Procédé de fabrication de corps creux en matière plastique présentant une paroi composite mince, installation pour sa mise en oeuvre
et corps creux obtenu par ce procédé
Il existe actuellement deux types de corps creux présentant une paroi composite, c'est-à-dire constituée par au moins deux couches distinctes de matière plastique de composition différente, soit: a) Les corps creux dont la paroi est formée par
des couches de matières plastiques différentes
mais compatibles, intimement et chimiquement
liées les unes aux autres.
Lors de la fabrication de tels récipients ou
corps creux à partir d'une fieuille composite,
c'eslt-à-dire formée de couches de matière plasti
que différentes mais compatibles, collées chimi
quement l'une à l'aubre, il n'est pas possible de
réutiliser les déchets de cette feuille, celle-ci ne
pouvant plus être décomposée en ses constituants.
Ces déchets ne peuvent être que mis au rebut ou
dans certains cas spéciaux utilisés pour la fabrica
tion d'une nouvelle matière plastique constituée
par le mélange intime des deux matières plasti
ques constituant chacune une des couches de la
feuille composite. b) Les corps creux dont la paroi est formée par
deux feuilles de matières plastiques identiques ou
différentes, compatibles ou non, mais séparées
par un espace d'air et ne présentant généralement
pas la même forme. Ces feuilles, formées séparé
ment, sont ensuite introduites l'une à l'intérieur
de l'autre puis soudées ensemble en certains
points au moins pour les maintenir dans leur
position de service emboîtées.
Ces récipients ne peuvent présenter que des formes simples, tronconiques, pour permettre l'assemblague de deux feuilles, formées séparément, par emboîtage de celles-ci l'une dans l'autre.
Ces deux types de récipients à paroi composite, en plus des inconvénients graves précités, font inter vemr r des procédés de fabrication comportant de nombreuses opérations qui renchérissent grandement le coût de tels récipients.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de corps creux présentant une paroi composite mince tendant à obvier aux inoenvénients précités par le fait qu'on chauffe individuellement au moins deux feuilles de matière thermoplastique incompatibles entre elles à des températures déterminées par la nature des matières plastiques formant lesdites feuilles ;
qu'on réunit mécaniquement ces différentes feuilles les unes contre les autres pour former une feuille composite, puis th. ermofofme, les corps creux, par déformation de parties de cette feuille composite (et sépare e les corps creux formés de cette feuille composite, et enfin sépare mécaniquement les déchets de la feuille composite en différents déchets ne comportant qu'une seule matière plastique correspondant chacun à une des feuilles de matière thermo plastique distinctes ayant t servi à la formation de la feuille composite.
La présente invention a également pour objet une installation pour la fabrication de corps creux présentant une paroi composite mince qui se distingue par le fait qu'elle comporte plusieurs dispositifs de chauffage ainsi que plusieurs dispositifs d'alimentation, alimentant respectivement chacun de ces dis positifs de chauffage avec une e feuille de matière ther- moplastique, un dispositif de placage mécanique de ces feuilles de matière plastique, préalablement chauffées, les unes contre les autres pour former une feuille composite,
des dispositifs de thermoformage de la feuille composite et de découpe séparant les corps creux formés de la feuille composite ainsi qu'un dispositif de séparation des déchets de la feuille composite en ses différents constituants correspondant chacun à l'une des feuilles de matière plastique formant la feuille composite.
Cette invention a encore pour objet un corps creux obtenu par r le procédé décrit qui se distingue par le fait que sa paroi est formée par au moins deux couches de matières plastiques différentes et incompatibles, ces couches étant intimement plaquées l'une contre l'autre et retenues en position assemblée par des effets de surface physiques apparaissant à la juxtaposition des couches.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution de l'installation de fabrication de corps creux ainsi que quelques corps creux.
La fig. 1 est un schéma simplifié de l'installation illustrant schématiquement les liaisons électro-mécano-hydropneumatiques de celle-ci.
La fig. 2 illustre en coupe une forme particulière d'un outillage pour le thermoformage de corps creux.
Les fig. 3 et 4 illustrent t deux variantes de corps creux.
Le procédé selon l'invention consiste à réaliser à l'aide de plusieurs feuilles de matières thermoplasti- ques différentes, incompatibles, des corps creux, puis à récupérer individuellement les déchets de chacune des matières plastiques utilisées pour que ceux-ci puissent t servir à la fabrication de nouvelles feuilles de matière plastique.
Ce procédé de fabrication de corps creux à paroi composite mince, c'est-à-dire allant jusqu'à une épaisseur de l'ordre de quelques millimètres au plus, mais de préférence comprise entre 0,1 et 0,3 mm, comporte les opérations nécessaires suivantes: 1. Le chauffage individuel de chacune des feuilles
de matière thermoplastique. La température de
chacune des feuilles est ajustée de manière à la
rendre formable mécaniquement. Cette tempéra
ture est forcément dépendante de la composition
de la matière thermoplastique et sera dans la plu
part des cas différente pour chacune des feuilles
entrant dans la composition d'une feuille com
posite.
2. Ces feuilles de matière thermoplastique préala
blement chauffées sont alors réunies mécanique
ment les unes contre les autres pour former une
feuille composite. Cette feuille composite est ob
tenue par application mécanique l'une contre
l'autre de ces feuilles. I1 faut remarquer ici qu'il
n'y a ni soudure, ni collage, ni liaison chimique
des feuilles les unes contre les autres, mais que
celles-oi adhèrent ensemble uniquement par des
effets de surface mécaniques ou physiques.
3. Le thermoformage des corps creux s'effectue de
manière connue par déformation de parties de
la feuille composite. Cette déformation de la
feuille composite peut être provoquée mécanique
ment et/ou pneumatiquement. Ce thermoformage
s'effectue de préférence de la manière décrite
dans le brevet No 37513 8. En effet, le procédé de
thermoformage décrit dans ce brevet, permettant
l'étirage de la matière plastique entre deux cous
sins gazeux, donne de très bons résultats.
Ce thermoformage consiste à déformer loca
liement mécaniquement cette feuille composite
rendue malléable au moyen d'un poinçon se dé
plaçant par rapport à une matrice dont l'em
preinte présente la forme d'un récipient termine.
En outre, pendant une partie au moins du dépla
cement relatif du poinçon par rapport à la ma
trioe, la matière plastique est étirée entre deux
coussins gazeux jusqu'à l'obtention d'un récipient
présentant des dimensions proches de celles du
récipient terminé. Cet étirage particulier permet
d'obtenir des épaisseurs de parois du récipient
pratiquement constantes. En effet, aucun frotte
ment ou durcissement local des matières plasti
ques formant la feuille composite, dû à une déper
dition localisée de calories, ne peut avoir lieu,
cette feuille composite étant déformée entre deux
coussins gazeux. La nature du fluide utilisé pour
ces coussins gazeux est dictée en particulier par
la ou les matières plastiques utilisées.
Toutefois,
dans la plupart des applications, de l'air com
primé est utilisé dont la pression et la tempéra
ture sont déterminées entre autres en fonction de
la forme du récipient terminé et de la ou des ma
tières plastiques utilisées.
Le récipient ou corps creux ainsi formé, pré
sentant des dimensions s proches de celles du réci-
pient terminé désiré, seul le coussin gazeux inté
rieur est maintenu afin de plaquer la matière plas
tique contre les parois de la matrice et donne ainsi
au récipient sa forme définitive.
