FR2948056A1 - Systeme d'injection d'un article moule multi-couche - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système d'injection d'un article moulé, notamment une préforme destinée à être soufflée pour former un récipient, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, comprenant : une buse d'injection (1) avec : ▪ un premier canal (10), pour un premier flux du premier matériau, ▪ un deuxième canal (11), disposé concentriquement autour du premier (10), pour un flux du deuxième matériau, ▪ un troisième canal (12), disposé concentriquement autour du deuxième (11), pour un deuxième flux du premier matériau, et deux obturateurs (3, 4) commandés par un unique organe d'actionnement (5), agencés de sorte qu'après une course déterminée en coulissement vers l'arrière, le premier obturateur (3) entraîne le deuxième (4) en coulissement vers l'arrière.

Description

SYSTEME D'INJECTION D'UN ARTICLE MOULE MULTI-COUCHE

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un système d'injection d'un article moulé constitué de trois couches formées de deux matériaux thermoplastiques différents, à savoir une couche externe et une couche interne en un premier matériau et une couche centrale, située entre la couche externe et la couche interne, réalisée en un deuxième matériau. Ce système est notamment adapté à l'injection d'une préforme destinée à être soufflée pour former un récipient.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'un des problèmes qui se posent lors de l'injection d'articles moulés tri-couches est la répartition de la couche centrale par rapport à la couche interne et à la couche externe.

Ce problème est particulièrement crucial dans le cadre de l'injection de préformes tri-couches, qui sont notamment destinées à la fabrication de bouteilles par soufflage. Une telle préforme est illustrée à la figure 1. Comme on peut le voir, cette préforme comporte : - une couche centrale (par exemple en PA), remplissant la fonction de barrière aux UV ; - deux couches de PET, situées de part et d'autre de la couche centrale, assurant la résistance mécanique de la préforme (référencées respectivement PEText et PETint).

Le moulage de telles préformes nécessite une maîtrise très fine du système d'injection car la couche de PA doit se trouver sensiblement centrée sur l'épaisseur de la préforme. Notamment, si la couche de PA est trop proche de l'intérieur de la préforme, elle ne sera pas suffisamment protégée du liquide contenu dans la bouteille par la couche 30 de PET, et on observera une reprise d'humidité du PA se traduisant par la cristallisation de celui-ci, qui prend alors une couleur blanche inesthétique dans les applications visées. Par ailleurs, il doit être possible de faire varier l'épaisseur de la couche de PA le long de la préforme, de manière à obtenir, sur la bouteille finale, une couche de PA d'épaisseur sensiblement uniforme. Il faut en effet tenir compte du fait que la préforme subit un étirement beaucoup plus important au niveau du renflement de la bouteille qu'au niveau du goulot. Les matériaux employés étant relativement visqueux, il est nécessaire d'optimiser la rhéologie pour permettre d'obtenir une préforme présentant la répartition d'épaisseurs souhaitée. Les solutions actuellement présentes sur le marché sont des dispositifs particulièrement complexes et qui exigent des investissements élevés, qui ne sont notamment pas rentables pour la réalisation de petites séries de préformes. On connaît ainsi du document US 6,074,191 un système d'injection de préformes comprenant cinq couches formées de deux matériaux différents, à savoir deux couches externes en PET, deux couches barrières en EVOH et une couche centrale en PET. Dans ce système, la buse d'injection comporte trois canaux : - un canal central pour l'injection du matériau de la couche centrale, - un canal annulaire interne pour l'injection du matériau des couches barrières, - un canal annulaire externe pour l'injection du matériau des couches externes. Un unique obturateur est commandé par trois vérins distincts pour adopter successivement les quatre positions suivantes : - position 1 : l'obturateur est fermé ; aucun matériau n'est injecté dans l'empreinte ; - position 2 : ouverture du canal annulaire externe et injection du matériau des couches externes ; - position 3 : ouverture du canal annulaire interne et injection du matériau des couches barrières ; - position 4 : ouverture du canal central et injection du matériau de la couche centrale.

Les vérins sont actionnés successivement de sorte que pour chaque position un vérin vienne en butée contre un autre vérin. Le document WO 00/27609 décrit quant à lui un système d'injection de préformes comprenant trois couches formées de deux matériaux différents, à savoir deux couches externe et interne en PET entourant une couche barrière. Dans ce système, la buse d'injection comporte : - un canal central, dans lequel coulisse un obturateur, pour l'injection du PET et - un canal annulaire pour l'injection du matériau du matériau de la couche barrière.

