FR2516895A1 - Recipient et dispositif et procede pour son obtention - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES RECIPIENTS. LE RECIPIENT 30D EN UNE MATIERE THERMOPLASTIQUE POSSEDE UN CORPS 32D, UN COL 37D ET UNE PARTIE INFERIEURE CENTRALE 34D. CETTE DERNIERE EST CONSTITUEE DE MATIERE PRINCIPALEMENT AMORPHE ETOU THERMOCRISTALLISEE ET FORME UN RENFLEMENT DIRIGE VERS L'INTERIEUR DU RECIPIENT. LA SURFACE D'APPUI 36D COMPORTE A SON VOISINAGE UNE SURFACE ANNULAIRE 35D QUI A SUBI UN FLUAGE PAR ETIRAGE ETOU REFACONNAGE ET QUI A ACQUIS DES CONTRAINTES INCORPOREES EN VUE DE LA CONTRACTER. LE RECIPIENT AINSI OBTENU PRESENTE UNE GRANDE RIGIDITE.

Description

La présente invention est relative à un récipient
en une matière thermoplastique, de préférence en téré-
phtalate de polyéthylène ou en une matière similaire et
concerne également un procédé et un dispositif de fabri-
cation d'un tel récipient et, plus particulièrement, un récipient avec une partie inférieure centrale en une matière amorphe, orientée et/ou thermocristallisée, qui forme un bombement dirigé vers l'intérieur du récipient qui fusionne Ei un surface de matière autour de la partie inférieure centrale Ladite surface de matière a subi une couléeou fluge de matière par étirage et/ou reformage et a été contractée et/ou a acquis des
contraintes incorporées par chauffage, si bien que la-
dite surface de matière empoche le bombement vers l'in-
térieur de ce redresser ou de se retourner vers l'ex-
térieur lorsqu'on accroit la pression à l'intérieur du
récipient et/ou sous l'effet du chauffage de ce dernier.
Le domaine de l'emballage a besoin de récipients en matière thermoplastique susceptibles de résister à une pression interne d'au moins environ 7 kgf/cm 2 ( 6,86 bars) pour la conservation de boissons gazeuses, par
exemple la bière ou des boissons non alcoolisées.
Jusqu'à présent, il n'a pas été possible d'obtenir, pour un prix raisonnable, des récipients en forme de boite capables de se tenir librement debout ou à station autonome qui, par exemple dans des conditions
défavorables, e g à température élevée, ne se défor-
ment que dans une mesure tellement négligeable que la déformation peut être acceptée en regard du changement de volume, du changement de forme, de la stabilité de station ou d'appui, etc. C'est principalement le fond du récipient qui engendre des problèmes, étant donné que la déformation du fond provoque une diminution de la stabilité de station du récipient Existe également le risque de
voir le fond se fendiller ou se déchirer ou se retour-
ner vers l'extérieur Pour satisfaire la demande de résistance à la pression interne et de stabilité de station, le fond du récipient possède, conformément aux techniques connues,-une forme principalement sphérique et le récipient est équipé d'une base séparée qui est collée, soudée au récipient ou pincée ou sertie en position sur celui-ci Une telle forme de construction est naturellement coûteuse, en raison des opérations de fabrication supplémentaires que la production et l'assemblage de deux parties séparées exigent La quantité de matière nécessaire à la confection de la partie inférieure du récipient assemblé est également
indésirablement importante.
Les récipients à station autonome connus à ce Jour
et qui ne possèdent pas de base séparée manquent égale-
ment beaucoup trop de résistance et au cours des tenta-
tives d'utilisation de ces récipients aux fins ici
spécifiées, ils se sont fendus sous l'effet de l'éléva-
tion de la pression qui s'opère au cours du remplissage
et de la manipulation des emballages remplis.
Une condition indispensable à laquelle les embal-
lages doivent répondre est que leurs coûts doivent
pouvoir être acceptés en regard du prix final du pro-
duit mis sur le marché de la consommation Les coûts
d'emballage pèsent également lourds parce que les embal-
lages sont fabriqués et utilisés en grande série.
Conformément aux techniques connues, il a été possible par l'emploi d'une importante quantité de matière pour chaque emballage, de parvenir à un emballage en matière thermoplastique à station autonome avec la possibilité de satisfaire aux exigences précédemment indiquées, mais la quantité de matière utilisée était si élevée que les coûts se sont trop élevés pour permettre
d'encore accepter de tels emballages.
2516 & 95
Conformément aux techniques connues, il est possi-
ble de produire des bouteilles possédant un goulot en une matière monoaxialement orientée avec un corps de récipient habituellement cylindrique en une matière biaxialement orientée et avec une partie inférieure
centrale en une matière amorphe ou thermiquement cris-
tallisée De tels récipients possèdent un corps dans lequel on obtient l'étirage par mise en oeuvre d'un procédé conformément auquel le degré d'étirage de la matière en direction axiale du corps du récipient et en direction circonférentielle du corps Xdu récipient est principalement déterminé par l'aptitude de la matière elle-même à s'allonger lorsque la préforme est soumise à une pression interne cependant qu'elle est soufflée en la forme du récipient En règle générale, on obtient un étirage insuffisant de la matière le long
de l'axe du récipient, bien que pour certaines applica-
tions, des tentatives aient été faites pour améliorer cet étirage à l'aide d'un dispositif mécanique sous la forme d'un mandrin qui étend la préforme le long de son axe au cours de l'étape initiale de soufflage de la préforme en la forme du récipient Des exemples de cette technique peuvent se lire dans les brevets britanniques NO 1 536 194 et 2 052 337 La technique connue décrite concerne uniquement la production de bouteilles et ne se rapporte nullement à la production
de récipients de la nature de boîtes.
Il est onnu que le téréphtalate de polyéthylène que l'on abrégera dans la suite du présent mémoire en TPE, qui est étiré monoaxialement et plus particulièrement biaxialement environ 3 fois en direction de chaque axe, acquiert des propriétés matérielles extrêmement bonnes, voir à ce propos, par exemple le brevet des Etats-Unis
d'Amérique NO 4 152 667 Une méthode technique extrême-
ment sre et efficace d'obtention d'un tel étirage
consiste à étirer la matière Jusqu'à ce qu'elle su-
bisse un fluage Les exemples de techniques qui met-
tent en oeuvre un tel étirage sont donnés dans les
brevets britanniques N 2 052 365 et 2 052 367.
