FR2881675A1 - Procede de fabrication de jetons thermoplastiques par usinage d'une feuille extrudee - Google Patents

Abstract

Selon ce procédé, on découpe les jetons (1) dans une plaque (14) de matériau thermoplastique. Les contours (1A) de ces jetons (1) sont usinés selon un profil déterminé, à l'aide d'un outil d'usinage (28, 34) du genre fraise. Le jeton est donc découpé à partir d'une plaque de matériau thermoplastique (14) et possède un contour (1A) usiné selon un profil déterminé.

Description

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La présente invention concerne un procédé de fabrication de jetons destinés à la réalisation de récipients par thermoformage desdits jetons, procédé dans lequel on découpe les jetons dans une plaque de matériau thermoplastique.

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 préalable au thermoformage.

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 20 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 WO 03/018294, elle présente l'inconvénient d'augmenter légèrement le coût de l'outillage.

L'invention vise à proposer un procédé de fabrication de jetons thermoformables, permettant de conférer à ces jetons un contour de conformation particulière, avant leur utilisation pour le thermoformage.

Ce but est atteint grâce au fait que l'on usine les contours desdits jetons selon un profil déterminé, à l'aide d'un outil d'usinage du genre fraise.

L'usinage permet de choisir le contour des jetons de façon appropriée, compte tenu des particularités du thermoformage, et notamment de la forme des récipients. Pour modifier la forme des jetons, il suffit de modifier légèrement l'outil d'usinage et/ou son mode de commande. Cette opération est industriellement moins lourde que celle 2881675 2 qui consisterait à modifier un outil de matriçage pour de tels jetons. Par ailleurs, les jetons présentent des structures homogènes, qui correspondent à celle de la plaque. Contrairement à des jetons obtenus par injection, dont la structure est particulière autour du ou des points d'injection, ils peuvent donc adopter un comportement homogène lors du thermoformage.

Avantageusement, on réalise au moins une partie de la découpe des jetons dans la plaque en usinant les contours desdits jetons à même la plaque.

On peut simultanément usiner les contours de plusieurs jetons dans la même plaque, ou bien utiliser un outil que l'on déplace sur la plaque pour usiner les jetons un par un. Aucune manipulation des jetons n'est nécessaire avant leur usinage, ce qui simplifie le procédé.

Selon une variante, on usine les jetons à même la plaque jusqu'à 15 séparer les jetons de la plaque.

Selon une variante avantageuse, on usine les jetons à même la plaque jusqu'à ce que lesdits jetons restent rattachés à la plaque par des voiles sécables et l'on sépare les jetons de la plaque par une rupture de ces voiles.

Ainsi, après l'usinage, l'ensemble de la plaque comprenant les jetons "pré-usinés" peut être manipulé comme un tout, il suffit ensuite de détacher les jetons de la plaque, par exemple en les repoussant perpendiculairement à cette dernière de manière à rompre les voiles sécables, pour obtenir des jetons distincts. Eventuellement, une opération de finition telle qu'un ébarbage des bords des jetons peut être réalisée après cette séparation. Ceci ne sera toutefois pas en général nécessaire puisque les opérations de thermoformage pourront réduire ou annuler les très légères éventuelles irrégularités de bords dues à la rupture des voiles sécables.

Avantageusement, on usine les jetons de telle sorte que ceux-ci présentent une partie centrale épaisse et une périphérie plus fine.

Avantageusement, on fournit une plaque multicouche, présentant au moins une couche de matériau thermoplastique de base qui s'étend, à partir de la face de la plaque dans laquelle on usine les jetons, sur une épaisseur telle que ladite couche est présente sur toute la surface usinée des jetons, et au moins une couche additionnelle.

2881675 3 Le choix d'une plaque multicouche permet de réaliser de manière simple des jetons eux-mêmes multicouches, comportant, outre un matériau thermoplastique de base, une ou plusieurs couches ayant par exemple des couleurs spécifiques ou des compositions spécifiques leur permettant de former des barrières, par exemple à la lumière ou au gaz.

Avantageusement, on réalise la plaque par extrusion.

Il peut s'agir d'une extrusion simple ou bien d'une co-extrusion, dans le cas où la plaque est multicouche.

L'invention concerne également un jeton destiné à la réalisation de 10 pièces par thermoformage.

Les jetons connus par l'art antérieur, notamment par la demande PCT WO 03/018294 pour réaliser des récipients par thermoformage, comportent une épaisseur constante et présentent un bord droit. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients liés à la nécessité de l'étape de matriçage identifiée par la demande WO 03/018294, en proposant un jeton dont le bord présente un contour ayant un profil déterminé, dès avant l'opération de thermoformage.