L'obturateur comporte un canal central pour le passage du matériau de la couche externe, qui communique avec l'extérieur par des orifices latéraux ménagés dans sa partie avant. L'obturateur est commandé par un vérin pour occuper successivement les deux positions suivantes : - une première position où l'obturateur partiellement ouvert, permettant ainsi l'injection des couches externe et interne en PET ; le matériau transite par le canal central de la buse, puis à travers les orifices latéraux de la paroi de l'obturateur et enfin à travers le canal central de l'obturateur ; dans cette position, l'obturateur obture en revanche le canal annulaire et empêche l'injection du matériau de la couche barrière. - une deuxième position où l'obturateur est totalement ouvert, ce qui permet l'injection de la couche barrière par le canal annulaire simultanément avec l'injection du PET. Cependant, ce système n'est pas satisfaisant en termes de rhéologie.

En effet, en raison de la viscosité du PET injecté, celui-ci subit un important cisaillement lors du passage à travers les orifices latéraux de l'obturateur. Il est également connu du document US 2006/0097083 un système d'injection de préformes dans lequel la buse d'injection comporte deux canaux annulaires pour l'injection simultanée d'un premier matériau et d'un deuxième matériau. 3o Le canal pour l'injection du deuxième matériau débouche dans le canal pour l'injection du premier matériau en arrière du point d'injection.

Un obturateur commandé par un vérin est apte à occuper deux positions : - une position fermée, et - une position ouverte, dans laquelle le premier matériau est injecté puis le deuxième matériau qui présente une viscosité plus faible, est injecté.

Toutefois, une telle conception du système d'injection requiert une maîtrise très pointue des conditions d'injection. Le document US 5,914,138 décrit quant à lui un système d'injection de préformes dans lequel la buse d'injection comporte un unique canal annulaire agencé autour d'une tige.

A l'intérieur de ce canal annulaire circule un flux composé d'une couche externe en PET, d'une couche barrière en PA et d'une couche interne en PET. Dans certains modes de réalisation, la tige est mobile, de telle sorte que la partie arrière de la tige permette de moduler les proportions respectives des trois flux. Ce principe d'injection, qui se rapproche d'un procédé d'extrusion, est optimal du point de vue rhéologique mais présente l'inconvénient de générer un matelas de matière en amont du point d'injection, qui requiert une extrême précision des conditions d'injection. Enfin, on citera le document US 5,143,733 qui décrit un système de tri-injection permettant d'injecter une préforme formée de trois couches, à savoir une couche externe en un premier matériau, une couche barrière en un deuxième matériau et une couche interne en un troisième matériau. Dans ce système, la buse d'injection comporte trois canaux : - un canal central, pour l'injection du troisième matériau, - un canal annulaire pour l'injection du matériau de la couche externe - un canal annulaire pour l'injection du matériau de la couche barrière. Le système comporte en outre un obturateur coulissant dans le canal central et actionné au moyen de deux vérins pneumatiques de sorte à occuper trois positions : - une position fermée dans laquelle aucune injection n'a lieu, - une position partiellement ouverte, permettant uniquement l'injection du matériau de la couche externe, - une position totalement ouverte, permettant l'injection du matériau de la couche barrière, puis celui du matériau de la couche interne. L'injection du matériau de la couche barrière est limitée à une cavité située en retrait de la jonction entre le canal et le canal central ; le matériau accumulé dans cette cavité est ensuite transféré dans l'empreinte sous l'effet de la pression du matériau de la couche interne. Toutefois, ce système n'est pas satisfaisant sur le plan de la rhéologie car il ne permet pas de garantir un bon positionnement de la couche barrière par rapport aux deux couches qui l'entourent.

L'invention propose de remédier à ces problèmes en procurant un système d'injection d'articles moulés tri-couches, et notamment de préformes, garantissant le bon positionnement de la couche centrale par rapport aux couches externes, et de conception simple et peu onéreuse.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Conformément à l'invention, il est proposé un système pour l'injection d'un article moulé, notamment une préforme destinée à être soufflée pour former un récipient, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, ledit système étant caractérisé en ce qu'il comprend : une buse d'injection comprenant : ^ un premier canal, ou canal central, pour le passage d'un premier flux du premier matériau, ^ un deuxième canal, annulaire, disposé concentriquement autour du premier canal, pour le passage du flux du deuxième matériau, ^ un troisième canal, annulaire, disposé concentriquement autour du deuxième canal, pour le passage d'un deuxième flux du premier matériau, ces trois canaux débouchant au niveau d'un orifice d'injection dans l'empreinte du moule, un premier obturateur constitué par une tige apte à coulisser à l'intérieur du premier canal, entre : ^ une position fermée où l'extrémité de la tige obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du premier flux du premier matériau dans l'empreinte, et ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité de la tige est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du premier flux du premier matériau dans l'empreinte ; un deuxième obturateur, dans lequel est agencé le canal central, apte à coulisser dans le deuxième canal entre : ^ une position fermée où l'extrémité de ce deuxième obturateur obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du flux du deuxième matériau et du deuxième flux du premier matériau, ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité de ce deuxième obturateur est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du flux du deuxième matériau et du deuxième flux du premier matériau dans l'empreinte ; et en ce que les premier et deuxième obturateurs sont commandés par un unique organe d'actionnement, et agencés de telle sorte qu'après une course déterminée en coulissement vers l'arrière, le premier obturateur entraîne le deuxième obturateur en coulissement vers l'arrière. De préférence, la buse d'injection est monobloc et est montée solidairement dans un distributeur chauffant et agencée de sorte à minimiser les surfaces de contact entre ladite buse et les parties refroidies du moule.

