WO2009044067A2 - Procede de formation de recipients et machine pour sa mise en oeuvre - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates generally to the field of forming containers of thermoplastic material from blanks, such as PET preforms, by a stretch-blow molding process.
  • the invention is particularly applicable to rotary-type blow-molding machines having a plurality of blowing stations which are mounted on the periphery of a carousel.
  • Each blowing station comprises, in particular, a blow mold, a blowing device (generally including a blowing nozzle) and a drawing device.
  • the blowing mold is of the wallet type, that is to say it comprises two parts s Opening by spacing by pivoting about a common axis.
  • a blank pre-heated to a softening temperature is placed in a blow mold which bears the impression of the container to be obtained.
  • a blowing nozzle is placed in communication with the opening of this blank and a blowing fluid is injected under high pressure to press the material of the blank against the walls of the cavity of the blow mold.
  • a rod comes to stretch the blank in the blow mold and press against the bottom wall of the blank.
  • the drawing rod is conventionally introduced into the opening (the neck) of the blank to stretch and blow. This rod slides axially in the longitudinal axis of the blowing nozzle, an annular space being left free to allow the passage of the blowing fluid.
  • blowing is not done in abstracto, but that the operations performed during the blowing as well as the parameters of the machine (such as the temperature of the mold) depend on the intended use of the container.
  • the setting parameters of the mold temperature depend, in particular in the case of containers designed for hot fill "hot fill", the temperature of the filling liquid of said containers.
  • the function of the mold temperature is to freeze as quickly as possible the shape of the container, which temperature is, for example, of the order of 10 ° C.
  • This temperature of the mold will, for example, be order of 65 0 C to obtain a volume shrinkage of the container at the machine outlet, which is almost identical to the shrinkage obtained after natural aging of said container.
  • the hot fill for example with liquids such as tea, pasteurized fruit juice, etc.
  • the pasteurization of the content assumes that the mold is heated to a predetermined temperature, in order to thermofixing the material, as described in document FR2649035.
  • the mold is put in temperature (cooling or reheating) by a circulation of a coolant (water or hot oil in the case of heating) in ducts formed in the wall of said mold, around the mold cavity.
  • a coolant water or hot oil in the case of heating
  • the temperature of the molds is between 120 and 160 0 C while that of the blanks is about 120 ° C.
  • contacting the blown material constituting the blank tends to cool the skin of the molding cavity (that is to say the outer surface of the molding cavity corresponding to the first millimeters in depth of the inner surface of the molding cavity).
  • This skin temperature of the molding cavity stabilizes after several blowing cycles and therefore after several contacting of the softened material blown from the blank on the blowing cavity.
  • the first containers blown into a blow mold are not at a constant temperature of the mold, which ultimately results in containers with different volume capacities.
  • the final volume of the bottle is smaller than the volume of the mold cavity. But the temperature of the mold has an influence on the final volume of the bottle. In fact, the colder the mold, the greater the volume of the bottle.
  • Document FR2881979 proposes a method of controlling a container blowing machine intended to correct certain anomalies, such as the distribution of material. Means are implemented to continuously monitor, during production, the thickness of the wall of the containers that come out of the various molds.
  • This intervention is performed a posteriori, during the production of the containers.
  • the present invention makes it possible to intervene from the beginning of the production to avoid rejects related to the start-up phase of the blowing machine, which rejects all the same on several hundred containers.
  • the present invention relates to a method of forming containers from a preform, preferably a preform, of thermoplastic material, the containers being formed using a rotary type stretch-blow molding machine comprising at least one blow mold, mounted on the periphery of a carousel driven continuously about its axis, the blow mold operating cyclically according to a blow cycle comprising the following steps: a step of placing a preheated blank in a blow mold having, in the closed position, a mold cavity forming the impression of the container to be blown,
  • a step of drawing the blank by inserting an extension rod inside the blank while bearing against the bottom of the blank so as to facilitate the axial elongation of the blank a step of scanning the inside of the container by injection of a cooling gas, in particular air,
  • the method comprises a step of setting a value of the scanning time Td which is used for the first revolution of the carousel of the blowing machine.
  • the method comprises a step of setting the duration of the compensation period, which duration, or compensation time Tc is of the order of a few minutes, that is to say a sufficient time for the dimensional evolutions of the blown containers to become negligible or even nil.
  • the coefficient A is of the order of 0.0003 to 0.0006; it is negative when the temperature of the molds decreases during the period Tc of compensation and it is positive when the temperature increases during said period Tc compensation.
  • the method consists in producing, during the compensation period, an automatic change in the duration of the scanning time, incrementally, at each turn, for example, of the carousel of the blow-stretching machine.
  • the invention also relates to the installation, and in particular the blow-stretching machine which makes it possible to implement the previously detailed method, which machine comprises a PLC and means for inserting - a scanning time Td for starting the machine. machine and in particular the first round of the carousel, - a time Tc for the compensation period, and - a correction coefficient A which, during the compensation period Tc, changes the scanning time JJb.
