EP1587664A1 - Procede et installation de fabrication d un recipient en matiere plastique - Google Patents

Procede et installation de fabrication d un recipient en matiere plastique

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EP1587664A1
EP1587664A1 EP03815416A EP03815416A EP1587664A1 EP 1587664 A1 EP1587664 A1 EP 1587664A1 EP 03815416 A EP03815416 A EP 03815416A EP 03815416 A EP03815416 A EP 03815416A EP 1587664 A1 EP1587664 A1 EP 1587664A1
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EP
European Patent Office
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preform
fluid
container
expansion
injection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03815416A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard Emmer
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Sidel SA
Original Assignee
Sidel SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Sidel SA filed Critical Sidel SA
Publication of EP1587664A1 publication Critical patent/EP1587664A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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    • B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C49/64—Heating or cooling preforms, parisons or blown articles
    • B29C49/6409—Thermal conditioning of preforms
    • B29C49/6436—Thermal conditioning of preforms characterised by temperature differential
    • B29C49/6445—Thermal conditioning of preforms characterised by temperature differential through the preform length
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    • B29C49/0042—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor without using a mould
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    • B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06—Injection blow-moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7158—Bottles

Definitions

  • the subject of the invention is improvements to the methods and installations for manufacturing plastic containers from pre-injected preforms which are thermally conditioned and then transformed into containers during an expansion carried out by injecting a fluid inside. of the preform. It applies to the manufacture, at lower cost, of containers intended more particularly, although not exclusively, to receive contents whose price is low (for example, without this being limiting, water or other refreshing liquids) relative to that of the containers.
  • the preform which is in the form of a test tube formed in an injection mold, is introduced into a thermal conditioning unit, also called an oven, in which its constituent material is reheated in order to be brought to a temperature higher than its glass transition temperature, however without reaching its crystallization temperature.
  • a thermal conditioning unit also called an oven
  • the preform is transferred to a mold belonging to a blowing unit or, more frequently, to a mold belonging to a stretch-blowing unit.
  • the mold includes a cavity with an imprint of the final container.
  • the unit is a blowing unit
  • the preform after having been introduced into the mold, is subjected there to an injection of fluid, generally air, at high pressure, typically of the order of 40 bars.
  • the unit is a stretch blow molding unit, which is the most frequent case
  • the preform after being introduced into the mold there is subjected to a stretching along its longitudinal axis, generally accompanied by an injection of pre-blowing fluid (under a pressure of ten bars) and an injection of blowing fluid.
  • pre-blowing fluid under a pressure of ten bars
  • blowing fluid blowing fluid
  • the thermal conditioning unit is arranged so that the neck of the preform is not heated.
  • the neck is a part of the preform, which corresponds to the neck of the final container. It is therefore produced in its final shape and dimensions during the injection of the preform and must not be deformed in the subsequent blowing or stretch-blowing phases.
  • the neck comprises an opening (the neck proper) and a peripheral zone thereof with means (thread, rim, or the like) suitable for receiving the closure member (stopper, capsule or other) of the final container.
  • it comprises, in most cases, means, typically a flange, for transporting the preform and the container after its production, and / or after its filling and / or other manipulations.
  • the thermal conditioning unit is arranged to allow differentiated heating of certain areas of the preform, in order to optimize the distribution of the material in the final container.
  • the preform heating profile is determined taking into account the dimensions and shape of the preform, as well as the dimensions and shape of the final container.
  • document FR-A-2 703 944 in the name of the applicant discloses a process and a device for selective or preferential heating of certain areas of the preform to result in a bottle.
  • the molds which constitute important elements to allow the final conformation of the containers and the repeatability of the forms are expensive. Indeed, they require delicate machining and finishing operations (polishing) of the cavities which they comprise.
  • the machines known to the applicant comprise from two to forty molds, some being single-cavity, others two-cavity.
  • the means for compressing the blowing fluid, in order to reach the high pressures necessary for taking shape in the cavities, are also costly elements and all the more complex the higher the flow rate which is required of them. It should be noted that some machines produce 60,000 containers per hour, which assumes that the compression means are able to deliver approximately 240,000 liters of fluid per hour (assuming that the containers, blown at 40 bars, have a volume of 1 litre).
  • blowing (or stretching and blowing) parameters so that the containers produced are correct is a complex operation.
  • a method of manufacturing a plastic container of the type consisting in thermally conditioning at least certain zones of a preform of the container so that the temperature of said zones exceeds the glass transition temperature of their material component, and to inject a fluid into the preform to cause its expansion in order to conform it into a container, is characterized in that it consists in carrying out a free expansion, that is to say without the presence of a mold , at least some of said areas of the preform, and to control at least one parameter for injecting the fluid to reach the final container.
  • the invention is very particularly advantageous because it can be implemented without requiring high injection pressures. Thus, tests have made it possible to produce containers with a fluid pressure of less than 10 bars. Also, the invention allows it to overcome the need for expensive compressors; moreover, it allows to implement a machine structure Alleg u ed in comparison with known machines Anlagene- they require a design suitable for high pressures used.
  • a standard heating profile such as a profile for obtaining bottles on known machines
  • the method of the invention makes it possible to obtain containers whose general shape is that of an elongated bubble.
  • Such a general form which has limited possibilities of declination of form, is however particularly suitable, for example for the packaging of liquids, such as still water anywhere on the planet, in particular in markets where the appearance of the container is not essential.
  • a limited number of injection parameters are controlled, which makes it possible to obtain containers in the form of an elongated bubble with an indeterminate although sufficiently significant volume.
  • the method consists in controlling at least one fluid injection parameter so that the final internal volume of the container is within a predetermined range with respect to a reference volume.
  • the method consists in controlling at least one parameter for injecting the fluid, taking into account the temperature of said zones of the preform.
  • a controlled parameter is the pressure of the fluid injected inside the preform
  • a controlled parameter is the flow rate of the fluid injected inside the preform.
  • the pressure is variable during the injection; in an implementation, it consists in starting the injection with a pressure higher than that in. end of injection, and the initial pressure and flow of fluid are controlled to prevent the material of the preform, therefore that of the container, from freezing before obtaining the desired expansion, and the pressure at the end of injection is reduced to prevent material from bursting.
  • a controlled parameter is the temperature of the fluid.
  • the parameters of injection of the fluid are controlled so that the stopping of the expansion is naturally caused by freezing of the material constituting the preform when the expansion becomes significant, so that when the material is frozen the reaction forces exerted by the material oppose those exerted by the fluid; in a variant, the parameters of injection of the fluid are controlled so that the stopping of the expansion is naturally caused by freezing of the material constituting the preform when the expansion is such that the final internal volume of the container is included in a predetermined range with respect to a reference volume, so that when the material is frozen the reaction forces exerted by the material oppose those exerted by the fluid.
  • the fluid consists in stopping the injection of fluid after a predetermined time; the fluid is introduced into a capacity prior to its injection and transferred into the preform in order to cause its expansion; the fluid is a gas; the container being intended to be filled with a liquid after its manufacture, it consists: firstly in causing the preform to expand using a gas, then, while maintaining a pressure residual gas inside the container when it is formed, immediately fill the container with a liquid subjected to a gas pressure at least equivalent to the residual pressure in the container.
  • the fluid is a liquid; in one implementation, the container being intended to be filled with a liquid, it consists in using said liquid to cause the expansion of the preform in order to conform it into a container, during the filling phase of the container which thus constitutes its manufacturing phase; in one implementation, it consists in introducing into a capacity a volume of liquid corresponding to that desired in the container, and in predetermining injection parameters of said liquid to allow that all of the liquid contained in said capacity is introduced into the preform during its expansion in order to reach the final container.
  • This characteristic is particularly advantageous, since the formation and filling of the container are carried out in a single step.
  • to vary the shape of the containers from one manufacture to another it consists in modifying the heating profile of said zones of container preforms during their thermal conditioning.
  • the invention is therefore not limited to obtaining containers having an elementary shape of elongated bubble, but it allows, to a certain extent, to obtain variations around this shape.
  • a container manufacturing installation comprising a thermal conditioning unit for at least certain areas of a preform and an expansion unit with at least one device for expanding said preform, which device for expanding is associated with a source of fluid to cause the expansion of the preform by injection of said fluid, and comprises means for sealingly insulating the interior of the preform from the outside environment, and means for communicating the interior of the preform with said source of fluid for causing the expansion of the preform, is characterized in that the expansion unit is a free expansion unit of at least some of said areas of the preform, and comprises means for controlling at least one parameter for injecting the fluid in order to control the expansion of the preform with a view to arriving at the final container.
  • FIG. 2 a view schematically illustrating a preform with a non-homogeneous heating profile and a corresponding container that it is possible to obtain by implementing the method of the invention
  • FIG. 3 a block diagram of an annex device for conforming the bottom of the containers obtained by the implementation of the invention
  • - Figure 4 a block diagram of a variant of the device of Figure 3
  • Figure 5 a block diagram of a container manufacturing installation according to the invention
  • FIG. 1 shows a first type of container 1 which the invention makes it possible to obtain, by carrying out a free expansion of the body 2 of a preform 3, thermally conditioned according to a relatively homogeneous heating profile, above of the glass transition temperature of the material making up the preform 3.
  • the heating profile must be such that the temperature of the body 2 is around 120 ° C.
  • homogeneous profile it is meant without abrupt temperature variation from one zone to another of the body of the preform.
  • the container 1 of FIG. 1 has a body 4, in the general shape of an elongated bubble, which body 4 of the container T is obtained from the material constituting the body 2 of the preform 3.
  • the container 1 also has a neck 5 of same as a collar 6 marking the limit between the collar
  • the neck 5 and the collar 6 of the container 1 are elements which are present on the preform 3 and are not modified during the formation of the container 1.
  • the neck 5 and the collar 6 of the preform 3 are not heated during thermal conditioning, or are very slightly heated.
  • the thermal conditioning process implemented to obtain such a container 1 with a body 4 in the form of an elongated bubble can be perfectly conventional: it can consist, for example, of passing the preform in front of an appropriate radiation source, such as an assembly infrared radiation lamps and reflectors, by rotating it about its longitudinal axis.
  • an appropriate radiation source such as an assembly infrared radiation lamps and reflectors
  • the invention is not limited to the production of containers in the form of an elongated bubble.
  • Figure 2 there is shown a second type of container 7 which it is possible to obtain.
  • the container 7 has a biobobed body, with three parts, one upper 8, the other lower 9, and a central part 10 with an average diameter smaller than that of parts 8, 9, and separating the latter.
  • This container 7 can be obtained by heating various annular zones of a preform 1 1 differently: a central annular zone 1 2 of the preform 1 1 is heated to a temperature lower than that of the other upper annular zones 1 3 and lower 14.
  • the container 7 ultimately has the central part 1 0 with an average diameter smaller than that of the parts 8, 9, which central part 1 0 is formed with the material of the central annular zone 12 of the preform 1 1, and the upper 8 and lower parts 9 of the container are made respectively with the material of the upper annular zones 1 3 and lower 14 of the preform 1 1.
  • the preform 1 1 and the container 7 also have a neck 1 5 and a collar 1 6.
  • An implementation device making it possible to obtain such a container 7 may comprise, for differently heating various zones of the preform, a conditioning unit with radiation lamps infrared and facing reflectors, such as that which appears in FIG. 1 of the document FR-A-2 703 944 mentioned above.
