FR2956610A1 - Procede et outillage pour le moulage de corps creux par injection-soufflage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne le moulage de corps creux en matière synthétique par une technique d'injection-soufflage « en cycle chaud ». Sur une presse à injecter (2 à 7) sont installés un système de rotation (11) et un moule (8) comprenant une partie non rotative (9) et une partie rotative (10), liée au système de rotation (11) et comportant au moins deux noyaux (25). Ceux-ci sont amenés successivement, au cours de la rotation de la partie rotative (10), à au moins deux postes de travail fixes, comprenant un poste de moulage par injection (13) d'une préforme et un poste de soufflage (14). Chaque préforme est transférée en rotation, par le noyau (25), du poste d'injection (13) au poste de soufflage (14), où elle est amenée dans sa forme définitive par insufflation d'air comprimé entre le noyau (25) et la surface intérieure de la préforme.

Description

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux procédés et aux outillages de moulage, pour la réalisation de pièces ou d'objets en matière synthétique. Plus particulièrement, cette invention concerne un procédé, et un outillage mettant en oeuvre le procédé, pour le moulage de corps creux par une technique d'injection-soufflage dite « en cycle chaud ». Des techniques dites d'injection-soufflage sont déjà connues, pour la fabrication de corps creux en matière synthétique, par exemple des corps de récipients tels que des flacons. Il existe des machines dédiées à ce genre de fabrication, mais celles-ci sont onéreuses et représentent donc un investissement important. Par exemple, pour la fabrication d'un flacon complet, le fabricant doit s'équiper d'une telle machine d'injection-soufflage pour le moulage du corps du flacon, et d'une presse à injecter classique pour la réalisation du bouchon de ce flacon. La présente invention vise à simplifier ce genre de productions industrielles, en permettant à des entreprises déjà équipées de presses à injecter, de réaliser de l'injection-soufflage sur ces mêmes presses, avec un investissement limité, une seule et même machine pouvant ainsi (dans l'exemple ici considéré) être utilisée pour le moulage par injection classique d'un bouchon de flacon et aussi pour la réalisation par injection-soufflage du corps du flacon. A cet effet, l'invention a premièrement pour objet un procédé pour le moulage de corps creux en matière synthétique par une technique d'injection-soufflage dite « en cycle chaud », le procédé étant essentiellement caractérisé par le fait qu'il consiste à prévoir : - une presse à injecter, - un système de rotation, de préférence selon un axe horizontal, installé sur la presse à injecter ou intégré au moule, - un moule installé sur la presse à injecter, le moule comprenant une partie non rotative et une partie rotative liée au système de rotation, les deux parties de moule étant aptes à être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre par un mouvement axial, et la partie rotative du moule comportant, en dehors de son axe de rotation, au moins deux noyaux, et par le fait que les noyaux sont amenés successivement, au cours de la rotation de la partie rotative, à au moins deux postes de travail fixes, comprenant un poste de moulage par injection d'une préforme sur un noyau, et un poste de soufflage, chaque préforme étant transférée en rotation par le noyau correspondant depuis le poste d'injection vers le poste de soufflage, et cette préforme étant, au poste de soufflage, amenée dans sa forme définitive par insufflation d'air comprimé entre le noyau et la surface intérieure de ladite préforme.

