Procédé pour la fabrication d'un récipient muni d'un revêtement extérieur, appareil d'extrusion pour la mise en oeuvre de ce procédé, et récipient obtenu par ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'un récipient muni d'un revêtement extérieur.
L'invention a également pour objet un appareil d'extrusion pour la mise en oeuvre de ce procédé et un récipient obtenu par ce procédé.
Jusqu'à présent les récipients en matière plastique ont été revêtus extérieurement ou intérieurement par des procédés usuels tels que par immersion ou par pulvérisation. L'application judicieuse de tels revêtements améliore le fonctionnement des récipients en ce qui concerne leur capacité à contenir certains produits. Par exemple, un récipient en polyéthylène revêtu par immersion d'une couche de 0,3 à 0,4 millimètre d'épaisseur de chlorure vinylidène (Saran) présente cinq fois moins de perméabilité à l'oxygène qu'une bouteille nue. Cela permet l'emballage de produits tels que des huiles de salade ou autres produits sensibles à l'oxygène dans des récipients ainsi revêtus.
Les avantages du revêtement par immersion et par pulvérisation sont, cependant, contrebalancés par le coût relativement élevé de ces procédés, dû au travail additionnel qu'ils nécessitent, à l'excès de pulvérisation dans le cas de revêtement par pulvérisation et au coût supérieur de l'équipement. En outre, et cela est de grande importance, il y a des difficultés à maintenir la haute qualité du produit sur une base de production industrielle, en raison de son inaptitude générale à présenter une adhérence entre les récipients et les couches de revêtement qui sont appliquées, et à maintenir un haut degré d'adhérence entre les récipients et les revêtements, empêchant que ceux-ci partent en pelure.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on fait avancer un tube de matière plastique dans une matrice d'extrusion, applique au moins un revêtement extérieur d'une autre matière plastique directement sur la surface extérieure du tube pendant son avance dans ladite matrice, fait avancer simultanément le tube revêtu dans la matrice et hors de celle-ci, sectionne un tronçon du tube revêtu en fermant un moule de soufflage formé d'éléments ayant une cavité intérieure définissant ledit récipient, et injecte un gaz sous pression à l'intérieur du tronçon sectionné du tube, obligeant celui-ci à se conformer à la configuration de la cavité de moulage.
Le dispositif d'extrusion suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux têtes d'extrusion, primaire et secondaire, une matrice d'extrusion portée par la tête d'extrusion primaire, ladite matrice comprenant un corps, un alésage dans ledit corps, limité par une surface intérieure, un mandrin monté de façon mobile dans ledit alésage, un orifice annulaire ouvrant dans ledit alésage à travers la paroi intérieure de celui-ci et un conduit entre la tête d'extrusion secondaire et ledit orifice annulaire.
Le récipient suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'il est formé d'au moins deux couches laminées.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale partielle d'un appareil d'extrusion illustrant des têtes d'extrusion primaire et secondaire reliées à une matrice d'extrusion, un tube en matière plastique, revêtu, étant extrudé en direction d'un moule ouvert.
La fig. 2 est une vue en perspective d'un récipient revêtu, certaines parties étant arrachées, et montre une couche mince de matière plastique laminée sur la surface extérieure du corps du récipient.
La fig. 3 est une vue en perspective d'un autre récipient, certaines parties étant arrachées, et montre deux couches de revêtement laminées sur le corps du récipient et une seule couche de revêtement laminée sur le col du récipient.
L'appareil 10 représenté à la fig. 1 présente un dispositif d'extrusion comprenant une tête d'extrusion primaire 11 constituant une partie d'une machine habituelle à extrusion (non représentée) et une tête d'extrusion secondaire 12 formant, de façon similaire, un élément d'une seconde machine habituelle à extrusion, également non représentée.