  • a conditioning unit with radiation lamps infrared and facing reflectors such as that which appears in FIG. 1 of the document FR-A-2 703 944 mentioned above.
  • With such a unit in order to heat the central annular zone 12 less than the upper 13 and lower 14 zones of the preform, it suffices for example to apply less power to the lamps opposite the zone 12 of the preform.
  • FIG. 1 3 of the same document FR-A- 2 703 944 that is to say employing reflectors with non-reflecting zones opposite the central annular zone 1 2.
  • a heating method as described above makes it possible to obtain containers in the form of a bilobed bubble in which each section perpendicular to the longitudinal axis of the container is substantially circular.
  • the number of lobes could be greater than two, by adapting the heating profiles.
  • controllable parameters are the fluid pressure, its flow rate, its temperature and the total volume of injected fluid.
  • the total volume of injected fluid can be controlled differently, depending on whether this fluid is a liquid or a gas: for example, when the fluid is a liquid, it is possible to fill a capacity with a volume of fluid 40 corresponding to the volume of the container to be obtained, and then to empty the capacity in the preform to cause its expansion; it is also possible to inject liquid directly into the preform while measuring the quantity injected, for example using a flow meter, then to stop the injection after a time such that the volume injected corresponds to the desired volume; when the liquid is a gas, knowledge of the pressure, flow rate and injection time makes it possible to calculate the volume of the container.
  • the material constituting the preform tends to cool and to freeze so that the material becomes less and less malleable. It is therefore necessary to adapt the parameters so that the material is not frozen before a sufficient volume is reached.
  • the method of the invention makes it possible to obtain containers in the form of an elongated bubble or containers with lobes, that is to say, more generally, containers with rounded shapes.
  • the seating area 1 7 of a container 1 8 is centered around the longitudinal axis 1 9 of the container 1 8. It is produced by causing a support, against an element 20, of the zone 21 of the end of the container, that is to say the zone which is centered around said longitudinal axis 1 9 and which has an outward convexity (visible on the left-hand side of FIG. 3) before the formation of the seating area. Under the effect of the pressure exerted when the element 20 is pressed, the end zone 21 turns over, as visible on the right part of FIG. 3, so that a zone appears at this location. 22 with a concavity facing outwards, the periphery of this area 22 constituting the seating area 1 7.
  • the support is obtained by causing a relative approximation between the container 1 8 and the element 20, which is illustrated by the double arrow 23.
  • the element 20 has a flat bearing surface.
  • the realization of a zone 1 7 sitting on a container 1 8 is obtained by using a member 24 which has a bearing surface with a protrusion 25, to favor the reversal of the zone of the container where the bearing surface 1 7 is to be made.
  • the protuberance 25 is of frustoconical shape.
  • the member 20 or 24 for producing the seating areas can be associated with the container filling machine. However, in this case, to avoid loss of liquid during the formation of said zones, it is desirable to take into account the reduction in the internal volume of the container which occurs during the inversion of the support zone.
  • the container previously filled to a standard level 26 compared to conventional filling techniques, is maintained during the formation of the support zone under the filling head 27, which is arranged so that, during the formation of the support zone, the liquid which is in excess due to the reduction in internal volume can start again (arrow 28) through the filling head.
  • This implementation is particularly advantageous since it is independent both of the initial volume (when it is still in the form of a bubble) and of the final volume (after formation of the seating area) of the container.
  • the container is initially filled with a lower volume of liquid, as account is taken of the reduction in internal volume; in a variant, an oversized free volume is left, and a leveling is carried out after the formation of the seating area.
  • a leveling is carried out after the formation of the seating area.
  • FIG. 5 The block diagram of an installation for implementing the invention appears in FIG. 5.
  • the installation is conventional, that is to say that it includes a unit 29 for thermal conditioning of the preforms 30, associated with a unit 31 for the expansion of the preforms.
  • the thermal conditioning unit 29 is constituted in a known manner. It includes heating elements with lamps 32 and reflectors 33, for example formed in accordance with FIG. 1 of document FR-A-2 703 944, and / or one or other of its variants of FIGS. 4 to 1 1, and / or to that of FIG. 1 3. Furthermore, preferably, the thermal conditioning unit 29 includes means for protecting the neck of the preforms 30 (not visible in the figure) to prevent the necks from heating up.
  • the thermal conditioning unit 29 also includes a device 34 for driving the preforms, such as an endless chain provided with individual members 35 suitable for transporting and each driving a preform supported by its neck between the lamps and the reflectors. The individual members 35 of the device 34 are moreover arranged so that, when they travel, the preforms 30 are rotated on themselves to allow correct reheating of the periphery of their body.
  • the expansion unit 31 comprises a fluid injection system, with at least one head 36 for injecting the fluid, which is connected by a conduit 37 to an assembly 38 for supplying the fluid and controlling its injection. . More detailed block diagrams of various variants of the injection system are shown in Figures 6 to 11.
  • the expansion unit 31 comprises several injection heads 36 which are arranged, for example, on a rotating structure (carousel) materialized by the arrow 39, and which are each connected by a respective conduit 37 to the assembly 38 for supplying the fluid and for controlling its injection.
  • This arrangement makes it possible to reach high production rates for containers
  • the head or each head 36 for injection is arranged to be associated with a preform during the step of -.onformation container, 'that is to say during the injection of fluid, and isolating, so sealed, the interior of the preform of the external atmosphere during this step, so as to prevent the fluid supplied by the respective conduit 37 in the preform via the head from escaping towards the outside during of his injection.
  • means for controlling the temperature of the preforms such as sensors (not shown) are arranged in the installation in order to provide real information at this temperature to the assembly 38 for supplying the fluid and controlling its injection, so that, if necessary, this temperature can be taken into account by said assembly 38, in order to control the injection.
  • the preforms 30 are successively introduced (arrow 40) into the thermal conditioning unit 29, where they are individually gripped by a member 35 and they are driven, in the direction of arrows 4, 42 at through reheating elements 32, 33. At the end of their journey in the conditioning unit 29, they are unloaded individually, then taken up and transferred (arrow 43) by a transfer device, not shown, to the unit 31 expansion.
  • each preform 30 is placed, in a sealed manner, opposite a head 36 of the expansion unit, and fluid is injected under predetermined conditions inside, in order to form the containers 44 which are then discharged (arrow 45) from the installation.
  • FIG. 5 The expansion of the preforms has been schematically represented in this FIG. 5: there is a progressive increase in the diameter of the object (initially preform 30, then container 44) associated with the injection heads 36.
  • FIGS. 6 and 7 two variants of a fluid injection system are illustrated with an assembly 38 for supplying the fluid under pressure and for controlling its injection. These two variants, which have a minimal difference between them, each allow the use of gas or liquid as expansion fluid; they also allow a control of all or part of the parameters (flow rate and / or pressure and / or quantity and / or time and / or temperature of the fluid relative to that of the preform).
  • the fluid injection system illustrated in these Figures 6 and 7 comprises three injection heads 361, 362, 363 associated with the assembly 38 for supplying the fluid and controlling its injection. It is understood that the number of heads could be different.
  • Each head 361, 362, 363 is associated with a respective valve 461, 462, 463 with remote opening and closing control (such as an electric or pneumatic control).
  • the remote control of the valves is carried out from a unit 47 for managing the operation of the injection system.
  • this unit 47 is shown as an integral part of the assembly 38 for supplying the fluid and controlling its injection.
  • Each valve can be all-or-nothing (single flow) or proportional (variable flow) control.
  • Each valve 461, 462, 463 is also interposed between its respective associated head 361, 362, 363 and a conduit 48 for supplying pressurized fluid.
  • the three assemblies each consisting of a valve and the respective associated head are therefore mounted in parallel on the conduit 48, so that, when a valve is open, in response to the appropriate command from the management unit 47, of the fluid can travel in the direction of the respective associated head.
  • a head 361 is free, while a preform 30 is disposed under the head 362, ready to be transformed into a container, and a container 44 formed is under the head 363, ready to be removed.
  • the difference between the variants of FIGS. 6 and 7 resides in the fact that, in the system of FIG. 6, the pressurization of the fluid is carried out outside the assembly 38 (therefore for example next to or at some distance from the expansion unit 31 of FIG. 5) and the conduit 48 for supplying pressurized fluid is a conduit entering the assembly 38, while, in the system of FIG. 7, the pressurization of the fluid is carried out inside the assembly 38 (therefore for example inside the expansion unit 31 of FIG. 5) and the duct 48 for supplying pressurized fluid is a duct internal to the '' together 38.
  • the pressurization is carried out using a pressurizing device 49 suitable for the fluid used (compressor, booster pump, pump, etc.), which device 49 is preferably connected to the management unit 47 : thus, it is possible to act on the pressure and / or the flow leaving this device 49.
  • a pressurizing device 49 suitable for the fluid used compressor, booster pump, pump, etc.
  • the device 49 for pressurization external to the assembly 38, is supplied by a conduit 50 also external, and discharges the fluid towards the conduit 48.
  • the device 49 for pressurizing is internal to the assembly 38; it delivers the fluid to the conduit 48 and is supplied by a conduit 50 entering the assembly 38.
  • FIGS. 6 and 7 make it possible to use, as fluid for causing the expansion, the liquid intended to serve as final content for the container.
  • the use of a fluid is very particularly possible in the case of hot filling of containers (temperature close to the glass transition temperature of the preform material), since the temperature of the liquid prevents too rapid freezing of matter.
  • FIG. 8 presents an arrangement which makes it possible to cause the expansion of the preforms with a gas and to fill the containers immediately after expansion, without waiting for the material to freeze, so that the cycle of formation and filling of a container can be optimized.
  • This arrangement comprises means for causing the preform to expand using a gas, means for maintaining a residual pressure of gas inside the container when the latter is formed, and means for immediately filling the container using a liquid subjected to a gas pressure at least equivalent to the residual pressure in the container.
  • maintaining a residual pressure in the container prevents shrinkage of the material; subjecting the liquid to a gas pressure at least equivalent (therefore greater than or equal) to the residual pressure in the container allows filling by gravity, since the internal pressure of the container does not prevent the arrival of the liquid.
  • the arrangement of FIG. 8 uses the principle and the arrangements implemented in the fillers for carbonated or carbonated drinks, by taking advantage of the gasification or carbonation phase of the container, prior to its filling, to cause expansion.
  • the injection system of FIG. 8, illustrated in the example for the distribution of fluid in the direction of two heads 364, 365, comprises an assembly 38 for supplying the fluid under pressure and for controlling its injection.
  • a tank 51 in which there is liquid 52, surmounted by a free space 53 with gas under pressure.
  • the gas can be compressed air or any other gas, in particular a gas useful for conditioning the liquid (carbon dioxide in the case where the liquid is a carbonated drink for example).
  • the free space 53 of the top of the tank 51 is placed in communication with a device 490 suitable for carrying out the pressurization and / or maintenance of the gas pressure inside this free space 53.
  • the device 490 can for example be a compressor or a device for supplying the gas useful for conditioning the liquid.
  • the liquid 52 is brought into the tank 51 by a conduit 54 provided with a non-return mechanism 55, to prevent the gas under pressure in the tank from escaping.
  • this free space 53 is moreover placed in communication with the heads 364, 365, by means of respective conduits 564, 565, in each of which is interposed a valve 464, 465 with remote opening and closing control.
