CH621290A5

CH621290A5 -

Info

Publication number: CH621290A5
Application number: CH483278A
Authority: CH
Inventors: Claude Bonnebat; Gilbert Roullet
Original assignee: Rhone Poulenc Ind
Priority date: 1977-05-04
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1981-01-30
Also published as: JPS5471A; FR2389478A1; IT7823001A0; IE46749B1; LU79583A1; FR2389478B1; IT1096277B; NL7804764A; AU520452B2; BE866692A; US4385089A; ES469382A1; SE440880B; DE2819495A1; DK193078A; SE7804861L; IE780877L; GB1604203A; CA1106119A; AU3567478A

Description

La présente invention est relative à un procédé de fabrication de corps creux biorientés en matière thermoplastique et au corps creux à propriétés thermomécaniques améliorées, obtenu par le procédé.

L'obtention de corps creux biorientés s'effectue à partir de produits semi-finis obtenus dans une phase préalable ou intermédiaire de la mise en œuvre et qui peuvent être constitués de feuilles, plaques, disques ou objets plats divers (cas du thermoformage), de paraisons, préformes (cas du biétirage de flacons, bouteilles, etc.).

Deux techniques particulières sont connues pour la réalisation de bouteilles biorientées en matière thermoplastique. La première technique, dite «à paraison froide», comprend la fabrication d'une préforme, son refroidissement jusqu'à la température ambiante, éventuellement son stockage, puis ultérieurement le réchauffage de la préforme à une température située dans le domaine de comportement visco-élastique favorable à la biorientation, enfin l'étirage et le soufflage dans un moule refroidi pour donner au corps creux et lui conserver au démoulage sa forme définitive. La seconde technique dite «en ligne» ou «à paraison chaude» qui comprend par exemple l'injection-soufflage, l'injec-tion-soufflage-biorientation et Pextrusion-soufflage-biorientation, consiste à former une paraison respectivement par injection, injection-soufflage ou extrusion-soufflage puis après un bref refroidissement partiel suffisant pour amener la paraison jusqu'à la température d'orientation recherchée, à étirer et à souffler la paraison placée dans un moule de formage-refroidissement. Ce traitement peut être accompagné ou non d'une phase de conditionnement en température ou d'homogénéisation de température de la préforme ou paraison.

L'orientation moléculaire améliore la transparence et la brillance des corps creux et leur confère une plus grande rigidité, une meilleure résistance à la rayure et aux chocs, une perméabilité aux gaz et une tendance au fluage réduites. L'amélioration des caractéristiques mécaniques et optiques, qui est observée pour de nombreux polymères thermoplastiques orientés est particulièrement importante et avantageuse pour les propriétés d'usage des corps creux, notamment lorsqu'il s'agit de polymères semi-cristallins et en particulier de ceux qui peuvent être obtenus à l'état amorphe au stade de la préforme et qui cristallisent fortement et de façon orientée au cours du biétirage tout en conservant leur transparence. Le cas de polytéréphtalate d'éthylène glycol est typique à cet égard. Cependant la biorientation des corps creux présente comme inconvénient une réduction de leur stabilité dimensionnelle à chaud du fait de la tendance au retrait de la matière orientée ayant pour conséquence une distorsion et une déformation du récipient pouvant se manifester à une température plus basse que dans le cas d'une matière non orientée.

On sait que la rigidité d'un corps creux dépend de la rigidité intrinsèque du matériau (module) ainsi que de son degré d'orientation, de la forme et de l'épaisseur de sa paroi (épaisseur moyenne et régularité de celle-ci). Pour les flacons de faible épaisseur, on augmente la rigidité, en particulier vis-à-vis de contraintes de compression appliquées dans le sens transversal, à l'aide de nervures; la rigidité dépend en outre de la forme et de la profondeur des nervures. Or le rendu des nervures du moule (rendu d'empreinte) est peu satisfaisant dans le cas de corps creux

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biorientés soufflés sur moule refroidi même sous l'effet de fortes pressions, de sorte que malgré leur module d'élasticité plus élevé, les corps creux biorientés à parois nervurées ne présentent pas en général des propriétés mécaniques, en compression instantanée, meilleures que les corps creux non orientés.

