FR2551423A1 - - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES RECIPIENTS TELS QUE DES BOUTEILLES, DES BOITES ET DES BIDONS, QUI SONT FABRIQUES A PARTIR DE MATIERES POLYMERES THERMOPLASTIQUES AVEC COUCHE D'ARRET, EN REALISANT PAR FORMAGE A CHAUD LES DIFFERENTS COMPOSANTS 102, 103, 104 DU RECIPIENT QUI SONT ENSUITE ASSEMBLES PAR SOUDAGE PAR ROTATION POUR FORMER LE RECIPIENT FINAL. LE CORPS DU RECIPIENT COMPREND UNE COUCHE EXTERIEURE ET UNE COUCHE INTERIEURE QUI SONT CHACUNE FORMEES D'UN POLYMERE CHOISI DANS LE GROUPE COMPRENANT NOTAMMENT LE TEREPHTALATE DE POLYETHYLENE, LE CHLORURE DE POLYVINYLE, LE POLYSTYRENE, LE POLYPROPYLENE ET LE POLYETHYLENE; LA COUCHE D'ARRET PEUT ETRE FORMEE D'ALCOOL POLYVINYLIQUE, D'UN COPOLYMERE D'ETHYLENE ET D'ALCOOL VINYLIQUE, DE CHLORURE DE POLYVINYLIDENE OU DE STYRENE-ACRYLONITRILE.

Description

i 2551423 La présente invention concerne d'une façon générale des

récipients en matière thermoplastique et elle a trait plus particulièrement à des récipiants en matière plastique fabriqués à partir de composants multiples Des récipients classiques sont généralement constitués de métaux, de verre ou de matières en papiers composites qui sont mis aux formes de récipients D'autres récipients classiques sont réalisés par formage de matières plastiques La présente invention concerne le domaine technologique se rapportant aux 10 matières plastiques et plus particulièrement à des polymères tels que des polyesters et des polyoléfines Les récipients fabriqués par les processus décrits dans la suite remplacent ceux fabriqués par des procédés classiques de formage de

matières plastiques ainsi que ceux formés de verre, de métal 15 et de papier.

Dans la fabrication de bouteilles en matières plastiques classiques, une bouteille peut être formée par l'un de plusieurs procédés Un procédé de ce genre consiste à réaliser une pré-forme ou " paraison" en moulant par injection 20 une matière p 3 lastique fondue dans un moule à paraison et en la laissant se solidifier Cette paraison est ensuite placée dans une machine de moulage par soufflage qui utilise une combinaison de chaleur, de pression d'air et de moyens d'allongement mécanique pour assurer l'expansion de la paraison jusqu'à la forme finale de la bouteille Généralement ce processus à deux ou trois étapes est très long et coûteux à cause du temps et de l'équipement nécessaires pour sa fabrication ainsi que de la grande quantité d'énergie à fournir au polymère La fusion du polymère pour le moulage par injection 30 de la paraison, avec refroidissement ultérieur, puis le réchauffage nécessaire du moule de soufflage, nécessitent la

fourniture d'une grande quantité de chaleur.

Un autre procédé de fabrication de récipients en matières plastiques consiste dans le procédé de moulage par 35 injection directe o le modèle de bouteille finale est formé dans un seul moule et o un polymère fondu liquide est injecté

directement dans le moule pour former une bouteille finale.

Cette conception, tout en éliminant la double fourniture de

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chaleur du procédé avec paraison, présente l'inconvénient qu'aucune orientation du polymère n'est obtenue et que la bouteille résultante est structuralement fragile Egalement, du fait de l'absence d'orientation dans le polymère, on obtient un faible effet d'arrêt s'opposant à la pénétration

d'oxygène et à la sortie de C 02.

Un troisième moyen de formage de récipients en matières thermoplastiques consiste à extruder une paraison tubulaire et, pendant que la paraison tubulaire se trouve encore à l'état fondu, à enfermer la paraison dans un moule et à effectuer son moulage par soufflage jusqu'à la forme de la bouteille finale Cela présente les inconvénients que très peu d'orientation est établie dans la bouteille et que la bouteille comporte également des zones affaiblies dans le 15 fond o le joint est formé pendant le processus de moulage

par soufflage.

D'autre part, la fabrication de bidons par des procédés classiques est considérablement différente de la fabrication classique de bouteilles Des bidons sont principa20 lement formés de carton sur lequel des fonds métalliques ou plastiques sont fixés par sertissage ou par collage Les corps cylindriques en carton des bidons sont habituellement " enroulés en spirale " en utilisant une bande de carton enroulée en spirale puis les parties inférieures et supérieures 25 en métal ou en matière plastique sont placées sur les corps

respectivement avant et après remplissage.

Un procédé perfectionné de fabrication de bidons est décrit dans les demandes de brevets en cours suivantes déposées par Vincent Fortuna et al aux Etats Unis d'Amérique 30 sous le 1 numéro de série 405 642 le 5 Août 1982 pour " Thermoplastic Container End and Method and Apparatus for Inertial Spinwelding of Thermoplastic Container Ends " ( Fond de récipient thermoplastique et procédé et machine de soudage par rotation et inertie de fonds de récipients thermoplastiques) 35 et le 17 Septembre 1982 sous la numéro de série 415 126 pour " Inertial Spinwelding of Thermoplastic and Thermoplastic Coated Container Parts " ( Soudage par rotation et inertie de parties de récipients en matière thermoplastique et

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revêtues de matière thermoplastique) Dans ces demandes de

brevets en cours, des fonds de bidons d'huile sont soudés par rotation sur des corps en carton enroulés en spirale.