Enfin, pour terminer les opérations d'un cycle
de fabrication d'un récipient, celui-ci est éjecté,
après retrait du poinçon hors de la matrice par
l'ouverture de celle-ci donnant pass.age au poin
çon.
Pour la fabrication de récipients présentant des
formes tronconiques à l'envers ou des contre
dépouilles, il y a lieu de prévoir, avant l'éjection
du récipient formé, l'expansion radiale de la a ma-
trice afin de permettre l'éjection axiale du réci
pient terminé.
Pendant ce thermoformage, les différentes
couches de matière plastique s'étirent toutes pa
rallèlement et restent en contact intime les unes
contre les autres.
4. La séparation des corps creux de la feuille de
matière plastique. Cette séparation peut s'effec
tuer par découpage mécanique comme décrit
dans le brevet susmentionné N 375138 ou par
tout autre moyen adéquat tel qu'étampage, dé
coupage par haute fréquence ou par choc ther
mique, etc. Cette séparation du corps creux ter
miné de la feuille composite peut être réalisée
pendant l'opération de thermoformage du réci
pient de sorte que, à la fin de son thermoformage,
ledit récipient soit éjecté, déjà séparé de la feuille
composite, hors du moule.
5. La séparation du déchet de la feuille composite
en des déchets partiels correspondant chacun à
une des feuilles de matière thermoplastique utili
sées pour la composition de ladite feuille compo
site. Cette séparation revient donc à détacher les
différentes couches de la feuille composite les
unes des autres. Cette décomposition de la feuille
composite en ses éléments constituants et rendue
possible du fait que ses différentes couches ne sont
maintenues ensemble que par des effets mécani
ques ou physiques de surface pouvant être facile
ment détruits en exerçant des efforts mécaniques
suffisants tendant à écarter lesdites couches les
unes des autres.
Les déchets de chaque matière plastique peu
vent être ainsi récupérés séparément et réutilisés
sans difficulté.
Ce procédé est remarquable du fait qu'il permet pour la première fois la récupération rationnelle des déchets d'une feuille composite après avoir déformé certaines parties de celle-ci pour élaborer des corps creux ou des récipients.
Etant donné que les déchets représentent approximativement 60 O/o de la matière formant la feuille composite, on se rend compte de l'économie que l'on réalise de cette façon et qui permet de réduire presque de moitié le coût de revient des corps creux ainsi formés par rapport aux corps creux formés à partir d'une feuille composite dont les déchets ne peuvent pas être récupérés.
Pour la fabrication automatique en continu de récipient, il y a lieu de prévoir entre chaque cycle de formage le renouvellement de la feuille composite.
Ceci peut être réalisé de façon très simple lorsque la feuille composite se présente sous la forme d'une bande sans fin, elle-même constituée par le placage mécanique de plusieurs feuilles élémentaires différentes et sans fin. I1 suffit alors en effet d'entraîner cette bande composite sans fin entre chaque cycle de formage afin qu'une partie non utilisée de celle-ci soit située entre le poinçon et la matrice.
Ce procédé de fabrication présente outre l'avantage de la récupération séparée des diverses matières formant la feuille composite, les avantages inhérents au procédé de thermoformage utilisé qui sont décrits en détail dans le brevet No 375138.
Il est évident que le ohoix des différentes matières plastiques formant la feuille composite est important d'une part si l'on veut que des matières n'adhèrent ensemble que par des effets physiques de surface et, d'autre part, pour conférer aux récipients finis des caractéristiques spéciales.
I1 faut, pour que le procédé décrit ci-dessus soit réalisable, que les matières plastiques entrant t en con- tact dans la feuille composite soient chimiquement incompatibles, c'est-à-dire qu'elles ne puissent pas, lors du placage mécanique, se lier chimiquement. I1 faut en effet que chaque couche reste distincte et ne soit liée aux autres que par des effets mécaniques ou physiques de surface, ceci pour permettre la séparation par voie mécanique de ces différentes couches pour la récupération des déchets individuels.
Généralement, des polystyrènes divers ou l'un de leurs copolymères sont utilisés comme matière de base pour la paroi. En effet, cette matière est meilleur marché que d'autres matières plastiques et présente une très bonne tenue mécanique conférant à la paroi d'un récipient sa rigidité let son maintien. Le polystyrène et ses copolymères sont donc utilisés comme armature de la paroi mais nécessitent, selon l'usage destiné au récipient, l'utilisation d'un revêtement de protection résistant à divers agents, chimiques par exemple, pour éviter que cette armature ne soit attaquée.
De tels revêtements doivent être, d'une part, incompatibles chimiquement avec l'armature et, d'autre part, présenter les caractéristiques de résistance désirées. Avec une armature en polystyrène ou l'un de ses copolymères, il est, par exemple, possible d'utiliser comme revêtement l'une des matières plastiques suivantes - le chlorure de polyvinyle plastifié ou non et ses
copolymères ; - le saran - le polyéthylène haute et basse pression; - le polypropylène; - les résines acryliques et leurs copolymères - les résines cellulosiques et en particulier l'acétate
de cellulose.
I1 est évident que la feuille composite peut comprendre une armature de polystyrène revêtue par l'une des matières précitées sur l'une et/ou l'autre de ses faces. I1 est possible de cette façon de prévoir un revêtement spécial pour l'intérieur du récipient présentant des caractéristiques de résistance déterminées en fonction du contenu du récipient et un revêtement extérieur spécialement résistant aux intempéries par exemple.
En outre, il est évident que l'une ou l'autre des feuilles de matière plastique formant la feuille composite pourrait subir un traitement préalable, avant la formation de la feuille composite, par exemple pour conférer au récipient obtenu après formage de cette feuille composite une apparence spéciale. En effet, il est possible, par exemple, d'enduire la feuille de ; e polystyrène, formant l'âme de la feuille composite, d'un vernis de couleur mat facilement applicable et en utilisant une feuille de placage d'une matière plastique brillante, de donner à la feuille composite, et donc aux récipients formés, une apparence colorée mais brillante, effet de la combinaison entre le vernis mat et la feuille de placage brillante.
Ceci est un avantage certain car il est 'encore actuellement très difficile, voire impossible, de donner à un objet en matière plastique une apparence colorée et brillante à la fois. De plus, le vernis se trouvant entre deux feuilles de matière plastique, celui-ci ne peut pas être détérioré, par exemple, par abrasion.
D'autres traitements pourraient être prévus pour atteinre un aspect recherché, par exemple la gra vure, l'impression ou même la coloration homogène de l'une ou de plusieurs des feuilles composant la feuille composite à partir de laquelle les corps creux sont thermoformés.
Lors de la récupération des déchets individuels de chaque feuille de matière plastique, il est aisé par un nettoyage mécanique ou chimique d'enlever l'enduit ou tout autre apport ayant été fait à ces feuilles pour que la récupération de la matière plastique soit possible.
Comme on l'a vu plus haut, lors du thermoformage du récipient par 4e procédé faisant intervenir un étirage de la matière entre deux coussins gazeux, il est possible de réaliser pour chacune des couches différentes constituant la paroi du récipient un taux d'étirage sensiblement égal. De cette façon, il n'y a, lors du thermoformage, pratiquement aucun glisse ment t entre les différentes couches de la paroi.
