FR2878181A1 - Jeton en materiau thermoplastique pour le thermoformage d'au moins un recipient - Google Patents

Abstract

Le jeton (10) présente, dans un état stable avant son utilisation pour le thermoformage, la forme d'une pièce plate ayant une partie centrale (10A) et une partie périphérique (10B) qui est amincie par rapport à la partie centrale et qui est formée en retrait par rapport à cette dernière sur les deux faces (11A, 11B) du jeton.

Description

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La présente invention concerne un jeton en matériau thermoplastique destiné à la réalisation d'au moins un récipient par thermoformage.

On connaît, notamment par la demande de brevet PCT n WO 03/018294, l'intérêt de thermoformer des récipients à partir de jetons thermoformables. En effet, ceci permet en particulier d'éviter ou de limiter considérablement les déchets qui existent lorsqu'on utilise une bande continue de matériau thermoplastique.

La demande de brevet PCT précitée préconise, pour réaliser un thermoformage approprié, donnant au récipient l'épaisseur de paroi souhaitée (en général, on recherche une épaisseur sensiblement constante), de réaliser le thermoformage à partir de jetons, ayant initialement une épaisseur constante et un bord droit, mais de conformer le bord de ces jetons de manière appropriée par une opération de matriçage qui accompagne le thermoformage, en étant réalisée après réchauffage du jeton, soit juste avant le thermoformage, soit simultanément.

De fait, la société demanderesse s'est aperçue qu'une conformation particulière du bord des jetons est nécessaire pour obtenir, par thermoformage, les récipients ayant la forme souhaitée, notamment sur leurs bords.

Cette conformation dépend des conditions de thermoformage, et notamment de la forme des récipients.

Malgré l'intérêt de la technique exposée dans la demande PCT 25 WO 03/018294, elle présente l'inconvénient d'augmenter légèrement le coût de l'outillage.

Par ailleurs, cette étape de matriçage est parfois délicate à maîtriser et elle modifie la répartition de la matière thermoplastique, non seulement dans la zone matricée, mais également à son voisinage, par un phénomène de fluage. En particulier, s'agissant d'un jeton multicouche, l'étape de matriçage modifie localement la répartition des couches et le phénomène de fluage évoqué ci-dessus peut même conduire à supprimer localement une couche.

De plus, la société demanderesse s'est aperçue que le jeton devait 35 présenter une forme très particulière pour favoriser une répartition homogène de la matière thermoplastique lors de l'opération du 2878181 2 thermoformage en évitant des fissures ou des diminutions locales trop importantes de l'épaisseur de la matière en cours de thermoformage, qui se traduirait par des différences inacceptables d'épaisseurs pour les récipients obtenus au final.

Ceci est en particulier le cas pour des récipients obtenus par une course du piston de thermoformage importante, en particulier tels que des flacons allongés, présentant un rapport de la profondeur à la dimension diamétrale moyenne important, en particulier de l'ordre de 3 à 8.

L'invention a pour but de proposer un jeton en matériau thermo-plastique qui, en dehors de toute opération de matriçage accompagnant le thermoformage, réalisée juste avant ou pendant ce dernier, permette un thermoformage dans de bonnes conditions, même pour réaliser des récipients profonds et multicouches.

Ce but est atteint grâce au fait que le jeton selon l'invention présente, dans un état stable avant son utilisation pour le thermoformage, la forme d'une pièce plate ayant une partie centrale et une partie périphérique qui est amincie par rapport à ladite partie centrale et qui est formée en retrait par rapport à cette dernière sur les deux faces du jeton.

Dans la définition ci-dessus, la notion de "état stable" correspond à l'état normal du jeton à froid, après sa fabrication et avant son utilisation pour le thermoformage. Par contraste, le jeton déformé par matriçage selon la demande PCT WO 03/018294 présente un bord matricé seulement dans son état chaud, après avoir subi un chauffage permettant son thermoformage.

Lors du thermoformage, le jeton est déformé par un piston de thermoformage qui étire la matière constituant ce jeton à partir de l'une des faces de ce dernier. Les essais réalisés par la société demanderesse l'ont conduite à constater que l'étirement est rendu beaucoup plus homogène si, comme avec le jeton de l'invention, la partie centrale est en surépaisseur non seulement sur l'une des faces du jeton, mais sur les deux faces de ce dernier.