Les inconvénients des procédés connus de fabrication de bidons consistent en ce que les corps de bidons, qu'ils se présentent sous la forme de tubes métalliques à sertissage ou de tubes en carton enroulés en spirale,

sont fabriqués par un processus qui est long et coûteux.

Egalement aussi bien le tube métallique serti que le tube 10 enroulé en spirale sont sujets à des fuites En outre le

bidon en carton doit habituellement être revêtu intérieurement pour empêcher un suintement de liquide au travers de la paroi.

Même des bidons en carton revêtu présentent un autre inconvénient d"imbibition " suivant lequel le fluide placé dans le 15 bidon pénètre dans le carton sur le bord entourant le fond et parvient par effet de siphon dans la paroi du bidon, en

fuyant finalement au travers de l'étiquette.

Un autre type de bidon classique est constitué par la boîte à boisson en aluminium, qui est formée d'aluminium 20 pur Bien que ce type de récipient soit exempt de joint dans le fond et sur les côtés, la partie supérieure doit être sertie sur le corps Egalement l'utilisation d'aluminium devient excessivement coûteuse et il est nécessaire de

dépenser beaucoup d'énergie pour la transformation de l'alu25 minium en tôles et pour emboutir le récipient dans la t 8 le.

Les parties supérieures doivent être formées d'une matière relativement épaisse qui doit être encochée et qui doit comporter une patte de tirage liée mécaniquement par fusion,

à savoir par soudage ou par d'autres moyens Cela est 30 également très coûteux.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des bouteilles et bidons en matières thermoplastiques de l'art antérieur en formant lesdits récipients à partir de composants séparés qui peuvent chacun 35 être mis en forme de la manière la plus économique possible, tout en exploitant les meilleurs avantages du processus de formage à chaud Les composants sont joints sous la forme d'un récipient résistant et esthétique par soudage par

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rotation Dans un mode de réalisation de l'invention, un récipient est réalisé par formage à chaud d'une fermeture supérieure comportant un rebord périphérique de soudage par friction et une partie encochée à patte de tirage, en formant à chaud une partie de fond ayant des caractéristiques d'emboitement et en extrudant un corps cylindrique sur lequel les parties supérieure et inférieure sont soudées par friction.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention'seront mis en évidence dans la suite de la 10 description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en

référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale en coupe partielle d'un récipient conforme à la présente invention, la figure 2 est une vue latérale en coupe à échelle agrandie 15 de la partie supérieure du récipient de la figure 1, la figure 3 est une vue latérale en coupe à échelle agrandie d'une partie de fond d'un récipient, la figure 4 est une vue en plan et en coupe à échelle agrandie de l'anneau à ergots d'entraînement de la partie supérieure 20 de la figure 2, la figure 5 est une vue latérale en coupe d'un fond de récipient empilé sur une partie supérieure de récipient, la figure 6 est une coupe partielle à échelle agrandie d'une partie d'une paroi latérale de récipient, et la figure 7 est une vue latérale en coupe partielle d'un autre

mode préféré de réalisation du récipient conforme à l'invention.

Sur la figure 1, on a représenté en vue latérale en coupe partielle un récipient se présentant sous la forme d'une bouteille 101 La bouteille 101 comprend une partie 30 centrale 102 cylindrique dans l'ensemble et ayant la forme d'un tube cylindrique, avec lequel sont reliées une partie supérieure ou col de bouteille 103 et une partie inférieure

ou fond de bouteille 104.

La partie supérieure 103 se compose dans 35 l'ensemble d'une partie-jupe cylindrique 105 légèrement effilée, d'une partie-épaulement 106 rétrécie vers l'intérieur et d'une partie-col cylindrique supérieure 107 qui est pourvue d'un filetage hélicoïdal 108 pour un bouchon Un

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anneau 109 à double fonction est formé autour de la partiecol 107 et fait saillie de celle-ci radialement vers l'extérieur Une fonction de l'anneau 109 est de former un anneau de remplissage servant à suspendre la bouteille à la machine de remplissage pendant l'introduction du contenu dans la bouteille L'anneau 109 comporte également une série d'ergots périphériques d'entraînement qui sont formés sur celui-ci pour permettre l'accrochage de la partie supérieure dans un mandrin

de soudage Far rotation.

La Fartie centrale 101 est une partie tubulaire cylindrique dans l'ensemble, qui est de préférence formée par coextrusion au profil final Le cylindre est découpé à longueur par un moyen tel qu'une lame chaude ou un laser à eau Four former la bouteille de capacité désirée Bien que le 15 mode de réalisation représenté sur la figure 1 montre la paroi du corps central 102 comme étant formée d'une seule couche de polymère plastique, dans le mode préféré de réalisation de l'invention un corps cylindrique 102 a été formé par coextrusion dans une filière de co- extrusion cylindrique sous la 20 forme d'un corps cylindrique multicouche De préférence les couches de polymère utilisées sont au nombre de trois ou cinq et comprennent des couches intérieure et extérieure de polymère agréé Far FDA et une couche centrale d'arrêt formée d'un polymère d'arrêt connu tel que le copolymère d'éthylène et d'alcool vinylique 25 (EVALâ servant à empêcher la pénétration d'oxygène et la perte de gaz carbonique à partir du récipient au travers de sa paroi En outre on peut prévoir des couches supplémentaires entre la couche d'arrêt et les couches extérieure et intérieure ces couches étant formées d'une matière,telle que de l'éthylène 30 vinyl acétate, par exemple commercialisé par la Société du Pont Chemical Company sous la dénomination CXI Equi est un adhésif servant à lier le

polymbre à la couche d'arrêt.

