Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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FOND DE MOULE POUR MOULE DE FABRICATION DE RECIPIENTS
THEIdMOPIASTIQUES, ET DISPOSITIF DE MOUI.AGE EQUIPE D'AU
MOINS UN MOULE POURVU D' URT TEL FOND
La présente invention concerne, d'une manière
générale, le domaine de la fabrication, par soufflage ou
étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles,
en matière thermoplastique telle que du PET.
Plus spécifiquement, l'invention concerne des
perfectionnements apportés dans la conception d'un fond de
moule pour un moule de fabrication, par soufflage ou
étirage-soufflage, de récipients, notamment de bouteilles,
en matière thermoplastique telle que du PET, lesdits
récipients ayant un corps et ayant un fond du type dit
pétaloïde avec plusieurs pieds qui sont distribués
angulairement de façon équidistante, qui s'étendent
approximativement parallèlement à l'axe du récipient et
qui sont séparés les uns des autres par des vallées
rayonnantes à fond d'étendue curviligne convexe, ledit
fond de moule ayant une cavité de moulage comportant, pour
le moulage du susdit fond des récipients, plusieurs
cavités qui sont distribuées angulairement de façon
équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-
ment à l'axe du fond de moule et qui sont séparées les
unes des autres par des dorsales rayonnantes à crête
s'étendant en arc de cercle à partir du centre de la
cavité de moulage, les fonds desdites cavités étant
distribués sur un contour sensiblement circulaire ayant un
diamètre de base donné.
Par le terme de "dorsale", on entend désigner une
partie saillante, allongée sensiblement radialement, du
fond de moule qui conduit, dans le fond du récipient
moulé, à la formation d'une susdite "vallée".
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La partie des récipients qui est la plus délicate
à fabriquer est le fond. C'est en effet le fond de
récipient qui supporte le poids de la colonne de liquide
contenu dans le récipient et, dans le cas où il présente
une résistance mécanique insuffisante, il perd sa forme et
le récipient ne peut plus reposer de façon stable sur un
support.
Or le fond, précisément pour qu'il puisse
présenter la résistance mécanique souhaitée, possède une
épaisseur de paroi sensible, proportionnellement plus
grande que celle du reste du récipient. Il en résulte
qu'il exige, de façon relative, plus de matière que le
corps du récipient dont la paroi atteint actuellement une
épaisseur très faible qu'il devient difficile de réduire.
Le fond constitue donc la partie du récipient dont le
formage correct par l'opération de soufflage ou d'étirage-
soufflage e.st la plus difficile à rëaliser, du fait même
que 1'épaisseur sensiblement plus importante de matière
conduit à un étirage plus lent et à une prise de forme
moins facile. Or, pour améliorer sa résistance mécanique,
le fond présente habituellement une forme complexe, voire
très complexe, avec de nombreux reliefs en creux et en
saillie dont la conformation correcte conduit à la
résistance mécanique souhaitée.
Les difficultés et inconvénients exposés ci-
dessus, qui sont d'ordre général, se trouvent encore
aggravés dans le cas de récipients pourvus de fonds de
forme complexe à pieds saillants multiples dits fonds
pétaloïdes . En effet, ces fonds pétaloïdes présentent,
périphériquement, une alternance de plots en saillie
sensiblement axiale formant des pieds et de creux ou
vallées les séparant, les fonds de ces vallées
s'étendant radialement approximativement sur une enveloppe
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hémisphérique : l'étirage, notamment en direction axiale,
de la matière au cours du processus de soufflage présente
donc des amplitudes très différentes selon qu'il s'agit
des plots ou des vallées. Or, en quelqu'endroit que ce
soit du fond, il faut que la résistance mécanique soit
suffisante pour éviter 1'affaissement du fond sous
l'action du poids du liquide et de la pression interne (ce
type de récipient étant souvent destiné à contenir des
liquides carbonatés), ce qui est assuré en prévoyant une
épaisseur sensiblement accrue de matière. En outre, la
forme complexe des fonds pétaloïdes exige une grande
maîtrise des conditions de soufflage, et notamment de la
pression de soufflage, pour parvenir à la formation de
fonds de récipient corrects.