Le système comprend avantageusement un organe élastique agencé pour solliciter vers l'avant le deuxième obturateur à l'encontre de la pression exercée par le matériau thermoplastique injecté pendant la première phase d'injection. Selon un mode préféré de réalisation, le premier obturateur comporte une collerette agencée à l'intérieur d'un logement délimité par deux épaulements du deuxième obturateur.

Ladite course déterminée du premier obturateur est égale à la différence entre la distance entre lesdits épaulements et l'épaisseur de la collerette du premier obturateur. De manière particulièrement avantageuse, la face avant de la buse est en appui à plat contre la face arrière de la partie du moule renfermant l'empreinte. L'étanchéité dudit appui à plat est préférentiellement assurée au moyen d'un joint torique présentant un profil en forme de C tourné vers l'intérieur. Un autre objet de l'invention concerne un système multi-empreintes d'injection d'articles moulés, notamment de préformes destinées à être soufflées pour former des récipients, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, ledit système comprenant un moule d'injection comportant une pluralité d'empreintes et étant caractérisé en ce que chaque empreinte est alimentée en matériaux thermoplastiques par un système d'injection tel que décrit plus haut. Un autre objet de l'invention est un procédé d'injection d'un article moulé, notamment une préforme destinée à être soufflée pour former un récipient, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'un système d'injection tel que décrit plus haut et en ce qu'il comprend les étapes suivantes : (1) fermeture de l'orifice d'injection ; (2) actionnement de l'organe d'actionnement pour faire coulisser le premier obturateur vers l'arrière sur une course sensiblement égale à ladite course déterminée et injection du premier flux du premier matériau dans l'empreinte ; (3) au-delà de ladite course déterminée, entraînement par ledit premier obturateur du deuxième obturateur vers l'arrière et injection du premier flux du premier matériau, du deuxième flux du premier matériau et du flux du deuxième matériau dans l'empreinte jusqu'à ce que l'empreinte soit sensiblement remplie ; (4) actionnement de l'organe d'actionnement pour faire coulisser le premier et le deuxième obturateur vers l'avant, de sorte à interrompre l'injection du deuxième flux du premier matériau et du flux du deuxième matériau, puis l'injection du premier flux du premier matériau. L'invention concerne enfin un ensemble buse/obturateur pour l'injection d'un article moulé comprenant une première couche en un premier matériau thermoplastique et une deuxième couche en un deuxième matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend une buse possédant un premier canal, ou canal central, pour le passage du premier matériau et un deuxième canal, annulaire, disposé concentriquement autour du premier canal, pour le passage du deuxième matériau, lesdits canaux débouchant au niveau d'un orifice d'injection dans l'empreinte du moule, et des moyens d'obturation comprenant : un premier obturateur constitué par une tige apte à coulisser à l'intérieur du premier canal, entre : ^ une position fermée où l'extrémité de la tige obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du premier matériau dans l'empreinte, et ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité de la tige est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du premier matériau dans l'empreinte ; un deuxième obturateur, dans lequel est agencé le canal central, apte à coulisser dans le deuxième canal entre : ^ une position fermée où l'extrémité de ce deuxième obturateur obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du deuxième matériau, ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité de ce deuxième obturateur est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du deuxième matériau dans l'empreinte ; et en ce que les premier et deuxième obturateurs sont commandés par un unique organe d'actionnement, et agencés de telle sorte qu'après une course déterminée en coulissement vers l'arrière, le premier obturateur entraîne le deuxième obturateur en coulissement vers l'arrière.

Ce dispositif d'obturation permet ainsi l'injection d'articles bicouches réalisés en deux matériaux différents. Selon un mode préféré de réalisation, la buse comporte un troisième canal, annulaire et disposé concentriquement autour du deuxième, pour le passage d'un flux du premier matériau et débouchant au niveau de l'orifice d'injection.