Ainsi, en mettant en oeuvre une presse à injecter, ou intégré au moule un système rotatif et un moule de conception appropriée, avec au moins deux positions d'arrêt en rotation, le procédé de l'invention permet de mouler des corps creux, en deux étapes qui sont respectivement : - le moulage par injection d'une ébauche, dite « préforme », du 10 corps creux à réaliser, puis - le soufflage qui, sous l'effet de la pression d'air comprimé, étire la préforme pour l'amener dans sa forme définitive, en l'appliquant sur les parois d'une zone moulante. La presse à injecter réalise les fonctions classiques d'ouverture et 15 de fermeture du moule, ainsi que d'injection de la préforme. Le système de rotation installé sur la presse à injecter ou intégré au moule assure la rotation de la partie rotative du moule, notamment selon un axe horizontal, ainsi que les mouvements axiaux de sortie et de rentrée de cette partie rotative. Ce système de rotation est avantageusement constitué par 20 une base mécanique tournante de moule, telle que décrite dans le brevet français 2 725 152 au nom du Demandeur. Une fois injectée, la préforme est démoulée sur sa surface extérieure, de telle sorte que sa matière reste encore à une température de l'ordre de 100°C à 130°C qui permet son étirement lors de l'étape de soufflage 25 réalisée au poste suivant, vers lequel elle est transférée par le noyau. Une fois mis dans sa forme définitive, le corps creux est refroidi au contact des parois de la zone moulante. Avantageusement, pour l'étape de soufflage un léger mouvement axial du noyau résultant d'une modification des appuis entre les postes 30 d'injection et de soufflage, crée un passage annulaire pour l'arrivée d'air comprimé entre le noyau et la surface intérieure de la préforme. Le moule est conçu selon des techniques classiques, comme un ensemble autonome, avec des régulations thermiques appropriées et différenciées, selon les zones concernées.

L'installation de ce moule sur la presse à injecter peut être effectuée de façon habituelle, c'est-à-dire comme pour un moule d'injection classique. Dans des modes de mise en oeuvre plus affinés du procédé de l'invention, il est prévu un ou des postes de travail supplémentaires pour la partie rotative de moule, afin d'améliorer la qualité et la productivité. Ainsi, il peut être prévu que les noyaux soient amenés, entre le poste d'injection et le poste de soufflage dans le sens de rotation de la partie rotative du moule, à un poste de recalibrage de la température, dans lequel la préforme est réchauffée, éventuellement avec des zones régulées en température d'une manière différenciée. Il devient ainsi possible de mieux maîtriser les étirements de la matière, lors du soufflage. Il peut aussi être prévu que les noyaux soient amenés, après le poste de soufflage dans le sens de rotation de la partie rotative du moule, à un poste d'éjection dans lequel le corps creux fini est éjecté, en position de fermeture du moule. Les pièces finies sont ainsi éjectées simultanément aux autres opérations, à savoir l'injection et le soufflage, ce qui permet de réduire le temps du cycle complet de production. Selon la présence et le nombre de tels postes supplémentaires, la partie rotative du moule doit, sur un tour complet, être arrêtée dans deux, trois ou quatre positions, espacées les unes des autres par des intervalles angulaires réguliers de 180°, 120° ou 90°. L'utilisation d'une base tournante à commande numérique permet, par une programmation appropriée, l'obtention des positions d'arrêt en nombre désiré pour la partie rotative du moule, en fonction du nombre et de la position des postes de travail. L'invention a aussi pour objet un outillage pour le moulage de corps creux par une technique d'injection-soufflage dite « en cycle chaud », essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend un moule comprenant une partie non rotative et une partie rotative, le moule étant prévu pour être utilisé sur une presse à injecter équipée d'un système de rotation de préférence selon un axe de rotation horizontal, ou ce moule comportant lui-même un système de rotation intégré, la partie rotative du moule étant prévue pour être liée au système de rotation, les deux parties de moule étant aptes à être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre par un mouvement axial, et la partie rotative du moule comportant, en dehors de son axe de rotation, au moins deux noyaux, tandis que sont prévus au moins deux postes de travail fixes, comprenant un poste de moulage par injection et