On soulignera aussi, pour ce qui est plus
particulièrement des fond pétaloïdes, le parcours
angulaire très important que doit subir la matière au
cours de la déformation conduisant de la forme
hémisphérique du fond de la préforme initiale vers la
paroi à orientation inversée (s'appuyant sur une surface
approximativement conique) définissant le pied en
direction du centre du récipient achevé ; selon les
emplacements, la matière peut subir un parcours angulaire
pouvant aller jusqu'à 90 , voire plus. Ceci, allié à
l'épaisseur notable de la matière dans cette zone, peut
conduire à un plaquage insuffisant de la matière sur la
paroi de la cavité de moulage et à un mauvais refroidis-
sement de la matière contre le moule ; il peut en résulter
une moindre qualité du fond ou de certaines parties du
fond de récipient. En outre, ce parcours angulaire
important de la matière nécessite un temps certain.
Or, les fabricants de récipients en matière
thermoplastique recherchent de façon permanente à
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améliorer les conditions économiques de production, en
tentant de produire des récipients nécessitant une moindre
quantité de matière thermoplastique, sous une pression de
soufflage si possible sensiblement moindre (susceptible
d'entraîner un plaquage insuffisant de la matière contre
le moule), et surtout avec des cadences de production
toujours accrues (nécessitant que lors du moulage la
matière se déroule plus rapidement, ce qui est difficile à
obtenir pour les parties les plus épaisses du fond).
L'invention a pour objet de proposer une solution
perfectionnée qui permette de fabriquer des récipients à
fond pétaloïde dans des conditions améliorées écartant les
inconvénients précités tout en étant compatible avec une
augmentation des cadences de fabrication recherchées par
les fabricants.
A ces fins, selon un premier de ses aspects,
l'invention propose un fond de moule pour un moule de
fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de
récipients, notamment de bouteilles, en matière thermo-
plastique telle que du PET, comme mentionné au préambule,
lequel fond de moule se caractérise, étant agencé
conformément à l'invention, en ce que le fond de moule
présente des zones intercalaires qui sont définies chacune
entre deux dorsales consécutives et la cavité située entre
ces deux dorsales et qui sont sensiblement planes dans un
plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du fond de
moule.
La structure de fond de moule qui vient d'être
décrite est remarquablement simple du point de vue de sa
géométrie par comparaison avec les formes très complexes
des fonds pétaloïdes fabriqués jusqu'ici. En particulier,
on notera que l'étirage de la matière est moindre que dans
les fonds antérieurs et que, dans la partie centrale de la
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cavité de moulage comportant les portions planes des zones
intercalaires, la matière est mieux plaquée contre la
paroi de moule et donc mieux refroidie. Au surplus, le
parcours angulaire d'au moins certaines parties de la
matière du fond de la préforme, lors de son déroulement au
cours du moulage, est considérablement réduit par rapport
au processus antérieur et nécessite donc un temps
moindre : cela est favorable dans le cadre de la recherche
d'une cadence de fabrication plus élevée.
Avantageusement, les cavités possèdent, en coupe
diamétrale du fond de moule, une forme sensiblement en arc
de cercle. Cependant, pour obtenir un appui suffisamment
stable des pieds sur un support, il est souhaitable, d'une
façon qui est du reste en soi déjà connue, que les cavités
du fond de moule servant au moulage des pieds des
récipients soient sensiblement allongées dans une
direction circonférentielle. Ainsi agencés, les pieds des
récipients se présentent sous forme de calottes sphériques
allongées circonférentiellement ; ces formes amples avec
des rayons de courbure relativement importants du fond de
moule rendent les pieds des récipients plus facilement
moulables que les pieds étroits à petits rayons de
courbure des fonds pétaloïdes traditionnels.