Par suite, le développement des corps creux biorientés s'est effectué principalement sous forme d'emballage à parois lisses destinés au conditionnement de liquides pressurisés. Dans beaucoup de cas l'abaissement de la stabilité dimensionnelle du fait de la présence de contraintes internes rend les corps creux biorientés inadaptés au remplissage de liquides chauds ou à la réalisation de corps creux devant subir une étape de pasteurisation, ou à la réalisation d'emballages réutilisables susceptibles de subir le lavage à chaud.

Pour augmenter leur stabilité dimensionnelle on a déjà proposé de soumettre à une thermofixation les récipients biorientés de manière à libérer les contraintes internes résiduelles. Cette thermofixation, calquée sur la technique utilisée dans le domaine des films et des fils, est effectuée à haute température, une fois que le récipient a acquis sa forme définitive. Ainsi dans la demande de brevet français N° 75.29083, il est prévu qu'une thermofixation postérieure au soufflage soit effectuée à une température matière supérieure à 140°C dans le cas des thermoplastiques cristalli-sables. Cette thermofixation à température élevée présente de nombreux inconvénients parmi lesquels on peut citer:

— une baisse de la cadence de fabrication d'autant plus sensible que l'écart de températures entre la thermofixation et le démoulage est important;

— le risque d'apparition de distorsions et de retraits importants au démoulage dans diverses parties du corps creux si la durée de thermofixation n'est pas suffisante;

— les inconvénients inhérents au chauffage et au maintien de moules métalliques à température très élevée, tels que les problèmes de dilatation, de consommation d'énergie ...;

— le risque de cristallisation sphérullitique avec perte de transparence dans les zones peu étirées.

Le but de l'invention est de créer un procédé pour la production de corps creux en matière thermoplastique biorientés qui ne présente pas les inconvénients précités et qui conduit à des produits possédant une stabilité dimensionnelle à chaud, une rigidité, une tenue au fluage et un rendu d'empreinte améliorés, sans abaissement notable des cadences de production.

Selon l'invention, le procédé de fabrication de corps creux biorientés en matière thermoplastique par biétirage-soufflage dans un moule à partir d'une feuille, préforme ou paraison portée à la température de biorientation est caractérisé en ce que le matériau est maintenu ou porté au moyen de la pression interne au contact de la paroi du moule chaud à une température voisine de la température d'orientation effective ou au maximum jusqu'à 40° C supérieure à la température minimale d'orientation compatible avec le procédé de formage, puis le corps creux formé et thermo-stabilisé partiellement est refroidi ou ressoufïlé avant le relâchement définitif de la pression interne et le démoulage.

Ce traitement thermique constitue une thermofixation partielle qui est suffisante pour améliorer considérablement la stabilité dimensionnelle potentielle des corps creux obtenus. Un avantage de ce procédé provient du fait que cette thermofixation peut être réalisée immédiatement en fin de soufflage ce qui n'affecte pas la cadence de fabrication qui reste comparable à celle des procédés classiques d'obtention de corps creux biorientés, notamment dans le cas de procédés à paraison froide mis en œuvre sur des machines à carrousels. Ce traitement permet néanmoins d'améliorer certains effets bénéfiques de la biorientation comme la résistance au fluage, dans certains cas la résistance au choc, et améliore la tenue à la compression des corps creux nervurés en raison d'une amélioration du rendu de l'empreinte.

Pour éviter tout risque de retrait et de distorsions locales au démoulage, on peut procéder, immédiatement après la thermo621 290

fixation partielle, à un refroidissement modéré et/ou à un resoufflage du corps creux à pression élevée. Ce refroidissement modéré qui est associé à la thermofixation partielle et réalisé préalablement au démoulage peut être effectué sur les parois internes ou sur les parois externes du corps creux, et être accompagné ou non d'une décompression partielle ou totale du fluide de soufflage permettant un retrait de la matière préalablement thermofixée et d'un resoufflage qui peut être effectué dans le même moule chaud utilisé pour le biétirage et la thermofixation ou dans un moule séparé et refroidi.

