WO2006079754A2 - Procede de remplissage avec compensation du volume reduit par d ' azote et procede de fabrication d ' un contenant en pet - Google Patents

Procede de remplissage avec compensation du volume reduit par d ' azote et procede de fabrication d ' un contenant en pet Download PDF

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    • B67C7/0073—Sterilising, aseptic filling and closing

Definitions

  • the present invention relates to a method of filling a plastic container such as polyethylene terephthalate with a hot liquid.
  • L 1 invention also covers a bottom adapted to withstand the deformation caused by temperature and pressure. We know the problems caused by the filling of bottles with liquids to keep them.
  • a first known solution is to fill the container cold under sterilized atmosphere using a container and sterilized closure means and a sterile liquid.
  • the container can then be manufactured in a relatively simple manner since this container is not subjected to any stress of temperature or pressure.
  • the amount of material required for the manufacture of the container is reduced to a minimum to ensure the recovery of mechanical forces.
  • These so-called conventional containers can take very original aesthetic forms since they are not subject to any constraint of embodiment to withstand deformations generated by heat or pressure.
  • these bottles are of a reduced cost since the amount of material required for their production is very limited and the manufacturing processes of these bottles implement relatively simple devices.
  • the disadvantage that limits the development of this process is the risk of a defect in the sterile chain and therefore the impossibility of guarding against any defect.
  • Another method is to fill the container with a hot liquid, at a temperature sufficient to ensure the destruction of pathogenic organisms.
  • the absence of microorganisms is then certain when filling the container which immediately receives a plug. It then suffices to bring the stopper into contact with the hot liquid, for example by coating the container so that said stopper is also brought into contact with the hot liquid and is sterilized with certainty.
  • Another advantage of this hot filling process is the reduction of the oxygen level which can adversely affect the oxidation of the liquid of the container.
  • the fact of filling with a hot liquid a plastic container used for cold filling causes very many constraints on the container itself. These containers are usually PET, polyethylene terephthalate.
  • the containers are made beforehand by transformers manufacturers of plastic containers, using blowing devices. These containers then have very complex shapes to resist deformation subsequent, depending on the specific conditions of implementation. These constraints also limit the freedom of design of shapes. Thus, for example, for these types of containers, a panel structure, high and low belts, a base that can also be resisted, and a complex design are provided. Similarly, the thicknesses are large enough to minimize geometry deformations before cooling. Heat treatments to release the stresses generated by the manufacture of the container are also provided in manufacture so as to avoid their release during hot filling. The deformations that would occur during filling would freeze during cooling and remain, which is not conceivable. Container manufacturing methods can also increase, for the same container, the filling temperature by giving said containers a better temperature resistance.
  • the method of manufacturing said a wheel allows liquid fills of these containers at temperatures of the order of 85 0 C.
  • the process consists of shaping a parison in a hot mold at the appropriate temperature of the order of 140 ° C.
  • the container is blown and this container is then kept in the mold until most of the blowing stresses are eliminated.
  • the container is then cooled by introducing cold air and removed from the mold.
  • the two-wheel process allows it to fill the containers obtained with liquids up to 95 ° C.
  • This manufacturing process is also much more complex.
  • a container with a double volume of the desired one is made cold.
  • the container obtained is then heated in a so-called recovery oven, which causes the shrinkage to a volume less than that of the container to be obtained.