On peut aussi prévoir avantageusement que le bord
de chaque cavité se raccorde avec la portion sensiblement
plane de la zone intercalaire respective par un congé en
arc de cercle ayant sensiblement le même rayon que le
rayon de la cavité considérée en coupe diamétrale du fond
de moule. Dans le fond de moule ainsi constitué, toutes
les surfaces courbes présentent des rayons de courbure
importants, ce qui favorise, là encore, un moulage correct
et rapide de la matière.
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De façon pratique, on peut prévoir que l'étendue
radiale d'une cavité est égale approximativement à la
moitié de l'étendue radiale de ladite zone intercalaire,
de sorte qu'on réduit ainsi la quantité de matière, ayant
à subir un étirage maximum, qui est nécessaire à la
formation de chaque pied en même temps qu'on dégage des
portions planes de surface notable dans la partie centrale
du fond de moule.
Si l'on se réfère à la géométrie du fond des
préformes utilisées pour la fabrication des récipients, on
prévoit de préférence que la dimension radiale de chaque
zone intercalaire sensiblement plane est sensiblement
proportionnelle au diamètre du récipient fabriqué ; notam-
ment le rapport du diamètre du contour circulaire de
répartition des fonds des cavités du fond de moule (qui
correspond au diamètre d'assise du récipient fabriqué) à
cette dimension radiale de chaque zone intercalaire
sensiblement plane est compris entre environ 3et 2,5, de
préférence entre environ 2,8 et 2,7. Autrement dit, la
matière du fond épais des préformes ne subit qu'un étirage
minime et est simplement déroulée sur les portions planes
des zones intercalaires de la cavité de moulage, de sorte
que l'épaisseur initiale de matière du fond des préformes
se retrouve peu étirée dans les portions planes
correspondantes du fond des récipients.
Un fond de moule agencé conformément à l'invention
permet la fabrication de récipients ayant des fonds de
forme simplifiée dans une large plage dimensionnelle et
dans des conditions améliorées en termes d'amélioration
des conditions de formage des fonds des récipients et
d'accroissement des cadences notamment pour la fabrication
de récipients de grandes contenances (par exemple de 1,5 à
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3 litres), toutes caractéristiques qui répondent
parfaitement aux attentes de la pratique.
Selon un second de ses aspects, l'invention
propose également un dispositif de moulage pour la
fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage, de
récipients, notamment de bouteilles, en matière thermo-
plastique telle que du PET, lesdits récipients ayant un
corps et ayant un fond du type dit pétaloïde avec
plusieurs pieds qui sont distribués angulairement de façon
équidistante, qui s'étendent approximativement parallèle-
ment à l'axe du récipient et qui sont séparés les uns des
autres par des vallées rayonnantes à fond convexe, lequel
dispositif de moulage comporte au moins un moule constitué
en au moins trois parties dont un fond de moule ayant une
cavité de moulage comportant, pour le moulage du susdit
fond des récipients, plusieurs cavités qui sont
distribuées angulairement de façon équidistante, qui
s'étendent approximativement parallèlement à l'axe du fond
de moule et qui sont séparées les unes des autres par des
dorsales rayonnantes à crête s'étendant en arc de cercle à
partir du centre de la cavité de moulage, les fonds
desdites cavités étant distribués sur un contour
sensiblement circulaire, lequel dispositif de moulage,
étant agencé conformément à l'invention, se caractérise en
ce que le fond de moule est agencé selon l'invention comme
expliqué ci-dessus. Une application importante des
dispositions de l'invention concerne les machines de
soufflage ou étirage-soufflage tournantes du type
carrousel équipées d'une multiplicité de moules ayant des
fonds respectifs agencés selon l'invention.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit de certains de ses modes de
réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples
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purement illustratifs. Dans cette description, on se
réfère au dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un fond de
moule agencé conformément à l'invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe diamétrale
selon la ligne II-II du fond de moule de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective de trois
quarts par le dessus du fond de moule de la figure 1 ; et
- la figure 4 est une vue en perspective
isométrique de trois quarts par le dessous du fond d'un
récipient moulé avec un fond de moule agencé selon les
figures 1 à 3.