Par contre, lors du thermoformage de récipients à l'aide d'un autre procédé ne faisant pas intervenir de coussin gazeux externe, il est possible de conférer des taux d'étirage différents les uns des autres pour chacune des couches formant la paroi du récipient, en particulier un taux d'étirage élevé pour la couche extérieure du récipient et relativement faible pour la ou les couches internes. De cette façon, il est possible d'obtenir des revêtements externes présentant une très faible épaisseur, de l'ordre de quelques centièmes de millimètre, ce qui est particulièrement avantageux, les matières utilisées pour ces revêtements étant beaucoup plus chères que celles constituant l'armature de la paroi.
La présente invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit. Cette installation comporte, d'une part, une installation de thermoformage de type connu et, d'autre part, des moyens d'approvisionnement en matière plastique thermoformable et de récupération de cette matière plastique.
Les moyens d'approvisionnement en matière plastique thermoformable comportent dans l'exemple illustré des dispositifs d'alimentation constitués par deux rouleaux 1, 2 de feuilles de matière plastique de compositions différentes et incompatibles : Les feuilles de matière plastique F1, F2 passent ensuite chacune à proximité de dispositifs de chauffage individuels constitués, par exemple, par des corps de chauffe 3, infrarouges dont l'enclenchement est commandé par des interrupteurs. Les feuilles sont ensuite plaquées mécaniquement l'une contre l'autre à l'aide d'un dispositif de placage constitué par des paires de rouleaux 5 et entre lesquels des corps de chauffe 6 sont prévus pour éviter à la feuille composite F de subir des déperditions de chaleur.
Ces deux paires de rouleaux 5 disposés en amont, par rapport au sens de défilement de la feuille composite, de l'installation de thermoformage, comportent encore chacune un dispositif de chauffage des rouleaux et un dispositif d'écartement de ceux-ci.
En effet, pour eviter une trop forte perte de calories de la feuille composite au contact des rouleaux 5 ceux-ci doivent être maintenus à une température voisine de celle de la feuille composite.
En outre, pour éviter des surchauffes locales de la feuille composite lorsque celle-ci n'est pas en translation, notamment pendant l'opération de thermoformage, il est nécessaire d'écarter les rouleaux 5 d'une même paire afin qu'ils ne restent pas en contact avec la feuille composite.
Ces dispositifs de chauffage et d'écartement des rouleaux 5 sont de type connu et ne présentent aucune difficulté de réalisation pour un homme du métier, de sorte que ceux-ci ne seront pas décrits en détail ici.
Cette feuille composite passe ensuite entre les moules mâles et femelles de l'installation de thermoformage pour aboutir aux moyens de récupération comportant dans l'exemple illustré une troisième paire de rouleaux 5 et deux rouleaux 7 séparés l'un de l'autre et entraînés en rotation dans des sens inverses l'un de l'autre au moyen d'un moteur électrique 8 commandé par un interrupteur. Chacune des sortes des feuilles composant la feuille composite est entraînée par l'un des rouleaux 7 et peut être ensuite soit coupée en morceaux, soit stockée, sous forme de rouleaux. Ce dispositif de récupération permet donc de séparer la feuille composite en ses constituants afin de récupérer ceux-ci individuellement.
L'avance de la feuille composite entre chaque cycle de thermoformage est réalisée de façon connue et, dans le cas présent, il sera supposé que cette avance soit réalisée à l'aide du moteur 8.
L'installation de thermoformage peut être de tout type connu ; toutefois, l'exemple illustré représente une installation se prêtant parfaitement à la mise en oeuvre du procédé décrit et présentant en outre d'autres avantages par rapport aux autres installations existantes. Cette installation comporte au moins un poinçon 9 et au moins une matrice 10 coopérant l'un avec l'autre elt disposés de part et d'autre de la feuille composite F. Dans l'exemple illustré, ces poin çons 9 et ces matrices 10 sont portés par des blocs porte-moule mâle 11 et femelle 12 respectivement.
Ces blocs porte-moule mâle 1 1 et femelle 12 sont montés coulissant par rapport au bâti de l'installation de thermoformage dans un plan horizontal.
Chacun des blocs porte-moule 11, 12 est muni d'un dispositif d'actioanement permettant de le déplacer d'une position de retrait inactive jusque dans une position avancée pour laquelle les poinçons 9 sont engagés dans les matrices 10 correspondantes.
Ces dispositifs d'actionnement sont constitués dans l'exemple illustré par des vérins hydrauliques à double effet 13, 14 respectivement, dont les pistons 15, 16 sont respectivement solidaires des blocs portemoule 1 1 et 12. Ces vérins 13, 14 sont reliés par l'intermédiaire de vannes 17, 18 respectivement, al ternative, me, nt à un réservoir 19 de fluide sous pressinon et à la décharge.
Grâce à ces vannes 17, 18, il est non seulement possible de déterminer le sens des déplacements des blocs porte-moule correspondants, mais également d'en régler la vitesse de déplacement en agissant sur le débit du fluide sous pression.
La fig. 2 illustre un des poinçons 9 et une des matrices 10 portés par les blocs porte-moule 11, 12 correspondants.
Chaque poinçon 9 comporte une tête 20 en un matériau assurant une dissipation thermique faible et homogène pour ne pas abaisser localement t la tempé- rature de la matière plastique venant en contact avec celle-ci. Cette tête 20 est t déplaçable axialement par rapport à un support 21 solidaire du bloc portemoule 11. La course de ce déplacement axial de la tête 20 dépend en particulier de la forme du récipient devant être formé et de l'épaisseur de la feuille composite de matière plastique à partir de laquelle ce récipient eslt fabriqué.
Chaque poinçon comporte encore un dispositif de coupe comportant un couteau circulaire 22 fixé sur le support 21 dont le tranchant est situé dans un plan perpendiculaire à l'axe du poinçon. Une rondelle 23 déplaçable axialement par rapport au support 21 contre une action élastique (par des ressorts 24 dans l'exemple illustre') tendant à maintenir cette rondelle contre la face frontale postérieure de la tête 20, est situé normalement dans un plan perpendiculaire à l'axe du poinçon et antérieur à celui dans lequel est situé le tranchant du couteau 22, de manière à maintenir pendant le formage la matière plastique en position par rapport à la face frontale de la matrice.
Chaque poinçon est encore muni d'un dispositif d'injection d'un fluide gazeux comportant un canal d'amenée 25 coaxial au support 21 donnant accès à une ou plusieurs buses 26 disposées à la base de la tête 20 du poinçon. Les dimensions, le nombre et la disposition de ces buses 26 sont choisis de manière à assurer une répartition homogène du fluide gazeux autour du poinçon. Le canal d'amenée 25 est relié à une source de fluide gazeux sous pression 27 au moyen d'une vanne 28 permettant de régler le débit dudit fluide gazeux.
Chaque matrice est disposée à l'intérieur d'un alésage 29 du bloc porte-moule femelle 12 centré sur le poinçon 9 correspondant. Dans l'exemple illustré, chaque matrice est formée par quatre pièces 30 présentant en coupe transversale la forme générale d'arcs de couronnes. Chacune des pièces 30 comporte une partie médiane 31 cylindrique et de relativement faible épaisseur et des parties d'extrémités antérieure 32 et postérieure 33 Ide plus forte épaisseur et comportant une surface extérieure conique 34, 35 respectivement.
Ces surfaces coniques 34, 35 sont maintenues à l'aide de ressorts 36, 37, disposés respectivement entre les parties 32 et 33 de pièces 30 adjacentes et tendant à écarter oes dernières les unes des autres, en contact avec des surfaces coniques 38, 39 respectivement solidaires du bloc porte-moule 12. Des guides 40 solidaires du bloc porte-moule 12 maintiennent les pièces 30 dans leurs positions radiales désirées.