  • the remote control of the valves is carried out from a unit 47 for managing the operation of the injection system.
  • Each valve can be all-or-nothing (single flow) or proportional (variable flow) control.
  • the bottom of the tank 51 is placed in communication with the heads 364, 365, thanks to. respective conduits 574, 575 in each of which is inserted another valve
  • valves can also be single or variable flow.
  • the opening and closing control, both of the valves 464, 465 for supplying gas into the heads and those 584, 585 for supplying the liquid are provided by a unit 47 for managing the operation of the injection system; the management unit is also connected to the device 490 suitable for carrying out the pressurization and / or maintenance of the gas pressure inside the free space 53 of the tank 51.
  • the operation of the device is as follows.
  • the valves 464, 465 for supplying gas to the heads and those 584, 585 for supplying the liquid are placed in the closed position by the management unit 47 the operation of the injection system.
  • the valve 464 corresponding for the gas supply is opened by the management unit 47, gt the expansion of the preform is caused.
  • the corresponding valve 584 for supplying the liquid is open, so that the liquid arrives by gravity into the container. In known manner, the filling must be accompanied by an evacuation of the gas contained in the container.
  • the evacuation occurs without the pressure in the container falling too much;
  • the pressure in the container should not decrease too much during the evacuation accompanying the filling.
  • the evacuation does not disturb the arrival of liquid, and is carried out by a circuit separate from that of liquid arrival.
  • the evacuation is carried out directly towards the tank, by the air intake circuit itself, so that the overall pressure of the fluid circuit incorporating the tank and the container does not change not during filling, and only fluid transfers (gas, then liquid) are carried out at constant pressure, which also makes it possible to maintain a suitable gas pressure in the container, if necessary.
  • the valve 464 for the gas inlet is not closed by the management unit 47, and the two valves are only closed again. after completion of filling.
  • the evacuation is carried out directly towards the tank, however by a dedicated circuit, which may include gas filtration means.
  • I t is however conceivable to start filling by evacuating the gas towards the tank and to finish it by evacuating the gas towards the outside (return to atmospheric pressure), to further reduce the duration of the filling cycle: in fact, the filling liquid, when it is brought to a temperature below the glass transition temperature of the material constituting the container, contributes to freeze the material when it enters the container. Therefore, after the filling has started and the material has become frozen, it becomes possible to reduce the pressure in the container to the level of the external pressure. This is however only possible with flat liquids (water or other) which do not require the maintenance of a gas pressure after filling. It is easily understood that, with the arrangements described with reference to FIGS.
  • the management unit 47 in order to more or less precisely control the final volume of a container, the management unit 47 must more or less precisely control the following injection parameters of the fluid (gas or liquid) used to cause the expansion, also taking into account the temperature of the preform at the time when it is brought under a head (or even the temperature of the preform at the outlet of the unit 29 packaging visible in Figure 5): fluid temperature and / or injection pressure and / or flow rate and / or injection time.
  • the device management unit 47 of FIGS. 6 to 8 may incorporate devices (not shown) which allow this unit to manage all or part of the various mentioned parameters (flow rate, pressure, temperature of the preforms and / or of the fluid, duration) implemented during the injection.
  • the device of FIG. 9 is used, which makes it possible to reduce the number of parameters to be checked, and which is moreover usable for carrying out containers of different volumes.
  • This device comprises a cylinder 59 - piston 60 assembly, which determines a chamber constituting a capacity 61 of variable volume, in function of the position of the piston 60 in the cylinder 59.
  • the capacity is connected by a conduit 62 to a source of fluid, not shown
  • a second conduit 63 connects the capacity to a head 366 for injecting fluid.
  • a valve 466 with remote opening and closing control is interposed between the head 366 and the capacity.
  • a non-return valve 64 is disposed on the conduit 62 between the source of fluid and the capacity.
  • the operation of the device is as follows: the piston 60 is placed in a determined position in the cylinder 59, so that the capacity 61 has an initial volume; then fluid (liquid or gas) is introduced (arrow 620) into the capacity 61 through the conduit 62, so as to fill it; the valve 466 is open and the piston 60 is pushed by its actuating rod 65, so as to reduce the volume of the capacity and to inject the fluid towards the head 366.
  • the non-return valve 64 opposes the return of the fluid towards the source.
  • the final volume of the container will depend not only on the volume initial capacity, but also the initial pressure and temperatures of the fluid and the material of the preform. These various parameters must therefore be taken into account when trying to predetermine the final volume of the containers.
  • FIG. 1 0 is illustrated a first alternative embodiment of the device of Figure 9, a fluid injection system with an assembly 38 for supplying the fluid under pressure and for controlling its injection.
  • the system shown here for feeding two heads 367, 368, comprises on the one hand a conduit 66 for supplying the fluid to the assembly 38, two devices conforming to that of FIG. 9, which are connected in parallel to the conduit 66, and a management unit 47, for controlling the system.
  • each device conforming to that of FIG. 9 comprises a non-return valve 647, 648 between the conduit 66 and its respective capacity 617, 618, and a valve 467, 468 with remote opening and closing control interposed between the head 367, 368 and the capacity 61 7, 61 8 respectively.
  • the management unit 47 makes it possible to control the valves 467, 468 and the motor members of the rods 657, 658 for actuating the pistons associated with each capacity, in order to obtain suitable flow rates and / or pressures, taking account of the case if necessary, the temperature of the fluid and the temperature of the preforms, using appropriate sensors, not shown.
  • the device of Figure 1 0 allows to use either gas or liquid as injection fluid.
  • Figure 1 1 is illustrated an improved variant of the invention, which implements the device of Figure 9 on a system similar to that of Figure 8, so that the same elements have the same references.
  • valve 644, 645 with remote opening and closing control is positioned upstream of the respective capacity, therefore between the free space 53 of the top of the tank 51 and the respective capacity, which valve 644,
  • the remote control of all of the valves is connected to a unit 47 for managing the operation of the injection system; so are even the driving members of the rods 654, 655 for actuating the pistons associated with each capacity.
  • this capacity 61 4, 61 5 is initially filled with an initial volume of gas under pressure, corresponding to that of the gas contained in the free space 53 of the top of the tank 51 , and the movement of the piston to transfer the gas to the respective associated head 364, 365 increases the pressure.
  • valves 584, 585 for supplying liquid and 464, 465 for supplying air are put in the closed position by the management unit 47;
  • the piston is positioned in the chamber to determine a capacity 61 4 of predetermined volume (taking into account the temperatures of the fluid, and / or the material, and the desired final volume); and gas contained in the free space 53 of the top of the tank 51, enters the capacity 614, through the valve 644 which is open;
  • this valve 644 is closed; the valve 464 interposed between the capacity 614 and the corresponding head 364 is opened, and the piston is pushed (actuator 654) so as to reduce the volume of the capacity and entrain the fluid in the container, to cause its expansion.
  • the filling cycle corresponds to that of FIG. 8.
  • the filling must be accompanied by an evacuation of the gas contained in the container without the pressure in the container falling too much and without it disturbing the arrival of liquid.
  • the evacuation can be carried out directly towards the tank, by the air intake circuit itself, so that the overall pressure of the fluid circuit incorporating the tank and the container does not change not during filling.
  • the valve 584 for supplying liquid not only the valve 464 for the gas inlet is not closed by the management unit 47, but the valve 644 upstream of the capacity is again open, to allow the gas to leave towards the free space 53 from the top of the tank 51.
  • the filling valve 584 is closed, as is the valve 464 located between the capacity 614 and the head 364; the piston is again positioned in the chamber to determine a capacity 61 4 of predetermined volume, which capacity is filled with gas coming from the free space 53 from the top of the tank 51, and the cycle begins again.

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Abstract

L'invention est relative à un procédé et à une installation de fabrication d'un récipient (1) en matière plastique, qui mettent en oeuvre une étape de conditionnement thermique d'au moins certaines zones (2) d'une préforme (3) du récipient de façon que la température desdites zones excède la température de transition vitreuse de leur matériau constitutif, et une étape d'injection d'un fluide dans la préforme (3) pour provoquer son expansion afin de la conformer en récipient. Selon l'invention, il est réalisé une expansion libre, c'est-à-dire hors de la présence d'un moule, des dites zones de la préforme, en contrôlant au moins un paramètre d'injection du fluide pour aboutir au récipient (1) définitif.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE FABRICATION D'UN RECIPIENT EN MATIERE PLASTIQUE.
L'invention a pour objet des perfectionnements aux procédés et installations de fabrication de récipients en matière plastique à partir de préformes préalablement injectées qui sont conditionnées thermiquement, puis transformées en récipients lors d'une expansion réalisée par injection d'un fluide à l'intérieur de la préforme. Elle s'applique à la fabrication, à moindre coût, de récipients destinés .plus particulièrement, quoique non exclusivement, à recevoir des contenus dont le prix est faible (par exemple, sans que ceci soit limitatif, de l'eau ou d'autres liquides raf raîchissants) relativement à celui des récipients.
Depuis quelques années, la fabrication de récipients en matière plastique à partir de préformes préalablement injectées a connu un essor considérable, notamment grâce à l'emploi du polyéthylène téréphtalate (P. E.T.). Entre-temps, d'autres matériaux ont été envisagés et/ou utilisés avec plus ou moins de succès tels, à titre d'exemples non limitatifs, le polyéthylène naphtalate (P. E. N .), le polypropylène (P. P.), ou des mélanges ou superpositions de divers matériaux.
Pour fabriquer un récipient avec de tels matériaux, la préforme, qui se présente sous la forme d'une eprouvette formée dans un moule d'injection, est introduite dans une unité de conditionnement thermique, encore appelée four, dans laquelle sa matière constitutive est réchauffée afin d'être portée à une température supérieure à sa température de transition vitreuse, toutefois sans atteindre sa température de cristallisation . A l'issue de cette phase de conditionnement thermique, la préforme est transférée dans un moule appartenant à une unité de soufflage ou bien , plus fréquemment, dans un moule appartenant à une unité d'étirage-soufflage. Le moule comprend une cavité avec une empreinte du récipient définitif . Lorsque l'unité est une unité de soufflage, la préforme, après avoir été introduite dans le moule, y est soumise à' une injection de fluide, généralement de l'air, à haute pression , typiq uement de l'ordre de 40 bars, pour être transformée en récipient définitif . Lorsque l'unité est une unité d'éti rage-soufflage, ce qui constitue le cas le plus fréquent, la préforme, après avoir été introduite dans le moule y est soumise à un étirage selon son axe longitudinal, en généraî accompagné d'une injection de fluide de présoufflage (sous une pression d'une dizaine de bars) et à une injection de fluide de soufflage. L'utilisation d'une haute pression de soufflage permet de parfaitement contrôler la forme et les détails du récipient définitif, puisque la matière peut être plaquée dans les moindres interstices du moule. Ensuite, soit le récipient est stocké, vide, avant d'être transporté vers une unité de remplissage, soit il est directement transféré selon un cheminement plus ou moins direct vers une unité de remplissage, dans laquelle il est rempli, puis il est ensuite bouché.
