déterminés pour assurer une température uniforme des parois internes du moule et permettre un abaissement de cette température d'au moins 140 °C en moins de 35 secondes .
Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente l'une des partie du moule vue de l'intérieur, les figures 2, 3 et 4 sont des coupes transversales suivant les flèches FI, F2 et F3 respectivement de la figure 1, la figures 5 représente à une échelle différente, vu de côté en élévation, un récipient sorti du moule des figures précédente, la figure 6 montre le même récipient à l'état comprimé, la figure 7 est une coupe transversale partielle agrandie du détail Dl de la figure 5 et la figure 8 est une coupe transversale partielle agrandie du détail D2 de la figure 6.
Le moule 1 d'extrusion-souf flage, figures 1 à
4, est constitué de deux parties symétriques séparables suivant un plan de joint 2 pour extraire le récipient ou corps creux 3 a réaliser et formés chacune de trois constituants solidaires : un élément amont 4 comportant l'empreinte du haut 5 du récipient, un corps central 6 dans lequel est formée la section formant le soufflet 7, et un élément aval 8 constituant l'empreinte du fond 9 du corps creux.
Les éléments amont 4 et aval 8 comportent chacun un réseau de refroidissement 10, 10' formé de d'alésages tubulaires disposés dans des plans perpendiculaire à l'axe A du corps creux, reliés par des perçages parallèles à cet axe.
Au contraire, le réseau de refroidissement du corps central 6 est constitué d'alésages 11 parallèles à l'axe A du corps creux reliés à leurs extrémités, alternativement côté amont et côté aval du moule 1 par des perçages 12 perpendiculaires de façon à ce que la circulation du fluide de refroidissement dans deux alésages voisins s'effectue toujours en sens inverse. Les alésage 11 sont disposés régulièrement autour de l'empreinte du soufflet de manière à se trouver tous à la même distance de la paroi interne du moule et a être tous equidistants entre eux. Cette disposition permet d'assurer une température uniforme de la paroi du moule en contact avec le soufflet 7 du corps creux.
Le fluide de refroidissement sera de préférence de l'eau à 7-8 °C et le nombre et la section des alésages seront déterminés pour permettre un débit suffisant de ce fluide pour obtenir un abaissement de la température des parois internes du moule 1 d'au moins 140 °C en 30 à 35 secondes maximum.
Les dimensions axiales internes seront calculées en majorant de 1 à 3 % celles du produit fini à obtenir, afin de tenir compte d'une rétraction longitudinale due aux contraintes internes du soufflet 7 causées par les conditions de refroidissement.
Le corps creux 3 moulé par soufflage de matière plastique telle que polyéthylène ou polychlorure de vinyle comporte une paroi latérale composée d'un soufflet 7 comprenant des parties évasée vers le haut 13 alternant avec des parties évasée vers le bas 14, reliées entre elles par une zone charnière circulaire intérieure 15 en forme de U.
La longueur des génératrices des parties évasées vers le bas 14, mesurée le long de leur intersection avec un plan passant par l'axe central A du corps creux, est plus grande que celle des parois des parties évasées vers le haut 13, mesurées de la même manière. Il en résulte que l'angle entre les lignes d'intersection ci-dessus des parois 13 avec un plan perpendiculaire à l'axe A est plus grand que l'angle entre les lignes d'intersection des parois 14 et le même plan perpendiculaire à l'axe central A. La valeur de ces angles et les longueurs respectives des génératrices sont déterminées de façon à ce que lors de la compression du soufflet 7, les arêtes externes passent au-delà des arêtes internes dudit soufflet (figure 8).
Ces caractéristiques permettent un verrouillage efficace du soufflet 7 non seulement en position comprimée mais également en position fléchie du corps creux.
La maîtrise des paramètres thermiques lors du moulage permet de réaliser des récipients 3 compressibles à parois multicouches (2 à 4) comportant par exemple, pour des produits consommables, une couche externe de protection, une couche médiane opaque, une couche interne de qualité alimentaire.
En outre, l'utilisation de la technique de moulage décrite rend possible l'utilisation de tous les polyéthylènes téréphtalates (PET) comme matière première, ce qui permet, entre autres, le conditionnement de produits alimentaires à chaud, c'est-à-dire le remplissage du récipient 3 lorsqu'il se trouve encore dans le moule 1, immédiatement après le soufflage et avant refroidissement, ce qui peut entraîner une diminution sensible des coûts de conditionnement .
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.