Le TPE qui est étiré de façon à subir un fluage possède, ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, une résistance à la traction extrêmement élevée alliée à un faible allongement En relation avec le refaçonnage de préformes contenant une telle matière, il n'est par conséquent pas possible de poursuivre l'étirage de la matière dans la direction d'étirage antérieure, afin d'obtenir la forme souhaitée du récipient Au surplus,
lors du chauffage du TPE qui a été étiré et par consé-
quent orienté, la matière se contracte dans la direc-
tion d'étirage La contraction ou retrait qui s'opère lorsque l'étirage a été effectué au point qu'un fluage se soit manifesté dans la matière et également dans le
cas de conditions d'étirage moins importantes et indé-
pendamment du fait que l'étirage soit monoaxial ou
multiaxial, par exemple biaxial Ces propriétés accen-
tuent les problèmes associés au refaçonnage d'une pré-
forme en un récipient.
Les propriété physiques mentionnées ci-dessus ne s'appliquent pas uniquement au TPE mais également dans un degré plus ou moins important à de nombreuses autres matières thermoplastiques Comme exemples de
telles matières, on peut citer le polyhexaméthylène-
adipamide, la polycaprolactame, le polyhexaméthylène-
sébaçamide, le 2,6-naphtalate de polyéthylène et le 1,5-
naphtalate de polyéthylène, le 1,2-dioxybenzoate de polytétraméthylène et les copolymères du téréphtalate d'éthylène, de l'isophtalate d'éthylène et d'autres
matières plastiques polymères anlogues.
La présente invention concerne un récipient prin-
cipalement du type boite, ainsi qu'un procédé et un
dispositif de fabrication d'un tel récipient.
Le récipient possède une partie inférieure centrale ou fond central qui se compose principalement d'une matière amorphe, orientée et/ou thermocristallisée, ladite partie inférieure centrale étant entourée d'une zone ou surface annulaire de matière orientée La partie inférieure centrale est déplacée vers l'intérieur
en direction du centre du récipient et ceci a pour résul-
tat la création d'une surface de station X d'appui annu-
laire voisine de et principalement à l'extérieur de la partie inférieure centrale La surface annulaire de matière est formée par étirage jusqu'à fluage d'une matière principalement amorphe qui, comme dans le cas d'une ébauche tubulaire, est située au voisinage de la
fermeture inférieure de l'ébauche et qui, avant l'éti-
rage, est une partie annulaire et principalement amor-
phe de matière dans l'ébauche Pour certaines applica-
tions, la partie annulaire de matière dans l'ébauche est au moins partiellement située à une plus faible
distance de l'axe de l'ébauche que la matière constitu-
ant les parois principalement cylindriques de l'ébauche Par étirage jusqu'à fluage, la matière dans la section de forme annulaire, subit une orientation principalement
le long de l'axe du récipient, à laquelle vient s'ajou-
ter une certaine orientation de préférence moindre dans
la direction circonférentielle de la matière La sur-
face annulaire de la matière forme par conséquent dans le récipient une transition entre la matière du corps du récipient et la partie inférieure centrale de ce
récipient.
La matière étirée jusqu'à fluage dans la surface annulaire a subi un certain degré de contraction du fait du chauffage de la matière jusqu'à une température supérieure à la transition vitreuse Cependant, la partie inférieure centrale située à l'intérieur de la surface annulaire de matière empêche un retrait complet correspondant à la température accrue de la matière, si bien que prennent naissance dans la matière annulaire des forces qui servent à contracter (rétracter) encore davantage la matière Par suite, la surface annulaire de matière possède une tendance extrêmement faible à s'allonger et empoche le bombement interne de la partie
inférieure centrale de se redresser et/ou de se retour-
ner vers l'extérieur sous l'effet d'une pression in-
terne augmentée dans le récipient et/ou sous l'effet
d'une température accrue de la matière du récipient.
La matière dans la surface annulaire possède, dans le cas du TPE, une cristallisation maximale
d'approximativement 17 % qui s'est manifestée en rela-
tion avec l'étirage de la matière jusqu'à fluage,
cristallisation à laquelle vient s'ajouter la cristal-
lisation thermique qui se manifeste en relation avec le traitement thermique de la matière et qui s'élève Jusqu'à un maximum d'environ 15 %et est, de préférence,
inférieure à 10 %.
Dans une version préférée de l'invention, toute la matière dans la partie cylindrique de l'ébauche est étirée jusqu'à fluage, si bien que les parties
de matière qui sont situées le plus près de la ferme-
ture inférieure de l'ébauche étirée correspondent à la surface annulaire de matière Dans un récipient qui a été formé à partir d'une telle ébauche, le
corps du récipient et la partie constituant le goulot-
de la matière consistent en une matière orientée le
long de l'axe du récipient avec une orientation cor-
respondant à l'orientation donnée à la matière en
relation avec l'étirage monoaxial jusqu'à fluage.
En plus de l'orientation-le long de l'axe du récipient, la matière possède également une certaine orientation de préférence moindre en direction circonférentielle
16695
du récipient, comme aussi une certaine cristallisation
thermique de préférence moindre.
Selon une application initiale de la version pré-
férée, le récipient a la forme d'un cylindre droit dont les parois sont constituées de matière orientée
le long de l'axe.
Selon une seconde application, les parois du ré-
cipient possèdent, en plus de l'orientation axiale, une
orientation en direction circonférentielle du récipient.
Selon une troisième application, la partie infé-
rieure centrale contient des parties de matière dont l'épaisseur d'origine a été réduite par compression jusqu'à une mesure qui confère des propriétés améliorées à la matière, correspondant aux propriétés de la matière
obtenue en relation avec l'étirage de la matière jus-
qu'à fluage Dans le cas du TPE par exemple, de telles propriété améliorées commencent à apparaître à une compression approximativement double Conformément à la présente invention, il est possible de façonner ces parties renforcées de matière, par exemple en forme de carrés, d'anneaux concentriques, de nervures dirigées vers les parois du corps du récipient et de
combinaisons de ces formes.