La partie de fond 104 comprend un élément de fermeture du typediaphragme circulaire dans l'ensemble et comrortant une zone centrale rela35 tivement flexible 110, un diaphragme 111 et un rebord de soudage par rotation 112 en forme de U et dirigé vers le haut autour de la circonférence.

Il est à noter que la partie supérieure 105 comporte de façon analogue un rebord de soudage par rotation 113 en forme de U, dirigé vers le bas et semblable au rebord 112 dirigé vers le haut de la partie de fond 104 Les rebords en forme de U 112 et 113 sont dimensionnés de manière à recevoir avec emboltement étroit le corps cylindrique 102 du récipient Il peut être préférable d'avoir un assemblage par emmanchement entre les rebords 112 et 113 et le corps cylindrique 102 Cela produit un échauffement avec fusion quand les trois parties

du récipient sont jointes ensembles par soudage par rotation.

Comme mentionné précédemment, le récipient 101 est fabriqué 10 à partir d'un polymère choisi parmi un des polyesters ou des polyoléfines Plus particulièrement, dans un mode de réalisation, le récipient 101 a été fabriqué à partir de terephtalate de polyéthylène (PET) Ce matériau a été accepté par le FDA pour des produits alimentaires et des boissons et il est par15 ticulièrement avantageux pour la fabrication de récipients du

fait de ses propriétés de clarté, de résistance et d'isolation.

Egalement le PET réagit particulièrement à un effet de renforcement par le mode d'orientation de la structure à ses températures d'orientation par allongement du polymère.

Le corps central 101 est de préférence formé d'un tube multicouche coextrudé qui a été réalisé au moyen de filières de co-extrusion circulaire Dans un mode préféré de réalisation, cinq couches de polymère peuvent être co-extrudées sous forme d'un tube cylindrique La couche extérieure est formée de PET et elle est ensuite suivie par une couche d'adhésif et ensuite une couche d'une matière d'arrêt telle que de l'alcool polyvinylique, du chlorure de polyvinylidène, SARANR,

du styrène acrylonitrile (BAREA ou EVAL^ (précédemment défini).

On dispose à la suite une couche d'adhésif et une 30 couche intérieure finale de PET Ces matières peuvent être coextrudées simultanément sous forme d'un tube cylindrique multicouche en utilisant des filières sans croisillon comme décrit dans le brevet US 4 249 875 délivré le 10 février 1981 à Hart et Rutledge pour "co-extrusion Apparatus and Method for Producing 35 Multi-Layered Thermoplastic Pipe "(Procédé et Machine de coextrusion pour produire un tuyau thermoplastique multicouche), ce

brevet étant donné ici à titre de référence.

Sur la figure 4, on a représenté en coupe axiale,

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faite suivant la ligne 4-4 de la figure 1, la partie supérieure de la bouteille 101 de façon à montrer plus particulièrement la structure de l'anneau de remplissage ondulé 109 Sur la figure 4, on a représenté en coupe la partie-col 107 à laquelle est lié de façon monobloc un anneau périphérique de remplissage 109 L'anneau de remplissage 109 fait saillie extérieurement de la surface de la partie 107 sur une distance substantielle Une série d'ergots symétriques 114 de soudage par rotation sont formés sur la périphérie extérieure de 10 l'anneau 109 et font saillie de celui-ci radialement vers l'extérieur Les ergots 114 sont adaptés en particulier pour s'accrocher sur un mandrin de soudage par rotation de façon à transmettre un mouvement de rotation à la partie supérieure 105. Une fente 116 est découpée au travers de la paroi du rebord 112 et de l'extrémité inférieure de la paroi 102 Elle est découpée dans la moulure de fond du récipient sous forme d'une fente de positionnement pour l'impression d'une étiquette sur le récipient et pour faire en sorte que, 20 lorsque le récipient est placé dans l'emballage secondaire, c'est-à-dire l"emballage de six ", la partie préférée de l'étiquette soit placée dans une direction orientée vers l'extérieur Cela constitue une caractéristique commerciale extrêmement importante pour le fournisseur qui remplit les 25 emballages et qui les vend sous sa marque Par exemple des producteurs de boissons sont très intéressés par le fait que chaque récipient de l'emballage soit disposé de telle sorte que la plus grande partie de la marque ou du sigle soit dirigée vers l'extérieur afin que, quand l'emballage est 30 placé dans un supermarché, les particularités de retenue

d'attention de l'étiquette soient visibles pour les clients.

En conséquence le découpage de la fente 116 dans le bord inférieur du récipient permet au fournisseur de placer l'étiquette d'une manière telle que, quand le récipient rempli est placé dans l'emballage de six standard, la fente puisse être utilisée pour orienter le récipient en cours d'emballage de manière que la partie de retenue d'attention

de l'étiquette soit dirigée vers l'extérieur dans l'emballage.

En variante, un moyen de positionnement tel qu'une patte ou une protubérance peut être formé dans la partie supérieure 103 à la place de la fente 116 dans la jupe inférieure 112 Une protubérance ou patte pourrait également être formée à l'intérieur de la rainure 111 du fond 104 et elle ne serait alors pas visible à partir du c 8 té ou du haut du récipient 101 Ce mode particulier de réalisation du moyen de positionnement 116 est le mode préféré en ce qui concerne l'emballage secondaire La fente 116 permet une 10 orientation facile de la bouteille au moyen d'une patte faisant saillie de l'emballage secondaire et qui peut s'engager dans la fente en assurant une orientation de la bouteille sur

un présentoir Egalement l'engagement d'un bras de positionnement dans la fente 116 peut créer un support supplémentaire 15 pour le récipient dans l'emballage.