En général, l'unité de conditionnement thermique est agencée pour que le col de la préforme ne soit pas réchauffé. En effet, le col est une partie de la préforme, qui correspond au goulot du récipient final. Il est donc réalisé à sa forme et à ses dimensions définitives lors de l'injection de la préforme et ne doit pas être déformé dans les phases ultérieures de soufflage ou d'étirage-soufflage. Le col comprend une ouverture (le goulot proprement dit) et une zone périphérique de celle-ci avec des moyens (filetage, rebord, ou autres) appropriés pour recevoir l'organe de bouchage (bouchon, capsule ou autre) du récipient définitif. En outre, il comprend, dans la plupart des cas, des moyens, typiquement une collerette, pour transporter la préforme et le récipient après sa réalisation, et/ou après son remplissage et/ou d'autres manipulations.
Généralement, l'unité de conditionnement thermique est agencée pour permettre un chauffage différentié de certaines zones de la préforme, afin d'optimiser la répartition de la matière dans le récipient définitif . Le profil de chauffe de la préforme est déterminé en tenant compte des dimensions et de la forme de la préforme, de même que des dimensions et de la forme du récipient définitif. Ainsi, par exemple, le document FR-A- 2 703 944 au nom de la demanderesse divulgue un procédé et un dispositif de chauffe sélective ou préférentielle de certaines zones de la préforme pour aboutir à un flacon.
Les dispositifs et procédés connus de fabrication de récipients par soufflage ou étirage-soufflage présentent des inconvénients.
D'une part, les moules, qui constituent des éléments importants pour permettre la conformation définitive des récipients et la répétitivité des formes sont coûteux. En effet, ils nécessitent de délicates opérations d'usinage et de finition (polissage) des cavités qu'ils comportent. Les machines connues de la demanderesse comportent de deux à quarante moules, certains étant mono cavité, d'autres bi-cavité. Les moyens de compression du fluide de soufflage, pour atteindre les hautes pressions nécessaires à la prise de forme dans les cavités sont aussi des éléments coûteux et d'autant plus complexes que le débit qui leur est demandé est important. I l faut noter que certaines machines produisent 60000 récipients par heure, ce q ui suppose que les moyens de compression soient en mesure de débiter environ 240000 litres de fluide par heure (à supposer que les récipients, soufflés à 40 bars, aient un volume de 1 litre).
Le réglage des paramètres de soufflage (ou d'étirage et de soufflage) pour que les récipients produits soient corrects est une opération complexe.
Or, on a constaté que, pour certains marchés, les procédés et dispositifs connus de soufflage ou d'étirage-soufflage n'étaient pas totalement adaptés, notamment en raison de leur complexité et de leur coût. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients.
Selon l'invention, un procédé de fabrication d'un récipient en matière plastique, du genre consistant à conditionner thermiquement au moins certaines zones d'une préforme du récipient de façon q ue la température desdites zones excède la température de transition vitreuse de leur matériau constitutif, et à injecter un fluide dans la préforme pour provoquer son expansion afin de la conformer en récipient, est caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une expansion libre, c'est-à-dire hors de la présence d'un moule, d'au moins certaines des dites zones de la préforme, et à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide pour aboutir au récipient définitif.
L'invention est tout particulièrement avantageuse car elle peut être mise en oeuvre sans nécessiter de hautes pressions d'injection. Ainsi, des essais ont permis de réaliser des récipients avec une pression de fluide inférieure à 1 0 bars. Aussi, l'invention permet-elle de s'affranchir de la nécessité d'avoir des compresseurs coûteux ; qui plus est, elle permet de mettre en œuvre une machine de structure alléguée, en comparaison avec les machines connues, puisque- celles-ci nécessitent un dimensionnement adapté aux hautes pressions mises en oeuvre. En chauffant des préformes avec un profil de chauffe standard, tel un profil pour obtenir des bouteilles sur les machines connues, le procédé de l'invention permet d'obtenir des récipients dont la forme générale est celle d'une bulle allongée. Une telle forme générale, qui possède des possibilités limitées de déclinaison de forme, est toutefois particulièrement adaptée, par exemple au conditionnement de liquides, tels que de l'eau plate en quelque lieu que ce soit de la planète, notamment dans des marchés où l'aspect du contenant n'est pas primordial .
Dans une mise en œuvre, un nombre limité de paramètres d'injection est contrôlé, ce qui permet d'obtenir des récipients en forme de bulle allongée avec un volume indéterminé quoique suffisamment significatif.
Toutefois, ceci n'est pas gênant car on peut très bien envisager dans un tel cas une vente au poids du récipient rempli.
Par ailleurs, à partir de préformes identiques, il est possible d'obtenir des récipients de volumes différents : il suffit pour cela de modifier l'un au moins des paramètres d'injection du fluide. Cet avantage est tout particulièrement intéressant à exploiter dans des lieux tels que des marchés émergeant où il est difficile d'assurer la fabrication ou la fourniture d'une grande variété de préformes.
Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide pour que le volume interne final du récipient soit compris dans une plage prédéterminée par rapport à un volume de référence.
Selon une autre caractéristique le procédé consiste à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide en tenant compte de la température desdites zones de la préforme.
Selon d'autres caractéristiques : un paramètre contrôlé est la pression du fluide injecté à l'intérieur de la préforme ; un paramètre contrôlé est le débit du fluide injecté à l'intérieur de la préforme. Selon une autre caractéristique, la pression est variable au cours de l'injection ; dans une mise en œuvre, il consiste à commencer l'injection avec une pression supérieure à celle en. fin d'injection , et la pression et le débit initial de fluide sont contrôlés pour éviter que la matière constitutive de la préforme, donc celle du récipient, ne se fige avant d'obtenir l'expansion désirée, et la pression en fin d'injection est réduite pour éviter que le matériau éclate.
Selon une autre caractéristique, un paramètre contrôlé est la température du fluide. Selon une autre caractéristique, les paramètres d'injection du fluide sont contrôlés pour que l'arrêt de l'expansion soit naturellement provoqué par figement de la matière constitutive de la préforme lorsque l'expansion devient significative, de sorte que lorsque la matière est figée les forces de réaction exercées par la matière s'opposent à celles exercées par le fluide ; dans une variante, les paramètres d'injection du fluide sont contrôlés pour que l'arrêt de l'expansion soit naturellement provoqué par figement de la matière constitutive de la préforme lorsque l'expansion est telle que le volume interne final du récipient est compris dans une plage prédéterminée par rapport à un volume de référence, de sorte que lorsque la matière est figée les forces de réaction exercées par la matière s'opposent à celles exercées par le fluide.
Selon d'autres caractéristiques : il consiste à stopper l'injection de fluide après un temps prédéterminé ; le fluide est introduit dans une capacité préalablement à son injection et transféré dans la préforme afin d'en provoq uer l'expansion ; le fluide est un gaz ; le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide après sa fabrication, il consiste : dans un premier temps à provoquer l'expansion de la préforme à l'aide d'un gaz, puis, tout en maintenant une pression résiduelle de gaz à l'intérieur du récipient lorsque celui-ci est formé, à remplir immédiatement le récipient à l'aide d'un liquide soumis à une pression de gaz au moins équivalente à la pression résiduelle dans le récipient.
Selon une autre caractéristique, le fluide est un liquide ; dans une mise en œuvre, le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide, il consiste à utiliser ledit liquide pour provoquer l'expansion de la préforme afin de la conformer en récipient, lors de la phase de remplissage du récipient qui constitue ainsi sa phase de fabrication ; dans une mise en œuvre, il consiste à introduire dans une capacité un volume de liquide correspondant à celui souhaité dans le récipient, et à prédéterminer des paramètres d'injection dudit liquide pour permettre que la totalité du liquide contenu dans la dite capacité soit introduite dans la préforme lors de son expansion afin d'aboutir au récipient définitif .
Cette caractéristique est particulièrement avantageuse, puisque la formation et le remplissage du récipient sont réalisés en une seule étape.
Selon une autre caractéristique, pour faire varier la forme des récipients d'une fabrication à l'autre, il consiste à modifier le profil de chauffe des dites zones de préformes de récipients lors de leur conditionnement thermique.
Ainsi, l'invention n'est donc pas limitée à l'obtention de récipients ayant une forme élémentaire de bulle allongée, mais elle permet, dans une certaine mesure, d'obtenir des déclinaisons autour de cette forme.
Ainsi, par exemple, en créant un profil de chauffe avec des zones plus ou moins froides, on favorise le déplacement de certaines zones de la préforme lors de l'injection du fluide, ce qui permet dans une certaine mesure de contrôler la forme du récipient définitif. En liant ce contrôle du profil de chauffe avec celui des paramètres, il devient possible de contrôler forme et volume des récipients.
Selon une autre caractéristique, une installation de fabrication de récipients comprenant une unité de conditionnement thermique d'au moins certaines zones d'une préforme et une unité d'expansion avec au moins un dispositif d'expansion de ladite préforme, lequel dispositif d'expansion est associé à une source de fluide pour provoquer l'expansion de la préforme par injection dudit fluide, et comporte des moyens pour isoler, de façon étanche, l'intérieur de la préforme de l'ambiance extérieure, et des moyens pour mettre en communication l'intérieur de la préforme avec ladite source de fluide pour provoquer l'expansion de la préforme, est caractérisée en ce que l'unité d'expansion est une unité d'expansion libre d'au moins certaines des dites zones de la préforme, et comporte des moyens pour contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide afin de contrôler l'expansion de la préforme en vue d'aboutir au récipient définitif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des figures ci-après qui illustrent respectivement :
- la figure 1 , une vue de face d'une préforme conditionnée thermiquement de façon relativement homogène et d'un récipient correspondant qu'il est possible d'obtenir par la mise en œuvre du procédé de l'invention ;
- la figure 2, une vue illustrant schématiquement une préforme avec un profil de chauffe non homogène et un récipient correspondant qu'il est possible d'obtenir par la mise en œuvre du procédé de l'invention ;
- la figure 3, un schéma de principe d'un dispositif annexe pour conformer le fond des récipients obtenus par la mise en œuvre de l'invention ; - la figure 4, un schéma de principe d'une variante du dispositif de la figure 3 ; la figure 5, un schéma de principe d'une installation de fabrication de récipients conforme à l'invention ;
- les figures 6 à 1 1 , diverses variantes de systèmes d'injection du fluide qui peuvent être contenus dans l'installation de la figure 3.
Sur la figure 1 , a été représenté un premier type de récipient 1 que l'invention permet d'obtenir, en réalisant une expansion libre du corps 2 d'une préforme 3, conditionnée thermiquement selon un profil de chauffe relativement homogène, au-dessus de la température de transition vitreuse du matériau constitutif de la préforme 3. Pour le P. E.T. , le profil de chauffe doit être tel que la température du corps 2 se situe autour de 1 20°C. Par profil homogène, il faut entendre sans variation brusque de température d'une zone à l'autre du corps de la préforme.
Le récipient 1 de la figure 1 possède un corps 4, en forme générale de bulle allongée, lequel corps 4 du récipient T est obtenu à partir de la matière constitutive du corps 2 de la préforme 3. Le récipient 1 possède encore un col 5 de même qu'une collerette 6 marquant la limite entre le col
5 et le corps 4, et, de façon connue en soi, le col 5 et la collerette 6 du récipient 1 sont des éléments qui sont présents sur la préforme 3 et ne sont pas modifiés lors de la formation du réciptent 1 . A cet effet, le col 5 de même que la collerette 6 de la préforme 3 ne sont pas chauffés lors du conditionnement thermique, ou sont très faiblement chauffés. Le procédé de conditionnement thermique mis en œuvre pour obtenir un tel récipient 1 avec un corps 4 en forme de bulle allongée peut être parfaitement classique : il peut consister par exemple à faire passer la préforme devant une source de rayonnement approprié, tel qu'un ensemble de lampes à rayonnement infrarouge et de réflecteurs, en lui faisant subir une rotation autour de son axe longitudinal. A cet effet, il est possible d'utiliser une unité de conditionnement thermique fonctionnant selon le principe exposé à la figure 1 du document FR-A-2 703 944 sus mentionné.