  • the shrinked container is then blown into a hot mold at 140/160 0 C to give it its final shape.
  • the resulting container has a spherulitic crystal which imparts the necessary transparency and the retention in the mold makes it possible to release the stresses generated by the hot forming.
  • the container is then cooled by air injection and then removed from the mold as previously in the one-wheel process.
  • the present invention aims to provide a method that allows a hot filling of a PET container treated to resist heat and a container bottom adapted for this type of container.
  • FIG. 1 a view of a block diagram of the manufacture of a container and its filling according to the invention
  • the process according to the invention consists in using a container 10 such as a bottle, manufactured by a process that enables it to withstand the temperature, in particular that said to a wheel, which consists in putting in the form of a parison 12 of PET, hot blow molding in a mold 14 to form the container 10 and let the stresses release by holding the container in the mold and then cooling said container to remove the mold.
  • a container 10 such as a bottle
  • a process that enables it to withstand the temperature, in particular that said to a wheel which consists in putting in the form of a parison 12 of PET, hot blow molding in a mold 14 to form the container 10 and let the stresses release by holding the container in the mold and then cooling said container to remove the mold.
  • the container 10 has a simple shape, for example cylindrical for the body 16 with a neck 18 also known type and a bottom 20 of particular hemispherical shape according to the invention.
  • the mold 14 comprises a movable cavity 22. This imprint has a curved section to give the bottom its hemispherical shape.
  • the side wall 24 has on its lower periphery, near the bottom and ensuring the junction, two successive deformations 26 and 28 inwardly.
  • the shaping is to cause the translation of the mobile cavity 22 upwards so as to generate a peripheral collar 30 from the second peripheral deformation.
  • This flange 30 is a fold, substantially vertical, the two walls of said fold being juxtaposed to one another.
  • the bottom 20 remains hemispherical and that its cap is located a few millimeters above the bearing plane of the collar 30 on a plane P on which the container would rest, to give an idea.
  • the thickness of the bottom is adapted so that after formation of the fold, the wall and bottom thickness is uniform and the material perfectly stretched.
  • the material used is preferably PET, bi-oriented.
  • the process according to the invention consists in filling the container 10 equipped with a bottom according to the invention as soon as possible after the manufacture of this container. Indeed, it is known that when these containers are stored for only a few hours, these containers are subjected to a water uptake which greatly reduces the temperature resistance before deformation, of the order of 5 to 10 ° C.
  • the container is manufactured and preferably on the same chain, and, in the continuity of production or immediately thereafter, each container is filled.
  • a container made of PET which is filled with a hot liquid heated to a temperature of 88 0 C, which eliminates pathogenic microorganisms.
  • the closure means are sterilized further, in particular by a known method of spraying sterilizing product or passing through a stream of steam and immediately reported on the container. Before and immediately before bringing back the plug, it is planned to introduce into the container a very small volume of liquid nitrogen.
  • the advantage of this gas is its low cost, its high expansion capacity, its immiscible nature, its rapid transition from liquid form to form. gaseous, fast but not instantaneous, for the closure to be effective before this transformation and for the pressurization to be uniform from one bottle to another.
  • the bottom thanks to its hemispherical shape retains perfectly its geometry despite the effects of temperature and hydrostatic pressure.
  • the bottom peripheral collar it is not susceptible to any deformation at the time of filling, or under the effects of temperature or under the effects of pressure.