La figure 2 est une vue de la partie supérieure 103 du récipient en trois parties avant sa jonction avec le corps central 102 Cette vue montre la possibilité d'emboîtement des parties supérieures 103 Sur la figure 2, on a représenté par des lignes en trait mixte une seconde partie supérieure 103 de façon à montrer la possi)ilité d'emboîtement mutuel des parties supérieures Cela est particulièrement

important dans la fabrication de récipients en grande série.

De nombreux récipients doivent être fabriqués en un endroit 25 et être expédiés en un autre endroit pour un remplissage.

Dans le cas de bouteilles en PET classiques d'une contenance d'un et deux litres, elles sont généralement formées d'une seule pièce et sont expédiées vides jusqu'à leur point de remplissage final Normalement un camion ou un wagon chargé 30 jusqu'à sa capacité nominale de bouteilles d'une seule pièce ne transporte seulement qu'environ 1/20 ième de sa charge utile normale du fait que la totalité de son volume de transport est remplie de récipients vides En conséquence le transporteur est payé simplement pour transporter de l'air En utilisant la présente invention, le transporteur peut trnsporter des composants de bouteilles emboîtés comme indiqué sur les figures 2 et 3, ce qui permet d'augmenter grandement le rendement de transport La figure 3 montre la

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possibilité d'emboîtement des parties de fond 104 en représentant une partie de fond 104 en vue en coupe partielle et une partie de fond additionnelle 104 en traits mixtes dans

la position emboîtée.

Sur la figure 2, on peut voir l'économie de volume de transport qui est obtenue en utilisant la présente invention En considérant la distance dont l'élément en traits mixtes 103 dépasse extérieurement de l'élément en trait plein 103, on peut voir que la partie supérieure occupe un volume 10 supplémentaire correspondant seulement à environ un tiers du volume occupé initialement par la partie supérieure En conséquence le fabricant de bouteilles peut expédier un grand nombre de parties supérieures 103 embo Utées l'une dans l'autre et il peut économiser approximativement les deux-tiers du volume normal de transport De même les parties inférieures ou

de fond 104 peuvent être emboîtées l'une dans l'autre pour obtenir une économie additionnelle de volume de transport.

En addition à la possibilité d'emboîtement des parties supérieures et inférieures, l'utilisation d'un cylindre 20 co-extrudé pour la partie centrale du récipient permet au fabricant et au remplisseur de bouteilles de fabriquer la partie centrale 102 sur le lieu de remplissage, en économisant ainsi les frais d'expédition des tubes cylindriques En conséquence pour les parties centrales, le transporteur doit seule25 ment transporter des boulettes de polymère en vrac qui sont très efficaces en ce qui concerne l'utilisation du volume de transport et qui sont ensuite aisément converties en tubes

cylindriques par extrusion cylindrique sur le lieu de remplissage.

En conséquence, le modèle de récipients conforme à l'invention offre l'avantage important de réduire grandement les frais de transport de récipients vides tout en améliorant la résistance, les effets d'arrêt et d'autres caractéristiques

des récipients terminés résultant de la structure soudée par 35 rotation.

La figure 5 représente un autre mode de réalisation de la partie de fond 104 du récipient en trois parties.

Sur la figure 5, une partie de fond 204 est formée de façon à

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comporter le retord périphérique en forme de U 212 pour soudage par rotation et une partie flexible 211 placée vers l'intérieur à partir du rebord 212 La partie centrale comprend une partie cylindrique en saillie 210 formant réceptacle de bouchon et agencée pour recevoir la partie-col supérieure 107 de la bouteille La partie-col 107 comporte un bouchon fixé par vissage sur celle-ci La partie-épaulement inférieure 213 de la partieréceptacle 210 est dimensionnée de manière a venir buter contre l'anneau de remplissage 109 d'une bouteille placée en dessous En conséquence le réceptacle 210 formé dans le fond 204 permet ax récipients remplis d'être placés sur le plateau de stockage ou sur le présentoir dans une orientation d'empilage qui est stable et attrayante

pour la présentation des produits.

Un inconvénient de récipients de l'art antérieur comme des bouteilles de verre et des bouteilles en matière plastique du type paraison consiste en ce qu'elles sont très instables et ne peuvent pas être empilées sans disposer des plaques d'empilage entre deux couches adjacentes de récipients. 20 En conséquence lorsque le distributeur tel qu'un gestionnaire de supermarché désire présenter des empilages muticouches des produits, il doit placer entre deux couches adjacentes de récipients des plaques d'empilage qui sont coûteuses et prennent du temps pour la mise en place Avec la présente invention, en utilisant le réceptacle cylindrique de bouteille 210 prévu dans le fond de chaque récipient, la partie-col 107 contenant un bouchon 115 peut faire saillie vers le haut dans le fond d'un récipient rempli et le poids du récipient

rempli peut être supporté par l'anneau de remplissage 109, 30 massif et robuste, du récipient placé immédiatement en dessous.