De plus, cette partie centrale en surépaisseur sur les deux faces permet de centrer le jeton par rapport aux outils de thermoformage, soit en posant l'une de ses faces sur le bord d'une chambre de thermoformage dans le cas d'un thermoformage vers le bas, soit en posant l'autre face sur le bord d'un contre-moule, dans le cas d'un thermoformage vers le haut.

2878181 3 De préférence, sur chacune des deux faces du jeton, la partie périphérique est raccordée à la partie centrale par une portion de raccordement qui, en section, présente la forme d'une courbe ayant une courbure non nulle en sensiblement tout point.

Lors de l'étirement qui se produit à l'occasion du thermoformage, la courbe se "déroule" et le fait qu'elle présente une courbure non nulle en sensiblement tout point semble favoriser cette transformation sans créer localement d'étirement trop important, qui occasionnerait des amincissements inacceptables ou des risques de fêlures de la paroi des récipients. La concavité de la courbe pouvant s'inverser, l'expression courbure non nulle sensiblement en tout point signifie que cette courbure est non nulle sauf au point d'inflexion ou aux points d'inflexion éventuels de la courbe.

De plus, la transition entre la partie périphérique et la partie centrale est ainsi exempte de toute arête (telle que l'arête qui existe à l'intersection d'un cône et d'un disque de même axe), ce qui améliore l'aspect du ou des récipients thermoformés dans ce jeton, la demanderesse ayant en effet constaté que, malgré les étirements importants du thermoformage, une arête présente sur le jeton risque de laisser une trace sur la paroi du récipient thermoformé.

Avantageusement, la courbe comprend un arc de cercle concave, situé du côté de la partie périphérique et un arc de cercle convexe situé du côté de la partie centrale, lesdits arcs de cercle étant reliés de telle sorte que la tangente à la courbe peut être déterminée en tout point.

Avantageusement, l'épaisseur de la partie périphérique est comprise entre 0.25 et 0.7 fois l'épaisseur de la partie centrale, de préférence entre 0. 4 et 0.6 fois ladite épaisseur.

La demanderesse s'est aperçue que ces rapports d'épaisseurs constituent un bon compromis, en particulier pour des récipients présentant les rapports précités entre leur profondeur et leur diamètre moyen.

Avantageusement, les hauteurs des retraits entre la partie périphérique et la partie centrale sont différentes sur les deux faces du jeton, de sorte que l'un des retraits est plus marqué que l'autre.

Comme indiqué précédemment, le thermoformage est évidemment réalisé à partir de l'une des faces du jeton. Il en résulte donc que les 2878181 4 contraintes d'étirement sur les deux faces ne sont pas égales. Jusqu'à présent, la question de cette dissymétrie n'avait pas été posée, mais la société demanderesse s'est aperçue que le fait d'utiliser un jeton dont le retrait est plus marqué sur une face que sur l'autre améliore les résultats du thermoformage. De préférence, c'est à partir de la face sur laquelle le retrait est le moins marqué qu'est réalisé le thermoformage.

La face à partir de laquelle est réalisé le thermoformage est creusée lors de ce thermoformage, de sorte que la courbe de raccordement entre le retrait de la partie périphérique de cette face et sa partie centrale se déroule et s'inverse. Il est donc intéressant que la hauteur de cette courbe, correspondant au retrait précité, soit relativement faible tout en étant non nulle, pour donner de la matière dans cette région qui sera particulièrement étirée vers la fin du processus de thermoformage, afin de préserver une épaisseur de paroi suffisante pour les récipients.

Sur la face opposée, la courbe de raccordement entre le retrait de la partie périphérique et la partie centrale est accentuée lors du thermoformage. Cette face étant destinée à former l'extérieur du récipient, il est particulièrement intéressant que cette courbe de raccordement soit exempte d'arête pour éviter les traces sur l'extérieur du récipient. La hauteur du retrait sur cette face peut être relativement importante, en fonction de la quantité de matière que l'on souhaite donner à cet endroit, elle-même fonction du rapport entre la section du récipient et sa hauteur.