Ce dispositif d'injection permet ainsi l'injection, avec une bonne répartition des différentes couches, d'un article moulé tri-couche, comprenant une couche interne et une couche externe réalisées dans le premier matériau et une couche centrale réalisée dans le deuxième matériau.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une préforme tri-couche ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un système d'injection conforme à l'invention, - la figure 3 présente des vues éclatées de côté et en perspective d'une buse d'injection et de ses obturateurs appartenant au système d'injection conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue en coupe d'une partie du système d'injection pendant la phase de fermeture, - la figure 5 est une vue de détail de la figure 4 autour de l'orifice d'injection, - la figure 6 est une vue en coupe d'une partie du système d'injection pendant la première phase d'ouverture, - la figure 7 est une vue de détail de la figure 6 autour de l'orifice d'injection, - la figure 8 illustre le remplissage de l'empreinte pendant la première phase d'ouverture, 2948056 Io - la figure 9 est une vue en coupe d'une partie du système d'injection pendant la deuxième phase d'ouverture, - la figure 10 est une vue de détail de la figure 8 autour de l'orifice d'injection, - la figure 11 illustre le remplissage de l'empreinte pendant la deuxième 5 phase d'ouverture, - la figure 12 est une vue en coupe d'un système multi-empreinte conforme à l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 10 Pour des raisons de concision, on s'intéresse dans la suite du texte à un système pour l'injection de préformes, et l'on considère que le premier matériau, constituant la couche externe et la couche interne, est du PET, et que le deuxième matériau, constituant la couche centrale, est du PA, mais il va de soi que le système peut être utilisé pour l'injection de tout article moulé tri-couche et est adapté à 15 d'autres matériaux. On comprend toutefois que, compte tenu du fait que les matériaux sont injectés au travers de la même buse, ils sont compatibles thermiquement, c'est-à-dire que leurs températures de fusion sont proches (typiquement, la différence entre les températures de fusion des deux matériaux n'excède pas 10 à 15°C). 20 Comme on peut le voir sur la figure 2, le moule 2 est constitué d'une pluralité de plaques 22, 23, 24, 25. Le sens d'injection est représenté par la flèche X ; c'est par rapport à celle-ci que l'on définira l'avant et l'arrière du système d'injection. L'empreinte 20 pour le moulage de la préforme est agencée dans la plaque 25 avant 22 du moule 2, avec le fond de la préforme disposé du côté du point d'injection. La buse d'injection 1 est logée dans un distributeur chauffant 9 situé à l'arrière de la plaque avant 22, de telle sorte que son orifice d'injection débouche dans l'empreinte 20. La buse 1 comporte trois canaux pour l'injection des différentes couches de la 30 préforme.

Un premier canal 10, ou canal central, de forme cylindrique, est agencé à l'intérieur de la buse. Dans sa partie aval, il présente un rétrécissement et débouche dans l'empreinte 20 au niveau de l'orifice d'injection 21.

En amont, il communique avec un conduit 90 d'amenée de PET. Un deuxième canal 11, de section annulaire, est disposé de façon concentrique au canal central 10. Dans sa partie aval, il débouche dans l'empreinte 20 par l'orifice d'injection 21. En amont, il communique avec un conduit 91 d'amenée de PA.

Enfin, un troisième canal 12, également de forme annulaire, est disposé de manière concentrique autour du deuxième canal 11. Comme les deux précédents, le troisième canal 12 débouche dans l'empreinte 20 par l'orifice d'injection 21, et communique, dans sa partie amont, avec le conduit 90 d'amenée de PET.

Une étude rhéologique permet d'optimiser la section des canaux 10 et 12 de manière à équilibrer les flux de PET provenant du canal 90. En effet, c'est de cet équilibre des flux que dépend la répartition de la couche de coeur dans la préforme. Un élément chauffant 92 est disposé dans le distributeur 9 entre les conduits 90 et 91 en vue de maintenir les matériaux à la température d'injection adéquate. Typiquement, le distributeur et la buse sont portés à une température de l'ordre de 280°C. L'empreinte 20 est quant à elle refroidie par exemple par un système de circulation d'eau froide 26, de manière à maintenir une température de l'ordre de 10°C. En effet, dans la mesure où le PET est à l'état amorphe à la température d'injection (qui est de l'ordre de 250 à 280°C), et que l'on souhaite conserver cette structure amorphe dans la préforme finie (afin d'obtenir la transparence souhaitée), il est nécessaire de figer la structure du PET par un choc thermique lorsqu'il arrive dans l'empreinte.

La structure de la buse et du dispositif d'obturation va maintenant être décrite de manière plus détaillée. La buse 1 est essentiellement constituée d'un corps de buse 13 présentant une forme générale cylindrique avec un épaulement 130 dans sa partie arrière.