La matrice ainsi réalisée est susceptible de s'expandre radialement, les pièces 30 pouvant passer de leur position de service, pour laquelle elles définissent une cavité dont la forme correspond à celle que l'on désire donner à un récipient, jusque dans une position d'extraction. Cette expansion radiale de la matrice est obtenue par un déplacement axial des piè ces 30 par r rapport au bloc porte-moule 12. En posi- tion de repos, ouverte, la matrice est maintenue dans sa position d'extraction, expansée, sous l'action des ressorts 36, 37.
Chaque e matrice 10 comporte encore un fond 42, de forme générale cylindrique et présentant une gorge annulaire 43 dans laquelle les parties postérieures 33 des pièces 30 sont engagées, rendant uinsi ce fond 42 solidaire axialement desdites pièces 30.
En position de service, fermée, de la matrice, l'extrémité postérieure des parties médianes 31 des pièces 30 est appliquée contre la surface cylindrique périphérique 44 dudit fond d 42. L'étanchéité entre ces pièces 30 et le fond 42 est assurée par exemple par un joint 45.
Chaque matrice comporte encore un dispositif d'éjection constitué dans l'exemple illustré par un canal 50 relié par l'intermédiaire d'une vanne 51 à une source de fluide gazeux sous pression.
En outre, chaque matrice comporte encore un dispositif d'injection de fluide gazeux comportant un conduit d'arrivée 52 pratiqué dans le fond 42 et relié par l'intermédiaire d'une vanne 54 à la source de fluide gazeux 27. Ce conduit 52 alimente en fluide gazeux une ou plusieurs buses 53 débouchant dans la cavité de la matrice. Le nombre, les dimensions et la disposition de ces buses 53 sont choisis de manière à obtenir une répartition homogène du fluide gazeux le long des parois de la cavité de la matrioe.
L'installation de thermoformage comporte encore une plaque de fermeture 54'disposée entre les poin çons et les matrices. Ces plaques de fermeture 54' sont percées de trous 55 permettant le passage des poinçons. Pendant la course d'avance du bloc portemoule femelle 12, les faces frontales des pièces 30 de la matrice entrent en contact avec l'une des faces de ladite plaque de fermeture, provoquant un déplia cement axial de ces pièces 30 par rapport au bloc porte-moule 12 provoquant à son tour r la mise en position de service de la matrioe, c'est-à-di. re l'application des pièces 30 les unes contre les autres et contre le fond 42 respectivement, afin de définir la cavité dont la forme correspond à celle du récipient devant être fabriqué.
Dans l'exemple illustré, le dispositif de commande de l'installation est manuel et comporte les vannes 17, 18 permettant le contrôle des amplitudes et des vitesses des déplacements relatifs des blocs portemoule mâle 11 et femelle 12 par rapport à la feuille de matière plastique, ainsi que les vannes 28 et 54 contrôlant l'alimentation en fluide gazeux du dispositif d'injection des poinçons et des matrices respecti vemsnt.
Enfin, dans l'exemple illustré, ce dispositif de commande comporte encore la vanne 51 commandant le dispositif d'éjection et les interrupteurs électriques commandant respectivement l'entraînement de la feuille composite F et le dispositif de chauffage de cette feuille composite F.
Il est à remarquer que l'installation ne comporte pas de dispositif de chauffage des moules, en particulier des matrices. En effet, on utilise des matrices à basse température, température ambiante ou même plus basse, voisine de Oo C, pour permettre le refroidissement rapide du récipient formé.
Le fonctionnement de l'installation comporte les opérations successives suivantes qui sont nécessaires pour la formation de récipients en matière plastique.
1. Le chauffage de la feuille de matière plastique:
L'opérateur ferme les interrupteurs 4 mettant
ainsi les corps de chauffe 3 en service, ce qui pro
voque le chauffage d'une portion de chacune des
feuilles F1, F2 de matière plastique. Les corps de
chauffe 3 sont réglés, et le temps de chauffage est
déterminé, de manière que chacune des feuilles
F1, F2 atteigne sa température de thermoformage
propre. Ces températures sont déterminées en
fonction des matières plastiques utilisées ainsi que
de la forme du récipient devant être formé. Une
fois ces températures atteintes, l'opérateur met
les corps de chauffe 3 hors de service.
2. L'entraînement de la matière plastique
L'opérateur met en marche le moteur 8, ce
qui provoque l'avance de la feuille composite F.
Ceci a pour effet de faire avancer les portions
préalablement chauffées des feuilles de matière
plastique F1, F2. Ces feuilles sont alors appli
quées l'une contre l'autre en passant entre la pre
mière paire de rouleaux 5. Lorsque les portions chauffées des feuilles F1, F2 adhèrent t mécani-
quement ensemble et sont situées entre la pre
mière et la seconde paire de rouleaux 5, l'opéra
teur arrête le moteur 8.
3. Le réchauffage de la feuille composite F
L'opérateur enclenche les corps de chauffe 6
provoquant ainsi un chauffage subséquent de la
matière plastique. Cette opération est toutefois
facultative et des installations. pourraient être
prévues sans réchauffage. Toutefois, lorsque
cette phase de réchauffage est prévue, il convient
d'effectuer celle-ci simultanément avec une nou
velle opération de chauffage (1).
4. L'entraînement de la matière plastique
Cette opération est similaire à l'opération (2)
et permet d'amener la portion de la feuille com
posite. située entre les corps de chauffe 6 jusqu'en
position de thermoformage, c'est-à-dire entre les
poinçons 9 et les matrices 10.
5. Le formage du récipient :
Cette opération s'effectue à l'aide de l'installa
tion de thermoformage et peut comprendre dif
férentes phases suivant le type d'installation uti
lisé. Dans tous les cas, cette opération est connue
et permet la fabrication d'un récipient t à partir
de la feuille composite. Dans le cas particulier
de l'installation décrite, le thermoformage du
récipient est réalisé par l'introduction du mandrin
dans la matrice, ce qui provoque une déforma
tion mécanique locale de la feuille composite F.
Puis le formage est obtenu par l'étirage de la
matière plastique à l'aide de deux coussins gazeux
l'un intérieur et l'autre extérieur, obtenus à l'aide
des dispositifs d'injection de fluide gazeux du
mandrin et de la matrice. En fin de formage le
coussin gazeux extérieur est supprimé de manière
que la matière plastique soit appliquée à l'aide
du coussin gazeux interne contre les parois de la
matrice.
6. La séparation du récipient formé de la feuille de
matière plastique :
Cette séparation s'effectue de façon connue
à l'aide de moyens prévus à cet effet dans les
installations de thermoformage. En particulier,
cette séparation est effectuée à l'aide du couteau
circulaire 22 lors du refoulement de la rondelle
23 en fin de course du poinçon 9.
7. L'éjection des récipients formés
L'éjection est également réalisée au moyen du
dispositif d'éjection prévu dans les installations
de thermoformage. Dans l'exemple décrit, lors
que le bloc porte-moule femelle 12 est en fin
de course de recul, l'opérateur ouvre la vanne 51
alimentant ainsi le dispositif d'éjection en fluide
sous pression, ce qui provoque l'éjection du réci
pient formé hors de la matrice.
Le cycle de fabrication d'un récipient est alors terminé et un nouveau cycle identique à celui décrit peut commencer.