Ce but est atteint grâce au fait que le jeton est découpé à partir d'une plaque de matériau thermoplastique et possède un contour usiné 20 selon un profil déterminé.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de fabri- cation, par extrusion, de plaques à partir desquelles peuvent être obtenus les jetons de l'invention; - la figure 2 illustre une possibilité pour obtenir une stabilisation thermique de ces plaques; - les figures 3 et 4 illustrent, selon deux variantes, deux possibilités 30 pour usiner la plaque; - la figure 5 montre une plaque après son usinage, en coupe dans le sens de l'épaisseur de la plaque; et - la figure 6 montre un exemple de conformation pour un jeton selon l'invention.

La figure 1 montre une filière d'extrusion 10 pour fabriquer par extrusion un panneau continu 12, à partir duquel des plaques 14 sont 2881675 4 découpées. Un outil de découpe 16 est représenté de manière schématique, étant entendu qu'il est en réalité conformé de manière à pouvoir découper les plaques sans rompre la continuité du processus d'extrusion. Par exemple, les plaques étant supportées par des convoyeurs 18, l'outil 16 est capable de se déplacer sur une légère course dans le sens F d'avancement de ces convoyeurs, lors de la découpe en elle-même.

La plaque peut être monocouche ou multicouche et, à titre d'exemple, on a représenté deux trémies 20, 22, à partir desquelles deux matériaux thermoplastiques différents peuvent être successivement introduits dans la filière d'extrusion pour, en l'espèce, réaliser par coextrusion une plaque bicouche.

Selon l'invention, les jetons sont découpés dans une plaque de matériau thermoplastique 14 et leurs contours sont usinés à l'aide d'un 15 outil d'usinage.

De préférence, on procède à l'usinage et au découpage des jetons alors que la plaque 14 est thermiquement stable. Ceci permet d'éviter les déformations du jeton après son usinage et sa découpe, qui pourraient modifier ses dimensions et/ou sa forme.

La stabilisation thermique des plaques extrudées peut être obtenue par tout moyen connu, avant ou après la découpe des plaques 14 à partir du panneau continu 12. La figure 2 illustre un moyen envisageable. Le panneau 12 extrudé, et éventuellement les plaques 14, si celles-ci sont déjà découpées avant le processus de stabilisation thermique, subissent un premier refroidissement à l'air en sortie d'extrudeuse lors de leur convoyage sur les convoyeurs 18 de la figure 1. En continu avec ce convoyeur, ou bien en reprise, sur un autre convoyeur 19, les plaques 14 sont ensuite réchauffées pour être portées à une température déterminée, par exemple de l'ordre de 150 pour des plaques en polystyrène. Elles restent donc dans un four de réchauffage 24 pendant une durée suffisante pour être portées à cette température et rester à ladite température pendant une durée jugée nécessaire, par exemple de l'ordre de quelques minutes (en particulier, 1 à 5 minutes). On les laisse ensuite refroidir à l'air calme. Bien entendu, si le temps de chauffage dans le four 24 est important, il sera préférable de réaliser cette stabilisation thermique en reprise, sur les plaques 14 déjà découpées en sortie d'extrudeuse.

2881675 5 Sur la figure 3, une plaque 14, représentée en coupe parallèlement à son épaisseur, est maintenue sur des moyens appropriés, par exemple une pluralité de ventouses ou analogues 26 appartenant à un dispositif du type "plaque à vide" et localisées en fonction des emplacements dans lesquels se trouveront les jetons lorsqu'ils seront découpés dans la plaque.

L'outil d'usinage 28 représenté sur la figure 3 est une fraise cloche présentant une pluralité de dents d'usinage 28A. L'axe A de cette fraise 28 et celui des jetons qui seront des pièces de révolution, coïncide. Pour usiner un jeton dans la plaque, on déplace donc l'outil d'usinage 28 verti- calement, en Y sur la distance appropriée, tout en entraînant la fraise en rotation. Les moyens d'entraînement 30 de cette fraise, en rotation et en direction Y, sont symbolisés sur la figure 3, de même que les moyens de commandé 32 de ces moyens d'entraînement. Ces moyens peuvent être de tout type connu en soi. Bien entendu, le dispositif de fabrication peut comprendre plusieurs fraises du type de la fraise 28 de la figure 3, qui sont commandées simultanément dans leur déplacement en rotation autour de leurs axes respectifs et en Y. Sur la figure 4, l'outil utilisé pour usiner les jetons à partir de la plaque 14 est une fraise de profilage 34, dont les déplacements peuvent être commandés selon les trois axes X, Y, Z, cette fraise étant entraînée par des moyens d'entraînement 36 appropriés, eux-mêmes commandés par des moyens de commande 38 appropriés. Ainsi, la fraise 34 se déplace selon le contour du jeton qu'elle est en train d'usiner.