Suivant une version de l'invention, le récipient est stable de forme jusqu'à une certaine température élevée Ceci a été obtenu par chauffage de la matière jusqu'à, au moins, ladite température De même, un certain degré de cristallisation thermique se manifeste dans la matière, en plus de la cristallisation qui
s'opère par orientation.
Selon certaines versions, la matière dans la partie inférieure centrale possède une cristallisation thermique élevée en comparaison de l'autre matière du
récipient -
Selon d'autres versions encore, la partie infé-
rieure centrale est agencée avec des sections de matière renforcées plus épaisses qui forment un motif ou modèle de carrés, d'anneaux concentriques, de nervures radiales, etc Ces sections renforcées de matière possèdent,
de préférence, une cristallisation thermique accrue.
Dans le cas du TPE et avec la matière étirée jusqu'à fluage, la matière présente dans le corps du récipient et dans la partie formant le goulot ou bouche possède unecristallisation de l'ordre de 15 à 33 %, de
préférence de l'ordre de 15 à 25 % La cristallisa-
tion est constituée partiellement de la cristallisa-
tion qui survient en relation avec l'orientation de
la matière et partiellement de la cristallisation pro-
voquée par voie thermique La cristallisation qui survient par orientation s'élève, dans le cas de l'orientation biaxiale, jusqu'à un maximum théorique d'environ 33 %, mais, dans la majorité des applications, on utilise des conditions d'orientation-qui limitent la
cristallisation atteinte par orientation à environ 25 %.
Dans l'application initiale susmentionnée de l'in-
ventiaj la cristallisation qui survient par orientation est limitée jusqu'à un maximum de 17 % auxquels il faut ajouter, lorsque cela est d'application, la cristallisation thermique s'élevant jusqu'à un maximum
d'environ 15 % et, de préférence inférieure à 10 %.
Dans la seconde application, la cirstallisation qui survient par orientation peut atteindre le maximum théorique mentionné d'environ 33 %, mais, dans la plupart des applications, elle possède une valeur qui se situe dans l'ordre de 15 à 25 % 9, auxquels il faut
ajouter, lorsque cela est d'application, la cristal-
lisation thermique s'élevant jusqu'à un maximum de 15 %
et, de préférence, inférieure à 10 % -
En fonction de la version de la partie inférieure que l'on choisit, la cristallisation dans la matière de
la partie inférieure varie de quelques pourcent jus-
qu'à environ 25 à 30 %, la cristallisation provoquée par voie thermique étant habituellement inférieure à
10-15 %.
Les valeurs de la cristallisation indiquées dans la présente demande de brevet sont basées sur la théorie avancée dans la publication t'Die Makromolekulare Chemie''176, 2459-2465 ( 1975) Les valeurs se réfèrent
à la matière constituée par le TPE Dans les applica-
tions de l'invention qui font appel à d'autres matières,
on peut bien évidemment obtenir des valeurs de cristal-
lisation qui sont caractéristiques de ces matières.
Pour la production d'un récipient conforme à la présente invention, on utilise une ébauche tubulaire de matière principalement amorphe Le tube est fermé d'un côté La matière présente dans les parois du
tube est étirée jusqu'à fluage au moins dans une sur-
face annulaire de matière voisine de la fermeture
inférieure de l'ébauche.
Selon une version préférée de la présente invention, la matière est étirée en faisant passer l'ébauche complète à travers une bague d'étirage, en même temps qu'un mandrin occupe l'intérieur de l'ébauche De cette manières l'ébauche est allongée d'une quantité correspondant à la réduction de l'épaisseur des parois de l'ébauche Dans le cas du TPE, l'allongement est environ le triple Au cours du passage de l'ébauche
à travers la bague d'étirage, il se forme, à la transi-
tion entre la matière qui a déjà passé à travers la bague d'étirage et la matière qui est juste en train de passer à travers elle, une zone de transition entre la
matière étirée le long de l'axe de l'ébauche, c'est-à-
dire la matière orientée et la matière qui n'a pas
encore été étirée, c'est-à-dire une matière principa-
lement amorphe De la chaleur est libérée concomitam-
ment à la restructuration des molécules qui se produit au cours du passage de la matière à travers-la bague
d'étirage Tant le mandrin interne que la bague d'éti-
rage sont maintenus à une température qui se situe au
voisinage de ou dans la plage des températures de tran-
sition vitreuse de la matière, que l'on appellera dans la suite du présent mémoire, TV En règle générale, des passages destinés à cette fin sont agencés tant dans le mandrin que dans la bague d'étirage en vue de véhiculer un liquide destiné à réguler la température
du mandrin et de la bague d'étirage respectivement.
Dans le cas de l'existence d'une température excessive-
ment élevée dans le mandrin à la zone de transition, le contact entre le mandrin et la bague d'étirage est perdu dans des parties de la zone de transition, ce qui conduit à l'apparition d'effets indésirables dans la matière qui doit passer ou qui est passée à travers la bague d'étirage En combinaison avec son passage à travers la bague d'étirage, on laisse la matière adopter temporairement une température quelque peu supérieure à la TV Dans le cas du TPE, une température supérieure à 1050 C est en règle générale indésirable Dans la
demande de brevet allemand DOS 31 21 524 6, on a dé-
crit une version d'étirage de matière faisant appel à
des bagues d'étirage telles que décrites en bref ci-
dessus. De préférence, en relation avec l'étirage récemment décrit de la matière dans les parois de l'ébauche, on donne à la fermeture inférieure une forme qui coïncide largement avec la forme finale de-la partie inférieure centrale du récipient qui doit être façonné Le formage ou façonnage de la partie inférieure s'opère à l'aide d'une matrice et d'une estampe ou poinçon que l'on place sur le mandrin interne et dispose sur un élément externe respectivement et que l'on peut ajuster l'un par rapport à l'autre le long de l'axe du mandrin Le reformage ou refaçonnage de la fermeture inférieure a normalement lieu à une température dans la zone de la
TV Cependant, le refaçonnage ou reformage dans cer-
taines formes de réalisation de l'invention se produit
également au-dessus ou en-dessous de la zone de la TV.