Le procédé est applicable à un grand nombre de polymères que l'on peut classer en 3 catégories :

1. Les polymères amorphes ou initialement faiblement cristallins et qui ne cristallisent pas de façon sensible à l'étirage tels que par exemple le polystyrène standard au choc, les homo- et copoly-mères de l'acrylonitrile, les polyacrylates et polyméthacrylates et les homo- et copolymères du chlorure de vinyle, les polycarbo-nates.

2. Les polymères étirés à partir de l'état semi-cristallin tels que par exemple les polyoléfines comme le polyéthylène haute et basse densité, le polypropylène, le polybutène-1, les copolymères éthylène-propylène; les polyamides comme le polycaprolactane, les polyamides 6-6, 11 et 12; le polyoxyméthylène; les polyesters saturés comme le polytéréphtalate de butylène glycol.

3. Les polymères étirés à partir de l'état amorphe et qui cristallisent fortement à l'étirage tels que les polyesters saturés comme les polytéréphtalates, polynaphtalénates, polyhydroxyben-zoates d'éthylène glycol, de propylène glycol ou de dihydroxymé-thyl 1-4 cyclohexane, leurs copolymères et leurs mélanges.

Le procédé est particulièrement avantageux pour les polymères de la 3e catégorie. Parmi ceux-ci les homopolymères ou copolymères du téréphtalate d'éthylène glycol dans lesquels la composante acide est constituée d'au moins 95% d'acide téréphta-lique et la composante diol est constituée d'au moins 98% d'éthylène glycol et dont la viscosité intrinsèque mesurée dans l'orthoch-lorophénol est comprise entre 0,60 et 1,10 dl/g sont particulièrement recommandés. Grâce au procédé, il est possible de mettre en œuvre des polyesters de masse moléculaire relativement basse (Vi ~ 0,85 dl/g), les plus faibles rigidités et tenue au fluage, et la moins bonne aptitude au soufflage se trouvant compensées par l'amélioration des propriétés induites par la thermofijtation partielle.

En pratique, le procédé est réalisé en chauffant le moule même de soufflage à une température voisine ou supérieure jusqu'à 30 à 50° C à la température utilisée pour la biorientation du polymère. La température de biorientation considérée est de manière générale la température effective au début de l'étirage, le plus souvent la plus basse possible compatible avec l'étirabilité, une bonne répartition de la matière et l'obtention d'un niveau élevé d'orientation. Pour les polymères étirés à partir de l'état amorphe, la température de biorientation est généralement supérieure de 10 à 30° C à la température de transition vitreuse commençante (Tg). Pour les polymères étirés à l'état semi-cristallin cette température est située de 5 à 50° C en dessous du point de début de fusion.

Comme moyens de maintenir le moule à la température considérée, on peut utiliser par exemple une circulation de fluide caloporteur par canaux, de même type que ceux utilisés de manière connue pour le refroidissement ou bien le contact de résistances électriques régulées.

Le temps de contact du matériau avec le moule chaud est fonction de l'épaisseur des parois du corps creux. Pour des parois dont l'épaisseur est comprise entre 0,3 et 0,5 mm, le temps de contact utile peut être estimé entre 1 et 20 s; des temps de contact de 2 à 5 s seront généralement suffisants pour des matériaux dont le taux d'étirage planaire (réduction d'épaisseur) se situe entre 5 et 15. Pendant cette phase de thermofixation, il est indispensable que la matière biorientée soit maintenue au contact intime du moule chaud sous l'effet d'une pression suffisante pour obtenir un bon

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transfert de chaleur et permettre à la matière d'épouser la géométrie exacte du moule.