La buse 1 est de préférence monobloc , c'est-à-dire d'un seul tenant de la partie arrière jusqu'à l'orifice d'injection, par opposition à la configuration répandue dans laquelle la buse est constituée d'un corps de buse prolongé par un embout par lequel se fait l'injection. L'avantage de cette conception monobloc est qu'il est plus facile de maîtriser les dilatations thermiques de la buse. Par ailleurs, on évite un ajustage entre le corps de buse et l'embout ainsi que l'éventuelle apparition de fuites à la jonction entre ces deux pièces. Enfin, cette conception est particulièrement avantageuse sur le plan thermique puisqu'elle permet de procurer la température souhaitée au plus près du point d'injection. En effet, le fait que la buse soit monobloc permet d'assurer une continuité thermique optimale de l'arrière vers l'avant de la buse, et par conséquent implique une température plus homogène sur toute la longueur de la buse. Le corps de buse 13 est entouré, dans sa partie avant, d'une bague chauffante 7 de type connu.

Cette bague chauffante permet de maintenir la partie avant du corps de buse à la température d'injection adéquate. Le corps de buse 13 est logé dans un évidement prévu à cet effet dans le distributeur chauffant 9, et la face avant de l'épaulement 130 repose en appui contre une face arrière du distributeur.

Vers l'avant, le corps de buse 13 présente une face avant plane 131 qui repose en appui contre la face arrière de la plaque avant 22 du moule, 2 qui renferme l'empreinte 20. Cet appui à plat permet de procurer une surface de contact minimale entre la buse d'injection, qui est maintenue à une température élevée, et le moule 2 qui est au contraire refroidi.

Une bague d'appui 8 présente une forme adaptée pour réaliser un appui du distributeur 9 sur le moule 2 avec une surface de contact minimale pour minimiser les ponts thermiques. La bague d'appui 8 ménage par ailleurs un passage pour les fils de connexion de la bague chauffante 7.

On minimise ainsi les ponts thermiques entre ces deux pièces et les conséquences qu'ils pourraient avoir sur la température et donc sur les propriétés des matériaux thermoplastiques injectés. Par ailleurs, pour assurer l'étanchéité entre le corps de buse 13 et la plaque de moule 22, un joint torique 132 avec une section en forme de C tourné vers l'intérieur est disposé entre la face avant 131 du corps de buse (mieux visible sur la figure 5) et la face arrière de la plaque 22. Le joint 132, qui est typiquement réalisé en inox, présente une épaisseur supérieure à la profondeur du logement dans lequel il est inséré, et il est donc maintenu en compression.

De par sa forme, le joint 132 procure une cavité qui est susceptible d'être remplie par le matériau thermoplastique provenant d'une éventuelle fuite entre la face 131 et la plaque de moule 22 ; le matériau contribue ainsi lui-même à renforcer l'étanchéité du dispositif. A l'intérieur du corps de buse 13 est agencé un insert 14 fixe par rapport au corps de buse, qui permet de définir, entre la paroi interne du corps de buse 13 et la paroi externe de l'insert 14, le troisième canal 12, qui est de section annulaire. Dans sa partie arrière, l'insert 14 comporte un épaulement 140 qui repose en appui sur la face arrière de l'épaulement 130 du corps de buse 13. Le dispositif d'obturation comporte un premier obturateur 3 se présentant sous la forme générale d'une tige cylindrique, dont la partie avant est d'un diamètre plus faible que la partie arrière. Ce premier obturateur 3 est agencé en coulissement étanche à l'intérieur d'un deuxième obturateur 4. C'est dans ce deuxième obturateur 4 qu'est aménagé le canal central 10.

La partie avant 30 du premier obturateur 3 et l'extrémité avant du canal 10 présentent des formes coniques qui coopèrent de telle sorte que lorsque l'obturateur 3 est fermé, il est en appui sur la paroi intérieure du canal 10 au niveau de leurs portées coniques respectives. L'actionnement du premier obturateur est assuré par un vérin 5, qui est par exemple un vérin pneumatique.

Le vérin 5 comporte un corps de vérin 50 et un piston 51. La face arrière du corps de vérin 50 est en appui contre une face avant de la plaque arrière 25 du moule. Cette surface de contact est réalisée de sorte à être la plus large possible pour favoriser les échanges thermiques entre le vérin 5, qui est soumis à la température élevée du distributeur chauffant 9 et de la buse 1, et la plaque arrière 25 qui est refroidie. En revanche, la surface de contact entre la face avant du corps de vérin 50 et la buse 1 est minimale de manière à limiter les échanges thermiques entre ces deux pièces.