Bien que les parties supérieures 103 et les parties inférieures 104 et 204 puissent être formées par des moyens classiques comme par moulage par injection, il est à 35 noter qu'on peut utiliser pour le formage desdites parties des moyens plus modernes Par exemple, dans la demande de brevet en cours déposée aux E Tats Unis d'Amérique sous le numéro de série 394 382 le ler Juillet 1982 par Granville J. il 2551423 Hahn, et al, et intitulée " Apparatus for forming Biaxially Oriented Thermoplastic Articles " ( Machine de formage d'articles en matière thermoplastique orientée biaxialement), on a décrit une machine de formage à chaud d'articles tels que les parties supérieures et les parties inférieures de récipients Cette machine est particulièrement avantageuse à utiliser dans la présente invention du fait des particularités intéressantes de ces procédés et machines de formage à chaud Dans la demande de brevet de Hahn, et al, un polymère 10 se présentant sous la forme d'une feuille simple ou d'une feuille multicouche est chauffé jusqu'à une température supérieure à la température d'orientation et de l'air à pression moyenne est projeté sur la matière en feuille en la poussant vers le bas sur un moule constituant une pré-forme afin de créer ainsi une paraison Un certain degré de refroidissement se produit sur la pré-forme et la température du polymère est réduite jusque dans sa plage d'orientation A ce moment, on fait passer une impulsion d'air à haute pression dans la pré-forme de façon à refouler la feuille jusqu'à son profil final dans le moule final, en assurant ainsi simultanément le formage de l'article fini et l'allongement de l'article d'une valeur optimale pour obtenir une orientation biaxiale L'utilisation de la machine de Hahn permettrait-d 4 obtenir pour le récipient considéré des parties supérieures et des 25 parties inférieures qui soient suffisamment orientées pour établir des caractéristiques optimales de résistance et d'arrêt Egalement en utilisant la machine de Hahn, par opposition à une technique classique de moulage par injection, on peut obtenir une résistance additionnelle par orientation 30 alors que cela ne peut pas être réalisé dans le système de moulage par injection Egalement on peut utiliser une matière en feuille co-extrudée pour obtenir une partie inférieure ou une partie supérieure de récipient à couches multiples comprenant une couche de polymère d'arrêt qui est interposée entre 35 deux couches de polymère normal pour récipient, tel que du PET La demande de brevet précitée de Hahn, et al numéro

394 382 est donnée ici à titre de référence.

Dans une opération typique, un récipient à

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boisson ou un autre type-de récipient est formé en utilisant les trois parties représentées sur les figures 2 à 5 Plus particulièrement, une partie supérieure 103 qui a été formée par moulage par injection ou Far formage sous pression en phase solide ( formage à chaud), comportant un retord 113 de soudage par rotation dirigé vers le tas, est placée dans un mandrin de soudage par rotation Une partie à paroi cylindrique 102 qui a été formée par un moyen comme l'extrusion est placée dans le mandrin central de la machine de soudage par rotation Une partie de fond 104 ou 204, comportant un retord de soudage par rotation 112 dirigé vers le haut, est placée dans le mandrin inférieur de soudage par rotation De préférence le mandrin central de soudage par rotation contenant le corps central est un mandrin stationnai15 re tandis que les mandrins supérieur et inférieur sont adaptés Four exécuter un mouvement de rotation Après que les trois parties du récipient ont été placées dans leurs mandrins respectifs, on transmet aux mandrins supérieur et inférieur une énergie de rotation de manière à les faire tourner rapidement par rapport au mandrin central Bien que les mandrins supérieur et inférieur puissent être entratnés en rotation dans la même direction, on les fait de préférence tourner dans des directions opposées afin d'obtenir un équilibrage de couples Après qu'on a atteint une vitesse pré25 sélectionnée de rotation, qui est choisie en fonction du polymère particulier utilisé et du degré d'emboîtement des rebords de soudage par rotation 112 et 113, les parties supérieure et inférieure sont amenées rapidement en contact avec la partie centrale, en repoussant les parois de la partie 30 centrale dans les retords en forme de U et en provoquant une fusion temporaire et une liaison des matières plastiques respectives On forme ainsi un joint résistant, propre et

hermétiquement étanche dans les rebords 112 et 113.

En addition à la grande résistance périphérique 35 établie dans les joints soudés par rotation en 112 et 113, cette résistance contribuant grandement à augmenter la résistance globale du récipient, les épaulements, faisant saillie radialement vers l'extérieur, qui résultent des rebords 112 et

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113 établissent une zone protégée d'étiquetage pour le récipient final D'une façon générale, ces épaulements en saillie obtenus en 112 et 113 peuvent être considérés comme des " anneaux de roulement " Lorsqu'une étiquette est mise en place sur le corps central 101 sous la forme d'une étiquette collée ou d'une étiquette imprimée directement sur la partie 102, les anneaux 112 et 113 entrent en contact avec des anneaux semblables de bouteilles adjacentes et ils empêchent des éraflures et des rayages de l'étiquette imprimée 10 se trouvant sur la partie 102 Cela permet de protéger efficacement l'étiquette, ce qui est d'une importance essentielle pour le distributeur En conséquence les avantages de la présente inventionconsistent dans une bonne possibilité d'emboîtement lors de l'expédition des composants des réci15 pients avant la fabrication des récipients Un autre avantage consiste dans la possibilite d'empilage des récipients remplis dans le lieu de distribution Un troisième avantage consiste dans l'augmentation de la résistance périphérique établie par les joints soudés par rotation dans la paroi du récipient et 20 un autre avantage consiste dans la formation des anneaux de roulement en saillie qui assurent une protection d'étiquettes

décoratives placées sur les récipients.

