Procédé de fabrication d'un ieton pour l'obtention d'un flacon par thermoformaαe et soufflage et jeton ainsi obtenu
L'invention concerne procédé de fabrication d'un jeton destinée à l'obtention d'un flacon par thermoformage et soufflage. Dans le cadre de l'invention, les termes "jeton" et "flacon" doivent être considérés dans leur plus grande généralité. En particulier, le terme "flacon" recouvre tout récipient ou bouteille thermoformé. II peut être doté de formes diverses, par exemple de symétrie de révolution circulaire. L'invention concerne également un jeton obtenu par le procédé de fabrication. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au domaine alimentaire. Les procédés de thermoformage sont bien connus, en soi, dans l'état de la technique. Généralement, ces procédés impliquent que l'on procède à la découpe d'une forme à partir d'une bande d'épaisseur constante. On obtient un "squelette" après cette découpe que l'on recycle. Cependant, ces procédés présentent divers inconvénients. Le jeton est, par nature, d'épaisseur constante avant thermoformage, puisque la bande "source" présente une épaisseur constante. Cette caractéristique limite fortement l'optimisation de l'épaisseur de matière de l'emballage final. En outre, l'orientation des chaînes moléculaires, qui est en relation directe avec le procédé d'obtention de la bande précitée, peut générer des différences de déformation suivant les axes d'orientation lors du thermoformage. Toujours dans l'Art connu, on a tenté de remédier à ces inconvénients. A titre d'exemple, on peut citer le procédé, et l'installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé, enseignés par la demande de brevet français FR 2 827 210 Al.
Selon cette demande de brevet, on met en oeuvre des bandes présentant une alternance de zones épaisses, de première épaisseur, et de zones de seconde épaisseur, inférieure à la première épaisseur (dites "zones de déchets"). Les bandes utilisées présentent une alternance de rubans minces et de rubans épais. Les rubans minces peuvent être obtenus par étirement. Ce procédé présente comme avantage d'obtenir une "diminution" du squelette. Cependant, ce procédé n'est pas sans inconvénients. En effet, transversalement au sens de déroulement de la bande, l'épaisseur des jetons reste constante. Cette caractéristique, comme précédemment indiqué, limite fortement l'optimisation de l'épaisseur de matière de l'emballage final. De même, l'orientation des chaînes moléculaires, qui est en relation directe avec le procédé d'obtention de la bande précitée, peut générer des différences de déformation suivant les axes d'orientation lors du thermoformage. On peut également produire les jetons à partir d'une bande ou de plaques, à l'aide d'une machine équipée d'un dispositif de matriçage, comme l'enseigne au moins partiellement la demande de brevet français FR 2 828 831 Al. Cependant, ce procédé n'est pas non plus exempt d'inconvénients. Toujours comme précédemment rappelé, l'orientation des chaînes moléculaires, qui est en relation directe avec le procédé d'obtention de la bande ou des plaquettes, peut générer des différences de déformation suivant les axes d'orientation lors du thermoformage. Le système de matriçage implique un investissement financier important. Ce procédé implique un échauffement de la matière correspondant à la périphérie de la préforme. Cela implique un refroidissement de la collerette de maintien préalablement au thermoformage proprement dit du jeton. DE 101 52 393 divulgue la fabrication de gobelets par thermoformage sous pression d'air, à partir d'ébauches en forme de jetons, ayant une partie centrale épaisse et une collerette annulaire qui sont reliées par une zone de raccordement ayant, à chacune de ses extrémités, une arête anguleuse.
