La présente invention concerne un procédé cyclique pour mouler par soufflage en continu des récipients. à partir de polymères thermoplastiques.
Ces polymères comprennent des polymères amorphes comme, par exemple. le chlorure de polyvinyle, le polystyrène et le polyméthacrylate et des copolymères et terpolymères faits à partir de styrène, d'esters acryliques et méthacryliques, acrylonitrile et méthacrylonitrile; et des polymères cristallins comme des polymères de mono-alpha-oléfines contenant jusqu'à 6 atomes de carbone, des polyesters, des polyamides, des polyacétals, des polycarbonates et des polyéthers. On peut aussi utiliser des mélanges de polymères ou des polymères en couches distinctes contiguës. Du polypropylène isotactique convient particulièrement dans ce procédé.
Dans l'art antérieur, le brevet des Etats-Unis N 3699199 décrit un procédé cyclique pour mouler en continu par soufflage des récipients à partir d'un tube fabriqué en continu, fait d'un matériau polymère thermoplastique de synthèse; il consiste à faire passer le tube dans un réchauffeur et à chauffer le tube à sa température d'orientation, puis à dilater des portions du tube dans des moules, sous l'action de la pression d'un fluide, sur les portions de tube lorsqu'elles se trouvent dans les moules; chacun des nombreux moules est successivement refermé autour d'une portion de tube et déplacé avec cette portion de tube à l'extérieur du réchauffeur, puis, après dilatation de la portion de tube consi déré, le moule est recyclé, chaque moule successif se refermant autour d'une portion de tube entre le réchauffeur et le moule précédent.
La présente invention a pour but de fournir un procédé cyclique perfectionné pour mouler en continu par soufflage des récipients, qui réduit le temps qui s'écoule entre le commencement de l'orientation d'une section tubulaire de matériau thermoplastique et la formation réelle du récipient.
En conséquence, l'invention a pour objet un procédé cyclique pour mouler en continu par soufflage des récipients à partir d'un tube fabriqué en continu, fait en polymère thermoplastique de synthèse, comprenant le passage du tube dans un réchauffeur, le chauffage de ce tube et ensuite l'élargissement de portions du tube dans des moules sous l'action d'une pression de fluide dans ces portions pendant qu'elles se trouvent dans les moules, procédé dans lequel chacun d'un certain nombre de moules est successivement refermé sur une portion de tube et éloigné du réchauffeur avec cette portion de tube, cette dernière est dilatée et le moule est alors recyclé, chaque moule successif se referme autour d'une portion de tube entre le réchauffeur et le moule précédent.
Ce procédé est caractérisé en ce que la vitesse d'éloignement du réchauffeur de chaque moule est plus élevée que la vitesse à laquelle est alimentée le tube dans le réchauffeur, si bien que la partie du tube située dans le réchauffeur est étirée, et en ce qu'on serre le tube en un point situé entre le réchauffeur et le moule au moment où chaque moule a parcouru une distance déterminée depuis le réchauffeur, grâce à quoi la portion de tube située entre le point de serrage et le moule est étirée alors que la portion située en arrière du point de serrage est retardée, si bien que, le tube étant élastique, cette portion située en arrière du point de serrage, qui est étirée au cours du mouvement initial du moule s'éloignant du réchauffeur, se relâche durant le serrage.
Ainsi, le tube est étiré de façon élastique dans le réchauffeur ou four, et cela compense le retard intermittent du tube dû aux éléments de serrage. Cela est possible en raison de la capacité inattendue du tube d'absorber la matière extrudée durant l'interruption en vertu de son élasticité dans le four.
On obtient un avantage particulier en déplaçant le point de bridage vers l'arrière, en direction du réchauffeur lorsque le moule correspondant sort de celui-ci. Cela peut accélérer l'orientation, conduisant à un meilleur produit.