Un autre avantage particulier de la présente invention consiste en ce qu'elle permet une fabrication des 25 différents composants par différents procédés de manière à obtenir les caractéristiques optimales pour chaque composant particulier Par exemple, alors que les parties supérieures et les parties inférieures ont été décrites comme étant fabriquées par différentes techniques en vue d'obtenir des caractéristi30 ques optimales de résistance et d'arrêt et alors que la partie centrale a été décrite comme étant fabriquée par différentes techniques pour améliorer les caractéristiques d'orientation et d'arrêt, on peut aussi obtenir des qualités supplémentaires dans le récipient final Par exemple le soudage par rotation 35 effectué en haut et en bas de la partie tubulaire centrale augmente la résistance périphérique de l'ensemble du récipient tout en formant une paire d'anneaux parallèles de roulement servant à protéger une étiquette qui est fixée sur la partie centrale En outre la prévision d'une partie centrale allongée permet d'obtenir la surface maximale pour recevoir l'étiquette publicitaire du producteur de produit alimentaire ou de boisson qui assure le remplissage des récipients Cela 5 est considéré comme une " optimisation de l'espace commercialement disponible " sur le récipient La présente invention permet d'obtenir pour l'étiquette plus d'espace disponible que tout autre récipient connu du type-bouteille utilisé pour

emballer des boissons.

En addition à l'espace commercial optimal, la présente invention fournit également des possibilités d'amélioration de la surface extérieure du récipient en vue de la réception d'un étiquetage imprimé et/ou peint Par exemple quand la partie tubulaire centrale 102 est formée par co15 extrusion, une des couches du cylindre co-extrudé, àsvoir la couche complètement extérieure, peut être formée d'une matière semi-poreuse opaque et blanche, comme du polystyrène normal, du polystyrène de haute résistance aux chocs, du chlorure de polyvinyle ou du polypropylène, qui créent une surface très avantageuse pour l'impression d'étiquettes ayant

des couleurs brillantes par des procédés classiques d'impression d'étiquettes.

La partie supérieure 103 de la bouteille peut être formée d'une matière claire et résistante comme du PET, 25 qui est attrayante pour le client et qui assure une présentation claire du contenu de la bouteille De même on peut choisir pour la partie de fond 104 une matière optimale en vue d'obtenir les caractéristiques désirées par le remplisseur de récipients On pourrait utiliser pour la partie 30 de fond 104 une matière relativement peu coûteuse comme du polystyrène normal ou du polystyrène de haute résistance aux chocs afin de maintenir le coût du récipient final Toutes ces substitutions de matières dépendent évidemment principalement de la compatibilité de soudage par rotation des diffé35 rents composants entre eux Par exemple, les surfaces de contact des rebords extérieurs de la partie supérieure 103 et de la partie inférieure 104 doivent être compatibles, en ce qui concerne le soudage par rotation, avec les surfaces

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extérieure et intérieure de la partie à paroi cylindrique 101 Les matières qui sont compatibles en ce qui concerne le soudage par rotation sont bien connues des spécialistes et

des substitutions peuvent être faites en correspondance.

Alors que la description faite ci-dessus se

rapporte à la fabrication de bouteilles par le procédé conforme à la présente invention, on pourrait aussi utiliser les procédés servant à former ce qu'on appelle dans l'industrie des boissons et des produits alimentaires des "boîtes à un 10 seul usage " Cela pourrait être réalisé en remplaçant la Fartie supérieure de récipient 103 par une fermeture en matière plastique telle que celle décrite dans la demande de brevet en cours déposée aux Etats Unis d'Amérique sous le numéro 456 165 le 6 Janvier 1983 par Vincent E Fortuna et 15 intitulée " Closures for Containers Having Plastic Tops ( Fermetures pour des récipients comportant des parties

supérieures en matière plastique).

Ainsi, en référence aux figures de la demande de brevet de Fortuna précitée, les fermetures indiquées en 101, 201, 301 et 401 sont toutes particulièrment avantageuses pour être utilisées comme fermetures pour des boites à boissons Plus particulièrement, ces fermetures seraient tout à fait souhaitables pour être utilisées avec le récipient à boisson en trois éléments décrit dans cette demande de brevet pour former une boite à un seul usage Une des parties supérieures mentionnées ci-dessus peut être soudée par rotation sur le tube cylindrique de la présente invention à la place de la partie supérieure 103 décrite ci-dessus Le procédé de fixation des fermetures de boîtes Fortuna est sensi Uement identique au procédé de fixation de la partie de bouteille 103, c'est-à-dire le soudage par rotation de la fermeture de boîte sur le corps cylindrique 102 Les fermetures de boites Fortuna mentionnées ci-dessus offrent toutes l'avantage de comporter sur la périphérie extérieure un rebord 35 de soudage par rotation en forme de U qui est compatible avec les techniques de soudage par rotation intervenant dans le formage du récipient conforme à la présente invention En conséquence il est clair que les fermetures décrites dans la

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demande de brevet précitée seraient tout à fait adaptables à la présente invention pour former des boites ou des hidons à

la place de bouteilles.

La figure 7 représente en demi-coupe latérale un hidon ou botte 301 fabriqué conformément à cette invention. La botte 3 101 comprend un corps cylindrique multicouche 302, réalisé par co-extrusion, pourvu d'une couche d'arrêt et sur lequel un fond 304 en forme de disque relativement plat a été soudé Far friction Le fond 304 comporte un rebord périphérique 10 312 en forme de U destiné à être engagé de façon serrée sur le corps 312 Usuellement on établit un emmanchement serré pour

obtenir d'excellentes conditions de soudage par friction.

Le fond 304 comprend en outre une rainure d'emboltement 311, une partie en forme de d 8 me 310 et une ou Flusieurs encoches 15 d'alignement 316.

