Procédé de fabrication d'un tube de conditionnement, tube de conditionnement et dispositif de mise en œuvre dudit procédé
[001] La présente invention a pour objet des procédés de fabrication de tubes de conditionnement par extrusion- soufflage, des tubes de conditionnement et des dispositifs permettant de mettre en œuvre ces procédés.
[002] Les tubes de conditionnement sont généralement conçus en matière plastique, du type PE, PP, PET, coextrudé ou PE linéaire. Un tel tube en matière plastique est constitué d'une tête qui constitue le goulot du tube et d'une jupe. Dans les procédés de l'art antérieur, la jupe et la tête sont fabriquées séparément puis soudées ensemble. La fabrication d'un tel tube de conditionnement nécessitait donc de nombreuses étapes ce qui induisait un coût de revient important. En outre, ces procédés de l'art antérieur utilisaient généralement la technique d'extrusion pour la fabrication de la jupe, laquelle est incompatible avec une production en petite série. En effet, l'obtention d'une jupe présentant une forme particulière nécessitait une tête d'extrudeuse spécifique. La fabrication d'une telle jupe spécifique imposait donc l'achat d'une nouvelle tête d'extrudeuse, dont le prix est élevé, et une immobilisation de la chaîne de production lors du montage de ladite tête et du reparamétrage de l' extrudeuse.
[003] Après assemblage de la tête et de la jupe et fermeture du tube, notamment par un bouchon, les tubes de conditionnement obtenus par les procédés de l'art antérieur
étaient remplis avec le liquide à conditionner. Après cette étape de remplissage, une dernière opération de soudure était effectuée. Pour cela, une buse de chauffage était introduite à l'intérieur de la jupe, au niveau de son extrémité. Le chauffage obtenu par cette buse provoquait une hausse de température localisée de la jupe ce qui permettait la soudure ultérieure de la jupe par une étape de pincement. Dans les procédés de l'art antérieur, l'épaisseur de la jupe extrudée n'était pas constante ce qui rendait difficile l'obtention d'une soudure homogène. Il était alors nécessaire d'effectuer un chauffage important pour obtenir une bonne soudure, ce qui augmentait les risques de détérioration du liquide à conditionner.
[004] Pour tenter de remédier à ces problèmes, des solutions utilisant des procédés d' extrusion-soufflage ont été utilisées. Dans ces procédés, une paraison est extrudée et vient se placer dans un moule en deux parties présentant un seul orifice à son extrémité supérieure. Après fermeture du moule, l'introduction d'une canne de soufflage permet de projeter la paraison contre les parois du moule. Après refroidissement, le tube de conditionnement est démoulé, l'extrémité inférieure de la jupe est alors décarottée pour permettre le remplissage ultérieur du tube. Enfin, l'étape de soudure est effectuée comme précédemment. À la différence des procédés de l'art antérieur, ces nouveaux procédés ont permis la fabrication simultanée de la tête et de la jupe à l'aide d'un moule, dont le coût d'achat est bien moindre que celui d'une tête d'extrudeuse et dont le remplacement dans la chaîne de production ne nécessite qu'un temps d'arrêt réduit de ladite chaîne. Ces procédés
ont ainsi permis de réduire considérablement les coûts de production et d'envisager la production de petites séries de tubes de conditionnement. Toutefois, l'étape de décarottage de ces procédés entraîne d' une part une perte importante de matière et d' autre part une déformation importante de la jupe. Cette déformation de la jupe interfère avec l'entrée de la buse de chauffage lors de l'étape de soudure, ce qui entraîne des arrêts intempestifs de la chaîne de production.
[005] Pour remédier à ces inconvénients, la Demanderesse propose de nouveaux procédés de fabrication d'un tube de conditionnement par extrusion-soufflage qui permettent de limiter les pertes de matière et dont la jupe présente une rigidité suffisante au niveau de la zone de soudure de sorte de limiter sa déformation. Il s'ensuit des procédés de fabrication de tubes de conditionnement bénéficiant d'un coût de revient inférieur aux procédés antérieurs et qui n'entraînent pas d'arrêts intempestifs de la chaîne de production lors de l'étape de soudure. Les procédés selon l'invention permettent d'utiliser n'importe quel moule, et donc d'obtenir toutes sortes de formes de tubes, sans aucune contrainte, toutes sortes de diamètres et des tubes de toutes sortes de contenances. La paraison utilisée peut être une résine thermoplastique ou un co-extrudé, ou tout autre matériau utilisable pour faire un tube.
