Brevet FR2008931A1 — publié le 19700130

-1- 2008931 La présente invention concerne un gobelet en mousse de matière plastique et son procédé de fabrication, et plus précisément un gobelet en matière plastique expansée à paroi fine et son procédé de fabrication. 5 Les gobelets en matière plastique expansée sont générale ment relativement encombrants proportionnellement à leur poids et sont par conséquent soumis à des tarifs de transport relativement élevés comparés à la plupart des articles commerciaux. Par exemple, 25 gobelets olassiques en mousse de polystyrène 10 expansée, emboîtés les uns dans les autres de manière sensiblement télescopique, nécessitent approximativement 55 cm d'emballage. Dans de nombreux cas, les gobelets emboîtés par 25 sont entourés de feuilles de matière plastique de protection. Ces 25 gobelets emboîtés sont ensuite placés dans une boîte en carton de dimension 15 suffisante . En outre, de nombreux gobelets classiques en matière plastique expansée, présentent un fort pourcentage de zones en creux incompatibles avec une impression ou une décoration en relief, permettant d'apposer des motifs publicitaires ou autres sur les 20 flancs du gobelet. Il est particulièrement intéressant d'utiliser des gobelets de ce type comme support de publicité, ce qui jusqu'ici a été difficile à réaliser du fait que les surfaces de tels gobelets ne permettent pas l'application efficace d'encre d'imprimerie et que la formation de motifs en relief y est plutôt difficile. 25 La présente invention a donc pour objet un gobelet en matière plastique expansée et son procédé de fabrication et précisément un gobelet de ce type à paroi mince et son procédé de fabrication. Le gobelet selon l'invention est une structure à paroi très mince comparée aux parois des gobelets classiques de ce type de 30 manière à permettre un emboîtement télescopique compacte d'un grand nombre de tels gobelets dans un espace relativement réduit, comparé à celui que nécessite un nombre identique de gobelets classiques. Par exemple, 25 gobelets réalisés selon la présente invention peuvent être emboîtés sensiblement télescopiquement sur 35 une longueur inférieure à 40 cm alors que le même nombre de gobelets classiques mesurent, comme on l'a vu précédemment, près de 55 cm. Les gobelets selon la présente invention ont une densité 69 16348 -2- 2008*31 sensiblement supérieure à celle des gobelets classiques et, leurs surfaces étant plus denses et plus régulières, permettent les impressions et également la formation de motifs en relief. Les gobelets selon l'invention sont constitués par un réseau de fines 5 bulles de matière plastique expansible, telle que le polystyrène additionné d'un agent d'expansion. Les parois minces de chaque gobelet ont une épaisseur ne dépassant pas deux diamètres moyens des bulles de matière plastique constituant la paroi. En outre, la densité de la paroi du gobelet se situe entre 68 et 80 grammes. 10 par litre. L'épaisseur de paroi des gobelets selon l'invention varie entre 1,65 et 1,90 mm à rapprocher de l'épaisseur moyenne de 2,3 mm des parois des gobelets classiques, d'où, il ressort que l'emboîtement est beaucoup plus compact dans le cas des gobelets selon la présente invention. 15 Outre les avantages déjà mentionnés de compacité, de densité relativement élevée et de régularité plus grande des surfaces des gobelets décrits, il faut également signaler que pour une contenance classique d'environ 18 cl de liquide, le nouveau gobelet nécessite environ 0,3 g de matière de moins que les gobelets classi-20 ques. Le procédé de fabrication des gobelets selon la présente invention consiste à choisir une masse de perles de matière plastique contenant un agent d'expansion,constituée par environ 75 à 85 $ de perles calibrées par passage à travers un tamis à 16 25 mailles/cm, et de 15 à 20 % de perles calibrées par passage à travers un tamis à 18 mailles/cm qui sont préalablement soumis à un traitement