La partie principale de la matière présente dans la
partie inférieure est par conséquent, également immédia-
tement après le procédé de refaçonnage ou reformage réel,
principalement amorphe ou encore thermiquement cristal-
lisée. Par le refaçonnage de la fermeture inférieure de
l'ébauche comme on l'a décrit dans le paragraphe pré-
cédent, le poinçon déplace la matière présente dans la fermeture inférieure, au cours de la dernière partie de son mouvement relatif vers la matrice, en direction de la partie ouvrante de l'ébauche, en même temps que la fermeture inférieure est arquée vers l'intérieur de l'ébauche L'élévation de la longueur du profil de la matière dans la partie inférieure ainsi obtenue a pour résultat que la matière présente dans la fermeture inférieure, qui s'amalgamme à la matière présente dans la paroi de l'ébauche qui est axialement orientée et étirée jusqu'à fluage, est soumise à des forces de traction tellement élevées qu'un fluage de matière s'opère dans la zone de transition susmentionnée à des températures de la matière qui se situent dans la gamme de la TV ou en- dessous de la TV A ce propos, outre la matière présente dans la paroi déjà étirée jusqu'à fluage, il se forme une bague de matière étirée jusqu'à fluage qui limite vers l'extérieur la matière par ailleurs principalement amorphe dans la partie inférieure et forme la transition entre la partie principalement cylindrique du récipient et la
partie inférieure centrale du récipient en question.
L'espace de formage qui survient entre le poinçon et la matrice lorsque leurs mouvements en direction l'un de l'autre sont terminés, est adapté à la forme finale souhaitée du fond du récipient qui est en cours de fabrication ou est adapté à une forme qui convient à
l'étape de refaçonnage suivante En fonction des pro-
priétés souhaitées de la matière à l'intérieur de la bague de matière étirée, l'espace de formage est conçu
de manière à former ou à réaliser des nervures de ren-
forcement, etc, dans la partie inférieure, selon les modalités susmentionnées Dans certaines applications, le poinçon et/ou la matrice possèdent une température élevée si bien que la matière dans partie inférieure subit une cristallisation thermique simultanément au
refaçonnage ou reformage de la partie inférieure.
Au cours de l'étape suivante, l'ouverture de l'em-
bouchure, col ou goulot de l'ébauche est élargie ou réduite de calibre, ce qui s'effectue de la manière la plus simple en comprimant l'ébauche sur un manchon ou mandrin cinique L'accroissement maximal admissible
de la circonférence de l'ouverture est adapté à l'éti-
rage de la matière nécessaire pour obtenir un fluage de la matière Dans le cas du TPE, l'accroissement
maximal admissible est d'environ 3 X Au cours du re-
façonnage ou reformage du col ou goulot, la matière possède une température supérieure à la TV On choisit
en outre la température eu égard et normalement supé-
rieure à la température maximale à laquelle le récipient
sera exposé en cours d'utilisation.
Selon une version de l'invention, la matière ré-
siduelle de l'ébauche est chauffée à la même tempé-
rature, ce qui signifie que la matière étirée jusqu'à el 13 % I:leul:j eanleagdm 9 l op luemalsnre uos iq i:ue T-& çç -aed 49 agjjnuqogad aoueagsgid op 488 amaojgad BI -agumaojea op no e 2 muuobujoi op eanqeapdmel el i egsnça q.sa aaq Tjmm ml op eanieagdwe% BI enbsaol lemiojgad el op amaoj op S 4 uemasu Bqo sel TSUTU elTA 9 UO lagmaoj no aguuobuj 9 % 9 e Iolnog no loo el luumaoj 9 Taed 81 Oç ellenbel i eanqejadmn ml eane Tagjuy s Tum & eaq Tem el op AI BI i eana Tagdns euljjnos op ain-4 uagdmn eun 1 ,nbsn amaojgad el aj:j:neqo uo 'logeEjjnos op elnow un suep ne TI 4 uemellan Tquq e Tnb ao logmaojea-no eauuobejea qa 4 v q TOP amaoj:gad 'el: 1 p' Seo Sap suip(j çz * 89 a T 49 oaq Tilvm el op uo T 4 oua 4 uoo no 4 Tualea 61 49 Iolnog no loo el luemioj uo T 4 oas ml op 92 emioj: al no e 2 13 uuoôej: al nualqo e uo
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689 LSZ
température de soufflage dans le moule de soufflage par le fait que la préforme est complémentairement chauffée dans le moule, ou bien encore par le fait qu'elle se refroidit légèrement lorsqu'elle est placée dans le moule de soufflage L'ajustement de la tempé- rature s'effectue conformément à une technique connue, par exemple à l'aide d'un mandrin interne, d'un liquide circulant, de parois du moule chaudes, etc, cependant que la matière présente dans la préforme se trouve à
la température de soufflage, l'intérieur de la pré-
forme est mis sous pression et la préforme est dilatée jusqu'à ce qu'elle soit en contact avec les parois du moule de soufflage, cependant que la longueur du profil
de la matière est simultanément conservé On y par-
vient en déplaçant le fond de la préforme vers l'ouver-
ture de la préforme, tout en déplaçant simultanément
la partie inférieure centrale du moule de soufflage.
Au cours de l'étape finale de formage du récipient, la partie inférieure centrale déplacée forme dans le moule
de soufflage des surfaces de transition égales ou uni-
formes avec des surfaces voisines, en même temps que la préforme dilatée se trouve en contact avec toutes
les surfaces de formage dans le moule de soufflage.
Par le contact avec les surfaces de formage du moule
de soufflage, la cristallisation thermique de la ma-
tière vient s'ajouter au cours d'une autre version de l'invention, en plus de la cristallisation de la
matière obtenue par l'étirage axial et transversal.
Dans certaines applications, la cristallisation
thermique de la matière dans le récipient est entrepri-
se en combinaison avec le formage final précédemment décrit de la préforme et, dans certaines applications, également en combinaison avec le formage de la partie
inférieure centrale.
2516 D 95
Selon la présente invention, il est possible de produire un récipient dont la forme demeure permanente lors du chauffage jusqu'à une température au voisinage de la température de soufflage de la matière et/ou de la température des surfaces de formage du moule de
soufflage La température de soufflage et la tempé-
rature de surface de formage du moule de soufflage sont habituellement inférieures à la température à laquelle la matière de la partie formant col ou goulot
de l'ébauche est refaçonnée ou reformée.