Dès que la thermofixation est réalisée, on peut laisser le matériau se refroidir librement avant de procéder au démoulage. Cependant, pour résorber le retrait spontané qui pourrait se manifester, il est conseillé de procéder successivement à la thermofixation, à l'un et/ou l'autre des processus ci-après:

Un premier mode de mise en œuvre consiste à laisser le matériau se retracter librement en réalisant une décompression partielle ou totale du fluide de soufflage et à resoufifler ensuite le matériau à pression suffisante pour l'appliquer à nouveau contre les parois du moule chaud. Dans ces conditions on constate que le corps creux partiellement thermofixé peut être directement démoulé sans retrait significatif lors du refroidissement naturel qui s'effectue au contact de l'air ambiant. L'utilisation de ce soufflage-resoufflage est plus particulièrement recommandé quand il s'agit de réaliser des corps creux à parois lisses.

Un second mode de mise en œuvre, plus général, consiste à appliquer un refroidissement partiel soit avant l'opération de démoulage sur les parois internes du corps creux, soit après démoulage sur les parois externes du corps creux. Dans les deux cas on utilisera des moyens de refroidissement connus tels que la projection de gaz liquéfiés, pulvérisation d'un brouillard d'eau, soufflage d'air froid, etc. Il est nécessaire que le refroidissement moyen qui est seulement de l'ordre de 10 à 30° C ait été obtenu dans toutes les parties du corps creux de sorte que lors du démoulage ou du relâchement de la pression interne aucune possibilité de retrait ne vienne à se manifester. Dans le cas d'un refroidissement interne, il suffit d'injecter et de disperser le fluide de refroidissement à l'aide de dispositifs d'injection connus en quantité suffisante pour provoquer cet abaissement de la température matière de 10 à 30° C, la pression interne du corps creux étant maintenue totalement ou partiellement.

Un des avantages du refroidissement interne modéré combiné à la thermofixation partielle réside dans l'amélioration du rendu de l'empreinte des corps creux biorientés obtenus à l'aide de moules nervurés.

Dans le cas d'un refroidissement externe, on peut soit maintenir une pression résiduelle à l'intérieur du corps creux telle qu'après ouverture du moule, le corps creux puisse être refroidi sans déformation sous l'effet du gaz ou du liquide froid, soit procéder après évacuation partielle ou totale du fluide de soufflage, à un transfert du corps creux dans un second moule à parois froides de même forme et dimensions puis procéder à un nouvel étirage-soufflage. Ce dernier, mode de mise en œuvre peut être réalisé sur une machine à plusieurs barillets ou carrousels porte-moules, l'un d'eux portant le ou les moules de soufflage/thermofixation, l'autre celui ou ceux de refroidissement.

Il est bien entendu possible de combiner entre eux les différents modes de réalisation décrits qui sont toujours associés à la thermofixation partielle. On peut également appliquer le procédé uniquement sur certaines parties du corps creux, par exemple dans le cas d'une bouteille sur les flancs à l'exclusion du col et du goulot. De même, les conditions nécessaires à la thermofixation partielle d'une part et au refroidissement associé d'autre part peuvent être modulées localement selon la forme, l'épaisseur et le taux d'étirage de chacune des zones particulières du corps creux. Ainsi, la zone du moule de thermofixation correspondant au goulot peut être maintenue à une température différente de celle de la zone des flancs et par ailleurs, le refroidissement effectué par exemple par injection interne de gaz carbonique liquéfié peut être plus intense dans cette partie plus épaisse du corps creux. A cet effet, le moule peut être composé de plusieurs éléments correspondant à chacune des zones particulières du corps creux, chacun d'eux pouvant être chauffé à une température différente; de même le dispositif de pulvérisation de fluide réfrigérant peut être divisé en zones différant les unes des autres par la forme ou la densité des orifices de pulvérisation.

Enfin, le procédé peut être appliqué aux corps creux composites contenant plusieurs couches dont l'une est constituée par exemple de matériau thermoplastique semi-cristallin, et l'autre d'un matériau barrière.