thermique d'expansion produisant des bulles d'un calibre compris entre 12 mailles/cm et 6 mailles/cm avec une entre , densite comprise/68 et 80 g par litre, lesdites bulles étant ul- 30 térieurement réchauffées dans un moule pour assurer l'expansion finale au diamètre et à la densité voulus par de la vapeur à une pression comprise entre 2 et 2,3 bars. La présente invention a par conséquent pour objet un gobelet en matière plastique expansée et son procédé de fabrication 35 assurant à la. fois une économie d'emballage et de transport et une économie de matière première, les gobelets ayant une densité superficielle plus élevée permettant en outre l'apposition sur les parties extérieures du gobelet d'un décor imprimé ou en relief. 69 16348 -3- 2008931 Le gobelet en matière plastique selon l'invention présente un rebord pour les lèvres ,incurvé et nouveau, s'étendant à partir de la paroi mince, en direction de l'ouverture du gobelet et étant de foime généralement concave autour du périmètre de l'ou-5 verture, pour s'adapter de manière agréable aux lèvres de la personne buvant dans le gobelet selon l'invention. Le procédé de réalisation de tels gobelets en matière plastique expansée consiste à choisir de manière voulue de petites perles de matière plastique expansible et à respecter les tempéra-10 tures critiques de traitement thermique pour obtenir des parois très minces à surfaces régulières et denses tout en économisant la matière première par comparaison aux procédés classiques de fabrication de gobelets. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven-15 tion ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, sur lesquels ; La figure 1 est une coupe verticale agrandie d'un gobelet en matière plastique réalisé selon la présente invention ; La figure 2 est une microphotographie d'une coupe de la paroi 20 d'un gobelet selon 1'invention,sensiblement selon la ligne 2-2 de la figure 1 ,et montrant avec un grossissement de 20 à 1, l'épaisseur réelle de la paroi du gobelet formée par la fusion mutuelle des bulles de matière plastique, qui dans le cas présent, sont des bulles de polystyrène expansé ; 25 La figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 représentant des bulles de matière plastique expansée faites d'une matière différente de celle de la figure 2 et dont la structure cellulaire est plus grossière, les bulles elles-mêmes ayant sensiblement la même dimension que celle de la figure 2. 30 Comme illustré sur la figure 1, un. gobelet en matière plas tique 10 comporte un fond 12 et une structure de paroi annulaire 14. La paroi annulaire 14 et le fond 12 délimitent, comme illustré à la figure 1, une structure de foaane générale tronconique inversée. A l'opposé du fond 12, le gobelet se termine en une ou-35 verture 16 délimitée par une lèvre circonférentielle 18. La lèvre 18 présente une partie extérieure 20 qui s'étend à paxtir.de la paroi latérale mince 22 dont l'épaisseur est d'environ 1,78 mm. 69 16348 -4- 2008931 La partie concave 20 s'étend de la paroi mince jusqu'à un rebord 24 de la lèvre 18 dont l'épaisseur est approximativement double de celle de la paroi 22. L'extension verticale de la partie concave 20, comme représen-5 té à la figure 1, est au moins égale à trois fois l'épaisseur de la paroi 22. Bien que l'épaisseur préférée de la paroi 22 soit de 1,78 mm, cette dernière peut varier entre 1,65 et 1,90 mm. La paroi latérale du gobelet selon l'invention est donc sensiblement plus mince 10 què celle des gobelets classiques qui mesure généralement 2,3 mm. Comme représenté en coupe sur la figure 2, la paroi 14 est constituée par des perles de matière plastique expansée 26 qui sont réunies par fusion mutuelle. Ces perles sont d'un diamètre moyen défini par la combinaison des dimensions A et B. Ce diamètre moyen 15 est sensiblement supérieur à la moitié de l'épaisseur C de la paroi 14. L'épaisseur de la structure de paroi ne dépasse donc pas une dimension qui est approximativement double du diamètre moyen desdites bulles expansées et il est possible d'obtenir une épaisseur de paroi inférieure au double de ce diamètre moyen. 