L'invention n'est pas limitée à la réalisation de récipients en forme de bulle allongée. Ainsi, sur la figure 2, a été représenté un second type de récipient 7 qu'il est possible d'obtenir. Le récipient 7 possède un corps biiobé, avec trois parties, l'une supérieure 8, l'autre inférieure 9, et une partie centrale 1 0 de diamètre moyen inférieur à celui des parties 8, 9, et séparant ces dernières. Ce récipient 7 peut être obtenu en chauffant différemment diverses zones annulaires d'une préforme 1 1 : une zone annulaire centrale 1 2 de la préforme 1 1 est chauffée à une température inférieure à celle des autres zones annulaires supérieure 1 3 et inférieure 14. I l en résulte une plus grande difficulté à étirer la matière de la zone annulaire centrale 1 2 de la préforme 1 1 , de sorte que le récipient 7 possède, en définitive, la partie centrale 1 0 de diamètre moyen inférieur à celui des parties 8, 9, laquelle partie centrale 1 0 est constituée avec la matière de la zone annulaire centrale 12 de la préforme 1 1 , et les parties supérieure 8 et inférieure 9 du récipient sont constituées respectivement avec la matière des zones annulaires supérieure 1 3 et inférieure 14 de la préforme 1 1 . Comme dans le cas de la figure 1 , la préforme 1 1 et le récipient 7 possèdent par ailleurs un col 1 5 et une collerette 1 6.
Un dispositif de mise en œuvre permettant d'obtenir un tel récipient 7 peut comprendre, pour chauffer différemment diverses zones de la préforme, une unité de conditionnement à lampes à rayonnement infrarouge et à réflecteurs en vis-à-vis, telle par exemple celle qui apparaît sur la figure 1 du document FR-A- 2 703 944 susmentionné. Avec une telle unité, pour moins chauffer la zone annulaire centrale 1 2 que les zones supérieure 13 et inférieure 14 de la préforme, il suffit par exemple d'appliquer une puissance moindre aux lampes en regard de la zone 12 de la préforme. On peut encore mettre en œuvre la variante illustrée en regard de la figure 1 3 du même document FR-A- 2 703 944, c'est-à-dire employer des réflecteurs avec des zones non réfléchissantes en regard de la zone annulaire centrale 1 2. Un mode de chauffage tel que décrit ci-dessus permet d'obtenir des récipients en forme de bulle bilobée dans laquelle chaque section perpendiculaire à l'axe longitudinal du récipient est sensiblement circulaire.
Bien entendu, le nombre de lobes pourrait être supérieur à deux, en adaptant les profils de chauffe.
Il est encore possible d'obtenir des récipients de forme non plus bilobée, mais en forme de bulle allongée, dans lesquels tout ou partie des sections perpendiculaires à l'axe longitudinal des récipients seraient non circulaires, notamment ovoïdes, par exemple en mettant en œuvre l'une ou l'autre des variantes des figures 4 à 1 1 du document FR-A-2 703 944 ; enfin, il serait encore possible de cumuler des sections circulaires avec des sections non circulaires et/ou d'incorporer des lobes, eux-mêmes de section circulaire ou non, par exemple en cumulant de façon appropriée les divers modes de conditionnement thermique exposés ci avant. On conçoit par ailleurs aisément que si, conformément à l'invention, on joue sur les paramètres d'injection du fluide, il est tout à fait possible de contrôler, dans une certaine mesure, l'expansion de la préforme, donc le volume final du récipient. Parmi les paramètres contrôlables se trouvent la pression du fluide, son débit, sa température et le volume total de fluide injecté.
Pour contrôler le volume final du récipient, le volume total de fluide injecté peut être contrôlé différemment, selon que ce fluide est un liquide ou un gaz : par exemple, lorsque le fluide est un liquide, il est envisageable de remplir une capacité avec un volume de fluide 40 correspondant au volume du récipient à obtenir, et de vider ensuite la capacité dans la preforme pour provoquer son expansion ; il est encore possible d'injecter directement du liquide dans la préforme tout en mesurant la quantité injectée, par exemple à l'aide d'un débitmètre, puis de stopper l'injection après un temps tel que le volume injecté correspond au volume souhaité ; lorsque le liquide est un gaz, la connaissance de la pression, du débit et du temps d'injection permettent de calculer le volume du récipient.
Toutefois, il faut tenir compte des conditions dans laquelle la préforme sort de l'unité de conditionnement : plus la température de son corps est élevée, plus il est facile de provoquer l'expansion. Ainsi, si on considère deux préformes identiques chauffées selon des profils similaires, mais à des températures différentes, et dans lesquelles un fluide est injecté dans des conditions prédéterminées identiques, alors elles atteindront un volume donné en des temps différents, la préforme plus chaude étant transformée plus rapidement. En corollaire, pour deux préformes chauffées de manière identique, l'une pourra atteindre un volume donné avant l'autre, par exemple si le débit et/ou la pression et/ou la température du fluide injecté est (sont) supérieur(s). II est parfaitement compréhensible que le volume final du récipient sera d'autant plus proche d'un volume de référence qu'il sera tenu compte de l'ensemble des paramètres mentionnés.
Par ailleurs, pour prédéterminer les paramètres, il faut tenir compte du fait que, au et à mesure de son expansion, la matière constitutive de la préforme tend à se refroidir et à se figer de sorte que la matière devient de moins en moins malléable. I l faut donc adapter les paramètres pour que la matière ne soit pas figée avant qu'un volume suffisant soit atteint.
Toutefois, dans l'optique d'une distribution "au poids" du contenu, le contrôle des paramètres peut être simplifié. I l est tout à fait envisageable de se contenter d'injecter le fluide avec une pression ou un débit déterminé en tenant compte de la température • de la préforme et/ou de celle du fluide, tel que, à coup sûr, la préforme subit une expansion , et de laisser la matière se figer naturellement : ainsi, il est certain qu'un récipient avec un volume acceptable sera obtenu. I l est encore envisageable de peaufiner les paramètres pour que, à coup sûr, le volume interne final du récipient soit compris dans une plage prédéterminée par rapport à un volume de référence, tout en laissant la matière se «figer naturellement.
Comme déjà indiqué, le procédé de l'invention permet d'obtenir des récipients en forme de bulle allongée ou des récipients avec des lobes, c'est-à-dire, plus généralement, des récipients avec des formes arrondies.
En conséquence, de tels récipients ne présentent pas une zone d'assise, telle qu'un fond, leur permettant de tenir debout.
Il est toutefois possible de réaliser une zone d'assise sur de tels récipients, lors d'une étape consécutive à leur formation, en provoquant un appui entre la zone du récipient à l'emplacement de laquelle la zone d'assise doit être réalisée et une surface d'appui extérieure.
La dite étape peut être réalisée en mettant en œuvre l'un ou l'autre des dispositifs illustrés à titre d'exemples sur les figures 3 ou 4. Sur la figure 3, la zone d'assise 1 7 d'un récipient 1 8 est centrée autour de l'axe longitudinal 1 9 du récipient 1 8. Elle est réalisée en provoquant un appui, contre un élément 20, de la zone 21 d'extrémité du récipient, c'est-à-dire la zone qui est centrée autour du dit axe longitudinal 1 9 et qui présente une convexité vers l'extérieur (visible sur la partie gauche de la figure 3) avant la formation de la zone d'assise. Sous l'effet de la pression exercée lors de l'appui sur l'élément 20, la zone 21 d'extrémité se retourne, comme visible sur la partie droite de la figure 3, de sorte qu'il apparaît à cet emplacement une zone 22 avec une concavité tournée vers l'extérieur, la périphérie de cette zone 22 constituant la zone 1 7 d'assise.
L'appui est obtenu en provoquant un rapprochement relatif entre le récipient 1 8 et l'élément 20, ce q ui est illustré par la double flèche 23.
Dans l'exemple illustré sur cette figure 3, l'élément 20 présente une surface d'appui plane. Dans la variante de la figure 4, la réalisation d'une zone 1 7 d'assise sur un récipient 1 8 est obtenu en utilisant un organe 24 qui présente une surface d'appui avec une excroissance 25, pour favoriser le retournement de la zone du récipient où doit être réalisée la surface d'appui 1 7. Ainsi, dans l'exemple de la figure 4, l'excroissance 25 est de forme tronconique. Par ailleurs, comme illustré sur la figure 4, il est possible de réaliser fa zone d'appui 17 de façon désaxée par rapport à l'axe longitudinal 1 9 du récipient 1 8.
Bien entendu, il est possible d'utiliser indifféremment le dispositif de la figure 3 ou celui de la figure 4 pour réaliser des zones 17 d'assise centrées autour de l'axe longitudinal 1 9 des récipients 1 8 ou désaxées par rapport à cet axe longitudinal 1 9 du récipient 1 8.
On a constaté que la réalisation d'une zone 17 d'assise se trouve facilitée lorsqu'elle est effectuée sur un récipient ouvert, mais qui est, au moins partiellement, rempli de liquide. La réaction exercée par la masse du liquide facilite le retournement et la mise en forme de la zone d'assise.
L'organe 20 ou 24 de réalisation des zones d'assise peut être associé à la machine de remplissage des récipients. Toutefois, dans ce cas, pour éviter des pertes de liquide lors de la formation des dites zones, il est souhaitable de tenir compte de la réduction du volume interne du récipient qui survient lors du retournement de la zone d'appui.
Cette prise en compte peut être effectuée de diverses manières : ainsi, dans la mise en œuvre qui est illustrée à la figure 3, le récipient, préalablement rempli à un niveau 26 standard par rapport aux techniques classiques de remplissage, est maintenu pendant la formation de la zone d'appui sous la tête de remplissage 27, laquelle est agencée pour que, lors de la formation de la zone d'appui, le liquide qui se trouve en excès en raison de la réduction de volume interne puisse repartir (flèche 28) au travers de la tête de remplissage. Cette mise en œuvre est tout particulièrement intéressante puisqu'elle est indépendante tant du volume initial (lorsqu'il est encore en forme de bulle) que du volume final (après formation de la zone d'assise) du récipient.
Dans une variante, non représentée, le récipient est initialement rempli avec un volume de liquide inférieur, tel qu'il est tenu compte de la réduction de volume interne ; dans une variante, il est laissé un volume libre surdimensionné, et une mise à niveau est réalisée après la formation de la zone d'assise. D'autres variantes, à la portée de l'homme du métier, sont envisageables, en particulier, celle qui consiste à réaliser le fond hors de la machine de remplissage.
Le schéma de principe d'une installation de mise en œuvre de l'invention apparaît sur la figure 5. Dans le principe, l'installation est classique, c'est-à-dire qu'elle comporte une unité 29 de conditionnement thermique des préformes 30, associée à une unité 31 pour l'expansion des préformes.