En se reportant maintenant aux figures 1 à 3, il y
est représenté un fond 1 de moule destiné à équiper un
moule de fabrication, par soufflage ou étirage-soufflage,
de récipients, notamment de bouteilles, en matière
thermoplastique telle que du PET.
Comme montré à la figure 4, les récipients 2
devant être fabriqués avec ce moule possèdent un corps 3
et possèdent un fond 4 du type dit pétaloïde présentant
une pluralité d'excroissances formant pieds 5, générale-
ment en nombre compris entre trois et sept, en pratique
entre quatre et six (cinq dans l'exemple illustré), qui
sont distribués angulairement de façon équidistante, qui
s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 6 du
récipient et qui sont séparés les uns des autres par des
vallées 7 rayonnantes à fond 8 d'étendue curviligne
convexe. Toutes les vallées 7 convergent au centre du fond
qui est constitué sous forme d'une excroissance en forme
de plateau 10 central, circulaire, en saillie vers
l'extérieur. Le fond 4 du récipient se raccorde au corps 3
du récipient par une zone 9 de raccordement sensiblement
cylindrique de révolution.
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Le fond 1 de moule est pourvu d'une cavité C de
moulage qui comporte, pour le moulage du susdit fond 4 des
récipients 2, une pluralité de cavités 11 en nombre égal
au nombre des pieds 5 du fond 4, en général compris entre
trois et sept, en pratique entre quatre et six (cinq dans
l'exemple illustré aux figures 1 à 3), qui sont distri-
buées angulairement de façon équidistante (écartement
angulaire mutuel de 72 dans cet exemple), qui s'étendent
approximativement parallèlement à l'axe 12 du fond 1 de
moule (qui est aussi l'axe de la cavité C de moulage) et
qui sont séparées les unes des autres par des dorsales 13
rayonnantes (c'est-à-dire des parties saillantes,
allongées sensiblement radialement, de la cavité C de
moulage qui conduisent, dans le fond 4 du récipient moulé,
à la formation des susdites vallées 7).
Chaque dorsale 13 possède une crête 14, d'étendue
concave, en forme d'arc de cercle centré sur l'axe 12 du
fond de moule et prenant naissance sur cet axe 12.
Les fonds 15 des cavités 11 sont distribués sur un
contour 16 sensiblement circulaire ayant un diamètre de
base donné D, ce diamètre correspondant au diamètre de
l'assise du fond 4 des récipients (diamètre du contour
circulaire sur lequel sont réparties les zones des pieds 5
par lesquelles les récipients reposent sur un support
plan).
Le centre de la cavité C de moulage comporte une
dépression 17 circulaire de faible profondeur dont les
dimensions sont adaptées pour recevoir la partie en
saillie des fonds des préformes initiales, correspondant à
leur point d'injection, ce qui permet de faciliter la
formation du plateau 10 précité du fond 4 de récipient en
permettant un centrage correct des préformes.
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WO 2007/096499 10 PCT/FR2007/000252
Conformément à l'invention, les zones 18
intercalaires qui sont définies chacune entre deux
dorsales 13 consécutives et la cavité 11 correspondante
située entre ces deux dorsales et qui sont sensiblement
planes dans un plan P sensiblement perpendiculaire à l'axe
12 du fond 1 de moule et donc tangent auxdites crêtes 14
au centre du fond de moule.
Egalement, comme on le voit mieux sur la vue en
coupe diamétrale du fond de moule de la figure 2, chaque
cavité 11 possède avantageusement une section radiale
sensiblement en arc de cercle de rayon r, tandis qu'elle
est élargie en direction circonférentielle de manière que
sur le fond du pied 5 respectif du récipient soit définie
une assise ayant une largeur suffisante pour procurer au
récipient un appui stable sur un support plan. La hauteur
h des cavités 11 est sensiblement inférieure à leur rayon
r, de sorte que chaque cavité 11 ainsi conformée présente
approximativement une forme de calotte sphérique étirée
circonférentiellement comme visible sur les figures 1 et
3.