  • the machine comprises means, at the level of the automaton, for varying the duration of the scanning time Tb incrementally, at each carousel revolution of the machine, for example.
  • FIG. 1 illustrates the state of the art figuratively, and in particular the variations of the volume V of the containers formed, the scanning time Tb and the temperature T of the blowing mold, starting from FIG. starting up the machine and during the production of the containers, in the case of a manufacture which sees the temperature of the mold fall during the first minutes of manufacture of said containers
  • FIG. 2 illustrates, in the same way, the variations of the volume V of the containers formed, the swathing time Tb and the temperature T of the blow mold, for a blow-molding machine operating according to the method. of the invention
  • FIG. 1 illustrates the state of the art figuratively, and in particular the variations of the volume V of the containers formed, the scanning time Tb and the temperature T of the blowing mold, starting from FIG. starting up the machine and during the production of the containers, in the case of a manufacture which sees the temperature of the mold fall during the first minutes of manufacture of said containers
  • FIG. 2 illustrates, in the same way, the variations of the volume V of the containers
  • FIG. 3 also illustrates the state of the art and, as previously, the variations of the volume V of the containers formed, the scanning time Tb and the temperature T of the blow mold, but in the case of a manufacture which sees, on the contrary, increase the temperature of the mold during the first minutes of manufacture of said containers, - Figure 4 illustrates, in the case of Figure 3, the variations - of the volume
  • V of the container formed V of the container formed, - sweeping time Tb and - temperature T ⁇ of the blow mold, but for a blow-stretching machine operating according to the method of the invention.
  • the present invention relates to the improvement of a process for forming containers from a preform, preferably a preform, of thermoplastic material, the containers being formed using a stretch-blow molding machine.
  • rotary valve comprising at least one blow mold, mounted on the periphery of a carousel driven continuously about its axis, the blow mold operating cyclically according to a blow cycle comprising the following steps:
  • a step of closing the blow mold a step of blowing the blank into the blow mold via a blowing nozzle and, substantially simultaneously, a step of drawing the blank by inserting a drawing rod at the interior of the blank resting against the bottom of the blank so as to facilitate axial elongation of the blank;
  • a step of scanning the inside of the container by injecting a gas, and in particular air, through a plurality of orifices provided in the elongation rod, in order to cool the container;
  • the temperature T 1 of a blow mold decreases at the beginning of the production of the containers. This decrease in the temperature of the inner wall of the mold, following the start of the machine, comes from the contacting of the preform with said inner wall of said mold. Indeed, in some cases of manufacture, as detailed before, the softened material of the preform is colder than the temperature of the wall of the mold cavity of the blow mold (see the bottom curve of Figure 1).
  • the scanning time Tb is constant throughout the operation of the blow mold (see middle curve of FIG. 1); this scanning time Tb has a value Td which is normally programmed before starting the machine and it is maintained for the duration of the production of the containers.
  • the volume variation of the formed container between the beginning of mold production and the instant when the temperature of the mold is stable, is between 5 and 10%.
  • the duration of the sweeping step is dependent on the number of blowing cycles performed by the blow mold following the start of the first blow molding cycle of the blow mold; whereby the temperature variation of the skin of the molding cavity is taken into account due to the temperature difference between the skin temperature of the molding cavity and the temperature of the heated blank coming into contact with the mold cavity.
  • said molding cavity during the blowing step which leads to the manufacture of containers having a more stable internal volume over time and, more particularly, at the beginning of production of the blow mold.
  • the method according to the invention thus comprises a step which consists in programming a period of temporary evolution of the scanning time, that is to say a compensation period during which the duration Tb of the scan will be greater than the duration which is that of the stabilized production.
  • This compensation period Tc corresponds to the period of time during which the temperature of the molding cavity changes until the temperature of this cavity is stabilized, that is to say between the start of production and the moment when we can talk about cruising speed for the blowing machine.
  • the compensation time Tc that is to say the time during which the temperature of the skin the mold cavity evolves before stabilizing; this compensation time Tc is, for example, set at 180 seconds.
  • the method also comprises a step of setting the maximum variation of the scanning time Tb.
  • the value of said scanning time Tb decreases automatically, FIG. 2, to stabilize when the compensation period Tc is over and the machine is running at cruising speed. .
  • this compensation time Tc determined and fixed is determined and set a scanning time Tb which takes into account the displayed value Td for the first blowing cycle, or the first round of the carousel.
  • This scanning duration Tb changes with time and it corresponds to the application, for example, of a simple equation of the 1st degree of the type Tb - At + Td, where Td is the scanning time introduced into the automaton for the first round of the carousel and where A is a coefficient which depends on the conditions of use of the blowing machine and the containers to be shaped and whose value ranges from 0.0003 to 0.0006; Tc corresponds to the duration of the compensation period and its value varies.
  • t takes a value that changes, for example, incrementally between Tc and zero; Tc can have a value chosen between 2 to 3 minutes.
  • the evolution of the scanning time Tb can therefore be established, preferably, with a linear variation during the compensation time Tc (see middle curve of FIG. 2).