Les corps creux obtenus selon le présent procédé ont des propriétés thermomécaniques remarquables, en particulier une meilleure stabilité dimensionnelle dans un domaine de températures permettant un remplissage ou un nettoyage par des liquides chauds ; pour les polymères biorientés, amorphes ou faiblement cristallins, cette stabilité est améliorée jusqu'à la température de transition vitreuse soit par exemple PVC 80° C, PS cristal s: 100°C, polycarbonates =* 150°C sans cependant que cette température puisse être dépassée; pour les polymères semi-cristallins étirés à partir de l'état amorphe, on constate que la stabilité peut aller très au-delà de la température de transition vitreuse de la préforme, jusqu'à Tg et Tg+40 à 50°C (par exemple 120CC pour le polyéthylènetéréphtalate) tandis que pour les polymères semi-cristallins orientés à partir de l'état cristallin tels que le polyéthylène ou le polypropylène elle peut s'étendre jusqu'à 15 à 30° C en dessous du point de fusion du polymère.

Ces corps creux présentent en outre une rigidité améliorée d'une part vis-à-vis d'effets de compression lorsqu'il s'agit de récipients comportant des nervures ou décorations en creux ou en relief et pour lesquels le rendu d'empreinte du moule est excellent, d'autre part vis-à-vis d'effets de fluage dans le cas de corps creux à parois lisses utilisés pour le remplissage de liquides pressurisés (aérosols) ou de boissons carbonatées. Ces différentes performances, qui distinguent les corps creux obtenus selon le présent procédé des corps creux antérieurs, peuvent être mises en évidence par mesure, en fonction de la température, de la force de retrait, du taux de retrait, du module d'élasticité et de la vitesse de déformation.

On a représenté sur les fig. 1 à 5 différentes courbes obtenues à partir d'éprouvettes découpées dans la partie médiane, sens circonférentiel, de bouteilles biorientées obtenues par le procédé selon l'invention avec thermofixation partielle sur moule chaud et selon la technique conventionnelle sur moule froid (témoin).

Sur chacune des figures, a représente la courbe témoin. Sur les fig. 1 à 3, on a mesuré la force de retrait et la cinétique de retrait en fonction de la température de la manière suivante: l'éprou-vette, de largeur 10 mm, est encastrée à une distance de 30 mm entre les mâchoires d'un dynamomètre placées dans un four de conditionnement à air chaud dont la température s'élève à la vitesse de 5°C par mn.

Pour l'examen de la force de retrait, on enregistre le diagramme force-température en compensant, au début de l'essai, la dilatation thermique du matériau.

Pour l'examen de la cinétique de retrait, on ajuste au moyen d'une vis l'écartement des mâchoires de manière à maintenir la force de retrait à un niveau inférieur ou égal à 5 daN/cm2 et on relève, à l'aide d'un comparateur, le retrait correspondant.

Les courbes b et c correspondent à des éprouvettes prélevées sur des bouteilles en polyéthylène téréphtalate biorentées et thermofixées selon l'invention (voir exemple 1), b sur moule chaud à 130°C, c sur moule chaud avec refroidissement associé.

La courbe d correspond à une éprouvette prélevée sur une bouteille en PVC biorientée et thermofixée sur moule chaud à 130°C (voir exemple 4).

On constate sur les fig. 1 et 2 pour les matériaux étirés à partir de l'état amorphe (catégorie 3), un déplacement des courbes force de retrait/température ou taux de retrait/température vers les niveaux élevés de températures et au-delà de la température de transition vitreuse de sorte que la température d'apparition du début de retrait ou de la force de retrait peut être considérée comme caractéristique du niveau de thermofixation partielle du produit obtenu selon l'invention.

Pour les matériaux amorphes de la catégorie 1, la fig. 3 fait ressortir l'absence de tensions internes susceptibles d'apparaître à

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basse température et une forme générale du spectre de force de retrait exempte du pic caractéristique des contraintes figées obtenues habituellement.