La société demanderesse a constaté qu'un rapport de 2 à 4, de 25 préférence de 2,5 à 3,5 entre la hauteur des deux retraits représente un bon compromis.

Avantageusement, la largeur de la partie périphérique est différente sur les deux faces du jeton.

Le choix de deux largeurs différentes résulte également des constatations de la société demanderesse lors d'essais de thermoformage.

De préférence, le thermoformage est réalisé à partir de la face sur laquelle la partie périphérique est la moins large, ce qui permet de laisser de la matière vers le bord du jeton, à distance de la région de cette face avec laquelle le piston de thermoformage entre en contact au début du thermoformage, la partie centrale de cette face étant alors partiellement emboutie, de sorte qu'un bourrelet, qui forme un réserve de matière, est 2878181 5 ménagé entre la partie centrale et la partie périphérique en retrait, ce bourrelet s'étendant vers l'extérieur jusqu'à la portion de raccordement entre la partie centrale et la partie périphérique.

L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux 5 à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif.

La description se réfère à la figure unique qui montre, vu en coupe, un jeton conforme à l'invention.

Cette coupe est réalisée dans un plan perpendiculaire à la direction T dans laquelle sera repoussée la matière du jeton pour réaliser le thermoformage par un piston de thermoformage. En l'espèce, le jeton présente une symétrie de révolution autour de son axe A, et la direction T est bien entendu parallèle à cet axe.

Ce jeton présente la forme d'une pièce plate et a une partie centrale 10A et une partie périphérique 10B qui est amincie et est formée en retrait sur les deux faces, 11A et 11B du jeton. La partie centrale présente la forme d'une pastille ayant deux faces planes et parallèles, perpendiculaires à l'axe A, qui est également l'axe de symétrie de cette pastille. On voit en effet que la portion de la face 11A du jeton qui couvre la partie centrale 10A est plane, de même que la portion de la face 11B qui couvre la partie centrale.

La partie périphérique 10B présente quant à elle la forme d'une collerette annulaire ayant deux faces planes et parallèles, sensiblement perpendiculaires à l'axe de symétrie de la collerette, qui est également l'axe A. On voit en effet que les parties des faces 11A et 11B qui couvrent les deux faces de la collerette sont planes.

Sur chacune des deux faces 11A et 11B du jeton, la partie périphérique 10B est raccordée à la partie centrale par une portion de raccordement, respectivement 12A et 12B, qui, en section comme sur la figure unique, présente la forme d'une courbe ayant une courbure non nulle en tout point, sauf en son point d'inflexion.

Sur la portion de raccordement 12B, cette courbe comprend un arc de cercle concave de rayon R1, situé du côté de la partie périphérique 10B, et un arc de cercle convexe de rayon R2, situé du côté de la partie centrale 10A. Ces arcs de cercle sont reliés de telle sorte que la tangente à 2878181 6 la courbe peut être déterminée en tout point. En d'autres termes, la portion de raccordement 12B ne présente aucun point anguleux.

Pour la portion de raccordement 12A, la courbe comprend un arc de cercle concave R3, situé du côté de la partie périphérique 10B et un arc de cercle convexe de rayon R4, situé du côté de la partie centrale 10A. Ces arcs de cercle sont également reliés de telle sorte que la tangente à la courbe peut être déterminée en tout point.

Les rayons R3 et R4 sont avantageusement du même ordre de grandeur. De même, les rayons R1 et R2 sont avantageusement du même ordre de grandeur (qui peut être environ la moitié de celui des rayons R3 et R4). On peut toutefois prévoir que, sur au moins l'une des faces du jeton, l'arc de cercle convexe présente un rayon de courbure qui est supérieur à celui de l'arc de cercle concave, par exemple de l'ordre de 1,2 à 2 fois ce rayon.

L'épaisseur EB de la partie périphérique 10B est en l'espèce de l'ordre de 0,5 fois l'épaisseur EA de la partie centrale 10A. De manière générale, l'épaisseur EB est avantageusement comprise entre 0,25 et 0,7 fois l'épaisseur EA, et de préférence entre 0,4 et 0,6 fois cette épaisseur EA.