De telles arêtes anguleuses nuisent à la continuité de la déformation du jeton lors du thermoformage. En conséquence, un tel jeton n'est pas adapté au thermoformage de certains types de récipients, en particulier des flacons ayant une zone de goulot et une transition progressive de cette zone à une zone de corps plus large. L'invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art connu, et dont certains viennent d'être rappelés, et répondre aux besoins qui se font sentir dans ce domaine. Dans ce but, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un jeton destiné à la réalisation, par thermoformage et soufflage, d'un flacon de forme prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'injection d'au moins un matériau thermoplastique dans un moule de forme prédéterminée, agencé de façon à ce que ledit jeton comprenne une pastille centrale et une collerette périphérique, et en ce que lesdites pastille centrale et collerette périphérique sont réunies entre elles par une zone de raccordement de profil déterminé ayant une paroi principale annulaire et deux parois annulaires d'extrémité de formes courbes ayant des rayons de courbure respectifs, de manière à obtenir des épaisseurs de matières optimisées dans les différentes parties dudit flacon après thermoformage et soufflage. Le flacon est en particulier du type ayant une zone de goulot et, plus précisément, du type dans lequel la zone de goulot est raccordée à une zone de corps plus large par une transition progressive. Plus précisément, dans un mode de réalisation préféré du procédé selon l'invention, l'injection est réalisée dans une zone centrale des cavités du moule d'injection. Avantageusement, on utilisera des matériaux tels que le polystyrène, le polypropylène, le polyéthylène, le PET et/ou autres matériaux thermo-formables. Le procédé selon l'invention présente de nombreux avantages et parmi lesquels :
- Il n'y a plus de squelette à recycler.
- Les dimensions obtenues pour le jeton fabriqué peuvent être très précises.
- On obtient une orientation radiale très majoritaire des chaînes moléculaires, ce qui favorise corrélativement une isotropie très nette de la déformation lors de l'étape ultérieure de thermoformage.
- Le jeton peut être d'épaisseur non constante, optimisée en fonction de la répartition de matière souhaitée sur la pièce finale. Par exemple, si on considère un flacon cylindrique, le jeton peut être de révolution circulaire et comprendre une pastille centrale et une collerette extérieure de faible épaisseur. On prévoit avantageusement un profil de raccordement entre ces deux parties de configuration déterminée pour limiter l'épaisseur de la matière par exemple dans une zone de col après thermoformage. Cette caractéristique présente l'avantage supplémentaire de pouvoir diminuer le temps de refroidissement nécessaire, ce qui permet corrélativement d'augmenter la cadence de production. En outre, selon une première variante de réalisation supplémentaire, le jeton peut être multicouches. A titre d'exemple, on la réalise à partir de matériaux alternativement de couleurs blanche et noire, par exemple en utilisant du polystyrène noir et blanc, notamment pour obtenir une barrière aux rayonnement ultraviolet pour des boissons lactées ou similaires, Selon une deuxième variante de réalisation supplémentaire, la pastille peut être surmoulée sur un insert. Cette caractéristique permet de lui conférer certaines propriétés particulières : par exemple, feuille multicouche formant barrière à l'oxygène, éléments de décor ou modifiant l'aspect final de surface, etc. L'invention reste enfin compatible avec des technologies de fabrication bien connues en soi, à savoir l'injection pour la réalisation du jeton et le thermoformage ultérieur pour obtenir le flacon, et l'utilisation de matériaux de l'art connu, ce qui présente un avantage supplémentaire. En outre, ces technologies, bien maîtrisées, ne nécessitent pas d'investissement onéreux. L'invention a donc pour objet principal un procédé de fabrication d'un jeton destiné à la réalisation d'un flacon par thermoformage et soufflage, ledit flacon de forme prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'injection d'au moins un matériau thermoplastique dans un moule de forme prédéterminée, agencé de façon à ce que ledit jeton comprenne une pastille centrale et une collerette périphérique, et en