On décrira à présent également l'invention en se
référant à un certain nombre de figures parmi lesquel-
les
la figure 1 représente une vue en coupe transver- sale axiale à travers une ébauche cons-
tituée principalement de matière amorphe, la figure 2 représente une vue en coupe transversale axiale à travers une préforme formée à
partir de l'ébauche telle que représen-
tée sur la figure 1,
la figure 3 représente la préforme telle que présen-
tée sur la figure 2 avec le fond refa-
conné ou reformé, la figure 3 a représente la zone A de la figure 3 plus en détail, la figure 4 représente la préforme après qu'elle ait été chauffée en vue d'éliminer les contraintes de la matière accumulée dans la matière de la partie cylindrique de la préforme en combinaison avec le formage de la préforme, la figure 4 a représente la zone B de la figure 4 plus en détail, les figures montrent des versions d'un récipient a c formé par refaçonnage ou reformage de la partie formant le col, goulot ou bouche de la préforme telle que représentée sur la figure 4,
la figure 6 représente un récipient formé par refor-
mage du récipient tel que représenté sur la figure 5 b, la figure 7 représente un dispositif de refaçonnage ou reformage de la partie inférieure de la préforme, les figures représentent un dispositif de refaçonnage
8 10
ou reformage d'une préforme dans un
récipient tel que représenté sur la fi-
gure 6 au cours de diverses étapes du
procédé de refaçonnage ou reformage.
Sur la figure 1, on a représenté une ébauche tubu-
laire 10 en une matière principalement amorphe avec une partie cylindrique 12 et une fermeture 14 à l'une de
ses extrémités.
* La figure 2 représente une préforme 20 formée à partir de l'ébauche 10 par étirage de la matière dans
la partie cylindrique 12 de l'ébauche 10 Jusqu'à fluage.
La préforme ainsi obtenue possède une partie cylindrique
22 et une partie inférieure ou de fond 24.
Les figures 3 et 3 a montrent la préforme telle que représentée sur la figure 2 avec la partie inférieure refaçonnée 24 a Dans ertaines applications, la partie inférieure 24 est refaçonnée avec la matière à une température qui se situe dans une gamme inférieure à la zone de températures thermoélastiques de la matière
(dans ou en-dessous de la gamme des TV) L'accroisse-
ment de la longueur du profil de la partie inférieure 24 que le refaçonnage entraine, signifie que la préforme
telle que représentée sur les figures 3 et 3 a est pour-
vue, en combinaison avec le refaçonnage oureformage, d'une surface annulaire de matière 25 a étirée Jusqu'à
fluage, que l'on appellera dorénavant transition annu-
laire dans la suite du présent mémoire, qui est formée
d'une matière amorphe qui, dans l'ébauche 10, est situ-
ée dans la transition entre la fermeture 14 de l'ébauche et la partie cylindrique 12 de l'ébauche L'article représenté sur la figure 2 a subi un certain degré
d'étirage, bien qu'inférieur à l'étirage qui corres-
pond au fluage de la matière Lors du refaçonnage ou
du reformage de la partie inférieure 24, la zone pré-
étirée précédemment indiquée de matière est soumise à un étirage supplémentaire avec pour résultat que la matière subit un fluage et coule Par conséquent, la matière coule dans l'ébauche 10 et la matière, qui coule, est située plus à proximité de l'axe de l'ébauche que la matière qui, dans l'ébauche, forme la partie cylindrique 12 La matière de la transition annulaire possède un rayon initial plus faible que la matière dans la partie cylindrique Les figures indiquent également une surface de station ou d'appui qui porte
la notation de référence 26 aainsi que la partie for-
mant bouche, col ou goulot de la préforme qui porte la
notation de référence 27 a.
Selo% une autre version, la partie inférieure 24 est refaçonnée ou reformée cependant que la matière se trouve à une température qui se situe dans la plage des
températures thermoplastiques de la matière Il s'en-
suit que la longueur du profil de la partie inférieure augmente en combinaison avec le reformage au fur et à mesure que l'épaisseur de la matière dans la partie inférieure diminue au cours de l'allongement simultané de la matière L'équivalent à la transition annulaire de matière qui est étirée jusqu'à fluage comme décrit dans le paragraphe précédent de la présente demande, consiste en une surface annulaire de matière étirée Jusqu'à fluage qui a été formée au cours du passage de l'ébauche à travers la bague d'étirage et qui est située au voisinage de la partie inférieure 24 de l'ébauche Les figures 3 et 3 a représentent également la surface annulaire de matière qui est formée selon
cette version et à laquelle on a concomitamment attri-
bué la notation de référence 25 asur les figures.
Les figures 4 et 4 a représentent la préforme telle que montré sur les figures 3 et 3 a, qui a été chauffée Jusqu'à une température supérieure à la zone des TV de la matière Dans le cas du TPE, la matière a été
chauffée Jusqu'à une température de préférence supéri-
eure à la zone de TV d'au moins environ 40 C, c'est-à-
dire qu'elle a été chauffée Jusqu'à au moins environ 120 C Par le chauffage, on donne à la préforme une longueur axiale plus faible et un diamètre plus faible à la partie cylindrique 22 b (cf les figures) La réduction du diamètre de la transition annulaire 25 a a pour résultat que la partie inférieure 24 b de la préfúrme 20 d reçoit une courbure plus aiguë que la partie inférieure 24 a et se bombe ou se renfle par conséquent plus profondément dans la partie cylindrique
que ne le fait la partie inférieure 24 a Dans la ver-
sion de l'invention o la transition annulaire 25 a est formée par de la matière amorphe plus proche de l'axe de l'ébauche que la matière présente dans les parois cylindriques de l'ébauche, l'effet de contraction dans la transition annulaire 25 a est intensifié, ce qui a généralement pour résultat un plus fort bombement vers * 30 l'intérieur de la partie inférieure 24 dans la partie
cylindrique 22 b.