[006] Un premier objet de l'invention est un procédé d' extrusion-soufflage qui permet d'obtenir un tube de conditionnement comprenant une zone de soudure calibrée qui contribue à le rigidifier.
[007] Suivant un mode de réalisation préféré de ce procédé de l'invention, le tube selon l'invention comprend aussi une zone de rigidification de la forme du tube, qui est de préférence une zone chanfreinée située à l'extrémité inférieure du tube opposée au col. La présence de cette zone chanfreinée empêche le tube de prendre une forme ovale, ce qui est une tendance souvent constatée et qui est, soit spontanée, soit générée lors du stockage ou du transport ; la forme ovale rend difficile l'entrée de la buse de chauffage en vue de la soudure ultérieure du tube et représente un véritable inconvénient en traitement industriel .
[008] Un deuxième objet de l'invention est un procédé d'extrusion soufflage qui permet d'obtenir simultanément deux tubes de conditionnement comprenant une zone de rigidification de la forme du tube, qui est de préférence une zone chanfreinée située à l'extrémité inférieure du tube opposée au col.
[009] Selon un mode de réalisation préféré des procédés selon l'invention, la paraison extrudée est paramétrée de sorte que l'épaisseur de la jupe soit variable et prédéfinie. Le paramétrage a pour objet de pré-définir l'épaisseur de la paroi du tube au niveau de différents plans horizontaux traversant le tube. Par plan horizontal, on comprend tout plan perpendiculaire à l'axe du tube.
[010] Av antageusement, la paroi de la jupe du tube est renforcée au niveau de la zone d'échange gazeux et elle est
plus fine au niveau de la zone de pression du tube par l'utilisateur. Le logiciel de paramétrage utilisé à cette fin est du type de ceux utilisés pour le paramétrage de flacons et qui sont connus de l'homme du métier. Le paramétrage se fait de préférence au moment de l'extrusion de la paraison. L'extrusion est continue.
[011] Selon l'invention, la paraison est extrudée à un diamètre inférieur au diamètre du (ou des) tube (s) souhaité (s) .
[012] Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le tube fabriqué est tronconique, ce qui est un avantage important pour l'empilage et le stockage des tubes avant remplissage.
[013] L'invention se comprendra mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, qui se lit en regard des figures 1 et 2. Ces figures sont indiquées à titre purement explicatif, et ne limitent aucunement la portée de l'invention revendiquée.
[014] La figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif mettant en œuvre un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel on réalise un seul tube de conditionnement à la fois .
[015] La figure 2 est une coupe longitudinale d'un dispositif mettant en œuvre un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel on réalise deux tubes de conditionnement à la fois .
[016] L'invention a pour objet un tube de conditionnement constitué par une jupe (7) et un col (4) réalisés simultanément par extrusion-soufflage, caractérisé en ce que ladite jupe contient une zone de soudure calibrée, ce qui a pour conséquence que son épaisseur est constante sur toute la circonférence du tube. Ainsi, le chauffage ultérieur de la zone de soudure par une buse de chauffage provoquera une hausse de température homogène sur toute la circonférence intérieure et une réaction constante du polymère à cette hausse de température, ce qui assure une bonne soudure ultérieure.
[017] Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, l'extrémité inférieure dudit tube est chanfreinée. Cette zone chanfreinée (10) confère au tube une rigidité suffisante pour éviter une déformation spontanée de la forme du tube dans le plan horizontal perpendiculaire au plan vertical de l'axe du tube.
[018] Avantageusement, le diamètre intérieur du tube est constant sur la zone de soudure (6) hors zone chanfreinée (10). L'entrée ultérieure d'une buse de chauffage est ainsi assurée dans de bonnes conditions.
[019] Avantageusement, la paroi 2 du tube est concentrique dans chaque plan horizontal le contenant.