  • the scanning time Tb is constant; it corresponds to: A.Tc + Td with, for the coefficient A, a negative value considering the fact that the temperature of the molds, at the beginning, is higher than that of the preforms and that it decreases in contact with them before stabilize.
  • FIG. 3 and 4 illustrate the variations that can be seen in the case of a shaping of containers where the temperature of the molds is lower than that of the preforms, that is to say that the molds are heated and their temperature T ⁇ evolves in contact with the preforms (bottom curve of FIG. 3), which results in a decrease in the volume V of the bottles (top curve of the same FIG. 3) between the start of production and the operation in cruise regime.
  • FIG. 3 shows these variations of V and T ⁇ which can be seen with the state of the art for which the scanning time Tb is initially fixed with a value Td which remains constant throughout the production of containers.
  • FIG. 4 shows the stability of the volume V of the containers obtained by the application of the method according to the invention.
  • this time Tb evolves incrementally at each carousel revolution, for example, and at the end of the compensation period Tc, the scanning time Tb is equal to: A.Tc + Td with a coefficient A which is positive, between 0.0003 and 0.0006.
  • the evolution of the scanning time Tb also has an influence on the overall time of the shaping cycle of the containers.
  • the scan time Tb evolves to a decrease which increases, for example, the time of maintaining the blowing pressure during the cruise regime.
  • This corrected scanning time Tb is of the order of a few fractions of a second; it varies between these fractions of a second at the beginning of the production of the containers and zero at the end of the period Tc of compensation, when the temperature of the molds is stabilized and when the dimensional evolutions of the blown containers become negligible, or even zero.
  • the duration of the scanning time Tb, during the compensation period Tc is modified at regular time intervals and automatically, and even more preferably, the duration of the scanning time, during the compensation time Tc, is changed after each complete revolution of the blow mold on the carousel incrementally.

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Abstract

Procédé et machine de formation de récipients à partir d'une ébauche, préf érentiellement une préforme, en matériau thermoplastique, les récipients étant formés à l'aide d'une machine d'étirage-soufflage de type rotatif comprenant au moins un moule de soufflage, monté à la périphérie d'un carrousel entra*né de manière continue autour de son axe, le moule de soufflage fonctionnant de manière cyclique selon un cycle de soufflage comprenant une étape de balayage de gaz de refroidissement à l'intérieur du récipient par injection d'air, lequel procédé consistant à faire varier automatiquement la durée de ladite étape de balayage à chaque début de production des récipients, de façon temporaire et évolutive, pendant quelques minutes, pour établir, au niveau desdits récipients, des conditions thermiques permettant de façonner les premiers récipients à une température qui leur donne un volume final correspondant au volume final des récipients façonnés pendant le régime de croisière de ladite machine d'étirage-soufflage.

Description

PROCEDE DE FORMATION DE RECIPIENTS COMPRENANT UNE ETAPE DE
BALAYAGE DU VOLUME INTERNE DU RECIPIENT A DUREE VARIABLE
SUR AU MOINS UN TEMPS DE COMPENSATION DONNE
La présente invention concerne, de manière générale, le domaine de la formation de récipients en matériau thermoplastique à partir d'ébauches, tels que des préformes en PET, par un processus d'étirage-soufflage.
L'invention s'applique notamment aux machines d'étirage-soufflage de type rotatif comportant plusieurs postes de soufflage qui sont montés à la périphérie d'un carrousel.
Chaque poste de soufflage comporte, notamment, un moule de soufflage, un dispositif de soufflage (incluant en général une tuyère de soufflage) et un dispositif d'étirage. Selon un mode de réalisation possible, le moule de soufflage est du type portefeuille, c'est-à-dire qu'il comporte deux parties s Ouvrant par écartement en pivotant autour d'un axe commun.
De manière courante, afin de former un récipient, on place une ébauche, préalablement chauffée à une température de ramollissement, dans un moule de soufflage qui porte l'empreinte du récipient à obtenir. Une tuyère de soufflage est mise en communication avec l'ouverture de cette ébauche et un fluide de soufflage est injecté sous haute pression pour plaquer la matière de l'ébauche contre les parois de la cavité du moule de soufflage.
Afin de faciliter la formation du récipient et le placage de la matière thermoplastique contre la surface interne de la cavité de moulage lors du soufflage, il est prévu qu'une tige vienne étirer l'ébauche dans le moule de soufflage et l'appuyer contre la paroi de fond de l'ébauche.
Comme cela est ainsi plus précisément illustré dans le document
FR 2 764 544 au nom de la Demanderesse, la tige d'étirage est conventionnellement introduite dans l'ouverture (le col) de l'ébauche à étirer et à souffler. Cette tige coulisse axialement dans l'axe longitudinal de la tuyère de soufflage, un espace annulaire étant laissé libre pour permettre le passage du fluide de soufflage.