I1 est bien évident que certaines des opérations décrites ci-dessus comme étant successives pourraient se chevaucher au moins partiellement dans le temps afin de réduire la durée du cycle de fabrication pour autant que ceci ne nuise pas à la qualité des récipients formés. La séquence décrite des opérations pourrait également subir des modifications.
En outre, il a été supposé, dans ce qui précède, que le dispositif de commande de l'installation est actionné manuellement, mais il est évident que celuici pourrait être actionné automatiquement suivant un programme préétabli, de façon connue, et couram- ment utilisée actuellement.
Il faut encore noter que lors de chaque avance de la matière plastique, les moyens de récupération des déchets provoquent la séparation des matières plastiques formant la feuille composite.
Dans des variantes non illustrées, les corps de chauffe 6 pourraient être supprimés et remplacés par des rouleaux 5 chauffants, par exemple.
En outre, l'installation décrite et illustrée comporte une feuille composite constituée par l'application mécanique de deux feuilles de matière plastique différentes, mais d'autres variantes pourraient utiliser des feuilles composites à trois couches dis tractes.
Dans d'autres variantes encore, rinstailation pourrait comporter des dispositifs de traitement de surface de l'une et/ou l'autre des feuilles de matière plastique formant la feuille composite. En particulier, des dispositifs d'impression ou de gravure pourraient être prévus permettant de conditionner les feuilles unitaires F1, F2 avant leur assemblage en vue de l'obtention d'effets optiques spéciaux, par exemple.
La présente invention a encore pour objet un corps creux obtenu par le procédé décrit et réalisé dans l'installation décrite. Ce corps creux présente une paroi composite 55, c'est-à-dire constituée par plusieurs couches de matière plastique différentes 57, 58, ces matières plastiques étant incompatibles de manière à éviter tout collage ou soudage de cellesci l'une sur l'autre. Par contre, ces deux ou plusieurs couches sont mécaniquement intimement plaquées les unes contre les autres, et sont maintenues dans cette position relative par des effets de surface apparaissant à la juxtaposition des couches.
Dans certains cas, fig. 4, la forme du récipient, comportant une ou plusieurs contre-dépouilles, con tribu. e également au maintien des différentes cou- ches formant la paroi du récipient en position pla quée les unes contre les autres. Le récipient illustré à cette fig. 4 comporte une paroi formée de trois couches de matière plastique différentes 57, 58 et 59.
En dehors des qualités évidentes de tels récipients, découlant du choix des matières de revêtement in terne et/ou externe de l'armature e de la paroi et per- mettant ainsi d'obtenir des récipients bon marché présentant toutefois de hautes qualités de résistance à certains agents corrosifs spécifiques, ces récipients sont susceptibles de présenter encore d'autres qualités précieuses. En effet, les surfaces de discontinuité existant à l'intérieur de l'épaisseur de sa paroi constituent autant de barrières thermiques qui permettent dans une certaine mesure de calorifuger le récipient.
En outre, il est possible de colorer l'âme de la paroi, soit par coloration de sa masse, par impres son ou encore par métallisation de cette âme, ce qui permet d'obtenir, en plus des effets optiques spéciaux et commercialement très importants des qualités techniques spéciales. Par exemple, il est ainsi possible de rendre un récipient impénétrable aux rayons lumineux, ce qui est important pour la conservation de nombreux articles ou produits.
I1 est bien entendu possible que la paroi du corps creux comporte plus de deux couches, par exemple trois couches distinctes.
En outre, par corps creux il ne faut pas seulement entendre des objets tels que des récipients ou des pots, mais encore des plateaux, des assiettes ou pièces de vaisselle ou encore des bacs ou cuvettes.
D'une façon générale, le terme de corps creux s'applique à tout objet présentant une déformation hors d'un plan.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication de corps creux présentant une paroi composite, caractérisé par le fait qu'on chauffe individuellement au moins deux feuilles de matière thermoplastique incompatibles entre elles à des températures déterminées par la nature des matières plastiques formant lesdites feuilles, qu'on réunit mécaniquement ces différentes feuilles les unes contre les autres pour former une feuille composite, puis thermoforme les corps creux, par déformation de parties de cette feuille composite et sépare les corps creux formés de cette feuille composite,
et enfin détache mécaniquement les déchets de la feuille composite en différents déchets ne comportant qu'une seule matière plastique e correspondant chacune à une des feuilles de matière thermoplastique distinctes ayant servi à la formation de la feuille composite.
Process for manufacturing hollow plastic bodies having a thin composite wall, installation for its implementation
and hollow body obtained by this process
There are currently two types of hollow body having a composite wall, that is to say constituted by at least two distinct layers of plastic material of different composition, namely: a) The hollow bodies whose wall is formed by
different layers of plastic
but compatible, intimately and chemically
bonded to each other.
During the manufacture of such containers or
hollow body from a composite thread,
that is to say formed of layers of plastic material
than different but compatible, chemically bonded
only one at dawn, it is not possible to
reuse the waste from this sheet, it does not
can no longer be broken down into its constituents.
This waste can only be discarded or
in some special cases used for fabrica
tion of a new plastic material
by the intimate mix of the two plasti
ques each constituting one of the layers of the
composite sheet. b) Hollow bodies whose wall is formed by
two identical plastic sheets or
different, compatible or not, but separate
by an air space and generally not presenting
not the same shape. These leaves, formed separate
ment, are then introduced one inside
on the other then welded together in some
points at least to keep them in their
nested service position.
These receptacles can only have simple, tapered shapes to allow the assembly of two sheets, formed separately, by fitting them into one another.
These two types of composite wall containers, in addition to the aforementioned serious drawbacks, make inter vemr r manufacturing processes comprising numerous operations which greatly increase the cost of such containers.
The present invention relates to a method of manufacturing a hollow body having a thin composite wall tending to obviate the aforementioned drawbacks by the fact that at least two sheets of thermoplastic material which are incompatible with each other are heated individually to temperatures determined by the nature of the materials. plastic materials forming said sheets;
that these different sheets are mechanically united against each other to form a composite sheet, then th. ermofofme, the hollow bodies, by deformation of parts of this composite sheet (and separates the hollow bodies formed from this composite sheet, and finally mechanically separates the waste from the composite sheet into different waste comprising only one plastic material corresponding each to one of the separate sheets of thermoplastic material which has been used to form the composite sheet.
The present invention also relates to an installation for the manufacture of hollow bodies having a thin composite wall which is distinguished by the fact that it comprises several heating devices as well as several supply devices, respectively supplying each of these positive devices. heating with a sheet of thermoplastic material, a device for mechanically plating these plastic sheets, previously heated, against each other to form a composite sheet,
devices for thermoforming the composite sheet and for cutting separating the hollow bodies formed from the composite sheet as well as a device for separating the waste from the composite sheet into its various constituents each corresponding to one of the plastic sheets forming the composite sheet.
A further subject of this invention is a hollow body obtained by the method described which is distinguished by the fact that its wall is formed by at least two layers of different and incompatible plastic materials, these layers being intimately pressed against one another. and retained in the assembled position by physical surface effects appearing at the juxtaposition of the layers.
The attached drawing illustrates schematically and by way of example an embodiment of the installation for manufacturing hollow bodies as well as some hollow bodies.
Fig. 1 is a simplified diagram of the installation schematically illustrating the electro-mechanical-hydropneumatic connections thereof.