La tête d'extrusion primaire 11 comprend un corps 13 présentant une chambre 14 se terminant par une partie 15 convergeant vers le bas. Une ouverture cylindrique 17 est ménagée dans le corps 13 de la tête primaire d'extrusion 11, en alignement axial avec la partie 15, convergeant vers le bas, de la chambre 14. Un mandrin 18 est monté de façon à pouvoir effectuer un mouvement réciproque de va-et-vient dans l'alésage cylindrique ou ouverture 17 du corps 13 et dépasse vers le haut au-delà du corps 13 par la partie convergente 15 (fig. 1).
Une matrice d'extrusion 20 est fixée à une face 21 du corps 13 par un collier de fixation habituel 22.
Un ensemble de boulons, non représentés, traversent le collier 22 et sont vissés dans des ouvertures taraudées, également non représentées, ménagées dans le corps 13 de la tête d'extrusion primaire 11, d'une manière connue. La matrice d'extrusion 20 comprend un corps de matrice 23 supporté par le corps 13 de la tête primaire d'extrusion 1 1 et qui est placé dans un plan général vertical. Le corps de matrice 23 est sensiblement cylindrique et présente un alésage 24 en alignement axial avec l'ouverture cylindrique 17 et avec la chambre convergente 15 du corps 13. Un alésage 25, divergeant vers le haut, relie l'alésage 24 du corps de matrice 23 à la chambre convergente 15 de la tête primaire d'extrusion 11. Un orifice d'extrusion 26, annulaire, est limité par l'extrémité inférieure de l'alésage 24 et par une extrémité conique 27 du mandrin 18.
La dimension de l'orifice d'extrusion 26 peut être modifiée en déplaçant le mandrin 18, d'une manière connue, réglant ainsi l'épaisseur de paroi du tube revêtu extrudé par la matrice d'extrusion 20, d'une manière qui sera décrite ci-après de façon plus détaillée.
Une chambre annulaire 28, qui est sensiblement circulaire en section droite, est ménagée dans le corps 23 de la matrice d'extrusion 20. La chambre annulaire 28 ouvre radialement vers l'intérieur dans l'alésage 24, à travers la paroi intérieure de celui-ci, non numérotée, par un orifice annulaire 30. Cet orifice annulaire 30 est limité par des surfaces opposées, non numérotées, convergeant radialement vers l'intérieur, en direction de l'axe de l'alésage 24. Un conduit 31, en communication avec la chambre annulaire 30, s'étend sensiblement parallèlement à l'alésage 24. Un raccord 32 est soudé au corps 23 de la matrice d'extrusion 20 et est vissé en 33 à la tête d'extrusion secondaire 12. Le raccord 32 est percé d'un alésage 34 reliant le conduit 31 à la chambre habituelle, non représentée, de la tête d'extrusion secondaire 12.
Alors que le raccord 32 est représenté comme étant directement vissé sur la tête d'extrusion secondaire 12, un dispositif de soupape, non représenté, peut être interposé entre le raccord 32 et la tête secondaire d'extrusion 12, d'une manière usuelle, dans un but qui sera décrit plus loin plus en détail.
Un moule pour soufflage 35, composé de deux parties de moule 36 et 37, est monté, de manière usuelle, au-dessous de la matrice d'extrusion 20, en alignement axial avec l'alésage 24 de celle-ci. Des tiges identiques 38 et 40 sont reliées à chacune des parties de moule 36 et 37 pour permettre de déplacer les parties de moule entre deux positions représentées en traits pleins et en traits mixtes, dans la direction des flèches, d'une façon usuelle, pour ouvrir et fermer le moule 35. Une cavité de moulage 41 est ménagée dans le corps de moule 36 alors qu'une cavité de moulage complémentaire 42 est ménagée dans la partie de moule 37. Les cavités 41 et 42 correspondent à la configuration générale du récipient qui doit être moulé par soufflage dans le moule 35.
Les faces opposées 43 et 44, des parties de moule 36 et 37, servent à sectionner et à souder la matière du tube extrudé dans la matrice d'extrusion 20, d'une manière usuelle, lorsque les parties de moule 36 et 37 sont en position fermée, comme cela sera décrit ciaprès plus en détail.