Landscapes

  • Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Vacuum Packaging (AREA)

Abstract

L'objet de l' invention est un procédé de remplissage à chaud d'un contenant réalisé en PET traité pour résister à la chaleur. Ce procédé consiste à remplir à chaud immédiatement après fabrication ledit contenant, à compenser la dépression par introduction d'un volume d'azote liquide et à apposer des moyens de fermeture immédiatement après introduction de ce volume d'azote liquide. L' invention couvre aussi un procédé de fabrication d'un contenant avec un fond apte à résister aux déformations et le contenant obtenu.

Description

PROCEDE DE REMPLISSAGE D'UN CONTENANT EN MATIERE PLASTIQUE AVEC UN LIQUIDE CHAUD ET FOND DE CONTENANT ADAPTE
La présente invention concerne un procédé de remplissage d'un contenant en matière plastique telle que du polyéthylène téréphtalate avec un liquide chaud. L1 invention couvre aussi un fond adapté pour résister à la déformation engendrée par la température et la pression. On connaît les problèmes engendrés par le remplissage de bouteilles avec des liquides permettant de les conserver.
Une première solution connue consiste à remplir le contenant à froid sous atmosphère stérilisée en utilisant un contenant et des moyens de fermeture stérilisés ainsi qu'un liquide stérile. Le contenant peut alors être fabriqué de façon relativement simple puisque ce contenant n'est soumis à aucune contrainte de température ou de pression. La quantité de matière nécessaire pour la fabrication du contenant est réduite à son minimum pour assurer la reprise des efforts mécaniques. Ces contenants dits classiques peuvent prendre des formes esthétiques très originales puisqu'ils ne sont soumis à aucune contrainte de réalisation pour résister à des déformations engendrées par la chaleur ou la pression. De plus, ces bouteilles sont d'un prix de revient réduit puisque la quantité de matière nécessaire pour leur réalisation est très limitée et que les procédés de fabrication de ces bouteilles mettent en œuvre des dispositifs relativement simples. L'inconvénient qui limite le développement de ce procédé est le risque d'un défaut dans la chaîne stérile et donc l'impossibilité de se prémunir de tout défaut.
Il n'existe en effet aucun moyen pour garantir un degré d'asepsie certain sur la ligne de production, dans le cas de production d'emballages en continu.
Aussi, on comprend que si la production de contenants est simple, le remplissage stérile ne l'est pas. Un tel procédé engage des investissements lourds, une grande quantité de produits chimiques stérilisants et des procédures de mise en place également lourdes. Dans tous les cas, le contrôle ne peut être réalisé que de façon statistique et en différé puisqu'il faut recourir à un laboratoire d'analyses.
De fait, un autre procédé consiste à remplir le contenant avec un liquide chaud, à une température suffisante pour garantir la destruction des organismes pathogènes. L'absence de microorganismes est alors certaine lors du remplissage du contenant qui reçoit immédiatement un bouchon. Il suffit ensuite de mettre en contact le bouchon avec le liquide chaud par exemple en couchant le contenant pour que ledit bouchon soit également mis en contact avec le liquide chaud et soit stérilisé de façon certaine. Un autre avantage de ce procédé de remplissage à chaud est la réduction du taux d'oxygène apte à favoriser de façon néfaste l'oxydation du liquide du contenant. Par contre, le fait de remplir avec un liquide à chaud un contenant en matière plastique utilisé pour du remplissage à froid engendre de très nombreuses contraintes sur le contenant lui-même. Ces contenants sont généralement en PET, polyéthylène téréphtalate.
Les contenants sont réalisés préalablement par des transformateurs fabricants de contenants en matière plastique, à l'aide de dispositifs de soufflage. Ces contenants ont alors des formes très complexes pour résister aux déformations ultérieures, en fonction des conditions précises de mise en œuvre. Ces contraintes limitent parallèlement la liberté de conception des formes. C'est ainsi que l'on prévoit par exemple pour ces types de contenants une structure à panneaux, des ceintures hautes et basses, un fond permettant aussi de résister, de conception complexe. De même les épaisseurs sont suffisamment importantes pour minimiser les déformations de géométrie avant refroidissement. Des traitements thermiques visant à libérer les contraintes engendrées par la fabrication du contenant sont également prévus en fabrication en sorte d'éviter leur libération au moment du remplissage à chaud. Les déformations qui se produiraient durant le remplissage se figeraient pendant le refroidissement et subsisteraient, ce qui n'est pas concevable. Des procédés de fabrication des contenants permettent aussi d'augmenter, pour un même contenant, la température de remplissage en conférant auxdits contenants une meilleure résistance à la température. C'est ainsi que le procédé de fabrication dit à une roue autorise des remplissages de liquides de ces contenants à des températures de l'ordre de 850C. Le procédé consiste à mettre en forme une paraison dans un moule chaud à la température adaptée, de l'ordre de 14O0C. Le contenant est soufflé puis ce contenant est ensuite maintenu dans le moule jusqu'à élimination de la plus grande partie des contraintes du soufflage. Le contenant est ensuite refroidi par introduction d'air froid puis retiré du moule.