Il est connu de l'homme du métier que le soufflage n'est pas réalisé in abstracto, mais que les opérations effectuées lors du soufflage ainsi que les paramètres de la machine (tels que la température du moule) dépendent de l'utilisation prévue du récipient. Les paramètres de réglage de la température du moule dépendent, notamment dans le cas de récipients conçus pour le remplissage à chaud « hot fill », de la température du liquide de remplissage desdits récipients.
Ainsi, les applications dont la température de remplissage ou de rinçage est inférieure à la température de transition vitreuse du PET ne nécessitent pas de température de moule supérieure à 72°C.
Dans ce cas, la température du moule a pour fonction de figer le plus rapidement possible la forme du récipient, laquelle température étant, par exemple, de l'ordre de 100C. Cette température du moule sera, par exemple, de l'ordre de 650C pour obtenir un retrait du volume du récipient, en sortie de machine, qui soit quasi identique au retrait obtenu après un vieillissement naturel dudit récipient.
En revanche, d'autres applications nécessitent que le moule soit réchauffé de façon importante. Ainsi, le remplissage à chaud, hot fill, (par exemple avec des liquides tels que du thé, jus de fruit pasteurisé, etc.) ou encore la pasteurisation du contenu suppose que l'on chauffe le moule à une température prédéterminée, afin d'effectuer une thermofixation de la matière, comme décrit dans le document FR2649035.
Le moule est mis en température (refroidissement ou réchauffage) par une circulation d'un fluide caloporteur (eau ou huile chaude dans le cas du chauffage) dans des canalisations ménagées dans la paroi dudit moule, autour de la cavité de moulage.
Cependant, lors de la mise en route de la machine d'étirage-soufflage, la température des moules est comprise entre 120 et 1600C tandis que celle des ébauches est d'environ 12O0C. De ce fait, lors des premiers cycles de soufflage de préformes dans les moules, la mise en contact de la matière soufflée constitutive de l'ébauche tend à refroidir la peau de la cavité de moulage (c'est-à-dire la surface externe de la cavité de moulage correspondant aux premiers millimètres en profondeur de la surface interne de la cavité de moulage). Cette température de la peau de la cavité de moulage se stabilise après plusieurs cycles de soufflage et donc après plusieurs mises en contact de la matière ramollie soufflée de l'ébauche sur la cavité de soufflage. Ainsi, les premiers récipients soufflés dans un moule de soufflage ne le sont pas à une température constante du moule, ce qui aboutit, in fine, à des récipients présentant des capacités volumiques différentes.
D'une manière générale, le volume final de la bouteille, en sortie de la machine de soufflage, est inférieur au volume de l'empreinte du moule. Mais la température du moule a une influence sur le volume final de la bouteille. En effet, plus le moule est froid, et plus le volume de la bouteille est grand.
Il a ainsi pu être constaté des écarts volumiques des récipients formés par un même moule de soufflage variant entre 0,5 et 3% entre le moment où le moule de soufflage est mis en marche et le moment où la température de la peau de la cavité de moulage est stabilisée.
Or, du fait de cet écart volumique de récipients, et après son remplissage avec un contenu qui est à volume constant, il est obtenu un volume vide d'oxygène plus ou moins grand à l'intérieur des récipients remplis, d'où des risques d'oxydation plus grands du contenu. Il est en effet souhaité de diminuer au maximum le volume vide d'air contenu dans un récipient, une fois que celui-ci a été rempli avec une quantité constante d'un contenu. De ce fait, il est nécessaire d'obtenir des récipients avec un volume interne le plus précis possible pour ainsi réduire au maximum la quantité d'oxygène susceptible de se trouver dans le récipient, après que celui-ci a été rempli et bouché.
De plus, avec un volume d'oxygène plus grand contenu dans le récipient bouché, le phénomène de vide qui doit être compensé par la bouteille, après son remplissage et son bouchage, est plus grand, ce qui est susceptible d'aboutir à une déformation du récipient et donc à un récipient rempli ne pouvant être mis sur le marché.
Ces récipients, dont le volume de contenant est variable et dont le volume de contenu est fixe, présentent une variation de niveau de remplissage, laquelle variation peut laisser penser, aux consommateurs non avertis, que certains récipients ne contiennent pas le bon volume de contenu. Par ailleurs, il n'est également pas envisageable, compte tenu des cadences de production actuelle, de plus en plus élevées pour la fabrication de récipients, de mettre au rebut les premiers récipients formés jusqu'à la stabilisation des caractéristiques dimensionnelles du récipient. Le problème se pose d'autant plus que les machines d'étirage-soufflage sont souvent intégrées dans des installations plus importantes et plus complètes dans lesquelles il est prévu aussi bien des machines en amont (par exemple le four de conditionnement des préformes) que des machines en aval (par exemple des remplisseuses de liquide ou des étiqueteuses), ce qui entraîne un risque plus élevé qu'une de ces machines présente un dysfonctionnement et qu'il soit nécessaire d'arrêter l'ensemble des machines, pour la réparer. Les arrêts machines sont donc potentiellement plus fréquents, et il n'est pas envisageable, d'un point de vue purement financier, de mettre au rebut une partie de la production afin d'attendre que la température des moules de soufflage se soit stabilisée.