De plus, outre que le procédé selon l'invention fournit un meilleur produit, il est aussi avantageux pour diminuer la durée de fabrication et donner de meilleurs taux de production.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig. 1 est un schéma du procédé selon l'invention;
la fig. 2 est une vue en plan d'une paire de moules et de l'appareillage propre à les faire fonctionner;
la fig. 3 est une vue de bout de l'un des moules et du mécanisme qui les commande;
la fig. 4 est une vue de bout des éléments de retenue du tube, et du mécanisme qui les commande;
la fig. 5 montre les positions relatives des moules, du dispositif de retenue du tube, et du tube juste avant que débute le mouvement axial vers l'avant du dispositif de retenue;
la fig. 6 montre les positions relatives des moules, du tube et du dispositif de retenue, juste avant le début du mouvement vers l'arrière du dispositif de retenue du tube effectué pour orienter le tube;
;
la fig. 7 est une vue de la position relative des moules du tube et du dispositif de retenue immédiatement après qu'une section du tube est orientée et qu'un moule est sur le point d'être refermé sur celle-ci;
la fig. 8 montre une modification illustrant les positions relatives des moules, tube et dispositif de retenue de tube, lorsque le dispositif de retenue a achevé son mouvement vers l'avant.
En se reportant au schéma de la fig. 1. on voit qu'on utilise une boudineuse pour extruder un tube 10, de préférence en poly propyléne. Ce tube traverse un calibreur, puis un bain de refroidissement où le tube est refroidi au-dessous de la température de cristallisation. Dans le cas du polypropylène, le tube est refroidi à environ 49 C pour stimuler la cristallisation. Le tube 10 est étiré depuis la boudineuse à travers le calibreur et le bain de refroidissement à l'aide d'un ensemble de traction constitué par des bandages opposés (non représentés).
Le tube 10 est ensuite réchauffé dans un four jusqu'à quelques degrés au-dessous du point de fusion cristalline (environ 140 à 167 C). Après ce réchauffage, il passe entre une paire d'éléments de retenue 12 avant d'arriver aux moules 14 et 16 qui, dans un mouvement alternatif, agrippent le tube 10 et s'écartent du four pour tirer ledit tube du four sur une distance donnée; à ce moment, les éléments de retenue se ferment et s'écartent du moule vers le four pour orienter le tube. Chaque moule est mis en communication avec une source de pression qui sert à dilater le tube à l'intérieur du moule pour former un récipient 18. Celui-ci se dirige vers une station de finissage où il est séparé des autres récipients, et où les bavures sont éliminees.
Les fig. 2 et 3 montrent des supports 20 et 22; chaque support 20 soutenant une extrémité d'un arbre fileté tournant 24, chaque support 22 portant un moteur 26 réversible fixé sur celuici et entraînant l'autre extrémité de l'arbre 24. Un chariot support de moule, mobile longitudinalement, comprend une plateforme 27, une paire d'oreilles 28 espacées dans le sens de la longueur et fixées à la plate-forme 27, chacune portant un manchon 21 fileté intérieurement, dans lequel passe l'arbre 24; une plaque 29 fixée à la plate-forme 27, une barre 30 fixée à la plaque 29 et des tiges de guidage 32 fixées d'autre part à la barre 34, qui est elle-même fixée à une paire d'oreilles 36 espacées longitudinalement. Une barre 37 de guidage du chariot s'étend parallèlement et au-dessus de l'arbre filetée 24 et est fixée aux supports 20 et 22.
La barre 37 n'est pas représentée dans la fig. 2, pour plus de clarté.
Ainsi qu'on le voit dans la fig. 3, la barre 37 traverse les oreilles 28 pour guider le chariot par glissement. Un cylindre hydraulique ou vérin 38 comportant des orifices 39 et 40 est fixé sur la plaque 29, et sa tige de piston 41 peut se déplacer à l'inté rieur de ce cylindre. Fixée à la tige de piston 41, est prévue une plaque 42 coulissante et qui présente des ouvertures 44 par lesquelles les barres 32 s'étendent pour guider la plaque 42 par glissement. Des brides 46 sont fixées à chaque extrémité de la plaque 42, et un arbre 48 est fixé aux brides 46. Un certain nombre de bielles 50, 52, 54 et 56 sont montées de façon à pivoter par une extrémité sur l'arbre 48, et à pivoter à l'autre extrémité sur des bras de levier 58, 60, 62 et 64 respectivement. Ces bras de levier sont reliés de façon à pivoter entre leurs extrémités sur un arbre stationnaire 66 fixé aux oreilles 36.