Le procédé à deux roues permet lui de remplir les contenants obtenus avec des liquides portés jusqu'à 950C. Ce procédé de fabrication est aussi beaucoup plus complexe. On réalise à froid un contenant d'un volume double de celui qui est recherché. On chauffe ensuite le contenant obtenu dans un four dit de recouvrance, ce qui provoque le rétreint jusqu'à un volume inférieur à celui du contenant à obtenir. Le contenant rétreint est ensuite soufflé dans un moule chaud à 140/1600C pour lui donner sa forme finale. Le contenant obtenu présente une cristal I inité sphérolitique conférant la transparence nécessaire et le maintien dans le moule permet de libérer les contraintes engendrées par la mise en forme à chaud. Le contenant est ensuite refroidi par injection d'air puis retiré du moule comme précédemment dans le procédé à une roue.
On connaît aussi un procédé pour lutter contre les déformations à chaud des contenants lors de leur remplissage à chaud. Ce procédé consiste à adjoindre dans la bouteille, après remplissage et immédiatement avant bouchage, un volume très limité d'azote liquide. Ce procédé est appliqué à des bouteilles qui ne sont pas réalisées en PET car le fond ne résiste pas à ces surpressions. Immédiatement après bouchage, ce volume d'azote liquide passe de la forme liquide à la forme gazeuse engendrant une expansion très importante de son volume, de l'ordre de 600 fois. De fait, cette expansion gazeuse place le contenant en pression et lui permet de compenser la diminution du volume des fluides liquide et gazeux et la dépression qui en découle lors du refroidissement. La quantité d'azote liquide est calculée pour que le contenant après remplissage et refroidissement se trouve à la pression atmosphérique ou très proche de la pression atmosphérique. Un autre problème est donc celui du fond du contenant.
Il faut en effet que le fond puisse résister à la pression mais puisse ensuite assurer la stabilité du contenant lorsque celui-ci est posé sur un plan. Or on sait que la forme qui permet de résister au mieux à la pression est la forme hémisphérique mais elle a l'inconvénient de ne présenter aucune stabilité. Une solution connue consiste à rapporter un godet rigide comportant une collerette périphérique avec une géométrie plane à sa partie inférieure pour conférer la stabilité et un profil conjugué de celui du fond hémisphérique mais alors on comprend que le coût d'un tel contenant avec une reprise et la présence d'un accessoire est nécessairement augmenté, ce qui va à l 'encontre des objectifs de la présente invention.
La présente invention vise à proposer un procédé qui autorise un remplissage à chaud d'un contenant en PET traité pour résister à la chaleur ainsi qu'un fond de contenant adapté pour ce type de contenant.
L'invention est maintenant décrite en détail, ceci en s'appuyant sur le jeu de dessins annexé sur lequel les figures représentent un mode de réalisation particulier, non limitatif et ces figures représentent :
- figure 1 : une vue d'un synoptique de fabrication d'un contenant et de son remplissage selon l'invention,
- figures ZA à ZC : des vues en coupe d'un synoptique de fabrication d'un fond de contenant selon l'invention.
Le procédé selon l'invention, comme montré sur la figure 1, consiste à recourir à un contenant 10 tel qu'une bouteille, fabriqué par un procédé lui permettant de résister à la température, notamment celui dit à une roue, qui consiste à mettre en forme une paraison 12 de PET, à chaud par soufflage dans un moule 14 pour former le contenant 10 puis à laisser les contraintes se libérer par maintien du contenant dans ce moule puis à refroidir ledit contenant pour le retirer du moule.
Le contenant 10 présente une forme simple par exemple cylindrique pour le corps 16 avec un goulot 18 de type connu également et un fond 20 de forme hémisphérique particulier conformément à l'invention.
Cette étape de mise en forme du fond du contenant est décrite en regard des figures ZA à ZC.
Le moule 14 comprend une empreinte 22 mobile. Cette empreinte présente une section courbe pour conférer au fond sa forme hémisphérique.
La paroi latérale 24 comporte sur sa périphérie inférieure, à proximité du fond et en assurant la jonction, deux déformations successives 26 et 28 vers l'intérieur. La mise en forme consiste à provoquer la translation de l'empreinte 22 mobile vers le haut en sorte de générer une collerette 30 périphérique issue de la seconde déformation périphérique.
Cette collerette 30 est un repli, sensiblement vertical, les deux parois dudit repli étant juxtaposées l'une à l'autre.