La partie de moule 37 présente un passage 45 sensiblement radial dans lequel coulisse une aiguille de soufflage 46 d'un mécanisme de soufflage à aiguille habituel 47, fixé au corps de moule 37. Une conduite 48 relie l'intérieur du mécanisme de soufflage à aiguille 47 à une source d'air comprimé. Lorsque les parties de moule 36 et 37 sont en position ouvertes, comme représenté en traits pleins à la fig. 1, l'aiguille de soufflage 46 est complètement logée dans le passage radial 45.
Cependant, dans la position fermée des parties de moule 36 et 37, un piston, non représenté, fixé à l'aiguille de soufflage 46, est actionné par une source d'air comprimé pour déplacer l'aiguille de soufflage 46 et la faire sortir du passage radial 45 et être amenée dans la position représentée en traits mixtes, dans laquelle de l'air est introduit, par un passage non représenté de l'aiguille, dans l'intérieur du tronçon sectionné du tube extrudé, d'une manière qui sera décrite ci-après plus en détail, pour forcer le tronçon sectionné du tube à prendre la forme générale des cavités 41 et 42 du moule.
Selon un mode de mise en oeuvre du présent procédé, on remplit tout d'abord les machines usuelles à extrusion, non représentées, des têtes primaire et secondaire d'extrusion 1 1 et 12 avec de la matière plastique plastifiée qui avance dans la chambre 14 de la tête d'extrusion primaire 1 1 et dans la chambre, non représentée, de la tête d'extrusion secondaire 12.
La matière plastique M dans la chambre 14 de la tête d'extrusion primaire 1 1 est un polymère de base tel que du polyéthylène ou polystyrène. Dans l'exemple particulier, on admettra que cette matière
M est du polyéthylène. La matière plastique Ms dans la chambre, non représentée, de la tête d'extrusion secondaire 12 sera une variété de matière thermoplastique, un polymère tel que du polystyrène, du chlorure de polyvinyle, du polystyrène expansé, du nylon, du téréphtalate polyester, du chlorure de polyvinyle, du polyéthylène chloré, du chlorure de vinylidène, etc. Dans l'exemple décrit, la matière M de la chambre de la tête d'extrusion secondaire 12 est du chlorure de vinylidène Saran (marque déposée).
La matière plastique M avance dans la chambre 14 de la tête primaire d'extrusion 11, dans la partie convergente 15 de celle-ci, dans la partie 25 divergente de l'alésage 24 et dans l'alésage 24, entre la surface intérieure non numérotée de celui-ci et le mandrin 18, formant ainsi un tube de base T de polyéthylène. Lorsque le tube T atteint l'orifice d'extrusion 26 de la matrice d'extrusion 20, un mince revêtement C de la matière plastique Ms est appliqué directement sur la surface extérieure du tube T, à partir de la chambre, non représentée, de la tête d'extrusion secondaire 12, par l'alésage 34 du raccord 32, le conduit 31, la chambre annulaire 28 et l'orifice annulaire 30. Le tube T et le revêtement C avancent simultanément dans l'alésage 24, entre l'orifice annulaire 30 et la matrice d'extrusion 26.
Pendant cet avancement simultané du tube T et du revêtement C sur une longueur importante de la matrice d'extrusion 20, la chaleur et la pression laminent intimement le revêtement C sur le tube T.
Le tube revêtu T est alors extrudé hors de la matrice d'extrusion 20 à travers l'orifice d'extrusion 26, se dilatant légèrement lorsqu'il quitte l'alésage pressurisé 24 de la matrice d'extrusion 20 et qu'il pénètre dans l'atmosphère. L'épaisseur de la paroi
W du tube revêtu Te est déterminée par la dimension de l'orifice d'extrusion 26 qui est réglée par la position relative de l'extrémité conique 27 de mandrin 18 et de la surface intérieure de l'alésage 24 adjacente à l'orifice 26.
Le tube Te est extrudé vers le bas, entre les corps 36 et 37 du moule 35, comme représenté en traits mixtes à la fig. 1. Les tiges 38 et 40 sont déplacées l'une en direction de l'autre, d'une manière usuelle, fermant les corps de moules 36 et 37 et sectionnant un tronçon du tube revêtu TQ La surface du tube revêtu Te est scellée ou soudée par les faces opposées 43 et 44 des parties de moule 36 et 37 lors de la fermeture du moule 35.