La fig. 4 représente la variation du module d'élasticité en fonction de la température: on évalue la variation du rapport E(T)/E23°C à la fréquence de 110 Hz à l'aide d'un viscoélastimètre RHEOVIBRON. On constate sur la courbe e une meilleure conservation du module d'élasticité de la bouteille en polyéthylè-netéréphtalate biorentée sur moule à 110°C avec refroidissement associé (voir exemple 2).

La fig. 5 illustre la différence de comportement au fluage. On mesure l'allongement en % en fonction de la température, le matériau étant chargé sous 635 daN/cm2 pendant 1 h à 40° C puis soumis à une élévation progressive de température de 5°C/mn.

On observe sur la courbe f une faible déformation de la bouteille obtenue par le procédé selon l'invention jusqu'au voisinage de 90° C contre 50° C seulement pour le témoin.

Ci-après sont donnés différents exemples, bien entendu non limitatifs, destinés à illustrer les conditions de mise en œuvre de l'invention.

la lb le

(selon l'in

(tradi vention vention tionnel)

avec refroi mais non

dissement)

refroidi au

démoulage)

Aspect Cristal

Retrait volumique au démoulage (%) 0,9

Résistance à la compression verticale (daN) ... 18-22 Résistance à la compression latérale (tenue à la préhension) (daN) 7-9

Retrait volumique après remplissage à 85° C (% par rapport au volume initial) 1,1

Cristal Cristal 9,4 0,3

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Exemple 1 :

la On réalise par le procédé à paraison froide une bouteille à parois nervurées en polyester saturé de 1,51 de capacité, pesant 25 42 g, ayant un diamètre de corps de 90 mm et une hauteur totale de 320 mm.

Le polymère est un copolymère de polytéréphtalate d'éthylène glycol contenant 2,5% de motifs isophtalique de viscosité intrinsèque 0,98 dl/g préparé par post-condensation à l'état solide sous 30 vide à partir d'une qualité de viscosité 0,65 dl/g.

On utilise des préformes amorphes issues de tubes extrudés de diamètre extérieur 24,8 mm, épaisseur 2 mm, préalablement découpés, fermés à une extrémité et matricés pour le formage du col par déformation après préchauffage dans un système de 35

matriçage approprié. Les préformes sont conditionnées à 95-100°C dans un four à circulation d'air chaud. Elles sont ensuite amenées au poste d'étirage-soufflage où elles sont soufflées à 95° C sous une pression de 20 bars.

Au cours de la phase d'étirage-soufflage, le matériau est 40 soumis à un rapport d'étirage longitudinal global de 2,6/1 (comprenant l'extension directe par poussoir et le développement de la génératrice le long des nervures) et à un rapport d'étirage circon-férentiel de 3,6/1.

Le moule de soufflage est muni de plaques chauffantes fixées à 45 la partie externe des deux moitiés du moule et d'un circuit de refroidissement permettant l'introduction de CO2 liquide en parallèle avec le fluide de soufflage pendant une durée ajustable à l'aide d'une minuterie, la dispersion du CO2 étant effectuée par des perforations le long du piston d'étirage. 50

Les parois du moule sont portées à environ 130°C, à l'exception du col et des zones proches du col.

La matière biétirée est maintenue pendant 8 s appliquée au contact de la paroi chaude du moule puis l'air de soufflage est partiellement évacué pour abaisser la pression interne de 20 à 55 8 bars. On pulvérise alors le CO2 liquide pendant 3 s, ce qui permet d'abaisser la température moyenne de la matière en dessous de 80° C puis on procède au dégazage et au démoulage.

Dans un second essai (lb) on procède comme précédemment,

sauf que le démoulage est effectué sans refroidissement préalable 60 de l'intérieur du corps creux.

Dans un essai comparatif, on procède selon la méthode traditionnelle, c'est-à-dire que le moule de soufflage n'est pas préchauffé mais normalement refroidi par l'air ambiant, ce qui permet de démouler les bouteilles environ 3 s après le soufflage «s (le).