Les figures 5 a-5 c représentent d'autres versions d'une version initiale de récipients, 30 a, 30 b et 30 c, conformes à la présente invention, qui sont formés par la préforme 20 b refaçonnée ou reformée dans sa partie
2516 E 95
formant bouche, goulot ou col 27 b Sur la figure 5 a, le récipient 30 a possède un col ou goulot évasé 37 a, sur la figure 5 b, le récipient 30 b possède un goulot ou col évasé conique 37 b et, sur la figure 5 c, le récipient 30 c possède un goulot ou col étranglé 37 c. Les parties formant goulot ou col sont adaptées à se replier ensemble avec une section terminale d'étanchéité
qui n'est cependant représentée sur aucune des figures.
Sur ces figures, on voit que la partie inférieure cen-
trale porte les notations de référence 34 a-34 c, que les transitions annulaires portent les notations de référence 35 a-35 c et que les surfaces de station ou d'appui annulaires portent les notations de référence
36 a-36 c.
Dans une autre version d'un récipient 30 b repré-
senté' sur la figure 6, la longueur de contour de la matière étirée jusqu'à fluage dans la partie formant col ou goulot 37 b du récipient, la partie cylindrique
32 b du récipient et dans la zone de transition annu-
laire 35 d, coïncide avec la longueur du contour cor-
respondant de la partie formant col ou goulot 27 b, la partie cylindrique 22 b et la zone de transmission annulaire 35 b La partie inférieure centrale 34 d du
récipient n'est pas aussi épaisse que la partie inféri-
eure centrale 24 b de la préforme 20 b Selon une version préférée, la partie inférieure centrale est également plus mince dans les parties les plus proches de l'axe du récipient Entre la partie inférieure centrale 34 d et la surface d'appui ou de station annulaire 36 d du récipient, se trouve la surface annulaire 35 d de matière étirée jusqu'à fluage, qui stabilise la forme de la partie inférieure 34 d et empêche la partie inférieure de se retourner vers l'extérieur lorsque la pression dans le récipient s'élève et/ou lorsque le récipient est chauffé La surface annulaire de matière 35 d
2516 Q 95
correspond dans la préforme 20 a à la surface annulaire de matière 25 a Il résulte également de toute évidence de figure que la matière dans la partie cylindrique 32 d et dans la partie formant goulot ou col ou bouche 37 d du récipient, est étirée dans la direction cir- conférentielle du récipient, outre son étirage le long de l'axe du récipient Cet étirage (circonférentiel) s'élève au maximum jusqu'à un étirage qui engendre un fluage de la matière La figure 7 représente le principe d'un dispositif de refaçonnage ou reformage d'une préforme 20 telle que représentée sur la figure 2 en une préforme 20 a telle que représentée sur la figure 3 On voit sur cette figure 7 un corps de mise en place 40 avec une cavité cylindrique 41 dont le diamètre correspond au diamètre externe de la préforme 20 Un mandrin avec un diamètre adapté au diamètre intérieur de la préforme 20 est un élément de formage initial 42 qui est mobile le long de l'axe de la cavité et par rapport à un second élément de formage 43 Le premier élément de formage est situé à l'intérieur de la préforme 20 et le second élément
de formage est situé de l'autre côté-de la partie in-
férieure 24 de la préforme Le premier élément de for-
mage 42 présente une surface de formage 44 concave par rapport à la partie inférieure 24 et le second élément de formage présente une surface de formage convexe 45 par rapport à la partie inférieure Pour des raisons de simplicité, les éléments d'entralnement du mouvement des éléments de formage ont été omis de la figure, mais ces éléments d'entralnement peuvent être agencés et disposés conformément à n'importe quelle technique déjà
connue Au surplus, le mouvement des éléments de for-
mage l'un vers l'autre est réglé en manière telle que dans la position finale, la distance entre les surfaces de formage des éléments de formage corresponde à
2516 G 95
l'épaisseur de la partie inférieure refaçonnée 24 a.
La figure représente également des éléments d'arrêt
ou butées 46 qui régulent le mouvement maximal du pre-
mier élément de formage 42 en direction du corps de mise en place 40 On a marqué les directions de mouve-
ment des premier et second éléments de formage respec-
tivement à l'aide des doubles flèches A et B. Les figures 8-10 représentent une version d'un dispositif pour le formage final d'une préforme telle que représentée sur la figure 3 ou la figure 4 Même
si une préforme 20 b contractée par chauffage est re-
présentée sur la figure 8, il est juste aussi aisé
d'utiliser le dispositif pour le refaçonnage ou refor-
mage d'une préforme 20 a.
Les figures montrent un moule de soufflage 50 avec deux demi-moules 51 a, b A la partie inférieure du moule de soufflage se trouve une cavité cylindrique 52 limitée par les deux demi-moules 51 a, b et avec un diamètre adapté au diamètre de la préforme 20 d afin de permettre à la préforme de passer dans la cavité Dans úa-,avité du moule de soufflage, on a agencé une partie inférieure 53 qui est mobile dans la cavité en question et dans la direction de la flèche à double pointe D de manière à prendre la position représentée
sur la figure 10 dans l'une de ses positions terminales.
La partie inférieure 53 correspond au second élément de formage susmentionné 43 et comme ce dernier, elle est pourvue d'une surface de formage convexe 55 Un mandrin principalement cylindrique 56 possédant un diamètre coïncidant sensiblement avec le diamètre interne de la préforme 20 b et adapté à permettre à ce mandrin de passer dans la préforme, correspond au premier élément
de formage précédemment mentionné 42 et, comme ce der-
nier, il est pourvu d'une surface de formage concave 54.