Dans l'exemple, l'unité 29 de conditionnement thermique est constituée de façon connue. Elle comporte des éléments de réchauffage à lampes 32 et réflecteurs 33, par exemple constitués conformément à la figure 1 du document FR-A-2 703 944, et/ou à l'une ou l'autre de ses variantes des figures 4 à 1 1 , et/ou à celle de sa figure 1 3. Par ailleurs, de préférence, l'unité 29 de conditionnement thermique comporte des moyens de protection du col des préformes 30 (non visibles sur la figure) pour éviter le réchauffage des cols. L'unité 29 de conditionnement thermique comporte aussi un dispositif 34 d'entraînement des préformes, tel qu'une chaîne sans fin pourvue d'organes 35 individuels propres à transporter et entraîner chacun une préforme supportée par son col entre les lampes et les réflecteurs. Les organes 35 individuels du dispositif 34 sont par ailleurs agencés de façon que, lors de leur défilement, les préformes 30 soient mises en rotation sur elles-mêmes pour permettre un réchauffage correct de la périphérie de leur corps.
L'unité 31 d'expansion comporte un système d'injection du fluide, avec au moins une tête 36 d'injection du fluide, qui est reliée par un conduit 37 à un ensemble 38 d'amenée du fluide et de contrôle de son injection . Des schémas de principe plus détaillés de diverses variantes du système d'injection sont représentés sur les figures 6 à 1 1 .
De préférence, comme ceci apparaît sur la figure 5, l'unité 31 d'expansion comporte plusieurs têtes 36 d'injection q ui sont disposées par exemple sur une structure tournante (carrousel) matérialisée par la flèche 39, et qui sont chacune reliées par un conduit respectif 37 à l'ensemble 38 d'amenée du fluide et de contrôle de son injection . Cet agencement permet d'atteindre de hautes cadences de fabrication de récipients La tête, respectivement chaque tête 36 d'injection, est agencée pour être associée à une préforrne pendant l'étape de -.onformation du récipient, ' c'est-à-dire pendant l'injection du fluide, et isoler, de façon étanche, l'intérieur de la préforme de l'ambiance extérieure lors de cette étape, de façon à éviter que du fluide amené par le conduit 37 respectif dans la préforme par l'intermédiaire de la tête ne s'échappe vers l'extérieur lors de son injection.
De préférence, des moyens de contrôle de la température des préformes, tels que des capteurs (non représentés) sont disposés dans l'installation afin de fournir des informations realatives à cette tempéture à l'ensemble 38 d'amenée du fluide et de contrôle de son injection, afin que, le cas échéant, il puisse être tenu compte de cette température par le dit ensemble 38, afin de contrôler l'injection.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : les préformes 30 sont introduites successivement (flèche 40) dans l'unité 29 de conditionnement thermique, où elles sont saisies individuellement par un organe 35 et elles sont entraînées, dans le sens des flèches 4, 42 au travers des éléments de réchauffage 32, 33. A la fin de leur parcours dans l'unité 29 de conditionnement, elles sont déchargées individuellement, puis reprises et transférées (flèche 43) par un dispositif de transfert, non représenté, vers l'unité 31 d'expansion.
Plus précisément, chaque préforme 30 est placée, de façon étanche, en regard d'une tête 36 de l'unité d'expansion, et du fluide est injecté dans des conditions prédéterminées à l'intérieur, afin de former les récipients 44 qui sont alors déchargés (flèche 45) de l'installation .
L'expansion des préformes a été schématiquement représentée sur cette figure 5 : on constate une augmentation progressive du diamètre de l'objet (initialement préforme 30, puis récipient 44) associé aux têtes 36 d'injection. Sur les figures 6 et 7, sont illustrées deux variantes d'un système d'injection de fluide avec un ensemble 38 d'amenée du fluide sous pression et de contrôle de son injection . Ces deux variantes, qui possèdent une différence minime entre elles, permettent chacune l'utilisation de gaz ou de liq uide en tant que fluide d'expansion ; elles permettent par ailleurs un contrôle de tout ou partie des paramètres (débit et/ou pression et/ou quantité et/ou temps et/ou température du fluide par rapport à celle de la préforme).
Le système d'injection de fluide illustré sur ces figures 6 et 7 comporte trois têtes 361 , 362, 363 d'injection associées à l'ensemble 38 d'amenée du fluide et de contrôle de son injection. Il est bien entendu que le nombre de têtes pourrait être différent.
Chaque tête 361 , 362, 363 est associée à une vanne 461 , 462, 463 respective à commande d'ouverture et de fermeture à distance (telle qu'une commande électrique ou pneumatique) . La commande à distance des vannes est réalisée à partir d'une unité 47 de gestion du fonctionnement du système d'injection. Dans l'exemple, cette unité 47 est représentée comme partie intégrante de l'ensemble 38 d'amenée du fluide et de contrôle de son injection. Chaque vanne peut être à commande en tout ou rien (débit unique) ou proportionnelle (débit variable).
Chaque vanne 461 , 462, 463 est par ailleurs intercalée entre sa tête 361 , 362, 363 associée respective et un conduit 48 d'amenée de fluide sous pression . Les trois ensembles constitués chacun par une vanne et la tête associée respective sont donc montés en parallèle sur le conduit 48, de sorte que, lorsqu'une vanne est ouverte, en réponse à la commande appropriée de l'unité 47 de gestion, du fluide peut circuler en direction de la tête associée respective.
Dans l'exemple illustré, une tête 361 est libre, alors qu'une préforme 30 est disposée sous la tête 362, prête à être transformée en récipient, et un récipient 44 formé est sous la tête 363, prêt à être retiré.
La différence entre les variantes des figures 6 et 7 réside dans le fait que, dans le système de la figure 6, la mise sous pression du fluide est effectuée en dehors de l'ensemble 38 (donc par exemple à côté ou à quelque distance de l'unité d'expansion 31 de la figure 5) et le conduit 48 d'amenée de fluide sous pression est un conduit entrant dans l'ensemble 38, alors que, dans le système de la figure 7, la mise sous pression du fluide est effectuée à l'intérieur de l'ensemble 38 (donc par exemple à l'intérieur de l'un ité d'expansion 31 de la figure 5) et le conduit 48 d'amenée de fluide sous pression est un conduit interne à l'ensemble 38. La mise sous pression est réalisée à l'aide d'un dispositif 49 de mise sous pression approprié au fluide utilisé (compresseur, surpresseur, pompe, etc.), lequel dispositif 49 est, de préférence, relié à l'unité 47 de gestion : ainsi, il est possible d'agir sur la pression et/ou le débit sortant de ce dispositif 49. Dans l'exemple de la figure 6, le dispositif 49 de mise sous pression, extérieur à l'ensemble 38, est alimenté par un conduit 50 également extérieur, et refoule le fluide vers le conduit 48. Dans l'exemple de la figure 7, le dispositif 49 de mise sous pression, est intérieur à l'ensemble 38 ; il refoule le fluide vers le conduit 48 et est alimenté par un conduit 50 entrant dans l'ensemble 38.
Les variantes des figures 6 et 7 permettent d'utiliser, comme fluide pour provoquer l'expansion, le liquide devant servir de contenu final au récipient. En particulier, l'utilisation d'un fluide est tout particulièrement envisageable dans le cas du remplissage à chaud de récipients (température proche de la température de transition vitreuse du matériau de la préforme), puisque la température du liquide empêche un figement trop rapide de la matière.
Ces variantes permettent encore d'utiliser un gaz, tel que de l'air comprimé, pour l'expansion dans l'unité 31 , et de transférer les récipients, après expansion, vers une remplisseuse, de type remplisseuse pour boisson plate. Alternativement, il est possible de prévoir des conduits respectifs supplémentaires aboutissant dans chaque tête et d'agencer les circuits d'amenée de fluide (gaz d'expansion et liquide de remplissage) pour que, après expansion , le liquide de remplissage puisse être directement amené dans les récipients maintenus sous les têtes d'expansion qui servent également au remplissage. Néanmoins, si le liquide est amené à la pression atmosphérique (remplissage par gravité), il faut préalablement dégazer les récipients pour équilibrer la pression dans le récipient avec l'extérieur, faute de quoi le remplissage reste impossible tant que la pression dans le récipient excède la pression atmosphérique, mais attendre que la matière fige, en maintenant le récipient en pression pendant un temps suffisant : en effet, si le récipient est dégazé trop rapidement, avant que la matière ne soit figée, le risque existe que la matière se rétracte et que le volume se réduise. Un tel cycle de formation et de remplissage est donc long . La figure 8 présente un agencement qui permet de provoquer l'expan,sion des préformes avec un gaz .et dé remplir les récipients immédiatement après expansion, sans attendre le figement de la matière, de sorte que le cycle de formation et de remplissage d'un récipient peut être optimisé. Cet agencement comporte des moyens pour provoquer l'expansion de la préforme à l'aide d'un gaz, des moyens pour maintenir une pression résiduelle de gaz à l'intérieur du récipient lorsque celui-ci est formé, et des moyens pour remplir immédiatement le récipient à l'aide d'un liquide soumis à une pression de gaz au moins équivalente à la pression résiduelle dans le récipient. Ainsi, le maintien d'une pression résiduelle dans le récipient évite une rétraction de la matière ; la soumission du liquide à une pression de gaz au moins équivalente (donc supérieure ou égale) à la pression résiduelle dans le récipient en permet un remplissage par gravité, puisque la pression interne du récipient ne s'oppose pas à l'arrivée du liquide.
De façon avantageuse, l'agencement de la figure 8 utilise le principe et les dispositions mis en œuvre dans les remplisseuses pour boissons gazeuses ou carbonatées, en mettant à profit la phase de gazéification ou de carbonatation du récipient, préalable à son remplissage, pour en provoquer l'expansion.
A cet effet, le système d'injection de la figure 8, illustré dans l'exemple pour la distribution de fluide en direction de deux têtes 364, 365, comporte un ensemble 38 d'amenée du fluide sous pression et de contrôle de son injection comprenant une cuve 51 dans laquelle se trouve du liquide 52, surmonté d'un espace libre 53 avec du gaz sous pression. Le gaz peut être de l'air comprimé ou tout autre gaz, notamment un gaz utile pour le conditionnement du liquide (gaz carbonique dans le cas où le liquide serait une boisson carbonatée par exemple). L'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 est mis en communication avec un dispositif 490 approprié pour réaliser la mise sous pression et/ou l'entretien de la pression du gaz à l'intérieur de cet espace libre 53. Selon les cas, le dispositif 490 peut par exemple être un compresseur ou un dispositif d'amenée du gaz utile pour le conditionnement du liquide. Le liquide 52 est amené dans la Cuve 51 par un conduit 54 pourvu ςj'un mécanisme anti-retour 55, pour éviter que le gaz en pression dans la cuve ne s'échappe.
Pour amener le gaz contenu dans l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 , aux têtes 364, 365, cet espace libre 53 est par ailleurs mis en communication avec les têtes 364, 365, grâce à des conduits respectifs 564, 565, dans chacun desquels est intercalée une vanne 464, 465 à commande d'ouverture et de fermeture à distance. La commande à distance des vannes est réalisée à partir d'une unité 47 de gestion du fonctionnement du système d'injection. Chaque vanne peut être à commande en tout ou rien (débit unique) ou proportionnelle (débit variable).