ce que lesdites pastille centrale et collerette périphérique soient réunies entre elles par une zone de raccordement de profil déterminé, de manière à obtenir des épaisseurs de matières optimisées dans les différentes parties dudit flacon après thermoformage et soufflage. L'invention a encore pour objet un jeton obtenu par ce procédé de fabrication. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement, dans l'espace, en vue de trois-quarts haut, un exemple de réalisation d'un jeton selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement le jeton de la figure 1 ; - la figure 3 illustre ce jeton en coupe selon AA de la figure 2 ; - la figure 4 illustre un détail agrandi de la coupe de la figure 3 ; - la figure 5 illustre un exemple de flacon obtenu par thermoformage et soufflage de ce jeton ; - la figure 6 illustre schématiquement, en coupe, un mode de réalisation multicouche de jeton selon l'invention ; - la figure 7 illustre un détail agrandi de la coupe de la figure
7 ; - la figure 8 illustre un exemple de réalisation supplémentaire de jeton selon l'invention surmoulé sur un insert. Le procédé de fabrication d'un jeton conforme à l'invention, selon plusieurs modes de réalisation, va maintenant être explicité en regard de la description d'un jeton fabriqué selon ce procédé et par référence aux figures 1 à 4, d'une part, et 6 à 8, d'autre part. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références et ne seront re-décrits qu'en tant que de besoin. La figure 1 illustre schématiquement, dans l'espace, en vue de trois-quarts haut, un exemple de réalisation d'un jeton 1 selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Dans l'exemple décrit sur les figures 1 à 4, le jeton 1 est supposé être de symétrie circulaire autour d'un axe Δv, que l'on appellera arbitrairement vertical, passant par un centre O, sur une face supérieure d'une pastille centrale 10, un des éléments constitutifs du jeton 1. L'autre
élément est une collerette périphérique 11. Les faces supérieure 10A et inférieure 10B de la pastille centrale sont planes, de même que les faces supérieure 11A et inférieure 11B de la collerette. En l'espèce, les faces inférieures 10B et 11B sont sur un même plan. Le jeton 1 est destiné à former un flacon 2, illustré schématiquement en vue de côté sur la figure 5. Ce flacon 2 est obtenu par une opération ultérieure de thermoformage et soufflage, classique en soi. Dans l'exemple décrit, il comprend un corps principal cylindrique 20, une zone d'épaule 21, à double courbure et une zone de goulot 22, munie d'un pas de vis. Selon une des caractéristiques importantes de l'invention, les zones 11 et 12, présentent un profil déterminé de manière à s'adapter de façon optimisée à la forme du goulot et du raccordement du goulot au corps du flacon à fabriquer par thermoformage et soufflage. La figure 3 illustre le jeton de la figure 1 dans une vue en coupe radiale suivant "AA" de la figure 2, dans un plan parallèle à l'axe Δv. La figure 4 est une vue de détail de cette coupe grossie, illustrant le profil optimisé de la zone de raccordement 12. De façon préférentielle, cette zone de raccordement 12 est constituée d'une paroi principale annulaire, sensiblement plane 120, inclinée d'un angle α déterminé par rapport à un axe H horizontal (c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe Δv), et de deux parois annulaires d'extrémité, que l'on appellera supérieure, 121 et inférieure, 122, constituant les zones de raccordement proprement dites, de rayons de courbures respectifs, Ri et R . Pour fixer les idées, dans un exemple de réalisation réel, le diamètre extérieur est égal typiquement à 44,5 mm et le diamètre intérieur D2 à 37 mm (figure 2). Dans ces conditions, le rayon ?ι est typiquement égal à 1 mm et le rayon R2 est égal à 2 mm, et l'angle α = 60°. De manière générale, les rayons de courbure Ri et R2 sont avantageusement compris entre 0,5 mm et 4 mm, le rayon de courbure Ri de la paroi entre la collerette 11 et la zone de raccordement 12 étant avantageusement compris entre 0,3. R2 et 0,7.R2, de préférence entre 0,45. R2 et 0,55.R2. Les figures 6 et 7, qui correspondent aux figures respectives 3 et 4, illustrent un mode de réalisation multicouches d'un jeton, désormais
référencé, l'. Dans l'exemple illustré sur ces figures, le jeton l' comprend trois couches, référencées 110, 111 et 112. Pour obtenir les jetons 1 ou l' qui viennent d'être décrits en regard des figures 1 à 4, 6 et 7, selon une caractéristique essentielle du procédé de fabrication selon l'invention, on procède à une étape d'injection de matériau plastique dans un moule (non représenté) avant l'opération de thermoformage. En soi, le procédé d'injection, est bien connu de l'Homme de