Comme sur la figure 3, la plaque peut être maintenue par des 25 ventouses 26 ou analogues, localisées dans les emplacements des jetons.

La figure 5 montre, en coupe parallèle à son épaisseur, l'aspect de la plaque 14 après l'usinage qui vient d'être décrit.

On constate que l'usinage qui a été réalisé dans la plaque a été poursuivi jusqu'à ce que les jetons 1 restent rattachés à la plaque par des voiles sécables 2. Ceci permet, d'une part, d'éviter que le ou les outils d'usinage n'interfèrent avec les moyens qui supportent la plaque lors de son usinage (par exemple les ventouses 26 reliées à un caisson d'aspiration) et, d'autre part, de manipuler la plaque et ses jetons prédécoupés comme un tout après cet usinage.

Dans la plaque représentée sur la figure 5, on distingue donc les jetons prédécoupés, les voiles sécables 2 et les zones intermédiaires 3 de 2881675 6 la plaque qui s'étendent entre les jetons et ne sont pas affectées par l'usinage et la découpe. Après la séparation des jetons de la plaque, seules subsisteront ces zones 3 qui formeront un maillage entre les emplacements laissés vides par les jetons. Pour la séparation des jetons 1 par rapport à la plaque, par la rupture des voiles 2, la plaque 14 peut être supportée, dans les régions 3, par des moyens de support appropriés 40 par exemple analogues à un support de matriçage, disposé sous la plaque 14. De l'autre côté de cette plaque, un ou plusieurs pistons 42 peuvent être déplacés en va-et-vient de manière à rompre les voiles 2 simplement en repoussant les jetons 1 vers le bas. Les jetons séparés de la plaque sont alors reçus dans un réceptacle 44.

On constate que dans l'exemple avantageux représenté sur les dessins, on a usiné les contours des jetons directement à même la plaque, tout en réalisant au moins une partie de leur découpe. On peut également envisager de séparer les jetons d'une plaque par une opération simple de poinçonnage, et d'usiner ensuite les jetons en reprise. Les contours 1A des jetons présentent un profil déterminé, adapté pour que, par un thermoformage de ces jetons, on obtienne des récipients de la forme souhaitée, et ayant une paroi d'épaisseur convenable, c'est-à-dire une épaisseur suffisante sur l'intégralité de la paroi, et convenablement homogène.

Le thermoformage s'opère, de manière connue en soi, en repoussant la matière thermoplastique dans une chambre de thermoformage, à l'aide d'un piston de thermoformage. La matière thermoplastique est donc étirée et plaquée contre les contours de la chambre de thermo- formage. L'étirement concerne au premier chef la région centrale des jetons, c'est pourquoi il est intéressant que l'usinage de ces derniers soit réalisé de telle sorte que, à l'instar du jeton 1 de la figure 6, ils présentent une partie centrale épaisse 1C et une périphérie 1P plus fine.

Avantageusement, le jeton est une pièce de révolution (ce qui n'est 30 toutefois pas nécessairement le cas s'il est réalisé par une fraise du type de la fraise 34 de la figure 4) et la périphérie 1P se présente donc sous la forme d'une collerette centrée sur l'axe A du jeton.

L'épaisseur de cette partie centrale est de préférence l'épaisseur initiale de la plaque 14, les jetons étant alors seulement usinés dans la région de leurs contours 1A. La zone de jonction 1J entre la partie centrale épaisse 1C et la partie périphérique fine 1P peut être parallèle à l'axe A 2881675 7 ou, comme représenté, être inclinée en dépouille en ayant par exemple la forme d'un tronc de cône. Les transitions T entre les différentes zones inclinées de la surface du jeton (sur la figure 6) sont de préférence légèrement arrondies, avec des courbures appropriées.

Le jeton de la figure 6 est multicouche. Il comporte en effet, considérées à partir de sa face supérieure S à partir de laquelle il est usiné, une couche de matériau thermoplastique de base Cl et deux couches additionnelles, à savoir une couche intermédiaire C2 et une couche externe inférieure C3. Ce jeton est en effet réalisé à partir d'une plaque multicouche, par exemple obtenue par co-extrusion. En l'espèce, deux couches additionnelles sont représentées. De manière générale, le jeton comporte avantageusement au moins une couche additionnelle, mais il peut en avoir 2, 3 ou davantage.

Par exemple, la couche Cl peut être en polystyrène PS ou bien en polypropylène PP. Au moins l'une des couches additionnelles peut être une couche barrière à la lumière et/ou une couche barrière à un gaz et en particulier l'oxygène.