Les caractéristiques comparées des bouteilles s'établissent comme suit:

On voit que les bouteilles la et lb peuvent supporter sans déformation notable le remplissage à 85° C, la bouteille la présente en outre, du fait d'une meilleure nervuration, des caractéristiques améliorées de résistance à la compression en particulier dans le sens transversal (tenue à la préhension).

Exemple 2:

On réalise, par un procédé «paraison froide», des bouteilles biorientées à parois lisses, d'une capacité 1,5 1 pour un poids de 55 g, destinées au conditionnement de sodas fortement carbonatés (4 volumes de CO2), à partir de préformes injectées à col fileté en polyéthylènetéréphtalate de viscosité intrinsèque, mesurée à 25° C dans l'orthochlorophénol, de 0,84 dl/g.

Dans sa phase d'étirage/soufïlage, la préforme est soumise à un rapport d'extension axiale global de 2,2 et à un rapport d'extension circonférentielle de 4,1. Le préchauffage des préformes est effectué par un four à panneaux radiants (émission maximale dans l'infrarouge à la longueur d'onde de 2 (i) de manière à porter la matière à 100° C, le soufflage intervenant, après une phase de stabilisation, à la température de 95° C (mesurée à l'aide d'un pyromètre infrarouge), la partie filetée ayant cependant été protégée du rayonnement.

Un dispositif de circulation d'huile chaude par des canaux aménagés à l'intérieur du moule est utilisé pour porter sa température à 110° C. A la fin de la séquence normale d'étirage-soufflage, la matière biétirée est maintenue au contact de la paroi chaude du moule sous une pression de 15 bars pendant une durée de 10 s, après quoi on pulvérise à l'intérieur de la bouteille comme fluide de refroidissement un brouillard de gouttelettes d'eau et on procède à une détente puis au démoulage sans retrait appréciable de la bouteille ainsi partiellement thermofixée et refroidie.

On compare les caractéristiques mécaniques des bouteilles ainsi obtenues à celles de témoins non thermofixées en mesurant, sur éprouvettes découpées à la paroi, le module d'élasticité en traction (bar) à 23° C.

Bouteille

Bouteille témoin

selon l'invention

Sens longitudinal

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Sens transversal

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On observe un meilleur équilibre des propriétés de rigidité instantanée sur la bouteille thermofixée. L'amélioration de la stabilité dimensionnelle est illustrée sur les fig. 4 et 5.

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Exemple 3:

On thermoforme, à la cadence de 10 coups/mn, une feuille amorphe d'épaisseur 2 mm en polyéthylènetéréphtalate de viscosité intrinsèque 0,95 dl/g pour réaliser des pots transparents de profondeur 1,8 fois leur diamètre.

Le préchauffage de la feuille est assuré par des éléments infrarouges, sa déformation s'effectue à 95-100° C sous l'effet combiné d'un poinçon et d'une pression d'air.

Le moule de formage est constitué de deux rangées d'empreintes identiques, la première étant portée à 130°C sous l'effet d'un bloc à chauffage électrique régulé, la deuxième étant refroidie par circulation interne d'eau.

Grâce à une avance séquentielle de la feuille, un premier formage est effectué normalement au contact du moule chaud sur lequel le matériau est maintenu pendant 4 s après quoi la pression est relâchée et le poinçon est dégagé, ce qui permet à la feuille de se rétracter partiellement pendant son transfert au niveau du deuxième moule où s'effectue un deuxième soufflage et le refroidissement définitif qui permet le démoulage à la forme exacte de l'empreinte.

Les retraits volumiques des pots ainsi obtenus après remplissage à 90° C s'avèrent inférieurs à 3% alors qu'une déformation supérieure à 25% est observée sur les produits conventionnels.

Exemple 4:

A partir de préformes obtenues par extrusion-soufïlage, on prépare des bouteilles biorientées en PVC rigide d'un poids de 60 g sur un moule à parois lisses d'une capacité de 1,251.