20 Comme représenté sur la figure 3»' la structure de paroi du gobelet en matière plastique expansée selon la présente invention peut être formée de bulles 28 en matière différente de celle utilisée pour la structure de la paroi de la figure 2. Ces bulles expansées 28 ont des dimensions D et E représentatives d'une ma-25 nière générale du diamètre moyen des bulles 28 constituant la paroi 14 de la figure 3."L'épaisseur C de la paroi de la figure 3 ne dépasse donc pas f^ois le diamètre moyen des bulles 28 et mesure de préférence environ 1,78 mm. La densité des structures de paroi des figures 2 et 3 se 30 situe entre 55 et 65 g par litre et, bien que l'épaisseur C préférée pour les structures des figures 2 et 3 soit 1,78 mm, cette dimension peut aller de 1,65 à'1,90 mm. Le procédé selon la présente invention permet la réalisation de gobelets en matière plastique expansée à paroi dense et mince 35 dont les structures, telles qu'illustrées aux figures 2 et 3, ont une surface externe 30 dense et régulière. Le procédé selon l'invention consiste à partir de perles de 69 16348 -5- 2008931 matière plastique expansible, par exemple, du polystyrène ou tout autre matière équivalente. La première étape du procédé selon l'invention consiste à choisir une masse de perles de matière plastique additionnée d'un 5 agent d'expansion. La masse doit être constituée de 75 à 85 de perles de matière plastique calibrées à environ 16 mailles/cm et de 15 à 20 fi de perles calibrées à environ 18 .mailles/cm. La masse de perles est ensuite soumise à une température suffisante pour provoquer l'expansion des perles en des bulles 10 calibrées entre 12 et 6 mailles/cm et présentant une densité comprise entre 68 et 80 g par litre. Ces perles ou bulles partiellement expansées sont ensuite introduites dans la cavité d'un moule nar dont les parois sont séparées / un intervalle compris entre 1,65 et 2,16 mm. Cet intervalle est de préférence compris entre 1,65 15 et 1,78 mm. La quantité de bulles partiellement expansées introduites dans le moule doit être suffisante pour le remplir au moment de l'expansion totale entraînant la formation de bulles dont le diamètre moyen est légèrement supérieur à la moitié de la distance 20 séparant les parois du moule. Les bulles partiellement expansées sont introduites dans le moule qui est ultérieurement chauffé pour provoquer l'expansion finale. Après l'expansion finale dans le moule, les bulles de matière plastique sont soumises à l'action de la vapeur introduite dans 25 la cavité du moule pour parfaire l'expansion, la pression de vapeur étant maintenue entre 2 et 2,3 bars. L'arrivée de vapeur est ensuite coupée pour permettre le refroidissement du moule et le gobelet en matière plastique ayant nnp- densité comprise entre 55 et 65 g par litre peut ultérieure-30 ment être éjecté dudit moule. On voit donc que dans le procédé de la présente invention décrit plus haut, il est nécessaire de choisir une masse de perles ou gouttes de matière plastique expansible de diamètre relativement petit, passant à travers des tamis de 16 ou 18 mailles/cm. 35 Lorsque ces bulles se dilatent entre les parois de la cavité qui sont de préférence espacées de 1,65 à 1,90 mm, le diamètre des bulles augmente,comme indiqué dans les dimensions globales A 69 16348 -6- 2008931 et B de la figure 2 et D et E de la figure 3. le diamètre moyen des "bulles expansées est donc légèrement supérieur à la moitié de l'épaisseur de paroi du gobelet terminé. Le choix précis des perles de matière plastique, l'espacement des parois du moule et 5 le contrôle du traitement à la vapeur sous pression, peimettent de produire des gobeleisen matière plastique expansée à paroi très mince,dont la surface externe 30 est dense et régulière, c'est-à-dire comporte peu