Ainsi, par exemple, le jeton peut avoir une couche intermédiaire en PS noir, faisant barrière aux rayons ultraviolets, et/ou une couche intermédiaire en EVOH (Ethylène-Vinyle-Alcool), faisant barrière au gaz.

En particulier, les combinaisons suivantes sont envisageables (la couche mentionnée en premier étant la couche de matériau thermoplastique de base Cl) : 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.

En considérant la figure 6, on constate que la structure multicouche des jetons est telle que toutes les couches Cl, C2, C3 de ce dernier sont présentes dans l'épaisseur du jeton, sensiblement en toute section de ce dernier. En effet, l'épaisseur E de la couche Cl de matériau thermoplastique de base est telle que l'usinage ne supprime pas cette couche sur une surface significative du contour du jeton. On voit en effet qu'une épaisseur donnée de cette couche subsiste même sur la périphérie fine du jeton. Tout au plus dans la région du bord du jeton, si ce bord est très légère- ment incliné par rapport à l'axe A, cette couche Cl peut localement manquer.

2881675 8 La répartition des couches, et leur épaisseur, ainsi que le profil du contour 1A du jeton sont tels que toutes les couches sont présentes dans toute zone du récipient thermoformé.

En l'espèce, comme indiqué précédemment, le profil du contour du jeton présente successivement, considérées à partir de la région centrale 1C, la zone de jonction inclinée 13 et une zone plane reliée par la surface supérieure de la périphérie 1P, puis le bord 1B du jeton. Ce bord peut être incliné ou parallèle à l'axe A. Ce jeton est particulièrement adapté à la fabrication de récipients du type décrit dans la demande de brevet PCT WO 03/018284.

De préférence, lors du thermoformage, le jeton est repoussé à partir de sa face inférieure I qui selon que le thermoformage est opéré vers le haut ou vers le bas, est orientée vers le bas comme représenté, ou au contraire vers le haut, et dans la région centrale 1C. Ceci permet d'éviter que les couches additionnelles C2, C3, qui sont plus fines dans cette région que la couche Cl, ne soient localement supprimées du fait de l'étirement.

Le fait de réaliser les jetons à partir d'une plaque permet d'obtenir une répartition homogène de la matière dans ces jetons, cette matière ayant été chauffée de manière homogène lors de la fabrication de la plaque, en particulier par extrusion. Ainsi, lors du thermoformage qui soumet le matériau thermoplastique chauffé à des contraintes d'étirement élevées, le comportement du jeton est homogène et l'on évite les rebus.

Claims (2)

1. 9 REVENDICATIONS

   1. Procédé de fabrication de jetons (1) destinés à la réalisation de récipients par thermoformage desdits jetons, procédé dans lequel on découpe les jetons dans une plaque (14) de matériau thermoplastique, caractérisé en ce que l'on usine les contours (1A) desdits jetons (1) selon un profil déterminé, à l'aide d'un outil d'usinage (28, 34) du genre fraise.

   2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise 10 au moins une partie de la découpe des jetons (1) dans la plaque (14) en usinant les contours desdits jetons à même la plaque.

   3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on usine les jetons (1) à même la plaque (14) jusqu'à séparer les jetons de la plaque.

   4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on usine les jetons (1) à même la plaque (14) jusqu'à ce que lesdits jetons restent rattachés à la plaque par des voiles sécables (2) et l'on sépare les jetons (1) de la plaque (14) par une rupture de ces voiles (2).

   5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on usine les jetons (1) de telle sorte que ceux-ci présentent une partie centrale (1C) épaisse et une périphérie (1P) plus fine.

   6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fournit une plaque multicouche (14), présentant au moins une couche de matériau thermoplastique de base (Cl) qui s'étend, à partir de la face de la plaque dans laquelle on usine les jetons (1), sur une épaisseur (E) telle que ladite couche est présente sur sensiblement toute la surface usinée des jetons et au moins une couche additionnelle (Cl, C2) .

   7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaque présente au moins une couche barrière pour la lumière et/ou une couche barrière pour un gaz.

   8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on réalise la plaque (14) par extrusion.
2. 2881675 10 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on procède à l'usinage et au découpage des jetons alors que la plaque (14) est thermiquement stable.

   10. Jeton (1) destiné à la réalisation de pièces par thermoformage, caractérisé en ce qu'il est découpé à partir d'une plaque de matériau thermoplastique (14) et possède un contour (1A) usiné selon un profil déterminé.

   11. Jeton selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il présente une structure multicouche, dont toutes les couches sont présentes dans 10 l'épaisseur du jeton, sensiblement en toute section de ce dernier.