Métier et il est inutile de le re-décrire de façon détaillée. L'injection est effectuée à l'aide d'un moule multl-cavités (non représenté) de configuration interne duale de la forme externe du jeton 1. Les matériaux utilisables sont des matières thermoplastiques, de préférence le polystyrène, le polypropylène, etc. Dans un mode de réalisation préféré, l'injection s'effectue dans une zone centrale, c'est-à-dire près de l'axe de symétrie Δv, lorsque le jeton 1 est de symétrie circulaire. Les arrivées de matière s'effectuent au centre de chaque empreinte afin d'avoir une orientation radiale des chaînes moléculaires. Lors de l'étape ultérieure de thermoformage, la matière devant se déployer uniformément autour de l'axe du flacon, cette orientation radiale favorise l'homogénéité des etirements matière lors du thermoformage. C'est par la collerette extérieure 11 que la pastille 10 est maintenue dans le moule de thermoformage. Ainsi, l'absence de contact d'une face avec les éléments chauffant de la thermoformeuse (non représentée) utilisée classiquement pour ce type d'opération permet une meilleure tenue de la pastille 10, car la collerette 11 est moins ramollie que le reste du jeton l. D'autre part, c'est cette collerette 11 et son raccordement à la zone 10 qui vont se déformer pour réaliser le goulot 22 (figure 5) et l'épaule 21 du flacon 2. Le goulot 22 étant d'un plus petit diamètre que le corps 20 du flacon 2, il est souhaitable de développer moins de matière pour éviter une épaisseur importante préjudiciable à la cadence de production (refroidissement plus long). II est nécessaire d'adapter l'épaisseur de la collerette extérieure, fie diamètre "intérieur" de l'amincissement et le cône de raccordement 122 au centre de la pastille 10 en fonction de la forme de flacon à obtenir. Plus le goulot 22 est court et
le raccordement 21 du goulot au corps 20 du flacon 2 est rapide, plus le diamètre intérieur de l'amincissement sera grand et le cône de raccordement de la collerette au centre de la pastille sera brutal. Si le flacon 2 est de forme complexe, d'autres variations d'épaisseur sur la pastille pourront éventuellement être réalisées afin d'avoir la matière là où elle est nécessaire. Si le jeton l' est du type multicouches, comme illustré par les figures 6 et 7, on peut utiliser pour ces couches, 110-111-112, des matériaux éventuellement distincts, et/ou éventuellement de couleurs différentes. A titre d'exemple, on peut fabriquer un flacon multicouches "blanc+noir+blanc" pour des produits sensibles au rayonnement ultraviolet par injections successives de matières blanche, puis noire, puis blanche pour obtenir une pastille multicouche "blanc+noir+blanc" dont les différentes épaisseurs matière ont été adaptées aux épaisseurs finales attendues noir central permettant l'opacification adéquate aux rayons ultraviolets, le blanc extérieur garantissant une homogénéité de couleur extérieure du flacon. Cet effet peut être obtenu par des alternances de polystyrène blanc et noir. Dans un mode de réalisation supplémentaire, illustré schématiquement par la figure 8, le jeton, désormais référencé 1", peut être surmoulé sur un insert 3. A titre d'exemple, pour obtenir un flacon barrière à certains gaz (oxygène, gaz carbonique, etc.) des couches spécifiques du jeton peuvent être obtenues, soit par injections successives de différentes matières, soit par le moulage d'une matière de base (type polystyrène) sur un disque multicouche spécifique, déposé préalablement dans l'empreinte du moule. La composition exacte du disque est adaptée aux caractéristiques attendues du flacon à réaliser. A la lecture de ce qui précède, on constate aisément que l'invention atteint bien les buts qu'elle s'est fixés. Sans répéter tous les avantages du procédé selon l'invention, on constate aisément qu'il permet d'optimiser les épaisseurs du jeton à celles des différentes parties du flacon obtenu par les étapes ultérieures de thermoformage et soufflage, tout en obtenant des dimensions définies
très précisément et en restant compatible avec des technologies bien maîtrisées et ne nécessitant pas d'investissements financiers trop importants. Il doit être clair cependant que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisations explicitement décrits, notamment en relation avec les figures 1 à 4.
Enfin, les exemples numériques n'ont été fournis que pour mieux fixer les idées et ne sauraient constituer une quelconque limitation de la portée de l'invention. Ils procèdent d'un choix technologique à la portée de l'Homme de Métier.