A sa partie supérieure, le mandrin est pourvu d'une -
ain STS el ans qquesgadea onb jet j TI Tsods Tp gç un sump guo Tno T Iddep aldmexeip ea 4 TI q galnq 9 p q O ? 19 4 u O z SUOTS Je A sel quep OZ amiosgad el op ageuuobejoi el -emaojead eunp uo Tque 4 qoil i:Ueuiq Ouo O UOTI 'BOT ldx+un 9 uuop e uo 44 a Aeaq op epuemap 9 %uesgid el op uo T Id Tao -sep ml op uo Tfkonpoau Tl amaoj T b a Tland el suiècl Oú ogg u Tipuum np %a eane Tagju T e Ti:jed ml op 6 LC selnom-Tmop sep s 4 ueme Anom sel janbo Aoid anod quamauleal-uep SI-Ue M 919 sal snol Tsan-a amwoo IUOT 590 ad op na TITOE ne 89 UT Sap sesus -sud sel STMO e'uo isaans Tj sel ae Tj Tldm Ts op UTJY 9 z esj Tl oedsoi squewglg sel a Tp Toijoa no aajjnuqo inod gg urapuom al suep 4 a agi 3-lj:j:nos op a-lnom np g éana Ti -gju T a Tland ul suep 'q 4 B Zg se-lnom-Tmop sel sump sqsod -s Tp iluos 9 49 çq lq&u Zg ep Tnb TI -q so Sessud sel agmaoi 4 se l Iue Td Togi inqnj np p ç ajea 4 ueo eane Ta oz -gju T e Taud ul inod quepuodsoiaoià e Sumaoj op ezedsa un 40 aing TS ul ans sagluesgidea suo T Tsod sel suep il.u-e Anoaq es çg-aina Tagj:u T e Tqand el qau Tipuam el "snl:d
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5699 LSZ
La préforme est placée sur le mandrin 42 et, à l'aide de ce dernier, elle est introduite dans la cavité 41 jusqu'à ce que la partie inférieure 24 de la préforme vienne buter contre la surface convexe 45 du second élément de formage 43 Le mandrin poursuit ensuite son mouvement en direction du second élément de formage jusqu'à ce qu'un espace de formage correspondant à la
forme de la partie inférieure souhaitée 24 a de la pré-
forme 20 a soit formé entre la surface convexe 45 de
l'élément de formage et la surface concave 44 du mandrin.
Dans un premier exemple d'application, la matière possède alors, au moins dans la partie inférieure de la préforme 20, une température qui se situe dans la gamme TV ou qui lui est inférieure, si bien que la formation
de la transiton annulaire 25 a est réalisée en confor-
mité avec les étapes de formage décrites dans le para-
graphe précédent.
Dans un second exemple d'application, la matière dans la partie inférieure de la préforme 20 possède une température supérieure à la plage des TV, si bien que la matière possède des propriétés analogues à celles du caoutchouc et que le refaçonnage se produit au cours
de l'étirage successif de la matière dans la partie in-
férieure 24 En fonction de celle des versions de la partie inférieure centrale que l'on souhaite donner au récipient en cours de fabrication, la matière dans la partie inférieure est chauffée ou refroidie lors de son entrée en contact avec des surfaces concave et
convexe 44, 45.
Une comparaison des figures 7 et 8 illustre claire-
ment qu'un reformage de la préforme 20 en la préforme a peut également avoir lieu dans un dispositif tel que représenté sur la figure 8, si bien que la préforme 20 a est formée au cours de l'étape initiale de formage du
récipient 30 d.
Lorsque l'on utilise un dispositif tel que repré-
senté sur les figures 8 à 10, la partie formant bouche, col ou goulot du futur récipient est également formée
au cours de l'étape initiale de refaçonnage ou refor-
mage de la préforme par le fait que la partie 57 du mandrin 56 possède un plus grand diamètre, déplaçant la matière radialement vers l'extérieur en direction des parties supérieures 61 a,b des demi-moules La préforme est ensuite en règle générale capable de résister aux forces axiales sans subir de déformation Dans les cas o la température de traitement et la matière ont été
choisies de façon que-la résistance axiale de la plate-
forme soit insuffisante, le formage de la partie formant la bouche, le goulot ou le col du futur récipient peut s'effectuer de manière appropriée dans un dispositif séparé comportant une cavité cylindrique pour supporter
la préforme plus ou moins sur toute sa longueur.
Par le chauffage de la matière-présente dans la préforme 20 at on la transforme, ainsi qu'on l'a déjà
décrit, en la préforme 20 b Le chauffage de la pré-
forme 20 a se produit selon une autre version de l'in-
vention dans des fours de chauffage séparés, tandis que selon une autre version encore, le chauffage a lieu dans le moule de chauffage 50 Il existe naturellement aussi des versions conformémer auxquelles le chauffage dans les fours est combiné avec un ajustement de la
température dans le moule de soufflage Les tempéra-
tures qui conviennent à la mise en oeuvre des diverses étapes de formage ont été indiquées dans la partie qui
forme l'introduction de la présente description.
Indépendamment de l'introduction ou non d'une préforme chauffée 20 a ou d'une préforme traitée par la chaleur 20 b dans le moule de soufflage 20 a après que le mandrin 56 ait été déplacé dans sa position inférieure, la préforme est transformée en la forme représentée sur
sur la figure 9 Pour certaines application ceci cor-
respond au produit final souhaité, tandis que pour d'autres applications, le mandrin possède une plus grande longueur axiale afin de permettre un certain reformage et un traitement par la chaleur de la matière
présente dans la partie inférieure 34 b.
Dans l'éventualité o un récipient 34 d doit être
produit, l'intérieur du récipient 30 b qui doit à pré-
sent être considéré comme un produit intermédiaires est mis sous pression et il en résulte que les parois du produit intermédiaire sont soufflées vers l'extérieur ou dilatées pour entrer en contact avec les surfaces de formage des demi-moules 51 ab, en même temps que la partie inférieure 53 du moule de soufflage est déplacée
vers le haut et permet ainsi au refaçonnage ou refor-
mage de se produire avec conservation de la longueur
du profil de la section de matière du produit inter-
médiaire consistant en matière étirée jusqu'à fluage.
Dans sa position supérieure (figure 10)>la surface de formage concave 54 et la surface de formage convexe 55 interagissent pour obtenir la formation d'un espace de
formage adapté à la forme de la partie inférieure cen-
trale 34 d du récipient souhaité.
Les passages pour liquide 62 ab, 63 et 64 véhi-
culent alors un liquide chaud ou froid, en fonction de celle des versions mentionnées dans là partie qui forme
l'introduction de la présente description, qui est visée
dans l'exemple d'application individuel Par une conser-
vation de la pression interne dans le récipient formé et une fourniture de chaleur aux surfaces de formage simultanées, on produit un récipient o l'on obtient
également une cristallisation thermique dans les par-
ties de la matière qui sont cristallisées sans étirage
de la matière.