On cherche en effet à limiter la température à laquelle est soumis le vérin 5, afin de ne pas endommager ses composants (et notamment les joints). Par ailleurs, comme on le voit sur la figure 3, le corps de vérin 50 est percé d'une pluralité de trous latéraux 53 qui permettent sa ventilation. Le premier obturateur 3 est rigidement lié au piston 51 du vérin 5, par exemple au moyen d'un écrou 52 vissé sur la partie arrière du premier obturateur. Le deuxième obturateur 4 est quant à lui agencé en coulissement étanche à l'intérieur de l'insert 14. Dans sa partie avant, le diamètre extérieur du deuxième obturateur 4 est inférieur au diamètre intérieur de l'insert 14, de manière à ménager, entre l'insert 14 et le deuxième obturateur 4, le deuxième canal 11, qui est de forme annulaire. Comme on le voit mieux sur la figure 9, l'extrémité avant 40 de l'obturateur 4 présente une surface externe conique qui coopère avec la forme de l'orifice d'injection de la buse, de sorte que, lorsque l'obturateur 4 est fermé, il repose en appui contre l'orifice d'injection par l'intermédiaire de leurs portées coniques 3o respectives. Dans sa partie arrière, le deuxième obturateur 4 présente un épaulement 41.

Le deuxième obturateur 4 est sollicité vers l'avant par l'action d'un organe élastique 6, tel qu'un ressort, qui est disposé dans un logement prévu à cet effet dans le corps de vérin 50, entre le fond de ce logement et la face arrière de l'épaulement 41.

La face avant de l'épaulement 41 repose alors en appui sur la face arrière de l'épaulement 140 de l'insert 14. Comme on l'a indiqué plus haut, le deuxième obturateur 4 comporte un passage interne pour le coulissement du premier obturateur 3. Dans sa partie arrière, ce passage présente un élargissement formé par un 10 épaulement 43, puis un rétrécissement formé par un épaulement 420. Ce deuxième épaulement 420 est par exemple réalisé au moyen d'une bague annulaire 42 vissée autour du deuxième obturateur 4. L'espace situé entre les épaulements 43 et 420 constitue un logement pour une collerette 31 de forme annulaire, agencée autour de la tige du premier obturateur 3. 15 Le diamètre extérieur de la collerette 31 est supérieur au diamètre intérieur du passage interne du deuxième obturateur 4 en avant et en arrière dudit logement. Ainsi, la course de la collerette 31 est limitée, vis-à-vis du deuxième obturateur 4, vers l'avant par la butée de sa face avant contre l'épaulement 43 et vers l'arrière par la butée de sa face arrière contre l'épaulement 420. 20 En d'autres termes, la course maximale du premier obturateur 3 par rapport au deuxième obturateur 4 est égale à la différence entre la distance séparant l'épaulement 43 de l'épaulement 420 et l'épaisseur de la collerette 31. On va maintenant décrire de manière détaillée les différentes phases de fonctionnement de ce système. 25 Phase de fermeture Dans la phase de fermeture, qui est illustrée aux figures 4 et 5, le premier et le deuxième obturateur sont tous deux dans leur position avancée, de sorte à ce qu'ils obturent ensemble l'orifice d'injection 21. Comme on peut le voir sur la figure 4, la portée conique de l'extrémité avant 30 30 du premier obturateur 3 est en appui contre la portée conique de l'extrémité du canal 10 et la face avant de la collerette 31 est û aux tolérances de fabrication près û en butée contre l'épaulement 43 du deuxième obturateur. Première phase d'ouverture Dans la première phase d'ouverture, illustrée aux figures 6 et 7, on enclenche l'injection du PET et on actionne le vérin 5. Le premier obturateur 3 est donc entraîné en coulissement vers l'arrière, libérant ainsi l'extrémité du canal central 10, ce qui permet l'injection dans l'empreinte 20 du PET destiné à constituer la couche interne. La figure 8 illustre de manière schématique le début du remplissage de l'empreinte. Tant que la course parcourue par le premier obturateur 3 est inférieure à la course maximale du premier obturateur vis-à-vis du deuxième obturateur, la collerette 31 se déplace entre les épaulements 43 et 420 mais, sous l'action du ressort 6, le deuxième obturateur 4 reste plaqué vers l'avant et empêche l'injection du PA et du PET destiné à constituer la couche externe. Au bout d'une course de l'ordre de 2 mm, la face arrière de la collerette 31 arrive en butée contre l'épaulement 420 du deuxième obturateur, déclenchant la deuxième phase d'ouverture. Deuxième phase d'ouverture Cette phase est illustrée aux figures 9 et 10. La collerette 31 du premier obturateur 3 étant en butée contre l'épaulement 420 du deuxième obturateur 4, le premier obturateur entraîne le deuxième obturateur en coulissement vers l'arrière, à l'encontre de la sollicitation vers l'avant du ressort 6. On comprend que le ressort 6 est dimensionné de sorte à résister à la pression exercée (vers l'arrière) par le PET injecté pendant la première phase d'ouverture sur le deuxième obturateur 4, de manière à éviter toute injection, pendant cette phase, du PA et du PET par les canaux 11 et 12. Le ressort 6 doit par ailleurs être dimensionné pour ne pas s'opposer à l'entraînement du deuxième obturateur 4 par le premier obturateur 3 pendant la 30 deuxième phase d'ouverture. Ainsi, la force du ressort est sensiblement égale à 35 à 40% de celle du vérin.