Une extrémité des leviers 60 et 62 est fixée à la moitié inférieure du moule, et l'autre extrémité des leviers 58 et 64 est fixée à la moitié supérieure du moule, pour ouvrir et fermer celui-ci.
Le moule est fermé, à partir de la position ouverte illustrée dans la fig. 3, par l'introduction de fluide sous pression dans le cylindre 38 par l'orifice 40, ce qui déplace en avant la tige de piston 41 et fait glisser la plaque 42 sur les barres de guidage 32.
ainsi que l'arbre 48 de liaison et de pivotement. Le mouvement en avant de l'arbre 48 fait pivoter les bielles 50, 52. 54 et 56 autour de leur point d'articulation sur les bras de levier respectifs, ainsi que les bras de levier 58, 60, 62 et 64 autour de l'arbre 66 pour fermer le moule, ainsi que cela est indiqué en pointillé sur la fig. 3.
L'introduction de fluide sous pression par l'orifice 39 du cylindre 38 provoque le déplacement de la tige de piston dans la direction opposée, si bien que les bielles et les leviers passent de la position indiquée en pointillé à la position correspondant au moule ouvert, indiquée en traits pleins dans la fig. 3. Le moule se déplace longitudinalement en s'approchant et s'éloignant du four à l'aide du moteur 26 qui fait tourner l'arbre 24 engagé par son filetage dans le manchon 21, faisant ainsi glisser l'ensemble du chariot de support du moule le long de l'arbre de guidage 37 dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation du moteur 26. La description du mécanisme de commande pour le moule 16 est la même que pour le moule 14, les références étant les mêmes mais affectées de l'indice a .
Dans la fig. 4, le mécanisme de commande pour ouvrir et fermer les éléments de retenue 12 et provoquer leurs déplacements axiaux est le même que pour les moules 14 et 16, les références étant toutefois affectées de l'indice ' . Le moteur 26' est un moteur à deux vitesses, capable de faire tourner l'arbre 24' beaucoup plus rapidement dans le sens des aiguilles d'une montre que dans l'autre sens, si bien que l'élément de retenue 12' se rapprochera plus vite du four qu'il ne s'en écartera.
Le système d'introduction d'air comprimé dans les moules, l'ouverture et la fermeture de ceux-ci, l'ouverture et la fermeture des éléments de retenue et le fonctionnement des arbres filetés pour le déplacement des moules et des éléments du dispositif de retenue, le tout dans l'ordre convenable, comprennent des interrupteurs de fin de course, des contacteurs à frein d'air, des soupapes à solénoïdes et des minuteries qui sont bien connues.
La fig. 2 montre les moules en position fermée, avec une bouteille 18 formée dans le moule 16 qui est sur le point d'être ouvert. Le moule 14 vient de se refermer sur une longueur de tube, et une bouteille 18 a été formée à l'intérieur de celui-ci sous l'effet d'air comprimé pénétrant dans le tube à travers une aiguille d'injection (non représentée) fixée dans le moule et pénétrant dans le tube. On actionne le vérin 38a pour ouvrir le moule 16, et le moteur 26 fait tourner l'arbre 24 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour éloigner le moule 14 du four à une plus grande vitesse que le tube 10 n'est introduit dans le four.
A ce point du processus, les organes du dispositif de retenue 12 sont ouverts, et le moule 14 serre le tube 10 pour le tirer sur une distance L à partir des éléments de retenue 12 (fig. 5); à ce moment, le moteur 26' est actionné pour faire tourner l'arbre 24' dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui provoque le déplacement des éléments de retenue 12 depuis leur position X en s'éloignant du four, et ils suivent le moule à la
même vitesse que celui-ci. La vitesse d'éloignement du four est
telle que l'on ne dépasse pas la limite élastique du tube.