On note que le fond 20 reste de forme hémisphérique et que sa calotte se situe à quelques millimètres au-dessus du plan d'appui de la collerette 30 sur un plan P sur lequel reposerait le contenant, ceci pour donner un ordre d'idée. L'épaisseur du fond est adaptée pour que, après formation du repli, l'épaisseur de paroi et de fond soit uniforme et la matière parfaitement étirée. Le matériau utilisé est préférentiel lement du PET, bi-orienté. Le procédé selon l'invention consiste à remplir à chaud le contenant 10 équipé d'un fond selon l'invention dès après la fabrication de ce contenant. En effet, on sait que lorsque ces contenants sont stockés durant quelques heures seulement, ces contenants sont soumis à une reprise d'eau qui diminue fortement la résistance à la température avant déformation, de l'ordre de 5 à 1O0C. De fait, selon le procédé de la présente invention, on fabrique le contenant et de préférence sur la même chaîne, et, dans la continuité de la production ou immédiatement après, chaque contenant est rempli. On peut citer un exemple d'un contenant réalisé en PET, qui subit un remplissage d'un liquide à chaud porté à une température de 880C, ce qui permet d'éliminer les microorganismes pathogènes. Les moyens de fermeture sont stérilisés par ailleurs, notamment par un procédé connu d'aspersion de produit stérilisant ou de passage dans un flux de vapeur et immédiatement rapportés sur le contenant. Préalablement et immédiatement avant de rapporter ce bouchon, il est prévu d'introduire dans le contenant un volume très réduit d'azote liquide. L'avantage de ce gaz est son faible coût, sa forte capacité d'expansion, son caractère non miscible, son passage rapide de la forme liquide à la forme gazeuse, rapide mais non instantané, pour que la fermeture soit efficace avant cette transformation et pour que la mise en pression soit homogène d'une bouteille à l'autre.
Ainsi, la dépression ultérieure engendrée par la diminution de volume des fluides liquide et gazeux contenus est compensée, évitant la déformation du contenant au moment du refroidissement.
Durant le remplissage à chaud, le fond grâce à sa forme hémisphérique conserve parfaitement sa géométrie malgré les effets de la température et de la pression hydrostatique. Quant à la collerette périphérique de fond, elle n'est susceptible d'aucune déformation au moment du remplissage, ni sous les effets de la température, ni sous les effets de la pression. Une fois le contenant refroidi, la collerette assure la stabilité du contenant lorsque ce contenant rempli est posé sur une surface plane.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de remplissage d'un contenant en matière plastique avec un liquide chaud, muni de moyens de fermeture, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser la succession des étapes suivantes :
> fabrication dudit contenant en polyéthylène téréphtalate traité pour résister à la chaleur,
> remplissage par ledit liquide chaud, à une température comprise entre 850C au moins et la température maximale de résistance du contenant, ceci immédiatement après fabrication dudit contenant,
> introduction d'un volume réduit d'azote liquide avant fermeture de sorte à compenser la dépression ultérieure engendrée par la diminution de volume des fluides liquide et gazeux et de sorte à éviter la déformation ultérieure dudit contenant au moment du refroidissement,
> fermeture du contenant par les moyens de fermeture, et
> refroidissement du contenant et de son contenu.
2. Procédé de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fermeture sont stérilisés préalablement à leur mise en place.
3. Procédé de remplissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le liquide à chaud est à une température de 880C et en ce que le bouchon est stérilisé par aspersion d'un liquide stérilisant ou par passage dans un flux de vapeur.
4. Procédé de fabrication d'un contenant (10) pour la mise en œuvre du procédé de remplissage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste en la succession des étapes suivantes : > mise en forme d'une pαrαison (12), à chaud par soufflage dans un moule (14) pour former ledit contenant (10), constitué d'un corps (16) avec un goulot (18) et un fond (20),
> mise en forme du fond (20) par une empreinte (22) mobile du moule présentant une section courbe pour conférer au fond sa forme hémisphérique et, à proximité du fond, deux déformations successives (26, 28) vers l'intérieur en sorte de générer une collerette (30) périphérique issue de la seconde déformation périphérique.
5. Procédé de fabrication d'un contenant (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette collerette (30) est un repli, sensiblement vertical, les deux parois dudit repli étant juxtaposées l'une à l'autre.
6. Contenant fabriqué selon le procédé des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend un corps de forme libre.
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