Il est donc particulièrement intéressant de réaliser un procédé de fabrication de récipients grâce auquel il est possible d'obtenir une meilleure stabilisation dimensionnelle du volume du récipient, et ce dès les premiers instants de la mise en fonctionnement des moules de soufflage. Le document FR2881979 propose un procédé de commande d'une machine de soufflage de récipients visant à corriger certaines anomalies, comme la répartition de matière. Des moyens sont mis en œuvre pour contrôler en continu, pendant la production, l'épaisseur de la paroi des récipients qui sortent des différents moules.
Dès qu'une dérive apparaît, elle est analysée et, selon le cas, l'opérateur, ou le système de commande, peut intervenir pour modifier un ou plusieurs des paramètres de la recette de façonnage des récipients.
Cette intervention est effectuée a posteriori, pendant la production des récipients.
La présente invention permet d'intervenir dès le début de la production pour éviter les rebuts liés à la phase de démarrage de la machine de soufflage, lesquels rebuts portent tout de même sur plusieurs centaines de récipients.
La présente invention porte sur un procédé de formation de récipients à partir d'une ébauche, préférentiellement une préforme, en matériau thermoplastique, les récipients étant formés à l'aide d'une machine d'étirage-soufflage de type rotatif comprenant au moins un moule de soufflage, monté à la périphérie d'un carrousel entraîné de manière continue autour de son axe, le moule de soufflage fonctionnant de manière cyclique selon un cycle de soufflage comprenant les étapes suivantes : - une étape de placement d'une ébauche préalablement chauffée dans un moule de soufflage présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage formant l'empreinte du récipient à souffler,
- une étape de fermeture du moule de soufflage, - une étape de soufflage de l'ébauche dans le moule de soufflage par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage et, de manière sensiblement simultanée,
- une étape d'étirage de l'ébauche par insertion d'une tige d'élongation à l'intérieur de l'ébauche en prenant appui contre le fond de l'ébauche de manière à faciliter l'allongement axial de l'ébauche, - une étape de balayage de l'intérieur du récipient par injection d'un gaz de refroidissement, de l'air notamment,
- une étape de remontée de la tige d'étirage,
- une étape de saisie du récipient soufflé par des moyens de préhension extérieurs, - une étape d'ouverture du moule de soufflage, lequel procédé selon l'invention comprend une étape de mise en place, dans ledit cycle de façonnage des récipients, d'une période dite « de compensation » pour faire varier automatiquement et de façon temporaire la durée de ladite étape de balayage de l'intérieur desdits récipients à chaque début de production et pour établir des conditions thermiques au niveau desdits récipients permettant de les façonner à une température qui leur donne un volume final correspondant au volume final des récipients façonnés pendant le régime de croisière de ladite machine d'étirage- soufflage, c'est-à-dire pendant la période de production où la température des moules est stabilisée. Toujours selon l'invention, le procédé comprend une étape de fixation d'une valeur du temps Td de balayage qui est utilisée pour le premier tour du carrousel de la machine de soufflage
Selon une autre disposition de l'invention, le procédé comprend une étape de fixation de la durée de la période de compensation, laquelle durée, ou temps Tc de compensation est de l'ordre de quelques minutes, c'est-à-dire un temps suffisant pour que les évolutions dimensionnelles des récipients soufflés deviennent négligeables, voire nulles. Toujours selon l'invention, le procédé consiste à programmer une variation de la durée Tb du temps de balayage, pendant la période de compensation, selon une fonction du premier degré du type : Tb = A.t + Td lorsque t < Tc et où A est un coefficient qui donne la pente de la courbe de compensation et, ensuite, lorsque t > Tc, la durée du temps de balayage est constante : Tb = A.Tc + Td.
Selon une disposition préférentielle de l'invention, le coefficient A est de l'ordre de 0,0003 à 0,0006 ; il est négatif lorsque la température des moules diminue pendant la période Tc de compensation et il est positif lorsque la température augmente pendant ladite période Tc de compensation. Toujours selon l'invention, le procédé consiste à réaliser, pendant la période de compensation, une évolution automatique de la durée du temps de balayage, de façon incrémentielle, à chaque tour, par exemple, du carrousel de la machine de soufflage-étirage.
L'invention concerne également l'installation, et en particulier la machine de soufflage-étirage qui permet de mettre en œuvre le procédé détaillé auparavant, laquelle machine comprend un automate et des moyens pour insérer - un temps Td de balayage pour le démarrage de la machine et en particulier le premier tour du carrousel, - un temps Tc pour la période de compensation, et - un coefficient A de correction qui, pendant la période Tc de compensation, fait évoluer le temps JJb de balayage.
Toujours selon l'invention, la machine comprend des moyens, au niveau de l'automate, pour faire varier la durée du temps Tb de balayage de façon incrémentielle, à chaque tour de carrousel de la machine, par exemple.