un poste de soufflage, de telle sorte qu'en fonctionnement une préforme est moulée sur un noyau au poste d'injection, puis la préforme est transférée en rotation par le noyau depuis le poste d'injection vers le poste de soufflage, où elle est amenée dans sa forme définitive par insufflation d'air comprimé entre le noyau et la surface intérieure de ladite préforme. L'outillage peut comprendre, entre le poste d'injection et le poste de soufflage dans le sens de rotation de la partie rotative du moule, un poste de recalibrage éventuellement avec des zones régulées en température d'une manière différenciée, poste dans lequel, en fonctionnement, la préforme est réchauffée. Cet outillage peut encore comprendre, après le poste de soufflage dans le sens de rotation de la partie rotative du moule, un poste d'éjection dans lequel, en fonctionnement, le corps creux fini est éjecté, en position de fermeture du moule. Il est rappelé que le système de rotation, avantageusement constitué par une base mécanique tournante de moule, permet d'obtenir les rotations et arrêts de la partie rotative du moule, en fonction du nombre et de la position des postes de travail.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de cet outillage pour le moulage de corps creux par injection-soufflage. Figure 1 est une vue très schématique montrant une presse à 25 injecter sur laquelle est installé un outillage conforme à la présente invention, avec deux postes de travail, le moule étant en position ouverte, Figure 2 est une vue similaire à la figure 1, mais montrant la presse avec le moule en position fermée, Figure 3 représente, en coupe passant par l'axe de rotation, le 30 moule en position fermée, Figure 4 représente la partie non rotative du moule, vue depuis le plan de joint, Figure 5 représente la partie rotative du moule, vue depuis le plan de joint, 35 Figure 6 représente, en coupe passant par l'axe de rotation, le moule en position ouverte d'éjection, Figure 7 représente, en coupe passant par l'axe de rotation, le moule en position ouverte avec sa partie rotative ayant effectué un mouvement axial, Figure 8 représente la partie rotative du moule, d'une manière 5 analogue à la figure 4 mais dans le cas d'une variante avec trois postes de travail, Figure 9 représente la partie rotative du moule, d'une manière analogue à la figure précédente mais dans le cas d'une variante avec quatre postes de travail. 10 En se référant d'abord aux figures 1 et 2, il est rappelé qu'une presse à injecter comprend, au-dessus d'un bâti 2, un plateau de presse fixe 3 et un plateau de presse mobile 4, ici déplaçable horizontalement. Le bâti 2 supporte, face au plateau fixe 3, une unité d'injection 5 qui comprend, en particulier, une trémie d'alimentation 6 et un ensemble vis et fourreau 15 d'injection 7, débouchant au centre du plateau fixe 3. La presse à injecter reçoit ici, entre ses deux plateaux 3 et 4, un moule 8 d'injection-soufflage, qui comprend lui-même une partie de moule non rotative 9 et une partie de moule rotative 10, disposées en regard l'une de l'autre. La partie non rotative 9 du moule 8 est montée sur le plateau fixe 3 de 20 la presse. La partie rotative 10 du moule 8 est accouplée à un système de rotation 11, lui-même monté sur le plateau mobile 4 de la presse. Le système de rotation 11, qui est notamment une base mécanique tournante de moule telle que décrite dans le brevet français FR 2 725 152, est prévu pour faire décrire à la partie rotative 10 du moule 8 une rotation autour d'un axe 25 horizontal A, ainsi qu'un mouvement axial. La figure 1 représente la presse à injecter avec le moule 8 en position ouverte, le plateau mobile 4 étant reculé de sorte que les deux parties de moule 9 et 10 soient éloignées l'une de l'autre, le mouvement relatif axial des deux plateaux 3 et 4 étant symbolisé par la flèche F. Cette figure indique 30 aussi la course axiale C de la partie rotative 9 du moule 8, permise par le système de rotation 11. La figure 2 représente la même presse à injecter avec le moule 8 en position fermée, le plateau mobile 4 étant avancé de manière à rapprocher les deux parties de moule 9 et 10. Ces figures montrent également une plaque 35 d'éjection 12, située du côté du plateau mobile 4.

Les figures 1 et 2 étant relatives à un outillage avec deux postes de travail, un poste d'injection 13 est réalisé dans la moitié supérieure de la presse et du moule 8, au-dessus de l'axe A, et un poste de soufflage 14 est réalisé dans la moitié inférieure de la presse et du moule 8, au-dessous de l'axe A.