[020] Avantageusement, ladite jupe (7) est d'une épaisseur variable et prédéfinie, et notamment plus épaisse au niveau
de la zone d'échanges gazeux (8) qu'au niveau de la zone de compression (9) par l'utilisateur.
[021] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de tubes de conditionnement en extrusion- soufflage, dans lequel on extrude une paraison qui sera ensuite projetée par soufflage contre les parois d'un moule (1) , caractérisé en ce que ladite paraison est calibrée dans la partie inférieure (6) du moule (1), qui correspond à la base du tube, entre le moule (1) en position fermée et un gabarit de calibrage (3) , dont la forme est de préférence tronconique.
[022] Avantageusement, la paraison est également calibrée dans la partie supérieure (4) du moule (1), qui correspond au col du tube, entre le moule (1) en position fermée et un gabarit de calibrage (3) , dont la forme est de préférence tronconique .
[023] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de tubes de conditionnement en extrusion- soufflage, dans lequel on extrude une paraison qui sera ensuite projetée par soufflage contre les parois d'un moule
(I) dont la longueur est sensiblement égale à la longueur de deux tubes de conditionnement, caractérisé en ce que ledit moule (1) comporte en son milieu une zone élargie
(II) qui définit un chanfrein à la base de chaque tube.
[024] Avantageusement, la paraison est également calibrée dans les parties supérieures (4) du moule (1) , qui correspondent aux cols des tubes, entre le moule (1) en
position fermé et des gabarits de calibrage (3) , dont la forme est de préférence tronconique.
[025] Avantageusement, la mise à longueur du tube dans les procédés de l'invention est effectuée par la fermeture du moule (1) et le mouvement du ou des gabarits de calibrage (3) .
[026] Avantageusement, la paraison est d'une longueur légèrement supérieure à la longueur du moule (1) et d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre du moule (1) une fois fermé. La paraison se positionne contre les deux parties (la) et (lb) du moule (1) lors du soufflage.
[027] Un mode de réalisation du procédé selon l'invention visant à fabriquer un seul tube à la fois est illustré à la figure 1. Dans ce cas, la longueur de la paraison est choisie légèrement supérieure à la longueur du tube de conditionnement que l'on cherche à fabriquer. La partie inférieure de la paraison est emprisonnée dans la partie basse du moule, qui correspond à la base du tube, entre le moule (1) en position fermée et un gabarit (3) de calibrage. La forme de ce gabarit (3) de calibrage doit être adaptée pour entrer dans le moule (1) ; il est généralement préféré d'utiliser des gabarits (3) de forme tronconique dont le diamètre de la base de la partie tronconique est sensiblement égal ou légèrement inférieur au diamètre intérieur du moule (1) en position fermée. Ce positionnement entre deux pièces corrige les éventuelles déformations de la base de la paraison, dues aux conditions environnementales. Cet emprisonnement de la paraison entre
moule (1) et gabarit (3) a pour fonction de calibrer la paraison dans la zone emprisonnée. La partie de la paraison est ainsi calibrée à une épaisseur constante et avec une concentricité parfaite entre deux pièces, qui sont la paroi (2) du moule (1) et le gabarit (3) de calibrage. Cette partie du tube constituera, dans ce mode de réalisation, la zone de soudure, qui sera chauffée et soudée ultérieurement .
[028] Dans les deux procédés de l'invention, la paraison peut être emprisonnée entre le moule (1) fermé et un gabarit (3) de calibrage au niveau du col (4) du tube que l'on cherche à fabriquer. Toutefois, l'invention comprend également la fabrication de tubes dont le col (4) n'est pas calibré. Notamment, dans le mode de réalisation du procédé où le moule (1) correspond à la fabrication d'un seul tube à la fois, le calibrage peut être réalisé au niveau de la zone de soudure (6) du tube seulement, ou à la fois au niveau du col (4) et au niveau de la zone de soudure (6) .
[029] Le soufflage de la paraison est effectué simultanément ou après le calibrage. La fermeture du moule (1) et l'action de soufflage constituent ensemble les éléments qui permettront le formage du tube. Le soufflage a notamment pour fonction de plaquer l'ensemble de la jupe (7) sur les parties du moule (1) .