La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'un exemple uniquement illustratif et nullement limitatif de la portée de l'invention, et à partir des figures suivantes, dans lesquelles :
- la figure 1 illustre l'état de la technique de manière figurative, et en particulier les variations - du volume V des récipients formés, - du temps Tb de balayage et - de la température T^ du moule de soufflage, à compter de la mise en marche de la machine et au cours de la production des récipients, dans le cas d'une fabrication qui voit baisser la température du moule pendant les premières minutes de fabrication desdits récipients, - la figure 2 illustre, de la même manière, les variations - du volume V des récipients formés, - du temps Tb de balayage et - de la température T^ du moule de soufflage, pour une machine de soufflage-étirage fonctionnant selon le procédé de l'invention, - la figure 3 illustre également l'état de la technique et, comme précédemment, les variations - du volume V des récipients formés, - du temps Tb de balayage et - de la température T^ du moule de soufflage, mais dans le cas d'une fabrication qui voit, au contraire, augmenter la température du moule pendant les premières minutes de fabrication desdits récipients, - la figure 4 illustre, dans le cas de la figure 3, les variations - du volume
V du récipient formé, - du temps Tb de balayage et - de la température T^ du moule de soufflage, mais pour une machine de soufflage-étirage fonctionnant selon le procédé de l'invention.
La présente invention porte sur l'amélioration d'un procédé de formation de récipients à partir d'une ébauche, préférentiellement une préforme, en matériau thermoplastique, les récipients étant formés à l'aide d'une machine d'étirage- soufflage de type rotatif comprenant au moins un moule de soufflage, monté à la périphérie d'un carrousel entraîné de manière continue autour de son axe, le moule de soufflage fonctionnant de manière cyclique selon un cycle de soufflage comprenant les étapes suivantes :
- une étape de placement d'une ébauche préalablement chauffée dans un moule de soufflage présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage formant l'empreinte du récipient à souffler ;
- une étape de fermeture du moule de soufflage ; - une étape de soufflage de l'ébauche dans le moule de soufflage par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage et, de manière sensiblement simultanée, une étape d'étirage de l'ébauche par insertion d'une tige d'étirage à l'intérieur de l'ébauche en prenant appui contre le fond de l'ébauche de manière à faciliter l'allongement axial de l'ébauche ; — une étape de balayage de l'intérieur du récipient par injection d'un gaz, et en particulier d'air, à travers une pluralité d'orifices prévus dans la tige d'élongation, afin de refroidir le récipient ;
- une étape de remontée de la tige d'étirage ; - une étape de saisie du récipient soufflé par des moyens de préhension extérieurs ;
- une étape d'ouverture du moule de soufflage.
Comme cela apparaît plus clairement sur la figure 1, selon l'art antérieur, il est constaté que la température T^ d'un moule de soufflage diminue au début de la production des récipients. Cette diminution de la température de la paroi interne du moule, suite à la mise en route de la machine, provient de la mise en contact de la préforme avec ladite paroi interne dudit moule. En effet, dans certains cas de fabrication, comme détaillé auparavant, la matière ramollie de la préforme est plus froide que la température de la paroi de la cavité de moulage du moule de soufflage (voir la courbe du bas de la figure 1).
De manière courante, le temps Tb de balayage est constant tout au long du fonctionnement du moule de soufflage (voir courbe du milieu de la figure 1) ; ce temps Tb de balayage a une valeur Td qui est normalement programmée avant le démarrage de la machine et il est maintenu pour toute la durée de la production des récipients.
La baisse de la température des moules conjuguée avec la stabilité du balayage provoque une dérive dimensionnelle au niveau des récipients, qui se traduit par une augmentation du volume V des récipients formés entre la mise en route du moule de soufflage et le moment où la température du moule s'est stabilisée (voir courbe du haut de la figure 1).
Il a déjà été précédemment indiqué que la variation de volume du récipient formé, entre le début de la production du moule et l'instant où la température du moule est stable, est comprise entre 5 et 10%. Afin de réduire ce pourcentage de variation de volume, il est proposé, selon l'invention et de manière préférentielle, de faire varier la durée du temps Tb de balayage pendant au moins le temps de stabilisation de la température de la paroi interne du moule de soufflage afin de compenser l'évolution de la température de ladite paroi interne et surtout pour établir, au niveau des différents récipients, une température qui leur permet d'avoir un volume qui prend, dès le départ de la production, une valeur correspondant à la valeur obtenue en production normale lorsque le régime de croisière de la machine est établi et que la température des moules est stabilisée. En effet, plus le temps Tb de balayage est grand, avec de l'air qui refroidit le récipient, plus le volume V final dudit récipient formé est grand. Il est donc possible, en jouant sur la durée du temps Tb de balayage, d'équilibrer le phénomène de refroidissement du moule de soufflage en début de production qui aboutit à cette augmentation du volume du récipient formé.