On voit par ailleurs sur la figure que la hauteur HB du retrait entre la partie périphérique 10B et la partie centrale 10A sur la deuxième face 11B de la pastille est inférieure à la hauteur HA du retrait entre la partie périphérique et la partie centrale sur la première face 11A de la pastille.

Le retrait est donc plus marqué sur la première face 11A que sur la deuxième face 11B.

Dans l'exemple représenté, la hauteur HA est de l'ordre de 2,75 fois la hauteur HB. De manière générale, la hauteur HA du retrait le plus marqué est avantageusement comprise entre 2 et 4 fois la hauteur HB du retrait le moins marqué, et de préférence entre 2,5 et 3,5 fois cette hauteur HB.

On constate également sur la figure que la largeur de la partie périphérique 10B est différente sur les deux faces 11A et 11B du jeton. On constate plus précisément que la largeur LB du retrait le moins marqué est inférieure à la largeur LA du retrait le plus marqué.

La largeur LA ou LB est mesurée, sur l'une des faces de la partie périphérique 10B, depuis le bord extrême de celle-ci, jusqu'à ce que sa 2878181 7 courbure devienne non nulle, en abordant la portion de raccordement 12A ou 12B.

On a porté sur la figure les rayons RA et RB de la partie centrale 10A, sur les deux faces du jeton. Ces rayons sont mesurés à partir de l'axe A, jusqu'à ce que la courbure de la face considérée de la partie centrale 10A devienne non nulle.

En l'espèce, le rapport RA/LA est de l'ordre de 3,6. De manière générale, ce rapport est avantageusement compris entre 2,5 et 5.

En l'espèce, le rapport RB/LB est de l'ordre de 9. Il est avantageusement compris entre 6 et 12.

Pour un jeton ne présentant pas une symétrie de révolution, contrairement à celui qui est représenté à titre d'exemple, on remplacera les rayons RA et RB évoqués ci-dessus par la demi-largeur moyenne de la partie centrale, sur chacune des deux faces du jeton, pour retrouver les plages dimensionnelles évoquées ci-dessus.

Le jeton de l'invention sert en particulier à thermoformer un récipient tel qu'un flacon, ayant une capacité comprise entre 150 cm3 et 500 cm3. Dans ce cas, on choisit de préférence un jeton ayant une symétrie de révolution, avec un rayon R compris entre 20 et 35 mm et une épaisseur EA comprise entre 3 et 7 mm, les rayons RA et RB pouvant quant à eux être respectivement de l'ordre de 0,6.R à 0,8.R et de l'ordre de 0, 7.R et 0,9. R.

On a représenté sur la figure la tangente TA au point d'inflexion de la courbe formée, en section, par la portion de raccordement 12A. On constate que cette tangente passe par le point d'inflexion de la courbe formée, en section, par la portion de raccordement 12B. Durant le thermoformage, les portions de raccordement se "déroulent" de telle sorte que la tangente TA pivote.

Comme indiqué sur la figure, le thermoformage s'opère de 30 préférence à partir de la deuxième face 11B du jeton.

Comme on le constate sur la figure, le jeton représenté est multicouche.

En effet, le jeton de l'invention présente avantageusement au moins une couche de matière thermoplastique de base et, en outre, au moins une couche barrière pour la lumière et/ou une couche barrière pour un gaz. En l'espèce, il présente une couche de matériau thermoplastique 2878181 8 de base 13A (par exemple du polystyrène PS ou du polypropylène PP) situé du côté de la première face 11A, une première couche intermédiaire 13B faisant barrière aux rayons ultraviolets (par exemple en PS noir), une autre couche intermédiaire 13C, faisant barrière aux gaz (par exemple en EVOH (éthylène-vinyle-alcool)) et une autre couche externe 13D, située du côté de la deuxième face 11B, par exemple analogue à la couche 13A.

En particulier, les combinaisons suivantes sont envisageables (la couche mentionnée en premier étant la couche 13A) : PS blanc/PS noir/PS blanc, PS/EVOH/PS, PS/EVOH/PE (polyéthylène), PS blanc/PS noir/EVOH/ PS blanc, ou encore PS blanc/PS noir/PS blanc/EVOH/PE. Les couches de liant éventuellement présentes entre les couches adjacentes ne sont pas indiquées ci-dessus.