[030] Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, le moule (1) peut être gravé, sculpté, travaillé, de manière à ce que le formage donne au tube un aspect modelé particulier. Suivant un mode de réalisation
particulier de l'invention, le moule (1) est refroidi, de manière à diminuer la température du polymère constituant le tube. Ce polymère peut être tout polymère utilisé pour la fabrication des tubes, et en particulier une résine thermoplastique ou un polymère co-extrudé.
[031] Dans le mode de réalisation du procédé où le moule (1) correspond à la fabrication d'un seul tube à la fois, la mise à longueur du tube est effectuée du fait de la fermeture du moule (1) et du mouvement du gabarit (3) de calibrage.
[032] L'invention a également pour objet un procédé, représenté sur la figure 2, qui permet de fabriquer deux tubes en même temps, dans un moule (1) dont la forme permet le formage de deux tubes reliés entre eux par leur base (5) . Dans ce mode de réalisation, la longueur de la paraison est légèrement supérieure à la longueur de deux tubes et la paraison est moulée dans ce moule (1) destiné à la fabrication simultanée de deux tubes de conditionnement ; la partie supérieure et/ou la partie inférieure de la paraison est alors emprisonnée dans la (ou les) parties du moule (1) qui correspond (ent) au col (4) d'un tube, entre le moule (1) en position fermée et un gabarit (3) de calibrage, dont la forme est de préférence tronconique .
[033] Dans les procédés de l'invention, une ou plusieurs cannes de soufflage (non représentées) est/sont introduite (s) sur une longueur de quelques millimètres à l'intérieur du moule lorsque le moule (1) se ferme ou est
fermé. Suivant les modes de réalisation, les cannes de soufflages sont introduites par le col (4) ou par la base (5) du tube. Dans le procédé selon l'invention où un seul tube est fabriqué à la fois, on peut effectuer le soufflage par le col (4) , ou par la base (5) du tube, ou encore des deux côtés. Suivant une variante de l'invention, la canne de soufflage traverse la totalité de la hauteur du tube.
[034] Dans les procédés selon l'invention, le calibrage de la base (5) et/ou du col (4) du tube et le soufflage peuvent être successifs ou simultanés. Simultanément ou après le soufflage, on décarotte le haut et/ou le bas du tube. Bien entendu, le décarottage du bas du tube ne s'effectue que dans le mode de réalisation où l'on ne fabrique qu'un seul tube à la fois.
[035] Dans le procédé selon l'invention où l'on fabrique deux tubes, une étape de reprise est effectuée, laquelle consiste à effectuer une découpe au niveau du milieu élargi du moule (1) pour séparer les deux tubes en conservant à chaque tube une zone chanfreinée (10) à sa base.
[036] Les procédé selon l'invention comprennent en outre une étape de fermeture du col (4) de chaque tube par un obturateur ou un bouchon, une étape de remplissage de chaque tube avec le produit à conditionner, et une étape de soudure au niveau de la zone de soudure (6) de chaque tube. Cette étape de soudure comprend le chauffage de la zone de soudure (6) du tube. De préférence, le chauffage nécessaire à la soudure est appliqué au moyen d'une buse de chauffage délivrant de l'air chaud à très grande proximité de la zone
de soudure. Avantageusement l'espace entre la buse et la zone de soudure est inférieure à 1 mm. Pour la réalisation de cette étape, il est particulièrement important que le tube ait gardé une forme ronde, et ne se soit pas déformé latéralement : une déformation latérale est un obstacle à l'entrée de la buse de chauffage dans le tube. De plus, le maintien de la forme ronde assure que l'élévation de la température du polymère soit identique sur toute la circonférence du tube. Cette constance dans l'élévation de température du polymère est encore améliorée quand la zone de soudure est calibrée.
[037] Après chauffage, on effectue le soudage par rapprochement et pincement de la zone de soudure (6) . Le pincement successif des parois entre de deux pinces chauffantes sera effectué suivant la même force et aura les mêmes effets sur les deux parties à souder. La qualité de la soudure sera ainsi constante, reproductible, et assurée.
[038] Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le remplissage du tube par la matière à dispenser s'effectue par le fond du tube.