L'aiguille de soufflage 46 du mécanisme de soufflage à aiguille 47 avance alors de la position représentée en traits pleins vers la position représentée en traits mixtes, s'introduisant à l'intérieur du tube revêtu TO, à travers la paroi W de celui-ci. De l'air sous pression en provenance d'une source habituelle est appliqué au conduit 48, au mécanisme de soufflage à aiguille 47 et au passage, non représenté, de l'aiguille 46, pour pénétrer à l'intérieur du tube TO, forçant ce dernier à s'adapter à la configuration générale des cavités 41 et 42 du moule, formant ainsi un récipient soufflé, en matière plastique revêtue 50, qui est alors enlevée des cavités 41 et 42 en déplaçant les tiges 38 et 40 ainsi que les corps de moule respectifs 36 et 37 pour les ramener dans la position représentée en traits pleins à la fig. 1.
Une fois le récipient 50 convenablement ébarbé (fig. 2), un produit peut y être introduit par son ouverture 51, d'une manière usuelle, après quoi le récipient est fermé par la fixation d'un couvercle usuel, non représenté. Le récipient 50 comprend un corps de base 52 qui est sensiblement cylindrique, et qui se termine par un col 53 limitant l'ouverture 51.
Le corps de base 52 est en polyéthylène, la matière du tube T, alors que le chlorure de vinylidène constituant le revêtement C forme la partie extérieure exposée du récipient 50, à la fois dans la zone du corps 52 et du col 53.
Alors que l'appareil 10 a été décrit ci-dessus en se référant à l'application d'un simple revêtement C sur l'extérieur d'un tube T, pour former un tube revêtu Te, ainsi que le récipient résultant 50, la matrice d'extrusion 20 peut être utilisée pour appliquer un second revêtement sur le revêtement C du tube TO, par les moyens décrits précédemment. A cet effet, une troisième tête d'extrusion 55, sensiblement identique à la tête d'extrusion 12, est reliée à la matrice d'extrusion 20 par un raccord 56 percé d'un alésage 57. L'alésage 57 est en communication avec un conduit 58 ménagé dans le corps 23 de la matrice d'extrusion 20, sensiblement parallèle à l'alésage 24. Le conduit 58 ouvre dans une chambre annulaire 60 qui est sensiblement identique à la chambre annulaire 28.
La chambre annulaire 60 ouvre radialement vers l'intérieur dans l'alésage 24 au moyen d'un orifice annulaire 61 présentant des parois opposées, non numérotées, convergeant radialement vers l'intérieur. La troisième tête d'extrusion 55 est représentée vissée en 62 sur le raccord 56, mais comme c'est le cas pour la seconde tête d'extrusion 12, un mécanisme de soupape habituel pourrait être interposé entre la tête secondaire d'extrusion 55 et le raccord 56.
Un second revêtement, non représenté, peut être appliqué au revêtement C du tube revêtu TO d'une manière sensiblement identique à celle décrite ci-dessus en relation avec l'application du revêtement C au tube T. Cela signifie que de la matière plastique Mo, qui peut être identique à la matière plastique M ou à la matière plastique MS, est introduite dans une machine habituelle à extrusion, non représentée, dont la troisième tête d'extrusion 55 est un élément. Cette matière plastique M" est appliquée à l'extérieur du revêtement plastique C en une couche mince, à partir d'une chambre de la troisième tête d'extrusion 55 par l'alésage 57 du raccord 56, le conduit 58, la cham bre annulaire 60 et l'orifice annulaire 61.
Le tube T, le revêtement C et le troisième revêtement non représenté avancent alors et sont extrudés hors de la matrice d'extrusion 23 à travers l'orifice d'extrusion 26, après quoi un tronçon du tube à double revêtement est sectionné et soufflé d'une manière identique à celle décrite ci-dessus pour former un récipient, non représenté, comprenant un corps de base similaire au corps 52 du récipient 50 de la fig. 2, et deux couches de revêtement appliquées sur lui.