De plus, le bord de chaque cavité 11 se raccorde
avec la zone 18 intercalaire sensiblement plane respective
par un congé 19 en arc de cercle ayant sensiblement le
même rayon r que le rayon de la cavité considérée en coupe
diamétrale du fond de moule, comme visible à la figure 2.
on évite ainsi les raccordements de faible rayon, ce qui
facilite un meilleur placage de la matière contre la paroi
de moulage.
Dans le mode de réalisation préféré illustré aux
figures 1 à 3, l'étendue radiale d'une cavité 11 dans une
zone 18 intercalaire respective représente approximative-
ment la moitié de l'étendue radiale de ladite zone 18
intercalaire. Avantageusement, la dimension radiale R de
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chaque zone 18 intercalaire sensiblement plane est
proportionnelle au diamètre des récipients fabriqués ; en
particulier, si l'on se réfère au diamètre D du contour
circulaire sur lequel sont répartis les fonds 15 des
cavités 11 du fond 1 de moule comme exposé plus haut (et
qui correspond au diamètre d'assise ou diamètre du contour
de répartition des pieds 5 du récipient terminé), le
rapport D/R de ce diamètre D à ladite dimension R radiale
des zones 18 intercalaires sensiblement planes est compris
entre environ 3 et 2,5, de préférence entre environ 2,8 et
2,7. Ainsi, lors du moulage, dans ces zones 18
intercalaires, le fond de la préforme est essentiellement
aplati perpendiculairement à l'axe 12 du fond 1 de moule
sans être substantiellement étiré radialement. La matière
subit une amplitude de déplacement qui est moindre que
lors du moulage de fonds pétaloïdes classiques dans
lesquels les zones correspondantes s'appuient sur un
contour tronconique ouvert vers le bas et elle est ainsi
mieux plaquée contre la paroi de moulage, ce qui conduit à
son meilleur refroidissement.
En se reportant à la figure 4, on voit que, dans
un fond 4 de récipient fabriqué à l'aide d'un fond de
moule conforme à l'invention, les vallées 7 qui s'étendent
jusqu'au centre du fond 4 du récipient (jusqu'au plateau
10 central en saillie) définissent entre elles, en arrière
des pieds 5 vers le centre dudit fond 4, des portions 20
de forme approximativement triangulaire et sensiblement
planes, à l'intérieur d'un contour (en tirets sur la
figure 4) sensiblement circulaire dont le rayon a la
valeur R précitée.
Les dispositions conformes à l'invention trouvent
une application tout particulièrement préférée dans un
dispositif de moulage pour la fabrication, par soufflage
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ou étirage-soufflage, de récipients 2, notamment de
bouteilles, en matière thermoplastique telle que du PET,
lesdits récipients 2 ayant un corps 3 et ayant un fond 4
du type dit pétaloïde avec plusieurs pieds 5 qui sont
distribués angulairement de façon équidistante, qui
s'étendent approximativement parallèlement à l'axe 6 du
récipient et qui sont séparés les uns des autres par des
vallées 7 rayonnantes à fond 8 d'étendue curviligne
convexe, lequel dispositif de moulage comporte au moins un
moule constitué en au moins trois parties dont un fond 1
de moule comportant, pour le moulage du susdit fond 4 des
récipients, plusieurs cavités 11 qui sont distribuées
angulairement de façon équidistante, qui s'étendent
approximativement parallèlement à l'axe 12 du fond 1 de
moule et qui sont séparées les unes des autres par des
dorsales 13 rayonnantes à crête 14 s'étendant en arc de
cercle à partir du centre de la cavité de moulage, les
fonds 15 desdites cavités 11 étant distribués sur un
contour sensiblement circulaire ayant un diamètre de base
donné D, le fond 1 de moule dudit au moins un moule du
dispositif de moulage étant alors agencé avec l'une et/ou
l'autre des dispositions exposées plus haut. Notamment un
tel dispositif de moulage peut être en pratique sous forme
d'une machine de soufflage ou étirage-soufflage tournante
du type carrousel équipée d'une multiplicité de moules
ayant des fonds respectifs agencés selon l'invention.