Autrement dit, selon le procédé de l'invention, la durée de l'étape de balayage est dépendante du nombre de cycles de soufflage réalisés par le moule de soufflage suite à la mise en marche du premier cycle de soufflage du moule de soufflage, ce grâce à quoi il est tenu compte de la variation de température de la peau de la cavité de moulage du fait de la différence de températures entre la température de la peau de la cavité de moulage et la température de l'ébauche chauffée venant au contact de ladite cavité de moulage lors de l'étape de soufflage, ce qui permet d'aboutir à la fabrication de récipients présentant un volume interne plus stable au cours du temps et, plus particulièrement, lors du début de production du moule de soufflage.
Le procédé selon l'invention, illustré par les résultats, figure 2, comprend donc une étape qui consiste à programmer une période d'évolution temporaire du temps de balayage, c'est-à-dire une période de compensation au cours de laquelle la durée Tb du balayage sera supérieure à la durée qui est celle de la production stabilisée. Cette période Tc de compensation correspond à la période de temps pendant laquelle la température de la cavité de moulage évolue jusqu'à la stabilisation de la température de cette cavité, c'est-à-dire entre le début de la production et le moment où l'on peut parler de régime de croisière pour la machine de soufflage. Pour ce faire, on détermine tout d'abord, à l'aide d'essais préalables sur la machine d'étirage-soufflage, le temps Tc de compensation, c'est-à-dire le temps durant lequel la température de la peau de la cavité de moulage évolue avant de se stabiliser ; ce temps Tc de compensation est, par exemple, fixé à 180 secondes.
Préférentiellement, le procédé comprend également une étape de fixation de la variation maximale du temps Tb de balayage. A chaque cycle de soufflage, et pendant toute la durée du temps Tc de compensation, la valeur dudit temps Tb de balayage décroît automatiquement, figure 2, pour se stabiliser lorsque la période Tc de compensation est terminée et que la machine tourne en régime de croisière. Une fois ce temps Tc de compensation déterminé et fixé, on détermine et on fixe un temps Tb de balayage qui tient compte de la valeur affichée Td pour le premier cycle de soufflage, ou le premier tour du carrousel.
Ce durée Tb du balayage évolue avec le temps et elle correspond à l'application, par exemple, d'une simple équation du 1er degré du type Tb — A.t + Td, où Td est le temps de balayage introduit dans l'automate pour le premier tour du carrousel et où A est un coefficient qui dépend des conditions d'utilisation de la machine de soufflage et des récipients à façonner et dont la valeur s'étend de 0,0003 à 0,0006 ; Tc correspond à la durée de la période de compensation et sa valeur varie. Dans l'équation, t prend une valeur qui évolue, par exemple, de façon incrémentielle entre Tc et zéro ; Tc peut avoir une valeur choisie entre 2 à 3 mn.
L'évolution du temps Tb de balayage peut donc être établie, préférentiellement, avec une variation linéaire pendant le temps Tc de compensation (voir courbe du milieu de la figure 2). Passé ce temps Tc de compensation, le temps Tb de balayage est constant ; il correspond à : A.Tc + Td avec, pour le coefficient A, une valeur négative compte tenu du fait que la température des moules, au départ, est supérieure à celle des préformes et qu'elle diminue au contact de ces dernières avant de se stabiliser.
Les figures 3 et 4 illustrent les variations que l'on peut constater dans le cas d'un façonnage de récipients où la température des moules est inférieure à celle des préformes, c'est-à-dire que les moules s'échauffent et leur température T^ évolue au contact des préformes (courbe du bas de la figure 3), ce qui a pour conséquence une diminution du volume V des bouteilles (courbe du haut de la même figure 3) entre le démarrage de la production et le fonctionnement en régime de croisière. La figure 3 montre ces variations de V et de T^ que l'on constate avec l'état actuel de la technique pour lequel le temps de balayage Tb est fixé au départ avec une valeur Td qui reste constante tout au long de la fabrication des récipients.
La figure 4 montre la stabilité du volume V des récipients obtenue par l'application du procédé selon l'invention. Le temps de balayage Td affiché pour le démarrage de la production des récipients évolue lui aussi par application de la même équation du premier degré, mentionnée plus haut : Tb = A.t + Td avec, dans cette équation, un coefficient A qui est positif. Au démarrage de la production, le temps de balayage Tb est égal à la valeur
Td introduite par l'opérateur dans l'automate, puis ce temps Tb évolue, par incrémentation, à chaque tour de carrousel, par exemple, et, à la fin de la période Tc de compensation, le temps Tb de balayage est égal à : A.Tc + Td avec un coefficient A qui est positif, compris entre 0,0003 et 0,0006.
L'évolution du temps Tb de balayage a aussi une influence sur le temps global du cycle de façonnage des récipients. Dans le cas de la figure 2, le temps Tb de balayage évolue vers une diminution qui permet d'accroître, par exemple, le temps du maintien de la pression de soufflage pendant le régime de croisière. Ce temps Tb de balayage corrigé est de l'ordre de quelques fractions de seconde ; il varie entre ces quelques fractions de seconde au début de la production des récipients et zéro à la fin de la période Tc de compensation, lorsque la température des moules est stabilisée et lorsque les évolutions dimensionnelles des récipients soufflés deviennent négligeables, voire nulles. Toutefois, il est également possible de prévoir une variation non linéaire du type, par exemple, du second degré ou autre, pour programmer une évolution de la durée du temps Tb de balayage.