Fig. 2 illustrates in section a particular form of a tool for thermoforming hollow bodies.
Figs. 3 and 4 illustrate two hollow body variants.
The method according to the invention consists in making, using several sheets of different, incompatible thermoplastic materials, hollow bodies, then in individually recovering the waste of each of the plastics used so that they can be used for the manufacture of new plastic sheets.
This method of manufacturing a hollow body with a thin composite wall, that is to say up to a thickness of the order of a few millimeters at most, but preferably between 0.1 and 0.3 mm, comprises the following necessary operations: 1. Individual heating of each of the sheets
of thermoplastic material. The temperature of
each of the sheets is adjusted so that the
make it mechanically formable. This tempera
ture is necessarily dependent on the composition
of the thermoplastic material and will be in the most
different share of cases for each sheet
entering into the composition of a com sheet
posite.
2. These sheets of thermoplastic material preala
properly heated are then combined mechanically
lie against each other to form a
composite sheet. This composite sheet is ob
held by mechanical application one against
the other of these sheets. It should be noted here that
there is no welding, no gluing, no chemical bond
leaves against each other, but that
these adhere together only by
mechanical or physical surface effects.
3. The thermoforming of hollow bodies is carried out
known manner by deformation of parts of
the composite sheet. This deformation of the
composite sheet can be caused mechanical
ment and / or pneumatically. This thermoforming
is preferably carried out as described
in Patent No. 37513 8. Indeed, the process of
thermoforming described in this patent, allowing
stretching the plastic between two necks
carbonated sins, gives very good results.
This thermoforming consists of deforming loca
mechanically bond this composite sheet
made malleable by means of a punch
placing with respect to a matrix whose em
preinte has the shape of a finished container.
In addition, for at least part of the displacement
relative cementation of the punch compared to the ma
trioe, the plastic material is stretched between two
gas cushions until a container is obtained
with dimensions close to those of the
container finished. This particular stretching allows
to obtain container wall thicknesses
practically constant. Indeed, no rubs
or local hardening of plastic materials
ques forming the composite sheet, due to a
localized edition of calories, cannot take place,
this composite sheet being deformed between two
soft cushions. The nature of the fluid used for
these gas cushions is dictated in particular by
the plastic material (s) used.
However,
in most applications, air com
award-winning is used whose pressure and temperature
ture are determined, among other things,
the shape of the finished container and the ma
plastic materials used.
The container or hollow body thus formed, pre
feeling dimensions s close to those of the reci-
desired finished post, only the internal gas cushion
laughter is maintained in order to flatten the material
tick against the walls of the matrix and thus gives
to the container its final shape.
Finally, to complete the operations of a cycle
manufacturing a container, it is ejected,
after withdrawal of the punch from the die by
the opening of the latter giving passage to the poin
lesson.
For the manufacture of containers with
upside down truncated shapes or against
remains, it is necessary to plan, before ejection
of the formed container, the radial expansion of the a ma-
trice to allow the axial ejection of the container
pient finished.
During this thermoforming, the different
layers of plastic all stretch by
rally and stay in close contact with each other
against others.
4. The separation of the hollow bodies from the sheet
plastic material. This separation may effec
kill by mechanical cutting as described
in the aforementioned patent N 375138 or by
any other suitable means such as stamping, die
high frequency or thermal shock cutting
medicine, etc. This separation of the hollow body ter
mined composite sheet can be realized
during the thermoforming operation of the container
pient so that, at the end of its thermoforming,
said container is ejected, already separated from the sheet
composite, out of the mold.
5. Separation of the waste from the composite sheet
in partial waste each corresponding to
one of the sheets of thermoplastic material used
sées for the composition of said composite sheet
site. This separation therefore amounts to detaching the
different layers of the composite sheet
from each other. This decomposition of the leaf
composite into its constituent parts and rendered
possible because its different layers are not
held together only by mechanical effects
ques or surface physics that can be easily
destroyed by exerting mechanical forces
sufficient tending to separate said layers
from each other.
Waste of every little plastic
can be collected separately and reused
without difficulty.
This process is remarkable in that it allows for the first time the rational recovery of waste from a composite sheet after having deformed certain parts of the latter to produce hollow bodies or containers.
Since the waste represents approximately 60 O / o of the material forming the composite sheet, one realizes the economy which one achieves in this way and which makes it possible to reduce almost by half the cost price of the hollow bodies thus formed with respect to the hollow bodies formed from a composite sheet from which the waste cannot be recovered.
For the continuous automatic manufacture of the container, the renewal of the composite sheet should be provided between each forming cycle.
This can be achieved very simply when the composite sheet is in the form of an endless belt, itself formed by the mechanical plating of several different and endless elementary sheets. It is then sufficient to drive this endless composite belt between each forming cycle so that an unused part thereof is located between the punch and the die.
This manufacturing process has, besides the advantage of separate recovery of the various materials forming the composite sheet, the advantages inherent in the thermoforming process used which are described in detail in Patent No. 375138.
It is obvious that the choice of the different plastic materials forming the composite sheet is important on the one hand if we want the materials to adhere together only by physical surface effects and, on the other hand, to give the containers no more special features.
In order for the process described above to be feasible, the plastics coming into contact with the composite sheet must be chemically incompatible, that is to say they cannot, during mechanical plating. , chemically bind. Each layer must in fact remain distinct and be linked to the others only by mechanical or physical surface effects, in order to allow the mechanical separation of these different layers for the recovery of individual waste.
Usually various polystyrenes or one of their copolymers are used as the base material for the wall. Indeed, this material is cheaper than other plastics and has very good mechanical strength, giving the wall of a container its rigidity and its retention. Polystyrene and its copolymers are therefore used as reinforcement of the wall but, depending on the use intended for the container, require the use of a protective coating resistant to various agents, chemicals for example, to prevent this reinforcement from being attacked. .
Such coatings must be, on the one hand, chemically incompatible with the reinforcement and, on the other hand, have the desired resistance characteristics. With a polystyrene reinforcement or one of its copolymers, it is, for example, possible to use as a coating one of the following plastics - polyvinyl chloride plasticized or not and its
copolymers; - saran - high and low pressure polyethylene; - polypropylene; - acrylic resins and their copolymers - cellulosic resins and in particular acetate
cellulose.
It is obvious that the composite sheet can comprise a polystyrene reinforcement coated with one of the aforementioned materials on one and / or the other of its faces. In this way, it is possible to provide a special coating for the interior of the container having strength characteristics determined according to the contents of the container and a specially weather-resistant outer coating for example.
In addition, it is obvious that one or the other of the plastic sheets forming the composite sheet could undergo a preliminary treatment, before the formation of the composite sheet, for example to give the container obtained after forming this composite sheet. a special appearance. Indeed, it is possible, for example, to coat the sheet with; e polystyrene, forming the core of the composite sheet, with an easily applicable matt color varnish and using a veneer sheet of a shiny plastic material, to give the composite sheet, and therefore the formed containers, an appearance colorful but shiny, effect of the combination of matt varnish and shiny veneer sheet.
This is a definite advantage because it is still presently very difficult, if not impossible, to give a plastic article a colorful and shiny appearance at the same time. In addition, since the varnish is between two sheets of plastic material, it cannot be damaged, for example, by abrasion.
Other treatments could be provided to achieve a desired appearance, for example the engraving, printing or even the homogeneous coloring of one or more of the sheets making up the composite sheet from which the hollow bodies are thermoformed.