Dans la description susmentionnée, il a été décrit
que l'ébauche et la préforme respectivement possédaient une partie cylindrique Naturellement, la section transversale tant de l'ébauche que de la préforme, comme aussi celle du récipient formé, ne doivent pas
être nécessairement circulaires, étant donné que confor-
mément à la présente invention, d'autres formes convien-
nent également.
La description et les figures ont principalement
décrit l'application de l'invention à une préforme dont la partie cylindrique était constituée d'une matière
qui avait été étirée jusqu'à fluage Il ressort égale-
ment de toute évidence de la description que la pré-
sente invention est applicable à la fabrication d'un récipient à partir d'une préforme o seule une surface de matière voisine de la fermeture inférieure de la préforme est constituée d'une matière qui a été étirée
jusqu'à fluage.
2516 95

Claims (9)

REVENDICATIONS
1 Récipient ( 30) en téréphtalate de polyéthylène ou en une matière thermoplastique similaire, comportant un corps de récipient ( 32), une partie formant bouche, goulot ou col ( 37), une partie inférieure centrale ( 34)
en une matière principalement amorphe et/ou thermocris-
tallisée et une surface de station ou d'appui annulaire ou en forme de bande ( 36) à l'intérieur de laquelle la
partie inférieure centrale forme un bombement ou renfle-
ment dirigé vers l'intérieur du récipient, caractérisé en ce que la partie inférieure centrale ( 34) fusionne
en une surface de matière ( 35) autour de la partie in-
férieure centrale et principalement voisine de la sur-
face de station ou d'appui, ladite surface de matière ayant subi un fluage par étirage et/ou refaçonnage ou reformage et ayant subi une contraction par chauffage et/ou ayant acquis des contraintes incorporées par chauffage, qui tendent à la contracter, de sorte que la surface environnante de matière empêche le bombement ou
renflement vers l'intérieur de la partie inférieure cen-
trale de se redresser et/ou de se retourner vers l'ex-
térieur lorsque la pression interne du récipient s'ac-
croit et/ou lorsque l'on élève la température de la
matière du récipient.
2 Récipient suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'aire annulaire de matière ( 35) com-
prend de la matière qui, avant le fluage, est située plus près de l'axe du futur récipient que la matière
formant le corps du récipient ( 32).
3 Récipient suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'aire annulaire de matière ( 35) est située entre la surface de station ou d'appui ( 36)
et l'axe du récipient.
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4 Récipient suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que la surface de station ou d'appui ( 36) est située entre l'aire annulaire de matière ( 35) et
l'axe du récipient.
5 Récipient suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la surface d'appui ou de station ( 36) est au moins partiellement formée par l'aire annulaire
de matière ( 35).
6 Récipient suivant la revendication 1, caracté-
risé en ce que le corps de la boite ( 22, 32) et la partie formant bouche, col ou goulot ( 27, 37) sont constitués d'une matière orientée le long de l'axe du récipient et avec une orientation correspondant à celle survenant dans une feuille de matière qui est étirée monoaxialement pour provoquer un fluage de la matière et en ce que la matière dans le corps de la boite et dans la partie formant bouche, col ou goulot est, en plus de l'orientation le long de l'axe du récipient, de préférence orientée dans la direction circonférentielle du récipient avec une orientation correspondant au plus à celle survenant dans une feuille de matière, lorsqu'elle est étirée monoaxialement pour
provoquer un fluage de la matière.
7 Récipient suivant l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 4, caractérisé en ce que la matière dans le corps de la boite ( 22, 32) dans la partie formant bouche, col ou-goulot ( 27, 37) et dans la surface annulaire de matière ( 35) possède une cristallisation de l'ordre de 15 à 35 %, de préférence de l'ordre de
15 à 25 % et la matière dans la partie inférieure cen-
trale du récipient possède une cristallisation maximale
d'approximativement 30 %.
8 Procédé d'obtention d'un récipient ( 30) suivant
l'une quelconque des revendications 1 à 7, à partir
d'une préforme ( 20) avec une fermeture inférieure ( 24)
de matière principalement amorphe et une partie cylin-
drique ( 22) qui, au moins au voisinage de l'extrémité
fermée de la préforme, est constituée de matière orien-
tée le long de l'axe de la préforme avec une orienta- tion correspondant à celle produite dans une feuille de la matière étirée monoaxialement pour provoquer un
fluage de la matière et qui, au voisinage de l'extrémi-
té fermée, forme une surface annulaire de matière ( 25) caractérisée en ce que la fermeture inférieure ( 24) des éléments de formage ( 42, 43, 53, 56) est refaçonnée ou reformée pour engendrer un bombement ou renflement ( 24 a,b) dirigé vers l'intérieur du récipient et en ce que la matière dans la surface annulaire ( 25) est chauffée à une température supérieure à la zone des températures de transition vitreuse de la matière et en ce que, lorsque cela est d'application, au moins la matière dans la partie cylindrique de la préforme est soufflée ou dilatée cependant que la matière se trouve à la température de formage, de manière à venir en contact avec les surfaces de formage dans un moule de
soufflage ( 50).
9 Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la matière dans la fermeture inférieure ( 24), lorsque la fermeture inférieure est refaçonnée ou reformée pour engendrer le bombement ou renflement intérieur ( 24 a,b), possède une température qui se situe dans la gamme des températures de transition vitreuse (TV) de la matière ou en-dessous de cette gamme, si bien qu'en relation avec le refaçonnage ou le reformage, la matière principalement amorphe dans la fermeture inférieure ( 24) située au voisinage de la matière étirée Jusqu'à fluage dans la surface annulaire
( 25), est étirée jusqu'à fluage.
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16895
et une partie inférieure ( 53), caractérisé en ce que le mandrin et la partie inférieure sont agencés de manière à se déplacer le long de l'axe du moule l'un vis-à-vis de l'autre et par rapport aux-demi-moules au cours de la formation du récipient et en ce que le mandrin pos- sède une surface d'extrémité concave ( 54) et la partie inférieure ( 53) possède une surface d'extrémité convexe
( 55) pour enfermer et refaçonner ou reformer la ferme-
ture inférieure ( 24) ou le bombement ou renflement
interne ( 24 a,b).
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