Préférentiellement, la durée du temps Tb de balayage, pendant la période Tc de compensation, est modifiée à intervalles de temps régulier et de façon automatique, et de manière encore plus préférentielle, la durée du temps de balayage, pendant le temps Tc de compensation, est modifiée après chaque tour complet du moule de soufflage sur le carrousel, de façon incrémentielle.
Grâce au procédé selon l'invention, il a pu être obtenu une réduction entre 50 et 75% des variations dimensionnelles du volume interne des récipients formés au cours du temps de compensation du moule de soufflage, c'est-à-dire jusqu'à la stabilisation en température de la cavité de moulage.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de formation de récipients à partir d'une ébauche, préférentiellement une préforme en matériau thermoplastique, les récipients étant formés à l'aide d'une machine d'étirage-soufflage de type rotatif comprenant au moins un moule de soufflage, monté à la périphérie d'un carrousel entraîné de manière continue autour de son axe, le moule de soufflage fonctionnant de manière cyclique selon un cycle de façonnage comprenant les étapes suivantes :
- une étape de placement d'une ébauche préalablement chauffée dans un moule de soufflage présentant, en position de fermeture, une cavité de moulage formant l'empreinte du récipient à souffler,
- une étape de fermeture du moule de soufflage,
- une étape de soufflage de l'ébauche dans le moule de soufflage par l'intermédiaire d'une tuyère de soufflage et, de manière sensiblement simultanée, - une étape d'étirage de l'ébauche par insertion d'une tige d'élongation à l'intérieur de l'ébauche en prenant appui contre le fond de l'ébauche de manière à faciliter l'allongement axial de l'ébauche,
- une étape de balayage de l'intérieur du récipient par injection d'air pendant un temps Tb donné, - une étape de remontée de la tige d'étirage,
- une étape de saisie du récipient soufflé par des moyens de préhension extérieurs,
- une étape d'ouverture du moule de soufflage, lequel procédé comprend une étape de mise en place, dans ledit cycle de façonnage des récipients, d'une période dite « de compensation » pour faire varier automatiquement et de façon temporaire, la durée de ladite étape de balayage, à chaque début de production des récipients, et pour établir, au niveau desdits récipients, des conditions thermiques permettant de façonner les premiers récipients à une température qui leur donne un volume final correspondant au volume final des récipients façonnés pendant le régime de croisière de ladite machine d'étirage- soufflage, c'est-à-dire la période de production où la température des moules est stabilisée. 2 - Procédé de formation de récipients selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fixation d'une valeur du temps Td de balayage utilisé pour le premier tour du carrousel de la machine de soufflage.
3 - Procédé de formation de récipients selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de fixation de la durée Tc de la période de compensation.
4 - Procédé de formation de récipients selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de programmation de la variation du temps Tb de balayage, pendant la période Tc de compensation, selon une fonction du premier degré du type Tb = A.t + Td lorsque t < Tc, où A est un coefficient de l'ordre de 0,0003 à 0,0006 et, ensuite, lorsque t > Tc, le temps Tb de balayage des récipients est constant : Tb = A.Tc + Td.
5 - Procédé de formation de récipients selon la revendication 4, caractérisé en ce que le coefficient A est positif ou négatif selon que la température des moules évolue au démarrage vers un accroissement ou une diminution, respectivement.
6 - Procédé de formation de récipients selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de programmation du mode de variation du temps de compensation, lequel mode consiste en une variation du type incrémentielle, appliquée à chaque tour du carrousel. 7 - Machine de soufflage-étirage pour la mise en œuvre du procédé de formation de récipients selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et en particulier machine du type rotatif comprenant au moins un moule de soufflage monté à la périphérie d'un carrousel entraîné de manière continue autour de son axe, le moule de soufflage fonctionnant de manière cyclique, caractérisée en ce qu'elle comprend un automate de commande et de programmation des cycles de façonnage des récipients, à partir d'une préforme ou autre, lequel automate comporte des moyens pour introduire des données susceptibles de faire varier, de façon automatique et temporaire, le temps Tb de balayage desdits récipients lors de chaque début de production. 8 - Machine de soufflage-étirage selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour insérer, au niveau de l'automate, un temps Td de balayage utilisable pendant la période de production stabilisée, un temps Tc de compensation pour le début de la production des récipients et un coefficient A pour établir automatiquement la valeur du temps Tb de balayage au moyen d'une fonction du type Tb = A.Tc + Td.
9 - Machine de soufflage-étirage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le coefficient A est de l'ordre de ± 0,0003 à ± 0,0006 10 - Machine de soufflage-étirage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour faire varier automatiquement, au niveau de l'automate, le temps Tb de balayage pendant le temps Tc de compensation, de façon incrémentielle, à chaque tour de carrousel de ladite machine.
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