Après que le fond 304 a été soudé par friction sur le corps cylindrique 302 de la botte, on dispose dans le récipient le produit à contenir par des techniques de remplissage connues et classiques Après remplissage, la botte est 20 fermée en soudant par friction une partie supérieure de fermeture 305 relativement plate sur le corps Cela est réalisé, bien que la boîte contienne une matière liquide qui empêcherait normalement un soudage Far friction, en formant sur la fermeture 305 un rebord de soudage 303 en f rte de U dirigé vers le bas Le retord 303 comporte une nervure périphérique extérieure agencée pour être emmanchée de façon serrée sur la paroi extérieure du corps de boite 302 pour établir une zone de soudage par friction qui est espacée contenu liquide du récipient De préférence l'asse ' laoe 30 réalisé entre le rebord périphérique et le corps de boite est un assemblage par léger emmanchement pour obtenir les

meilleurs résultats.

La figure 6 représente un mode de réalisatio:. du corps de récipient multicouche 102, 302, dans lequel un couche centrale 401 formée d'une matière forte-rent imper hle aux gaz comne SA Pou BARD (conmme définis précédemment) est interposée entre une couche extérieure 402 et une couche intérieure 403 nui sont toutes deux formées d'un bon polvmère pour récipients, comme du

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terephtalate de polyéthylène (PET), du propylène, du polyéthylène, du chlorure de polyvinyle (PVC), du polystyrène ou autres Les couches 402 et 403 ne doivent pas nécessairement être formées de la même matière Par exemple la couche extérieure 402 pourrait être formée de polystyrène qui est relativement peu coûteux et qui a des propriétés supérieures en ce qui concerne l'impression et la coloration; la couche intérieure pourrait être formée de PET qui une très tonne résistance en condition d'orientation et en outre une assez 10 bonne imperméabilité au C 02 et à 8 oxygène pour compléter la

couche d'arrêt 401.

En outre, on pourrait utiliser des couches de polymères incmpatibles en interposant une couche d'adhésif tel que CXA défini précédemment) de du Pont entre deux couches adjacentes de la structure stratifiée Cela peut être réalisé en formant le tube 302 au moyen d'une filière de coextrusion de cinq couches qui est alimentée par trois extrudeuses Une extrudeuse fait arriver une couche d'arrêt centrale fondue dans la filière et une seconde extrudeuse fait arriver un courant divisé d'adhésif fondu dans la filière o il est"déposé" sur les deux côtés du polymère d'arrêt Une troisième extrudeuse forme deux courants de polymère fondu qui sont déposés sur les couches d'adhésif dans la filière de co- extrusion On obtient comme résultat un tube à cinq couches faisant intervenir trois 25 matières différentes dans la paroi S'il est souhaitable de

former la couche 402 d'une matière différente de celle de la couche 403, une extrudeuse supplémentaire doit être reliée àla filière de coextrusion.

Bien qu'on ait décrit une boîte cylindrique 30 comportant des fonds circulaires soudés par rotation, on peut appliquer la présente invention à des boîtes comportant des corps et des fonds non circulaires en utilisant des techniques de soudage par frottement et oscillation pour fixer les fonds sur le corps au lieu d'adopter le procédé de soudage par 35 rotation décrit ci-dessus On a décrit en particulier un procédé d'assemblage par oscillation dans la demande de brevet en cours déposée aux Etats Unis d'Amérique sous le numéro 371 363 le 23 Avril 1982 pour " Method of Oscillatory Bonding " ( Procédé d'assemblage par osccillation), par

Donald Mac Laughlin et Vincent Fortuna.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.

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Claims (19)

REVENDICATIONS

1 Récipient en matière thermoplastique, dont au moins une partie contient une matière polymère avec couche d'arrêt, ledit récipient étant fabriqué par le procédé consistant à former à partir d'un polymère thermoplastique une partie supérieure ( 103) pourvue d'une fermeture ouvrable, à former un corps tubulaire ( 102) à partir d'un tube coextrudé en matière polymère comportant au moins une couche d'une matière plastique résistante sur laquelle est collée au 10 moins une couche d'une matière plastique d'arrêt, à former une partie inférieure de récipient ( 104) à partir d'une matière thermoplastique compatble, agencée pour être engagée par emmanchement sur ledit corps, et à souder par friction

au moins une desdites parties inférieure ( 104) et supérieure 15 ( 103) sur ledit corps ( 102).

2 Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce récipient est une bouteille comportant une partie supérieure ( 103) s'étendant vers le haut et est pourvu d'une partie-col ( 107) rétrécie, un anneau de remplissage périphé20 rique ( 109) et des moyens ( 114) prévus sur l'anneau pour

l'accrochage avec un mandrin de soudage par friction.

3 Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites parties de bouteille ( 102, 103, 104) sont

cylindriques circulaires et sont jointes ensemble par soudage 25 par rotation.

4 Récipient en matière thermoplastique, dont au moins une partie contient une matière polymère avec couche d'arrêt, ledit récipient étant fabriqué par le procédé consistant à former à partir d'un polymère thermoplastique une partie supérieure ( 103) pourvue d'une fermeture ouvrable, à former un corps tubulaire ( 102) à partir d'une matière polymère co-extrudée comportant au moins une couche d'une matière plastique résistante sur laquelle est collée au moins une couche d'une matière plastique d'arrêt, à former une partie 35 inférieure de récipient ( 104) à partir d'une matière thermoplastique compatible, agencée pour être engagée par emmanchement sur ledit corps, et à souder par friction au moins une desdites parties inférieure ( 104) et supérieure ( 103) sur ledit corps.