En se référant aussi aux figures suivantes 3 à 7, on décrira maintenant plus en détail le moule 8. La partie non rotative 9 du moule 8 comprend deux empreintes 15 et 16, situées l'une au-dessus de l'axe A au poste d'injection 13, et l'autre au-dessous de l'axe A au poste de soufflage 14. Une buse d'injection 17 est prévue au fond de l'empreinte 15 supérieure, participant au poste d'injection 13. Chaque empreinte 15 ou 16 comporte quatre coquilles 18, montées coulissantes sur des guides obliques 19, et définissant pour les coquilles 18 de l'empreinte 15 supérieure, une forme moulante intérieure 20, adaptée à l'injection, et pour les coquilles 18 de l'empreinte 16 inférieure, une forme moulante intérieure 21 adaptée au soufflage. La partie non rotative 9 du moule 8 comporte encore des circuits d'eau 22, parcourant les différentes coquilles 18 pour la régulation thermique. La partie rotative 10 du moule 8 est montée sur un arbre cannelé 23 du système de rotation 11, l'arbre cannelé 23 étant monté rotatif et coulissant selon l'axe A, relativement à une semelle 24 située en arrière de cette partie rotative 10. Sur la partie rotative 10 sont montés, dans des positions diamétralement opposées par rapport à l'axe A, deux noyaux 25 dirigés vers la partie non rotative 9 du moule 8. Chaque noyau 25 comporte une arrivée d'air 26, dans une zone annulaire entourant ce noyau 25, et il est entouré par une plaque éjectrice 27 montée coulissante parallèlement à l'axe A. Le système de rotation 11 est prévu pour faire décrire, à la partie rotative 10 du moule 8, des rotations de 180° autour de l'axe A, séparées par des temps d'arrêt, de telle sorte que chaque noyau 25 de la partie rotative 10 soit amené et positionné, alternativement, au poste d'injection 13 et au poste de soufflage 14. Le cycle de fonctionnement peut, en conséquence, s'établir comme suit, en prenant ici pour exemple la fabrication par injection-soufflage d'un produit du genre pot ou flacon.

Dans la position initiale considérée, montrée sur la figure 3, le moule 8 est en position fermée, sa partie rotative 10 étant rapprochée au plus près de sa partie non rotative 9. Il est alors procédé, au poste d'injection 13, à l'injection d'une ébauche ou préforme 28 du produit tel que pot ou flacon, autour du noyau 25 arrêté au poste d'injection 13, le contour de la préforme 28 étant défini par la forme moulante 20.

Simultanément, au poste de soufflage 14, une préforme précédemment injectée est amenée dans la forme définitive du produit à réaliser, par insufflation d'air comprimé (comme détaillé plus bas). Le moule 8 est ensuite ouvert par écartement relatif de ses parties non rotative 9 et rotative 10, comme le montre la figure 6. Le noyau 25 situé en position supérieure porte alors la préforme 28 injectée à l'étape précédente, tandis que le noyau 25 situé en position inférieure porte le produit fini 29, tel que pot ou flacon, obtenu de la suite de l'opération de soufflage. La préforme 28 démoulée est maintenue à une température, par exemple de l'ordre de 100°C à 130°C, telle qu'elle permette un étirement de sa matière dans l'opération ultérieure de soufflage. La partie rotative 10 du moule 8 ayant été dégagée de la semelle 24, par un mouvement axial de course C donné par le système de rotation 11, comme le montre la figure 7, la partie rotative 10 est tournée sur 180° autour de l'axe A par actionnement du système de rotation 11, ce qui transfère la préforme 28 considérée au poste de soufflage 14. Le moule 8 est alors refermé (voir figure 3) et, au poste de soufflage 14, grâce à un léger mouvement axial du noyau 25, résultant d'une modification des appuis B et C entre les deux postes 13 et 14, un passage annulaire P de quelques dixièmes de mm de largeur est créé et ainsi l'air comprimé admis par l'arrivée d'air 26 met en pression l'espace annulaire 30 situé entre le noyau 25 et la préforme 28. Sous l'effet de la pression d'air, la matière de la préforme 28 est étirée et appliquée contre la forme moulante 21. Au contact de cette forme moulante 21, la matière se refroidit et se solidifie selon la forme définitive souhaitée pour le produit ; la figure 4 indique, en 29, le produit ainsi fini, prêt à être éjecté par actionnement de la plaque éjectrice 27. Pendant le soufflage conduisant à l'obtention de ce produit fini 29, une nouvelle préforme est moulée au poste d'injection 13, et ainsi de suite... Comme l'illustrent les figures 8 et 9, il est possible de prévoir des postes supplémentaires, toujours répartis autour de l'axe A.