Ainsi, en ouvrant la vanne associée à une tête, du gaz contenu dans l'espace libre 53 au sommet de la cuve 51 se dirige vers la tête correspondante.
Pour amener le liquide dans les récipients, le fond de la cuve 51 est mis en communication avec les têtes 364, 365, grâce à. des conduits respectifs 574, 575 dans chacun desquels est intercalée une autre vanne
584, 585 à commande d'ouverture et de fermeture à distance. Ces vannes peuvent aussi être à débit unique ou variable.
Ainsi, en ouvrant la vanne associée à une tête, du liquide contenu dans la cuve 51 se dirige vers la tête correspondante.
La commande d'ouverture et de fermeture, tant des vannes 464, 465 d'amenée de gaz dans les têtes que celles 584, 585 d'amenée du liquide est assurée par une unité 47 de gestion du fonctionnement du système d'injection ; l'unité de gestion est par ailleurs connectée au dispositif 490 approprié pour réaliser la mise sous pression et/ou l'entretien de la pression du gaz à l'intérieur l'espace libre 53 de la cuve 51 .
Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lorsque aucune préforme n'est présente sous les têtes 364, 365, les vannes 464, 465 d'amenée de gaz dans les têtes et celles 584, 585 d'amenée du liquide sont mises en position de fermeture par l'unité 47 de gestion du fonctionnement du système d'injection. Après qu'une préforme conditionnée thermiquement a été placée sous une tête 364, la vanne 464 correspondante pour l'amenée de gaz est ouverte par l'unité 47 de gestion, gt l'expansion de la préforme est provoquée. Puis, lorsque -Texpansion est terminée, la vanne 584 correspondante d'amenée du liquide est ouverte, de sorte que le liquide arrive par gravité dans le récipient. De façon connue, le remplissage doit être accompagné d'une évacuation du gaz contenu dans le récipient. Toutefois, pour éviter une rétraction de la matière, notamment au début de la phase de remplissage, il faut que l'évacuation se produise sans que la pression dans le récipient ne baisse de façon trop importante ; de même lorsque le liquide doit conserver une certaine pression (boisson gazeuse ou carbonatée), il convient que la pression dans le récipient ne diminue pas de façon trop importante lors de l'évacuation accompagnant le remplissage. Par ailleurs, il est préférable que l'évacuation ne perturbe pas l'arrivée de liquide, et soit réalisée par un circuit distinct de celui d'arrivée de liquide. A cet effet, dans une mise en œuvre, l'évacuation est réalisée directement vers la cuve, par le circuit d'arrivée d'air lui-même, de sorte que la pression globale du circuit fluidique incorporant la cuve et le récipient ne change pas pendant le remplissage, et seuls des transferts de fluide (gaz, puis liquide) sont réalisés à pression constante, ce qui permet en outre de maintenir une pression de gaz convenable dans le récipient, si nécessaire. Dans ce cas, au moment de l'ouverture de la vanne 584 d'amenée de liquide, la vanne 464 d'arrivée de gaz n'est pas refermée par l'unité 47 de gestion, et les deux vannes ne sont refermées qu'après achèvement du remplissage. Dans une variante, non représentée, l'évacuation est réalisée directement vers la cuve, toutefois par un circuit dédié, q ui peut comporter des moyens de filtration du gaz.
I l est toutefois envisageable de commencer le remplissage en évacuant le gaz vers la cuve et de l'achever en évacuant le gaz vers l'extérieur (remise à la pression atmosphérique) , pour réduire encore la durée du cycle de remplissage : en effet, le liquide de remplissage, lorsqu'il est amené à une température inférieure à la température de transition vitreuse de la matière constitutive du récipient, contribue à figer la matière lorsqu'il pénètre dans le récipient. Dès lors, après que le remplissage a commencé et que la matière est deven ue figée, il devient possible de réduire la preâsion dans le récipient jusqu'au niveau de la pression extérieure. Ceci n'est cependant envisageable qu'avec des liquides plats (eau ou autres) qui ne nécessitent pas le maintien d'une pression de gaz après remplissage. On conçoit aisément qu'avec les agencements décrits en regard des figures 6 à 8, pour contrôler plus ou moins précisément le volume final d'un récipient, l'unité 47 de gestion doive contrôler plus ou moins précisément les- paramètres suivants d'injection du fluide (gaz ou liquide) utilisé pour provoquer l'expansion, en tenant compte également de la température de la préforme au moment où elle est amenée sous une tête (ou encore de la température de la préforme à la sortie de l'unité 29 de conditionnement visible sur la figure 5) : température du fluide et/ou pression d'injection et/ou débit et/ou la durée d'injection . En effet, par exemple, à pression et débit d'injection identiques, deux préformes chauffées de façon identique n'atteindront pas le même volume en un temps équivalent, si le fluide injecté dans l'une est à une température différente du fluide injecté dans l'autre ; de même, à pression et débit et température d'injection identiques, deux préformes chauffées différemment n'atteindront pas le même volume en un temps équivalent ; qui plus est, dans certains cas, il sera impossible que les deux préformes atteignent le même volume, la matière de l'une pouvant se figer au cours de l'injection. I l est donc nécessaire que des capteurs appropriés soient disposés dans l'installation. A cet effet, selon le nombre de paramètres qu'il sera choisi de contrôler, l'unité 47 de gestion des dispositifs des figures 6 à 8 pourra incorporer des dispositifs (non représentés) qui permettent à cette unité de gérer tout ou partie des divers paramètres mentionnés (débit, pression, température des préformes et/ou du fluide, durée) mis en œuvre lors de l'injection.
Toutefois, afin de faciliter les opérations de contrôle, dans une mise en œuvre préférée de l'invention, le dispositif de la figure 9 est utilisé, qui permet de réduire le nombre de paramètres à contrôler, et qui est par ailleurs utilisable pour réaliser des récipients de différents volumes.
Ce dispositif comporte un ensemble cylindre 59 - piston 60, qui détermine une chambre constituant une capacité 61 de volume variable, en fonction de la position du piston 60 dans le cylindre 59. La capacité est reliée par un conduit 62 à une source de fluide, non représentée
Un second conduit 63 relie la capacité à une tête 366 d'injection de fluide. Sur ce second conduit, une vanne 466 à commande d'ouverture et de fermeture à distance est intercalée entre la tête 366 et la capacité.
Un clapet anti-retour 64 est disposé sur le conduit 62 entre la source de fluide et la capacité.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : le piston 60 est mis dans une position déterminée dans le cylindre 59, de sorte que la capacité 61 possède un volume initial ; puis du fluide (liquide ou gaz) est introduit (flèche 620) dans la capacité 61 par le conduit 62, de façon à la remplir ; la vanne 466 est ouverte et le piston 60 est poussé par sa tige 65 d'actionnement, de façon à réduire le volume de la capacité et à injecter le fluide vers la tête 366. Le clapet anti-retour 64 s'oppose au retour du fluide vers la source.
On conçoit bien que, si le fluide utilisé est incompressible (liquide par exemple), et que la vitesse d'entraînement du piston est choisie de façon telle que tout le volume de fluide puisse être chassé avant que la matière ne fige, laquelle vitesse d'entraînement est déterminée en faisant la mise au point de l'équipement, alors le volume du récipient est prédéterminé par le volume initial de la capacité. En conséquence, il est possible de constituer des séries de récipients de volumes identiques, ou des récipients chacun de volume prédéterminé.
On conçoit encore que, si le fluide est compressible et que la vitesse d'entraînement du piston est choisie de façon telle que tout le volume de fluide puisse être chassé avant que la matière ne fige, le volume final du récipient dépendra non seulement du volume initial de la capacité, mais encore de la pression initiale et des températures du fluide et de la matière constitutive de la préforme. Il devra donc être tenu compte de ces divers paramètres pour essayer de prédéterminer le volume final des récipients.
Sur la figure 1 0, est illustrée une première variante de mise en œuvre du dispositif de la figure 9, un système d'injection de fluide avec un ensemble 38 d'amenée du fluide sous pression et de contrôle de son injection . Le système, ici représenté pour l'alimentation de deux têtes 367, 368, comporte d'une part un conduit 66 d'amenée du fluide dans l'ensemble 38, deux dispositifs conformes à celui de la figure 9, qui sont reliés en parallèle au conduit 66, et une unité 47 de gestion, pour piloter le système. Ainsi, chaque dispositif conforme à celui de la figure 9 comporte un clapet anti-retour 647, 648 entre le conduit 66 et sa capacité 617, 618 respective, et une vanne 467, 468 à commande d'ouverture et de fermeture à distance intercalée entre la tête 367, 368 et la capacité 61 7, 61 8 respectives. L'unité 47 de gestion permet de piloter les vannes 467, 468 et les organes moteurs des tiges 657, 658 d'actionnement des pistons associés à chaque capacité, pour obtenir des débits et/ou des pressions adaptées, en tenant compte, le cas échéant de la température du fluide et de la température des préformes, à l'aide de capteurs appropriés, non représentés.
Le dispositif de la figure 1 0 permet d'utiliser indifféremment du gaz ou du liquide en tant que fluide d'injection.
Sur la figure 1 1 est illustrée une variante perfectionnée de l'invention, qui met en œuvre le dispositif de la figure 9 sur un système similaire à celui de la figure 8, de sorte que les mêmes éléments portent les mêmes références.
Les seules différences entre les agencements des systèmes des figures 8 et 1 1 sont les suivantes : tout d'abord, dans chacun des conduits 564, 565 reliant l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 aux têtes 364, 365, en amont de la vanne 464, 465 à commande d'ouverture et de fermeture à distance, une capacité 614, 61 5 respective, constituée par un ensemble cylindre-piston, a été intercalée ; par ailleurs une autre vanne
644, 645 à commande d'ouverture et de fermeture à distance est positionnée en amont de la capacité respective, donc entre l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 et la capacité respective, laquelle vanne 644,
645, est substituée au clapet anti-retour de la figu re 9.
La commande à distance de l'ensemble des vannes est reliée à une unité 47 de gestion du fonctionnement du système d'injection ; il en est de même des organes moteurs des tiges 654, 655 d'actionnement des pistons associes à chaque capacité.
Un tel agencement permet d'obtenir un rendement élevé, puisque ctiaque capacité 61 4, 61 5, est initialement remplie avec un volume initial de gaz sous pression, correspondant à celle du gaz contenu dans l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 , et le déplacement du piston pour transférer le gaz vers la tête 364, 365 associée respective augmente la pression.
Le fonctionnement du système, par exemple pour alimenter la tête 364, est le suivant :
- initialement, au minimum les vannes 584, 585 d'amenée de liquide et 464, 465 d'amenée d'air sont mises en position de fermeture par l'unité 47 de gestion ;
- le piston est positionné dans la chambre pour déterminer une capacité 61 4 de volume prédéterminé (en tenant compte des températures du fluide, et/ou de la matière, et du volume final souhaité) ; et du gaz contenu dans l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 , pénètre dans la capacité 614, par la vanne 644 qui est ouverte ;
- cette vanne 644 est refermée ; la vanne 464 intercalée entre la capacité 614 et la tête 364 correspondante est ouverte, et le piston est poussé (actionneur 654) de façon à réduire le volume de la capacité et entraîner le fluide dans le récipient, pour en provoquer l'expansion.