L'extrémité 40 du deuxième obturateur 4 libère alors l'extrémité des deux canaux annulaires 11 et 12, et permet l'injection simultanée du PET destiné à constituer les couches interne et externe et du PA. La figure 11 illustre le remplissage de l'empreinte pendant cette deuxième phase d'ouverture. On conserve cette position pendant une durée déterminée de manière à injecter la quantité de manière nécessaire pour remplir l'empreinte. Phase de fermeture Ensuite, on arrête l'injection du PA et on actionne le vérin 5 pour entraîner le premier obturateur 3 vers l'avant. Le deuxième obturateur 4 coulisse vers l'avant sous l'effet du ressort 6 et atteint avant l'obturateur 3 sa position fermée. Le cycle d'injection s'achève donc par l'injection de PET seul, par le canal 10, ce qui permet d'emprisonner complètement le PA à l'intérieur du PET et d'éviter les risques de reprise d'humidité mentionnés plus haut. Enfin, l'obturateur 3 atteint sa position fermée, ce qui met fin au cycle d'injection. On éjecte la préforme ainsi moulée et on referme l'empreinte en vue d'une nouvelle injection. Comme on vient de l'exposer, le système d'injection ne nécessite donc qu'un unique organe d'actionnement, par exemple un vérin pneumatique, pour actionner les deux obturateurs. Ce système est donc d'une conception particulièrement simple et peu onéreuse. Par ailleurs, il présente une solution optimisée sur le plan thermique en assurant un chauffage homogène de la buse jusqu'au point d'injection tout en minimisant les ponts thermiques avec les parties froides du moule. Bien sûr, le système qui vient d'être décrit avec une unique buse d'injection peut être réalisé avec un moule multi-empreintes, chacune des empreintes étant alimentée par une buse d'injection. La figure 12 illustre un tel système multi-empreintes où l'on voit ici un distributeur central 9 supportant deux buses d'injection 1 alimentant chacune une empreinte 20.