La matrice d'extrusion 23 de l'appareil 10 peut être prévue pour ne comporter qu'un seul second dispositif d'extrusion, non numéroté, ou qu'un seul troisième dispositif d'extrusion, également non numéroté; dans chaque cas, un t;be de matière plastique ne présentant qu'un seul revêtement, tel que le tube TO, peut être obtenu dans la matrice d'extrusion 23.
Cette matrice d'extrusion 23 peut aussi être prévue pour porter à la fois le deuxième et le troisième dispositif d'extrusion, tels que représentés à la fig. 1, auquel cas, à l'aide de l'un ou l'autre des dispositifs d'extrusion, on peut appliquer une simple couche sur le tube, en fermant le mécanisme de valve usuel du second dispositif, ou pour appliquer deux couches sur un tube, de la manière décrite ci-dessus, en ouvrant le mécanisme de valve de chacun des deux dispositifs.
La matrice d'extrusion 23, munie à la fois des deuxième et troisième dispositifs d'extrusion, peut aussi former un tube présentant des revêtements qui peuvent être discontinus. Par exemple, lorsque le tube T avance dans l'alésage 24 de la matrice d'extrusion 20, le revêtement C est tout d'abord appliqué sur l'extérieur du tube T et immédiatement ensuite un second revêtement est appliqué directement sur la surface extérieure du premier revêtement par l'orifice annulaire 61. Le mécanisme usuel de soupape du second dispositif d'extrusion peut alors être fermé pour un temps prédéterminé, interrompant le flux de matière Ms provenant de la seconde tête d'extrusion 12.
En interrompant ainsi le flux de matière plastique Ms, mais en continuant l'application du second revêtement, un tube est formé, présentant une partie principale composée de la matière du tube M et des deux revêtements, et une portion formée de la matière M et de la matière MO appliquée directement sur elle. Ce tube est alors extrudé entre les corps de moule 36 et 37 et ceux-ci sont fermés de la manière décrite précédemment pour sectionner un tronçon de tube, cette section se produisant sur une partie du tube formée seulement de la matière M et de la matière MO. Le tube est alors soufflé dans le moule de la manière décrite ci-dessus pour former un récipient 70 représenté à la fig. 3 du dessin à laquelle on se référera maintenant.
Le récipient 70 comprend un corps 71 se terminant par un col 72 qui est formé à partir de la matière M constituant le tube T de la fig. 1. Un revêtement intermédiaire 73, formé de la matière Ms, est laminé directement sur la surface extérieure non numérotée du corps du récipient 71 mais s'interrompt juste avant le col 72 du fait que l'application de la matière Ms au tube T a été interrompue, comme décrit ci-dessus. Un second revêtement 74, de matière plastique MO, est directement laminé sur la surface extérieure du revêtement 73 du corps du récipient 70; du fait que l'application de ce revêtement n'a pas été interrompue, ce revêtement est également laminé directement sur la surface extérieure de la matière M du corps 71, dans la zone du col 72 (fig. 3).
La matière M, Ms et MO du récipient 70 est de préférence du polyéthylène, du chlorure de polyvinyle et du polyéthylène, respectivement. De cette manière, le col 72 du récipient 70 est formé de polyéthylène solide, ce qui facilite le sectionnement et le soudage de la matière lorsque les corps de moule 36 et 37 sont fermés, et empêche toute discontinuité de la surface extérieure du récipient 70 qui pourrait se produire. Alors que cette combinaison de matières plastiques à partir de laquelle le récipient 70 est obtenu est préférée, d'autres combinaisons de matières plastiques peuvent être utilisées pour remplir d'autres buts.
Ainsi, par exemple, le revêtement intérieur 73, qui est discontinu, formé à partir de la matière plastique Ms, peut être fait en polystyrène expansé, au lieu de chlorure de polyvinyle, pour obtenir une épaisseur de paroi supérieure par unité de poids et pour améliorer l'isolation du récipient.