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Récipient selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que ledit récipient est un cylindre circulaire dans l'ensemble et en ce que ledit soudage par

friction comprend un soudage par rotation.

6 Récipient selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit récipient comprend une tote ( 301) comportant une fermeture superieure relativement plate sur laquelle est

formée une patte d'ouverture par déchirement.

7 Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit corps comprend une couche extérieure ( 402) et une couche intérieure ( 403) qui sont chacune formées d'un -polvmère choisi dans le groupe comprenant le poly(téréphtalate d'éthylène), le poly chlorure de vinyle, le polystyrène, le Dolypropylène et le polyéthylène, et en ce au'il est prévu entre lesdites couches intérieure et 15 extérieure une couche d'arrêt formée d'une matière choisie dans le groupe comprenant l'alcool polyvinylique, un copolymère d'éthylène et d'alcool

vinylique, le styrène acrylolitrile et le chl Orure de polvvirr Lid 3 lne.

8 Récipient selon la revenlication 7, caractérisé en ce qu'au moins une desdites parties ( 103, 104) fixées sur ledit corps ( 102) est formée d'une matière F-l mère multicouche à couche d'arrêt et est réalisée par formage à chaud à partir

d'une feuille co-extrudée de ladite matière.

9 Boîte en matière plastique composite, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps tubulaire multicouche constitué d'au moins une couche d'une matière polymère collée sur au moins une couche d'une matire D'arrêt, une partie supérieure de fermeture en matière thermoplastique fixée de façon étanche sur l'extrémité de base dudit corps Far souda 3 e par friction, et une partie supérieure de fermeture en mati*re 30 thermoplastique fixée de façon étanche sur le haut dudit corps

par soudage par friction.

Boîte composite selon la revendication 9,

caractérisée en ce que ledit corps est cylindrique et en ce que lesdites parties de fermeture sont soudées par rotation 35 sur celui-ci.

11 Boîte composite selon la revendication 9,

caractérisée en ce que ledit corps est un tube co-extrudé.

12 Boîte composite selon la revendication 9,

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caractérisée en ce que ledit corps est un tube cylindrique co-extrudé comportant au moins trois couches, dont une est

une couche d'arrêt.

13 Boîte composite selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit corps est un tube cylindrique co-extrudé comprenant une couche intérieure et une couche extérieure d'une matière polymère structurale entre lesquelles

est placée une couche d'un polymère d'arrêt.

14 Boite composite selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'au moins une des parties de fermeture comprend un polymère multicouche comportant une couche

structurale et une couche de polymère d'arrêt.

Boite composite selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'au moins une partie de fermeture est 15 formée à partir d'une feuille de polymère co-extrudé par

formage à chaud.

16 Boîte composite selon la revendication 13, caractérisée en ce que lesdites couches inférieure et extérieure sont formées de matières choisies chacune dans le groupe de polymères comprenant le poly 20 (téréphtalate d'éthylène), le polychlorure de vinyle, le polystyrène, le polypropylène, le polyéthylène et le nylon, et en ce que ladite couche d'arrêt se compose d'un polymère choisi dans le groupe coeprenant l'alcool polyvinylique, un copolymère d'éthylène et d'alcool

vinylique, le styrène-acrylonitrile et le chlorure de polyvinylidène.

17 Bouteille en matière thermoplastique ayant des caractéristiques perfectionnées pour l'expédition et une imperméabilité aux gaz perfectionnée, ladite bouteille étant caractérisée en ce qu'elle comprend une partie supérieure ( 10:) comportant une jupe inférieure ( 105) sur laquelle est 30 formé un rebord de soudage par friction ( 113) ainsi qu'une partie-col rétrécie, s'étendant vers le haut et définissant un orifice de versement, ladite partie supérieure de bouteille étant formée d'un polymère thermoplastique pour récipients, un corps tubulaire central ( 102) formé à partir d'un tube 35 multicouche à couche d'arrêt réalisé par co-extrusion de polymères thermoplastiques et adapté pour être relié par emmanchement avec ledit rebord, et une partie inférieure de fermeture ( 104) comprenant un rebord périphérique ( 112) de soudage par rotation et une partie centrale relativement plate, ledit retord étant adapté pour un soudage par friction

sur ledit corps ( 102).

18 Bouteille selon la revendication 17, caracté5 risée en ce que ledit corps central ( 102) comprend un cyl 4ndre circulaire comportant une couche intérieure ( 403) et une couche extérieure ( 402) qui sont chacune formées d'un polymère choisi dans le groupe camprenant le poly(téréphtalate d'éthylène), le poly chlorure de vinyle, le polystyrène, et le polypropylène, ainsi qu'une 10 couche intérieure d'arrêt ( 401) fonrée d'une matière choisie dans le groupe comprenant l'alcool polyvinylique, un copolymère

d'éthylène et d'alcool vinylique, le chlorure de polyvinylidène et le styrène-acrylonitrile.

19 Bouteille selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'au moins une desdites partie supérieure et partie inférieure de fermeture de la bouteille comprend un polymère miticouche à couche d'arrêt et en ce que lesdites parties

sont soudées par rotation sur ledit corps.

Bouteille selon la revendication 18, caracté20 risée en ce qu'au moins une desdites parties fixées sur ledit

corps est soudée par rotation sur celui-ci.

21 Bouteille selon la revendication 18, caractérisée en ce que ladite partie à couche d'arrêt est un tube

cylindrique co-extrudé.

22 Bouteille selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'au moins une desdites parties fixées sur ledit corps

est formée par formage à chaud.