Dans une première variante, montrée sur la figure 8, le moule 8 comprend, en plus du poste d'injection 13 et du poste de soufflage 14, un poste de recalibrage de la température 31. Ce poste de recalibrage 31 est situé, dans le sens de rotation R de la partie rotative 10 du moule 8, entre le poste d'injection 13 et le poste de soufflage 14. Il permet ainsi de réchauffer la préforme, pour mieux maîtriser les étirements lors du soufflage. Le poste de recalibrage 31 remplit sa fonction simultanément aux postes d'injection 13 et de soufflage 14, ces trois postes étant séparés par des intervalles angulaires réguliers de 120°, et la partie rotative 10 du moule 8 étant pourvue de trois noyaux 25, tandis que le système de rotation est prévu pour faire décrire à cette partie rotative 10 des rotations successives de 120°.

Dans une seconde variante, montrée sur la figure 9, le moule comprend, en plus du poste d'injection 13 et du poste de soufflage 14, un poste de recalibrage de température 31 et aussi un poste d'éjection 32 en position de moule fermé soit au total quatre postes, séparés par des intervalles angulaires réguliers de 90°. Comme précédemment, le poste de recalibrage 31 se situe, dans le sens de rotation R de la partie rotative 10 du moule 8, entre le poste d'injection 13 et le poste de soufflage 14. Quant au poste d'éjection 32, celui-ci se situe, dans le sens de rotation R de la partie rotative 10 du moule 8, entre le poste de soufflage 14 et le poste d'injection 13. Dans cette dernière variante, l'éjection des produits finis se fait simultanément aux autres opérations (injection, soufflage), ce qui permet de réduire le temps de cycle. On notera qu'avec une presse à injecter standard, et un système de rotation 11 sous forme de base tournante programmable, il est possible de varier l'amplitude angulaire des rotations de la partie rotative 10 et le nombre correspondant de positions d'arrêt de cette partie rotative, selon que le moule 8 utilisé comporte deux, trois ou quatre postes, comme décrit précédemment. Ceci n'est pas réalisable avec des presses classiques dédiées à l'injection-soufflage. Dans le même ordre d'idées, le système de rotation installé sur la presse à infecter est remplaçable par un système de rotation Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet outillage pour le moulage de corps creux par injection- soufflage qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'écarterait pas du cadre de l'invention en réalisant la rotation selon un axe vertical, au lieu d'un axe horizontale, ou en prévoyant des postes plus ou moins nombreux, répartis autour de l'axe de rotation horizontal ou vertical, du moment que sont prévus au moins un poste d'injection et un poste de soufflage. Dans le même ordre d'idées, le système de rotation installé sur la presse à injecter est remplaçable par un système de rotation intégré au moule et créant les mêmes mouvements rotatif et axial, un tel système de rotation pouvant par exemple comporter un vérin actionnant une crémaillère en prise avec un pignon.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Procédé pour le moulage de corps creux en matière synthétique 5 par une technique d'injection-soufflage dite « en cycle chaud », caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir : - une presse à injecter (2 à 7), - un système de rotation (11), de préférence selon un axe horizontal (A), installé sur la presse à injecter (2 à 7) ou intégré au moule, 10 - un moule (8) installé sur la presse à injecter (2 à 7), le moule (8) comprenant une partie non rotative (9) et une partie rotative (10) liée au système de rotation (11), les deux parties de moule (9, 10) étant aptes à être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre par un mouvement axial (F), et la partie rotative (10) du moule (8) comportant, en dehors de son axe de 15 rotation (A), au moins deux noyaux (25), et en ce que les noyaux (25) sont amenés successivement, au cours de la rotation de la partie rotative (10), à au moins deux postes de travail fixes, comprenant un poste de moulage par injection (13) d'une préforme (28) sur un noyau (25), et un poste de soufflage (14), chaque préforme (28) étant 20 transférée en rotation par le noyau (25) correspondant depuis le poste d'injection (13) vers le poste de soufflage (14), et cette préforme (28) étant, au poste de soufflage (14), amenée dans sa forme définitive par insufflation d'air comprimé entre le noyau (25) et la surface intérieure de ladite préforme (28).