Claims

REVENDICATIONS
1°. Moule pour la fabrication d'objets tubulaires compressibles axialement en matière plastique semi-rigide, destiné à la réalisation par extrusion- soufflage de corps creux (3) tubulaires compressibles et extensibles tels que bidons, bouteilles, ou tuyaux, caractérisé en ce qu'il comporte, autour du corps central (6) constituant l'empreinte du soufflet (7) du corps creux (3), un réseau de refroidissement à double circulation en sens inversé constitué d'alésages (11) parallèles à l'axe (A) dudit corps creux et reliés à leurs extrémités, alternativement côté amont et côté aval du moule (1) par des perçages (12) perpendiculaires de façon à ce que la circulation du fluide de refroidissement dans deux alésages voisins s'effectue toujours en sens inverse, les alésage (11) étant disposés autour de l'empreinte du soufflet de manière à se trouver tous à la même distance de la paroi interne du moule et a être tous equidistants entre eux.
2°. Moule selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le réseau de refroidissement du corps central (6) formé par les alésages (11) parallèles à l'axe (A) du corps creux (3) est suffisamment dense pour assurer un contrôle permanent de la température en tous les points de la paroi du moule (1) en contact avec ledit corps creux, et que la section des dits alésages est déterminée de manière à permettre un débit suffisant du fluide de refroidissement pour obtenir un abaissement de la température des parois internes du moule 1 de 140 °C en moins de 35 secondes.
3°. Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que ses dimensions axiales internes sont calculées en majorant de 1 à 3 % celles du corps creux (3) fini à obtenir, afin de tenir compte d'une rétraction longitudinale due aux contraintes internes du soufflet (7) causées par les conditions de refroidissement.
4°. Moule selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que qu'il comporte de part et d'autre du corps central (6) des éléments amont (4) et aval (8) pourvus chacun d'un réseau de refroidissement 10, 10' formé de d'alésages tubulaires disposés dans des plans perpendiculaire à l'axe A du corps creux, reliés par des perçages parallèles à cet axe .
5°. Procédé de moulage d'objets tubulaires compressibles axialement en matière plastique semi-rigide destiné à la réalisation par extrusion-soufflage de corps creux (3) tubulaires compressibles et extensibles tels que bidons, bouteilles, ou tuyaux, caractérisé en ce qu'on utilise un moule conforme aux revendications précédentes comportant, autour du corps central (6) constituant l'empreinte du soufflet du corps creux (3), un réseau de refroidissement à double circulation en sens inversé constitué d'alésages (11) parallèles à l'axe (A) dudit corps creux, et en ce que le refroidissement après soufflage s'effectue de manière suffisamment rapide et avec un abaissement de température suffisamment important pour créer, au sein de la matière constitutive du soufflet du corps creux (3) des contraintes exerçant sur ledit soufflet une force centripète assurant un auto-verrouillage sûr en position compressée.
6°. Procédé selon la revendication 5, se caractérisant par le fait que le refroidissement après soufflage s'effectue en 30 à 35 secondes au maximum, avec un abaissement de la température des parois internes du moule 1 d'au moins 140 °C. 7°. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6 , se caractérisant par le fait que le fluide de refroidissement est constitué d'eau à 7-8 °C.
8°. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, se caractérisant par le fait que le corps creux (3) est un récipient et qu'il est rempli à chaud d'un produit alimentaire lorsqu'il se trouve encore dans le moule (1), immédiatement après le soufflage et avant refroidissement.
9°. Corps creux tubulaire compressibles axialement en matière plastique semi-rigide, tel que bidon, bouteille, ou tuyau, réalisé par extrusion- soufflage selon le procédé des revendications 5 à 7 au moyen du moule selon les revendications 1 à 4 et comportant une paroi latérale composée d'un soufflet (7) comprenant des parties évasée vers le haut (13) alternant avec des parties évasée vers le bas (14), caractérisé en ce que la matière constitutive du soufflet (7) du corps creux (3) est le siège de contraintes exerçant sur ledit soufflet une force centripète assurant un auto-verrouillage sûr en position compressée ou en position fléchie.
10°. Corps creux selon la revendication 9, se caractérisant par le fait que la longueur des génératrices des parties évasées vers le bas (14) est plus grande que celle des parois des parties évasées vers le haut 13, de façon à ce que lors de la compression du soufflet (7), les arêtes externes de ce dernier passent au-delà des arêtes internes .
11°. Corps creux selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, se caractérisant par le fait que sa paroi comporte de deux à quatre couches de matériau.
12°. Corps creux selon la revendication 11, destiné à contenir un produit consommable, se caractérisant par le fait que est constituée d'une couche externe de protection, d'une couche médiane opaque et d'une couche interne de qualité alimentaire.
13°. Corps creux selon l'une quelconque des revendications 6 et 10, se caractérisant par le fait qu'il est réalisé en polyéthylène téréphtalate (PET).
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