Notamment, le dispositif d'obturation de chaque buse 1 est actionné par un vérin pneumatique 5. Enfin, comme exposé plus haut, le système d'injection qui vient d'être décrit n'est pas limité à la réalisation de préformes mais s'applique à la fabrication de tout article moulé tri-couche, quels que soient les matériaux des couches interne et externe et de la couche centrale. Par ailleurs, on peut aussi utiliser le dispositif d'obturation qui vient d'être décrit pour obturer une buse d'injection adaptée pour la fabrication d'un article moulé bicouche comprenant une première couche en un premier matériau thermoplastique et une deuxième couche en un deuxième matériau thermoplastique, ladite buse comprenant alors un canal central pour le premier matériau et un canal annulaire concentrique au premier pour le deuxième matériau, c'est-à-dire que le canal annulaire extérieur de la forme de réalisation décrite n'existe plus, ou est obturé.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Système pour l'injection d'un article moulé, notamment une préforme destinée à être soufflée pour former un récipient, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, caractérisé en ce qu'il comprend : une buse d'injection (1) comprenant : ^ un premier canal (10), ou canal central, pour le passage d'un premier flux du premier matériau, ^ un deuxième canal (11), annulaire, disposé concentriquement autour du premier canal (10), pour le passage du flux du deuxième matériau, ^ un troisième canal (12), annulaire, disposé concentriquement autour du deuxième canal (11), pour le passage d'un deuxième flux du premier matériau, ces trois canaux (10, 11, 12) débouchant au niveau d'un orifice d'injection (21) dans l'empreinte (20) du moule (2), un premier obturateur (3) constitué par une tige apte à coulisser à l'intérieur du premier canal, entre : ^ une position fermée où l'extrémité (30) de la tige obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du premier flux du premier matériau dans l'empreinte (20), et ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité (30) de la tige est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du premier flux du premier matériau dans l'empreinte (20) ; un deuxième obturateur (4), dans lequel est agencé le canal central (10), apte à coulisser dans le deuxième canal (11) entre :^ une position fermée où l'extrémité (40) de ce deuxième obturateur (4) obture l'orifice d'injection (21), empêchant ainsi l'injection du flux du deuxième matériau et du deuxième flux du premier matériau, ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité (40) de ce deuxième obturateur (4) est en retrait par rapport à l'orifice d'injection (21) relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du flux du deuxième matériau et du deuxième flux du premier matériau dans l'empreinte (20) ; et en ce que les premier et deuxième obturateurs (3, 4) sont commandés par un unique organe d'actionnement (5), et agencés de telle sorte qu'après une course déterminée en coulissement vers l'arrière, le premier obturateur (3) entraîne le deuxième obturateur (4) en coulissement vers l'arrière.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse d'injection (1) est monobloc et est montée solidairement dans un distributeur chauffant (9) et agencée de sorte à minimiser les surfaces de contact entre ladite buse et les parties refroidies du moule (2).
3. 3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un organe élastique (6) agencé pour solliciter vers l'avant le deuxième obturateur (4) à l'encontre de la pression exercée par le matériau thermoplastique injecté pendant la première phase d'injection.
4. 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier obturateur (3) comporte une collerette (31) agencée à l'intérieur d'un logement délimité par deux épaulements (43, 420) du deuxième obturateur (4).
5. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite course déterminée du premier obturateur (3) est égale à la différence entre la distance entre lesdits épaulements (43, 420) et l'épaisseur de la collerette (31) du premier obturateur (3).
6. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la face avant (131) de la buse (1) est en appui à plat contre la face arrière de la partie du moule (2) renfermant l'empreinte.
7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étanchéité dudit appui à plat est assurée au moyen d'un joint torique (132) présentant un profil en forme de C tourné vers l'intérieur. 10
8. 8. Système multi-empreintes d'injection d'articles moulés, notamment de préformes destinées à être soufflées pour former des récipients, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, ledit système comprenant un moule d'injection (2) 15 comportant une pluralité d'empreintes (20), caractérisé en ce que chaque empreinte (20) est alimentée en matériaux thermoplastiques par un système d'injection selon l'une des revendications 1 à 7.
9. 9. Procédé d'injection d'un article moulé, notamment une préforme destinée à 20 être soufflée pour former un récipient, comprenant une couche externe et une couche interne en un premier matériau thermoplastique et une couche centrale en un deuxième matériau thermoplastique disposée entre la couche externe et la couche interne, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'un système d'injection selon l'une des revendications 1 à 7 et en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 25 (1) fermeture de l'orifice d'injection ; (2) actionnement de l'organe d'actionnement (5) pour faire coulisser le premier obturateur (3) vers l'arrière sur une course sensiblement égale à ladite course déterminée et injection du premier flux du premier matériau dans l'empreinte (20) ; 30 (3) au-delà de ladite course déterminée, entraînement par ledit premier obturateur (3) du deuxième obturateur (4) vers l'arrière et injection du5premier flux du premier matériau, du deuxième flux du premier matériau et du flux du deuxième matériau dans l'empreinte (20) jusqu'à ce que l'empreinte soit sensiblement remplie ; (4) actionnement de l'organe d'actionnement (5) pour faire coulisser le premier et le deuxième obturateur vers l'avant, de sorte à interrompre l'injection du deuxième flux du premier matériau et du flux du deuxième matériau, puis l'injection du premier flux du premier matériau.
10. 10. Ensemble buse/obturateur pour l'injection d'un article moulé comprenant une première couche en un premier matériau thermoplastique et une deuxième couche en un deuxième matériau thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend une buse possédant un premier canal (10), ou canal central, pour le passage du premier matériau et un deuxième canal (11), annulaire, disposé concentriquement autour du premier canal, pour le passage du deuxième matériau, lesdits canaux (10,
11. 11) débouchant au niveau d'un orifice d'injection (21) dans l'empreinte (20) du moule (2), et des moyens d'obturation comprenant : un premier obturateur (3) constitué par une tige apte à coulisser à l'intérieur du premier canal, entre : ^ une position fermée où l'extrémité (30) de la tige obture l'orifice d'injection, empêchant ainsi l'injection du premier matériau dans l'empreinte (20), et ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité (30) de la tige est en retrait par rapport à l'orifice d'injection relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du premier matériau dans l'empreinte (20) ; un deuxième obturateur (4), dans lequel est agencé le canal central (10), apte à coulisser dans le deuxième canal (11) entre : ^ une position fermée où l'extrémité (40) de ce deuxième obturateur (4) obture l'orifice d'injection (21), empêchant ainsi l'injection du deuxième matériau, ^ une position ouverte dans laquelle l'extrémité (40) de ce deuxième obturateur (4) est en retrait par rapport à l'orifice d'injection (21)relativement au sens d'injection, permettant ainsi le passage du deuxième matériau dans l'empreinte (20) ; et en ce que les premier et deuxième obturateurs (3, 4) sont commandés par un unique organe d'actionnement (5), et agencés de telle sorte qu'après une course déterminée en coulissement vers l'arrière, le premier obturateur (3) entraîne le deuxième obturateur (4) en coulissement vers l'arrière. 11. Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que la buse comporte un troisième canal (13), annulaire et disposé concentriquement autour du deuxième, pour le passage d'un flux du premier matériau et débouchant au niveau de l'orifice d'injection.