Le moule
est capable de se déplacer plus vite que n'est introduit le tube dans
le four. et il ne dépasse pas la limite élastique du tube puisque
l'étirement qui aura lieu se répartira sur une grande longueur de
tube dans le four, se traduisant par un étirage élastique plutôt que
par une orientation. Le moule 14 et les éléments de retenue 12
parcourent une distance D égale à environ 1,5 L et, à ce
moment, le moteur 26' est arrêté, et le vérin 38' est actionné pour fermer les éléments de retenue sur le tube; ensuite, le moteur 26'
est remis en marche pour faire tourner l'arbre 24' dans le sens des
aiguilles d'une montre afin de ramener les éléments de retenue à
leur position originelle X pendant que le moule 14 se dirige
vers la position Z pour ainsi étirer ou orienter la longueur L
du tube jusqu'à 2-112 L .
Le tube qui retourne dans le four
pendant que les éléments de retenue 12 reviennent vers celui-ci est
en fait rappelé par l'élasticité du tube dans le four, ce tube ayant
été précédemment étiré par le mouvement du moule 14, de sorte
que le tube dans le four reste dans un état de tension correct
pendant toute l'opération. Pendant que le moule 14 avance, le
moteur 26a est actionné pour faire tourner l'arbre 24a dans le sens
des aiguilles d'une montre afin de faire retenir le moule 16 vers le
four, où il prend une position voisine de la longueur 2-1/2 L du
tube orienté, ainsi que cela est indiqué dans la fig. 7. A cette
position, le moteur 26a est arrêté, puis inversé, pour faire tourner
l'arbre 24a dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de
façon à éloigner le moule 16 du four.
Le vérin 38a est alors
actionné pour fermer le moule sur le tube, de façon à former une
autre bouteille. Le vérin 38' est alors actionné pour ouvrir les
éléments de retenue 12, et le vérin 38 est actionné pour ouvrir le
moule 14; à ce moment, le moteur 26 est inversé pour faire tour
ner l'arbre 24 dans le sens des aiguilles d'une montre, de façon à
renvoyer le moule 14 vers le four, et répéter le même cycle. La
bouteille provenant du moule 14 passe alors à la station de finis
sage.
A titre d'exemple pratique de mise en oeuvre du procédé ci
dessus, la longueur L peut être 14,2 cm, la distance que par
court le moule 14 pour atteindre la position X sera d'environ
33 cm, la distance supplémentaire que doit parcourir le moule 14
vers la position Z sera d'environ 2,5 cm, la distance 2-1/2 L
sera un peu inférieure à 35,5 cm; le moule se déplacera à raison de
3 m/mn, le tube est introduit dans le four à la vitesse de 1,2 m/mn,
le mouvement vers l'avant des éléments de retenue 12 s'effectue à
la vitesse de 3 m/mn, et le mouvement opposé de ces éléments 12 à ala vitesse de 24 m/mn, le taux d'étirage élastique dû à la diffé-
rence de vitesse entre le mouvement du moule et la vitesse à
laquelle est introduit le tube dans le four est d'environ 2,1%.
La fig. 8 montre une modification du procédé ci-dessus.
Toutes les références se rapportent aux mêmes éléments et aux
mêmes positions que décrit plus haut. Au lieu que le moule 14
s'éloigne initialement des éléments de retenue sur une distance
L et que ces éléments et le moule se déplacent ensuite ensemble
jusqu'à ce que les éléments de retenue aient parcouru une distance
D depuis la position X , on modifie le procédé en ce qu'on
fait déplacer ensemble les éléments de retenue 12 et le moule 14 au
départ, sur une distance D , après quoi les éléments de retenue
s'arrêtent alors que le moule 14 poursuit son mouvement jusqu'à
la position Y , les positions relatives étant alors celles indiquées
dans la fig. 6.
A ce moment, les éléments de retenue se ferment et
reviennent à leur position X pendant que le moule 14 poursuit
son mouvement jusqu'à la position Z pour alors orienter le
tube; les positions relatives sont celles indiquées dans la fig. 7.
Bien que l'on ait donné un exemple de valeurs spécifiques, il
doit être entendu que les vitesses du moule, le taux d'alimentation
du tube dans le four, la valeur de l'étirage imprimé au tube pour
l'orienter, et la vitesse de déplacement des éléments de retenue
peuvent être modifiés en fonction des conditions recherchées.