On constate que la structure multicouche du jeton est telle que toutes les couches de ce dernier sont présentes dans son épaisseur, sensiblement en toute section de ce jeton. Ainsi, la répartition des couches et leur épaisseur, même dans la partie périphérique et dans les zones de raccordement 12A et 12B, sont telles que toutes les couches sont présentes dans toute zone du récipient thermoformé.

Le jeton de l'invention peut être fabriqué par tout moyen approprié.

Ainsi, il peut être obtenu par moulage à chaud, en particulier par injection. Le cas échéant, l'injection peut être faite par couches successives avec les couches déjà formées disposées comme inserts dans le moule d'injection. Le moulage à chaud peut également être une compression d'une quantité de matière thermoplastique définie, disposée dans un moule.

Le jeton peut également être obtenu par découpe et usinage dans une plaque de matériau thermoplastique, en particulier une plaque muticouche.

Claims (1)

1. 9 REVENDICATIONS

   1. Jeton (10) en matériau thermoplastique destiné à la réalisation d'au moins un récipient par thermoformage, caractérisé en ce qu'il présente, dans un état stable avant son utilisation pour le thermoformage, la forme d'une pièce plate ayant une partie centrale (10A) et une partie périphérique (10B) qui est amincie par rapport à ladite partie centrale et qui est formée en retrait par rapport à cette dernière sur les deux faces (11A, 11B) du jeton.

   2. Jeton selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie centrale (10A) présente la forme d'une pastille ayant deux faces planes et parallèles, sensiblement perpendiculaires à l'axe de symétrie de la pastille.

   3. Jeton selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie périphérique (10B) présente la forme d'une collerette annulaire ayant deux faces planes et parallèles, sensiblement perpendiculaires à l'axe de symétrie de la collerette.

   4. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, sur chacune des deux faces (11A, 11B) du jeton, la partie périphérique (10B) est raccordée à la partie centrale (10A) par une portion de raccordement (12A, 12B) qui, en section, présente la forme d'une courbe ayant une courbure non nulle en sensiblement tout point.

   5. Jeton selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite courbe comprend un arc de cercle concave (R1; R3), situé du côté de la partie périphérique (10B) et un arc de cercle convexe (R2; R4) situé du côté de la partie centrale (10A), lesdits arcs de cercle étant reliés de telle sorte que la tangente à la courbe peut être déterminée en tout point.

   6. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur (EB) de la partie périphérique (10B) est comprise entre 0.25 et 0.7 fois l'épaisseur (EA) de la partie centrale (10A), de préférence entre 0.4 et 0.6 fois ladite épaisseur (EA).

   7. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les hauteurs (HA, HB) des retraits entre la partie périphérique (10B) et la partie centrale (10A) sont différentes sur les deux faces du jeton, de sorte que l'un des retraits (HA) est plus marqué que l'autre (HB).

   8. Jeton selon la revendication 7, caractérisé en ce que la hauteur (HA) du retrait le plus marqué est comprise entre 2 et 4 fois la hauteur 2878181 10 (HB) du retrait le moins marqué, de préférence entre 2. 5 et 3. 5 fois ladite hauteur (HB).

   9. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la largeur (LA, LB) de la partie périphérique (10A) est différente 5 sur les deux faces (11A, 11B) du jeton.

   10. Jeton selon les revendications 7 et 8 ou selon les revendications 7, 8 et 9, caractérisé en ce que la largeur (LB) du retrait le moins marqué (HB) est inférieure à la largeur (LA) du retrait le plus marqué (HA).

   11. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est multicouche.

   12. Jeton selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il présente au moins une couche de matériau thermoplastique de base (13A) et, en outre, au moins une couche barrière pour la lumière et/ou une couche barrière pour un gaz (13B, 13C).

   13. Jeton selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que toutes les couches (13A, 13B, 13C, 13D) sont présentes dans l'épaisseur du jeton (10), en toute section de ce dernier.

   14. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est obtenu par moulage à chaud.

   15. Jeton selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il est obtenu par découpe et usinage dans une plaque de matériau thermoplastique.