When recovering the individual waste from each sheet of plastic material, it is easy by mechanical or chemical cleaning to remove the coating or any other contribution that has been made to these sheets so that the recovery of the plastic material is possible.
As seen above, during the thermoforming of the container by the 4th process involving a stretching of the material between two gas cushions, it is possible to achieve for each of the different layers constituting the wall of the container a stretching rate that is substantially equal. In this way, during thermoforming there is practically no slip between the different layers of the wall.
On the other hand, during the thermoforming of containers by means of another process which does not involve an external gas cushion, it is possible to confer stretching rates which are different from each other for each of the layers forming the wall of the container. , in particular a high stretch ratio for the outer layer of the container and relatively low for the inner layer (s). In this way, it is possible to obtain external coatings having a very small thickness, of the order of a few hundredths of a millimeter, which is particularly advantageous, the materials used for these coatings being much more expensive than those constituting the reinforcement of the wall.
Another subject of the present invention is an installation for implementing the method described. This installation comprises, on the one hand, a thermoforming installation of known type and, on the other hand, means for supplying thermoformable plastic material and for recovering this plastic material.
The thermoformable plastic material supply means comprise, in the illustrated example, supply devices constituted by two rolls 1, 2 of plastic sheets of different and incompatible compositions: The plastic sheets F1, F2 then each pass through proximity of individual heating devices constituted, for example, by infrared heating bodies 3, the engagement of which is controlled by switches. The sheets are then mechanically pressed against each other using a plating device consisting of pairs of rollers 5 and between which heating bodies 6 are provided to prevent the composite sheet F from being subjected to heat loss.
These two pairs of rollers 5 arranged upstream, relative to the direction of travel of the composite sheet, of the thermoforming installation, each further comprise a device for heating the rolls and a device for separating them.
In fact, to avoid too great a loss of heat from the composite sheet in contact with the rollers 5, the latter must be maintained at a temperature close to that of the composite sheet.
In addition, to avoid local overheating of the composite sheet when the latter is not in translation, in particular during the thermoforming operation, it is necessary to separate the rollers 5 of the same pair so that they do not not remain in contact with the composite sheet.
These devices for heating and spacing the rollers 5 are of a known type and present no difficulty in making for a person skilled in the art, so that they will not be described in detail here.
This composite sheet then passes between the male and female molds of the thermoforming installation to end in the recovery means comprising in the example illustrated a third pair of rollers 5 and two rollers 7 separated from each other and driven in rotation in opposite directions to each other by means of an electric motor 8 controlled by a switch. Each of the kinds of sheets making up the composite sheet is driven by one of the rollers 7 and can then be either cut into pieces or stored in the form of rolls. This recovery device therefore makes it possible to separate the composite sheet into its constituents in order to recover them individually.
The advance of the composite sheet between each thermoforming cycle is carried out in a known manner and, in the present case, it will be assumed that this advance is carried out using the motor 8.
The thermoforming installation can be of any known type; however, the example illustrated represents an installation which lends itself perfectly to the implementation of the method described and furthermore exhibits other advantages over other existing installations. This installation comprises at least one punch 9 and at least one die 10 cooperating with each other and arranged on either side of the composite sheet F. In the example illustrated, these punches 9 and these dies 10 are carried by male 11 and female 12 mold holder blocks respectively.
These male 1 1 and female 12 mold-holder blocks are mounted to slide relative to the frame of the thermoforming installation in a horizontal plane.
Each of the mold-holder blocks 11, 12 is provided with an actuation device enabling it to be moved from an inactive retracted position to an advanced position for which the punches 9 are engaged in the corresponding dies 10.
These actuating devices are constituted in the example illustrated by double-acting hydraulic cylinders 13, 14 respectively, the pistons 15, 16 of which are respectively secured to the mold-holder blocks 11 and 12. These cylinders 13, 14 are connected by the 'intermediary of valves 17, 18 respectively, alternatively, me, nt to a reservoir 19 of pressinon fluid and to the discharge.
Thanks to these valves 17, 18, it is not only possible to determine the direction of movement of the corresponding mold-holder blocks, but also to adjust the speed of movement by acting on the flow rate of the pressurized fluid.
Fig. 2 illustrates one of the punches 9 and one of the dies 10 carried by the corresponding mold-holder blocks 11, 12.
Each punch 9 comprises a head 20 made of a material ensuring low and homogeneous heat dissipation so as not to locally lower the temperature of the plastic material coming into contact with the latter. This head 20 is axially movable relative to a support 21 integral with the mold holder block 11. The stroke of this axial displacement of the head 20 depends in particular on the shape of the container to be formed and on the thickness of the composite sheet of plastic material from which this container is made.
Each punch further comprises a cutting device comprising a circular knife 22 fixed to the support 21, the cutting edge of which is located in a plane perpendicular to the axis of the punch. A washer 23 movable axially relative to the support 21 against an elastic action (by springs 24 in the illustrated example ') tending to maintain this washer against the rear end face of the head 20, is normally located in a plane perpendicular to the 'axis of the punch and anterior to that in which the cutting edge of the knife 22 is located, so as to keep the plastic material in position during the forming with respect to the front face of the die.
Each punch is also provided with a device for injecting a gaseous fluid comprising a supply channel 25 coaxial with the support 21 giving access to one or more nozzles 26 arranged at the base of the head 20 of the punch. The dimensions, number and arrangement of these nozzles 26 are chosen so as to ensure a homogeneous distribution of the gaseous fluid around the punch. The supply channel 25 is connected to a source of pressurized gaseous fluid 27 by means of a valve 28 making it possible to adjust the flow rate of said gaseous fluid.
Each die is placed inside a bore 29 of the female mold-holder block 12 centered on the corresponding punch 9. In the example illustrated, each die is formed by four parts 30 having in cross section the general shape of crown arcs. Each of the parts 30 comprises a median portion 31 which is cylindrical and of relatively small thickness and anterior 32 and posterior end portions 33 I of greater thickness and comprising a conical outer surface 34, 35 respectively.
These conical surfaces 34, 35 are held by means of springs 36, 37, arranged respectively between the parts 32 and 33 of adjacent parts 30 and tending to move them apart from each other, in contact with the conical surfaces 38, 39 respectively integral with the mold holder block 12. Guides 40 integral with the mold holder block 12 maintain the parts 30 in their desired radial positions.
The die thus produced is capable of expanding radially, the parts 30 being able to pass from their service position, for which they define a cavity whose shape corresponds to that which is desired to be given to a container, into a position of 'extraction. This radial expansion of the die is obtained by an axial displacement of the parts 30 with respect to the mold holder block 12. In the rest position, open, the die is held in its extraction position, expanded, under the pressure. 'action of springs 36, 37.
Each die 10 also comprises a bottom 42, of generally cylindrical shape and having an annular groove 43 in which the rear parts 33 of the parts 30 are engaged, thus making this bottom 42 axially secured to said parts 30.
In the closed service position of the die, the rear end of the middle parts 31 of the parts 30 is applied against the peripheral cylindrical surface 44 of said bottom d 42. The seal between these parts 30 and the bottom 42 is ensured for example. by a seal 45.
Each die also comprises an ejection device constituted in the example illustrated by a channel 50 connected by means of a valve 51 to a source of gaseous fluid under pressure.