Puis, lorsque l'expansion est terminée, la vanne 584 correspondante d'amenée du liquide est ouverte, de sorte q ue le liquide arrive par gravité dans le récipient.
Le cycle de remplissage correspond à celui de la figure 8. Comme évoqué en regard de la figure 8, le remplissage doit être accompagné d'une évacuation du gaz contenu dans le récipient sans que la pression dans le récipient ne baisse de façon trop importante et sans qu'elle ne perturbe l'arrivée de liquide. Comme dans le cas de la figure 8, l'évacuation peut être réalisée directement vers la cuve, par le circuit d'arrivée d'air lui-même, de sorte que la pression globale du circuit fluidique incorporant la cuve et le récipient ne change pas pendant le remplissage. Pour permettre cela, au moment de l'ouverture de la vanne 584 d'amenée de liquide, non seulement la vanne 464 d'arrivée de gaz n'est pas refermée par l'unité 47 de gestion, mais la vanne 644 en amont de la capacité est à nouveau ouverte, pour permettre que le gaz reparte vers l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 . Après achèvement du remplissage, la vanne 584 de remplissage est fermée, de même que la vanne 464 située entre la capacité 614 et la tête 364 ; le piston est à nouveau positionné dans la chambre pour déterminer une capacité 61 4 de volume prédéterminé, laquelle capacité est remplie de gaz provenant de l'espace libre 53 du sommet de la cuve 51 , et le cycle recommence.
On conçoit aisément qu'avec toutes les variantes illustrées, il soit parfaitement possible de contrôler le débit et/ou la pression du fluide injecté, soit en pilotant de façon appropriée les dispositifs de mise sous pression du fluide utilisé, correspondant aux dispositifs 49 (visibles sur les figures 6 et 7), 490 (visibles sur les figures 8 et 1 0), soit en déplaçant plus ou moins rapidement, grâce à leurs organes moteurs, les tiges 65, 654, 655, 657, 658 (visibles sur les figures 9, 1 0, 1 1 ) d'actionnement des pistons associés aux capacités, soit en pilotant de façon appropriée le dispositif 490 de mise sous pression du fluide utilisé, visible sur la figure 1 0, et en déplaçant plus ou moins rapidement, grâce à leurs organes moteurs, les tiges 654, 655 (visibles sur la figure 1 1 ) ) d'actionnement des pistons associés aux capacités 614, 61 5 respectives.
Ainsi, il est tout particulièrement avantageux de commencer l'injection avec un débit et/ou une pression supérieure à celle en fin d'injection, et à contrôler la pression et/ou le débit initial de fluide pour éviter que la matière constitutive de la préforme, donc celle du récipient, ne se fige avant d'obtenir l'expansion désirée, et de réduire la pression, donc le débit en fin d'injection pour éviter que le matériau éclate. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et spécifiquement revendiqués j elle en embrasse tous les équivalents à la portée de l'homme du métier.

Claims

Revendications
1 . Procédé de fabrication d'un récipient (1 ; 7; 1 8; 44) en matière plastique, du genre consistant à conditionner thermiquement (29) au moins certaines zones (2; 12; 1 3; 14) d'une préforme (3; 1 1 ; 30) du récipient de façon que la température desdites zones excède la température de transition vitreuse de leur matériau constitutif, et à injecter un fluide dans la préforme pour provoquer son expansion afin de la conformer en récipient, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une expansion libre (en 31 ), c'est-à-dire hors de la présence d'un moule, des dites zones de la préforme, et à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide pour aboutir au récipient définitif.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide pour que le volume interne final du récipient soit compris dans une plage prédéterminée par rapport à un volume de référence.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide en tenant compte de la température desdites zones de la préforme.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un paramètre contrôlé est la pression du fluide injecté à l'intérieur de la préforme.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un paramètre contrôlé est le débit du fluide injecté à l'intérieur de la préforme.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pression du fluide est variable au cours de l'injection .
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à commencer l'injection avec un débit et/ou une pression supérieure à celle en fin d'injection , et en ce q ue le débit et/ou la pression initiale de fluide est contrôlé pour éviter que la matière constitutive de la préforme, donc celle du récipient, ne se fige avant d'obtenir l'expansion désirée, et le débit et/ou la pression en fin d'injection est réduite pour éviter que le matériau éclate.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un paramètre contrôlé est la température du fluide.
9. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce en ce qu'il consiste à contrôler les paramètres d'injection du fluide pour que l'arrêt de l'expansion soit naturellement provoqué par figement de la matière constitutive de la préforme lorsque l'expansion devient significative, de sorte que, lorsque la matière est figée, les forces de réaction exercées par la matière s'opposent à celles exercées par le fluide.
10. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à contrôler les paramètres d'injection du fluide pour que l'arrêt de l'expansion soit naturellement provoqué par figement de la matière constitutive de la préforme lorsque l'expansion est telle que le volume interne final du récipient est compris dans une plage prédéterminée par rapport à un volume de référence, de sorte que lorsque la matière est figée les forces de réaction exercées par la matière s'opposent à celles exercées par le fluide.
1 1 . Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à stopper l'injection de fluide après un temps prédéterminé.
1 2. Procédé selon l'une des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que le fluide est un gaz.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide (52) après sa fabrication, il consiste :
- dans un premier temps à provoquer l'expansion de la préforme ;
- puis, tout en maintenant une pression résiduelle de gaz à l'intérieur du récipient lorsque celui-ci est formé, à remplir immédiatement le récipient à l'aide d'un liquide soumis à une pression de gaz au moins équivalente à la pression résiduelle dans le récipient.
14. Procédé selon la revendication 1 3, caractérisé en ce qu'il consiste dans un premier temps à isoler, de façon étanche, l'intérieur de la préforme de l'ambiance extérieure ; à mettre en communication l'intérieur de la preforme avec une source de gaz (490, 53) pour la mise en 'près-sion du liquide de remplissage, afin de provoquer l'expansion de la- préforme à l'aide de, la dite source ; puis, lorsque l'expansion est achevée, tout en maintenant l'isolation avec l'extérieur et la communication entre l'intérieur de la préforme avec la source de gaz, à provoquer le remplissage (584, 585) du récipient ainsi formé avec le liquide sous pression.
15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que le gaz est de l'air comprimé.
1 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que le fluide est un liquide.
1 7. Procédé selon la revendication 1 6, caractérisé en ce que le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide, il consiste à utiliser ledit liquide pour provoquer l'expansion de la préforme afin de la conformer en récipient, lors de la phase de remplissage du récipient qui constitue ainsi sa phase de fabrication (figure 6, figure 7) .
1 8. Procédé selon la revendication 1 7, caractérisé en ce que le liquide est chaud.
1 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire dans une capacité un volume de fluide prédéterminé, à mettre en communication étanche la capacité avec la préforme, et à transférer du fluide de la capacité vers la préforme, en contrôlant au moins un paramètre de transfert dudit fluide hors de la capacité pour permettre l'expansion de la préforme et sa transformation en récipient (figure 9, figure 1 0) .
20. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour faire varier la forme des récipients d'une fabrication à l'autre, il consiste à modifier le profil de chauffe des dites zones (12; 13; 14) de préformes de récipients lors de leur conditionnement thermique.
21 . Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de réaliser une zone d'assise (1 7) sur le récipient, lors d'une étape consécutive à l'expansion, en provoquant un appui (20) entre la zone du récipient à l'emplacement de laquelle la zone d'assise-doit être réalisée et une surface d'appui extérieure.
22. Installation de fabrication de récipients comprenant une unité (29) de conditionnement thermique d'au moins une préforme et une unité (31 ) d'expansion avec au moins un dispositif d'expansion (36; 361 ; ... ;368) de ladite au moins une préforme, lequel dispositif d'expansion est associé à une source de fluide (50; 54; 62; 66) pour provoquer l'expansion de la préforme par injection dudit fluide, et comporte des moyens pour isoler, de façon étanche, l'intérieur de la préforme de l'ambiance extérieure, et des moyens (461 ; ... ; 468) pour mettre en communication l'intérieur de la préforme avec ladite source de fluide pour provoquer l'expansion de la préforme, caractérisée en ce que l'unité d'expansion est une unité d'expansion libre d'au moins certaines des dites zones de la préforme, et comporte une unité de gestion (47) pour contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide afin de contrôler l'expansion de la préforme en vue d'aboutir au récipient définitif.
23. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que qu'elle comporte l'unité de gestion (47) est associée à des moyens pour mesurer une température d'au moins une zone de la préforme, et les moyens pour contrôler au moins un paramètre d'injection du fluide sont agencés pour effectuer ce contrôle en fonction du résultat de la mesure de température de la préforme.
24. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'unité de gestion (47) est associée à des moyens pour contrôler la pression du fluide injecté à l'intérieur de la préforme.
25. I nstallation selon la revendication 24, caractérisée en ce que les moyens pour contrôler la pression du fluide injecté à l'intérieur de la préforme sont agencés pour faire varier la pression du fluide au cours de l'injection.
26. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'unité de gestion (47) est associée à des moyens pour contrôler le débit du fluide injecté à l'intérieur de la préforme.
27. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'unité de gestion (47) est associée à des moyens pour contrôler la température du fluide.
28. Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'unité de gestion (47) est associée à des moyens pour contrôler la durée d'injection du fluide.
29. I nstallation selon la revendication 22, caractérisée en ce que, le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide après sa fabrication, et le fluide utilisé pour l'expansion étant un gaz (53), elle comprend des moyens pour maintenir une pression résiduelle de gaz à l'intérieur du récipient lorsque celui-ci est formé, et pour remplir immédiatement le récipient à l'aide d'un liquide soumis à une pression de gaz au moins équivalente à la pression résiduelle dans le récipient.
30. Installation selon la revendication 29, caractérisée en ce qu'elle comporte un réservoir (51 ) de liquide de remplissage sous pression, une source de gaz (490) pour la mise sous pression du réservoir, et des moyens (464, 465 ; 644, 645) pour mettre en communication l'intérieur de la préforme avec ladite source de gaz sous pression, afin de provoquer l'expansion de la préforme à l'aide de la dite source et des moyens pour, lorsque l'expansion est achevée, maintenir l'isolation avec l'extérieur et la communication entre l'intérieur de la préforme et la source de gaz, et provoquer le remplissage du récipient ainsi formé.
31 . I nstallation selon la revendication 22, caractérisée en ce que le récipient étant destiné à être rempli à l'aide d'un liquide fourni par une unité de remplissage, l'unité d'expansion est constituée par l'unité de remplissage et l'unité de gestion (47) est associée à des moyens (49, 697, 698) pour contrôler la pression du liquide de remplissage.
32. Installation selon l'une des revendications 22 à 31 , caractérisée en ce que la source de fluide pour provoquer l'expansion est constituée par une capacité (61 , 614, 61 5, 617, 61 8) contenant un volume de fluide au moins équivalent à celui souhaité dans le récipient définitif, et l'unité de gestion (47) est associée à des moyens (65, 654, 655, 657, 658) pour transférer le fluide contenu dans la capacité vers la préforme et à des moyens pour contrôler au moins un paramètre de transfert dudit fluide hors de la capacité afin de permettre que le récipient définitif possède un volume prédéterminé.
33. I nstallation selon la revendication 22, caractérisée en ce que l'unité (29) de conditionnement thermique comporte des moyens pour présélectionner le profil le profil de chauffe de la préforme.
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