[039] L'invention a également pour objet un dispositif d'extrusion soufflage caractérisé en ce qu'il comprend un moule (1) en deux parties avec une ouverture à son extrémité supérieure et à son extrémité inférieure; la longueur du moule (1) est égale à la longueur d'un tube de conditionnement ; ce dispositif comprend au moins une canne de soufflage et au moins un gabarit (3) de calibrage dont la forme est de préférence tronconique et un dispositif
d'extrusion, de préférence associé à un logiciel de paramétrage .
[040] L'invention a enfin pour objet un dispositif d'extrusion soufflage caractérisé en ce qu'il comprend un moule (1) en deux parties avec une ouverture à son extrémité supérieure et à son extrémité inférieure ; le milieu de la longueur du moule (1) comprend une zone (11) plus large correspondant à une zone de découpe en vue de la séparation desdits deux tubes ; la longueur du moule (1) est égale à la longueur de deux tubes de conditionnement ; ce dispositif comprend au moins une canne de soufflage et au moins un gabarit (3) de calibrage dont la forme est de préférence tronconique et un dispositif d'extrusion, de préférence associé à un logiciel de paramétrage.
[041] Suivant un mode de réalisation particulier des dispositifs selon l'invention, les deux parties (la) et (lb) du moule (1) sont de préférence munies d'un système de refroidissement et/ou d'un système de chauffage de la paraison. Suivant un autre mode de réalisation particulier de l'invention la ou les canne (s) de soufflage peuvent être munies d'un système de refroidissement du gaz soufflé, et/ou d'un système de chauffage du gaz soufflé.
[042] Le gabarit (3) de calibrage peut être constitué d'une ou plusieurs pièces, est mobile ou immobile, et est éventuellement combiné avec un système de chauffage et refroidissement de la paraison et/ou avec une canne de soufflage. Au sens de la présente invention, le gabarit (3) de calibrage est combiné avec une canne de soufflage quand
il est constitué par la forme extérieure de l'extrémité d'une canne de soufflage. Lorsque le gabarit (3) de calibrage est mobile, la fermeture du moule (1) peut être simultanée avec la mise en place du ou des gabarits de calibrage, ou intervenir avant ou après la mise en place du ou des gabarits de calibrage. Ce gabarit de calibrage comporte une partie de diamètre constant inférieur au diamètre intérieur du moule (1) de manière à ce que l'épaisseur de la paroi du tube sur la zone de calibrage soit une fois et demie à 5 fois moins épaisse que dans les autres parties du tube.
[043] Suivant un mode de réalisation préféré du premier dispositif selon l'invention, la base du gabarit de calibrage est chanfreinée ou forme une arête coupante, et/ou le moule est chanfreiné ou forme une arête coupante de manière à ce que l'introduction du gabarit de calibrage dans le moule provoque une section de la paraison et la formation d'une zone chanfreinée (10) sur le tube. Tous les moyens conduisant à la formation d'une zone chanfreinée
(10) sur le tube font partie de la présente invention. La fermeture du moule (1) contre le gabarit de calibrage provoque notamment la mise à longueur de la base du tube.
Ainsi, lorsque le gabarit (3) de calibrage va venir en butée sur la base du moule (1) , il va couper la paraison nettement, suivant un angle de 0 à 90°, de préférence de 30 à 60°, et très préférentiellement de l'ordre de 45°. Une zone chanfreinée (10) est ainsi réalisée sur la base du tube, et cette zone chanfreinée rigidifie le tube, et permet donc un bon maintien de la forme concentrique du tube.
[044] Suivant un mode de réalisation préféré du second dispositif selon l'invention, qui permet de fabriquer deux tubes à la fois, la forme dudit moule (1) est telle que le moule (1) fermé défini un col (4) de tube en haut dudit moule (1) et un col (4) de tube en bas dudit moule (1), et le milieu de la longueur du moule (1) comprend une zone
(11) plus large correspondant à une zone de découpe en vue de la séparation desdits deux tubes et configurée de manière à définir un chanfrein à la base de chaque tube après découpe. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comprend deux gabarits de calibrage de cols de tubes, l'un entrant dans la partie supérieure du moule, et l'autre entrant dans la partie inférieure du moule.
[045] Avantageusement le dispositif selon l'invention comprend un dispositif de décarottage du col 4 et/ou de la base 5 du tube.