In addition, each die also comprises a device for injecting gaseous fluid comprising an inlet duct 52 formed in the bottom 42 and connected by means of a valve 54 to the source of gaseous fluid 27. This duct 52 supplies in gaseous fluid one or more nozzles 53 opening into the cavity of the die. The number, dimensions and arrangement of these nozzles 53 are chosen so as to obtain a homogeneous distribution of the gaseous fluid along the walls of the cavity of the material.
The thermoforming installation also comprises a closure plate 54 'disposed between the punches and the dies. These closing plates 54 'are pierced with holes 55 allowing the passage of the punches. During the advance stroke of the female mold holder block 12, the front faces of the parts 30 of the die come into contact with one of the faces of said closure plate, causing these parts 30 to move axially relative to the door block. -mould 12 in turn causing the matrioe to be placed in service position, that is to say. re the application of the parts 30 against each other and against the bottom 42 respectively, in order to define the cavity, the shape of which corresponds to that of the container to be manufactured.
In the example illustrated, the installation control device is manual and comprises the valves 17, 18 allowing the control of the amplitudes and speeds of the relative movements of the male 11 and female 12 mold holder blocks relative to the plastic sheet. , as well as the valves 28 and 54 controlling the supply of gaseous fluid to the device for injecting the punches and the dies respectively.
Finally, in the example illustrated, this control device also comprises the valve 51 controlling the ejection device and the electrical switches respectively controlling the drive of the composite sheet F and the device for heating this composite sheet F.
It should be noted that the installation does not include a device for heating the molds, in particular the dies. In fact, matrices are used at low temperature, ambient temperature or even lower, close to Oo C, to allow rapid cooling of the container formed.
The operation of the installation comprises the following successive operations which are necessary for the formation of plastic containers.
1. Heating the plastic sheet:
The operator closes switches 4 putting
thus the heating bodies 3 in service, which pro
refers to heating a portion of each of the
plastic foils F1, F2. The bodies of
heating 3 are set, and the heating time is
determined, so that each of the leaves
F1, F2 reaches its thermoforming temperature
clean. These temperatures are determined by
depending on the plastics used as well as
of the shape of the container to be formed. A
once these temperatures are reached, the operator puts
the heating elements 3 out of service.
2. Driving the plastic
The operator starts motor 8, this
which causes the advance of the composite sheet F.
This has the effect of advancing the portions
previously heated sheets of material
plastic F1, F2. These sheets are then appli
ques one against the other passing between the first
first pair of rollers 5. When the heated portions of sheets F1, F2 adhere mechanically.
together and are located between the first
miere and the second pair of scrolls 5, the opera
tor stops the engine 8.
3. Heating of the composite sheet F
The operator switches on the heating elements 6
thus causing a subsequent heating of the
plastic material. This operation is however
optional and facilities. could be
provided without reheating. However, when
this reheating phase is planned, it is advisable
to perform this simultaneously with a new
velle heating operation (1).
4. Driving the plastic
This operation is similar to operation (2)
and allows to bring the portion of the leaf com
posite. located between the heating bodies 6 until
thermoforming position, i.e. between the
punches 9 and dies 10.
5. Forming the container:
This is done using the installer
thermoforming tion and may include dif
different phases depending on the type of installation used
read. In all cases, this operation is known
and allows the manufacture of a container t from
of the composite sheet. In the particular case
of the installation described, the thermoforming of the
container is produced by the introduction of the mandrel
in the matrix, which causes a deforma
local mechanical modification of the composite sheet F.
Then the forming is obtained by stretching the
plastic material using two gas cushions
one inside and the other outside, obtained using
gaseous fluid injection devices from the
mandrel and die. At the end of forming the
outer gas cushion is removed so
that the plastic material is applied using
of the internal gas cushion against the walls of the
matrix.
6. The separation of the container formed from the sheet
plastic material :
This separation is carried out in a known manner
using means provided for this purpose in the
thermoforming plants. In particular,
this separation is carried out using the knife
circular 22 during delivery of the washer
23 at the end of the punch 9 stroke.
7. Ejection of formed containers
Ejection is also achieved by means of the
ejection device provided in the installations
thermoforming. In the example described, when
that the female mold-holder block 12 is at the end
recoil stroke, the operator opens the valve 51
thus supplying the ejection device with fluid
under pressure, causing the ejection of the reci
pient formed outside the matrix.
The manufacturing cycle of a container is then completed and a new cycle identical to that described can begin.
It is obvious that some of the operations described above as being successive could overlap at least partially in time in order to reduce the duration of the manufacturing cycle as long as this does not adversely affect the quality of the containers formed. The described sequence of operations may also be subject to change.
In addition, it has been assumed, in the foregoing, that the control device of the installation is operated manually, but it is obvious that this could be operated automatically according to a pre-established program, in a known manner, and currently in use. currently.
It should also be noted that during each advance of the plastic material, the waste recovery means cause the separation of the plastics forming the composite sheet.
In variants not shown, the heating bodies 6 could be omitted and replaced by heating rollers 5, for example.
In addition, the installation described and illustrated comprises a composite sheet formed by the mechanical application of two different plastic sheets, but other variants could use composite sheets with three separate layers.
In yet other variants, the facility could include devices for treating the surface of one and / or the other of the plastic sheets forming the composite sheet. In particular, printing or engraving devices could be provided making it possible to condition the unitary sheets F1, F2 before their assembly with a view to obtaining special optical effects, for example.
Another subject of the present invention is a hollow body obtained by the method described and produced in the installation described. This hollow body has a composite wall 55, that is to say constituted by several layers of different plastic material 57, 58, these plastic materials being incompatible so as to avoid any bonding or welding of these one on the other. . On the other hand, these two or more layers are mechanically intimately pressed against each other, and are maintained in this relative position by surface effects appearing at the juxtaposition of the layers.
In some cases, fig. 4, the shape of the container, comprising one or more undercuts, con tribe. e also in maintaining the different layers forming the wall of the container in a position pressed against each other. The receptacle illustrated in this fig. 4 has a wall formed from three different plastic layers 57, 58 and 59.
Apart from the obvious qualities of such containers, resulting from the choice of internal and / or external coating materials for the reinforcement of the wall and thus making it possible to obtain inexpensive containers which nevertheless have high resistance to water. certain specific corrosive agents, these receptacles are capable of exhibiting still other valuable qualities. Indeed, the surfaces of discontinuity existing inside the thickness of its wall constitute as many thermal barriers which make it possible to a certain extent to insulate the container.
In addition, it is possible to color the core of the wall, either by coloring its mass, by impres sound or by metallization of this core, which makes it possible to obtain, in addition to special and commercially very important optical effects. special technical qualities. For example, it is thus possible to make a container impenetrable to light rays, which is important for the preservation of many articles or products.
It is of course possible that the wall of the hollow body comprises more than two layers, for example three distinct layers.
In addition, by hollow body should not only be understood objects such as receptacles or pots, but also trays, plates or pieces of crockery or even tubs or bowls.
In general, the term hollow body applies to any object exhibiting a deformation outside a plane.
CLAIMS
I. Process for manufacturing a hollow body having a composite wall, characterized in that at least two sheets of thermoplastic material which are incompatible with each other are individually heated to temperatures determined by the nature of the plastics forming said sheets, which are brought together mechanically these different sheets against each other to form a composite sheet, then thermoform the hollow bodies, by deformation of parts of this composite sheet and separate the hollow bodies formed from this composite sheet,
and finally mechanically detaches the waste from the composite sheet into different waste comprising only one plastic material e, each corresponding to one of the separate sheets of thermoplastic material which were used to form the composite sheet.