Le rapport d'étirage est limité à la valeur de 1,60 dans le sens longitudinal et 2,70 dans le sens circonférentiel de manière à 5 bénéficier d'une bonne répartition de matière sans risque de rupture, la température de biorientation étant située au niveau le plus bas possible, soit vers 90-92°C.

A l'aide d'un dispositif de chauffage du moule et d'un disposi-10 tif de refroidissement interne de la bouteille identiques à celui décrit dans l'exemple 1, on réalise des bouteilles biorientées partiellement thermofixées par contact de 5 s sur la paroi interne du moule portée à 130°C.

On mesure sur une éprouvette prélevée dans le sens transversal 15 la résilience au choc traction et on la compare à un témoin prélevé sur une bouteille orientée à basse température.

Bouteille Bouteille témoin selon l'invention

Résilience au choc traction 900 à 1200 300 à 600

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Type de rupture Ductile Fragile

R

2 feuilles dessins

Claims

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REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de corps creux biorientés en matière thermoplastique par biétirage-soufflage dans un moule à partir d'une feuille, préforme ou paraison portée à la température de biorientation, caractérisé en ce que le matériau est maintenu ou porté, au moyen de la pression interne au contact de la paroi du moule de soufflage chaud, à une température voisine de la température d'orientation effective ou au maximum jusqu'à 40° C supérieure à la température minimale d'orientation compatible avec le procédé de formage, puis le corps creux formé et thermo-stabilisé partiellement est refroidi ou resoufïlé avant relâchement définitif de la pression interne et démoulage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moule de soufflage est chauffé à une température comprise entre la température minimale d'orientation du polymère et 50° C au-dessus de cette température.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps de contact du matériau avec la paroi du moule de soufflage chaud est inférieur à 25 s.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le temps de contact du matériau avec la paroi du moule de soufflage chaud est compris entre 1 et 5 s.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux est refroidi avant démoulage par projection ou soufflage d'un fluide froid sur ses parois internes tout en maintenant au moins partiellement la pression interne.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux est refroidi après démoulage par projection ou soufflage d'un fluide froid sur ses parois externes tout en maintenant au moins partiellement la pression interne.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux est refroidi, après évacuation totale ou partielle du fluide de soufflage, dans un second moule à parois froides dans lequel on procède à un nouvel étirage-soufflage.
8. Procédé selon l'une des revendications 1, 5,6 et 7, caractérisé en ce que le corps creux est refroidi avant relâchement définitif de la pression interne de manière à abaisser la température moyenne du matériau de 10 à 30° C.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après évacuation partielle ou totale du fluide de soufflage permettant au matériau de se rétracter librement, on procède à un resoufïlage à pression suffisante pour appliquer à nouveau le matériau contre les parois du moule chaud, puis la pression est relâchée et le corps creux démoulé.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel le profil de températures du moule et la répartition du refroidissement sont modulés en fonction de l'épaisseur des parois du corps creux et/ou du taux d'étirage.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la matière thermoplastique est amorphe et non cristallisable à l'étirage.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la matière thermoplastique est amorphe avant étirage et cristallisé sous orientation en gardant sa transparence.
13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel la matière thermoplastique est un polyéthylène téréphtalate, homopolymère ou copolymère.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le moule de soufflage est maintenu à une température inférieure à 130°C, la température matière moyenne étant portée à une valeur comprise entre 80 et 120°C, tandis que l'on maintient la pression interne.
15. Procédé selon la revendication 13 dans lequel le corps creux est soumis à un refroidissement après thermofixation partielle et avant relâchement définitif de la pression interne et démoulage de sorte que la température matière soit abaissée de 10 à 30° C.
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 dans lequel la matière thermoplastique est semi-cristalline et la température du moule est comprise entre 5 et 50° C en dessous de la température de ramollissement du polymère.
17. Corps creux obtenu par le procédé selon la revendication 1.