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on prévoit, en tant 25 que système de rotation installé sur la presse à injecter (2 à 7), une base mécanique tournante (11) de moule.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les noyaux (25) sont amenés, entre le poste d'injection (13) et le poste de soufflage (14) dans le sens de rotation (R) de la partie rotative (10) du 30 moule (8), à un poste de recalibrage de la température (31), dans lequel la préforme (28) est réchauffée, éventuellement avec des zones régulées en température d'une manière différenciée.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les noyaux (25) sont amenés, après le poste de soufflage (14) dans le 35 sens de rotation (5) de la partie rotative (10) du moule (8), à un posted'éjection (32) dans lequel le corps creux fini (29) est éjecté, en position de fermeture du moule (8).
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel un léger mouvement axial du noyau (25), résultant d'une modification des appuis (B, C) entre les postes d'injection (13) et de soufflage (14), crée un passage annulaire (P) pour l'arrivée d'air comprimé entre le noyau (25) et la surface intérieure de la préforme (28).
6. 6. Outillage pour le moulage de corps creux en matière synthétique par une technique d'injection-soufflage dite « en cycle chaud », caractérisé en ce qu'il comprend un moule (8) comprenant une partie non rotative (9) et une partie rotative (10), le moule (8) étant prévu pour être utilisé sur une presse à injecter (2 à
7. 7) équipée d'un système de rotation (11) de préférence selon un axe de rotation horizontal (A), ou ce moule (8) comprenant lui-même un système de rotation intégré, la partie rotative (10) du moule (8) étant prévue pour être liée au système de rotation (11), les deux parties de moule (9, 10) étant aptes à être rapprochées ou éloignées l'une de l'autre par un mouvement axial (F), et la partie rotative (10) du moule (8) comportant, en dehors de son axe de rotation (A), au moins deux noyaux (25), tandis que sont prévus au moins deux postes de travail (13, 14) fixes, comprenant un poste de moulage par injection (13) et un poste de soufflage (14), de telle sorte qu'en fonctionnement une préforme (28) est moulée sur un noyau (25) au poste d'injection (13), puis la préforme (28) est transférée en rotation par le noyau (25) depuis le poste d'injection (13) vers le poste de soufflage (14), où elle est amenée dans sa forme définitive par insufflation d'air comprimé entre le noyau (25) et la surface intérieure de ladite préforme (28). 7. Outillage selon la revendication 6, comprenant une base mécanique tournante (11) de moule, constituant le système de rotation installé sur la presse à injecter (2 à 7).
8. 8. Outillage selon la revendication 6 ou 7, comprenant, entre le poste d'injection (13) et le poste de soufflage (14) dans le sens de rotation (R) de la partie rotative (10) du moule (8), un poste de recalibrage de la température (31), éventuellement avec des zones régulées en température d'une manière différenciée, poste dans lequel, en fonctionnement, la préforme (28) est réchauffée.
9. 9. Outillage selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant, après le poste de soufflage (14) dans le sens de rotation (R) de lapartie rotative (10) du moule (8), un poste d'éjection (32) dans lequel, en fonctionnement, le corps creux fini (29) est éjecté, en position de fermeture du moule (8).5