de vide , et par conséquent parfaitement adaptée à l'impression de motifs publicitaires sur les flancs 10 du gobelet. La structure dense illustrée aux figures 2 et 3 présente en outre la caractéristique avantageuse de permettre la formation de motifs en relief dont les lignes sont précises et bien définies. Ceci est dû. au fait que la structure dense et sa surface régulière 15 se prêtent bien aux défoimations permanentes,comparé à la consistance relativement spongieuse et élastique des parois des gobelets moins denses. On comprendra que bien que les structures de paroi 14 illustrées aux figures 2 et 3 soient relativement denses "comparées à 20 celles des gobelets classiques, elles sont en fait sensiblement plus minces et consomment moins de matière première.Par exemple, alors qu'un gobelet classique de 18 cl réalisé selon les procédés antérieurs pèsent 2,5 g, un gobelet selon la présente invention ne pèse que 2,2 g, soit une économie de 0,3 g de matière sur chaque 25 gobelet. La surface 30 dense et régulière se prolonge sur la partie concave 20 et le bourrelet de la lèvre 18 pour constituer une structure lisse, dense et rigide autour de l'ouverture 16 du 1,0 gobelet/comme illustré à la figure 1. 30 Bien que lrépaisseur de paroi des gobelets selon l'inven tion soit inférieure à celle de gobelets classiques de capacité comparable, la densité accrue de la structure proposée par l'invention assure une résistance suffisante aux manipulations classiques, à l'emballage et à son utilisation finale dans laquel- 35 le le consommateur boit un liquide à même le gobelet. et representee Il va de soi que la présente invention n'a été décrite/qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 16348 -7- 2008931 KBTBTOICATIOHS 1. Gobelet en matière plastique expansée dont la structure de paroi est constituée par des perles expansées, réunies par fusion et caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite structure de paroi ne dépasse pas le double du diamètre moyen desdites perles 5 expansées. 2. Gobelet selon la «evendication 3 ,caractérisé en ce que la densité de la structure de paroi est comprise entre 55 et 65 grammes par litre. 3. G-obelet selon la revendication 2, caractérisé en ce que 10 l'épaisseur de ladite structure de paroi est comprise entre environ 1,65 et 1,90 millimètres. 4. Gobelet selon l'une des revendications précédentes ,caractérisé en ce qu'il est formé de perles de polystyrène expansé es. 15 5. Gobelet en matière plastique ,caractérisé par la combinai son d'un corps creux sensiblement tronconique, dont le fond et les parois ont une épaisseur comprise entre 1,65 et 1,90 millimètres, ladite paroi latérale se terminan^èn une ouverture, une lèvre solidaire de ladite paroi latérale annulaire entourant ladite ouverture 20 et ayant au niveau de l'extrémité ouverte du gobelet une épaisseur environ double de celle de ladite paroi latérale , ladite lèvre comportant une partie concave périphérique qui se raccorde à ladite paroi latérale et se prolonge sur une longueur au moins égale à trois épaisseurs de ladite paroi. 25 6. Procédé de fabrication de gobelet en matière plastique expansée ,caractérisé en ce qu'il consiste à : - choisir une masse de perles de matière plastique expansible contenant un agent d'expansion de manière que 75 à 85 fi des perles de ladite masse traversent un tamis à environ 16 mailles par centi- 30 mètre et que 15 à 20 fi des perles de ladite masse traversent un tamis à environ 18 mailles par centimètre ; - soumettre ladite masse de perles à une température suffisante pour provoquer une expansion partielle et les amener à une taille telle qu'elles traversent un tamis à environ 6 mailles par 35 centimètre et soient retenues par un tamis à environ 12 mailles par centimètre et aient une densité comprise entre 68 et 80 grammes par litre ; 69 16348 -8- 2008931 - introduire une certaine quantité desdites perles partiellement expansées dans la cavité d'un moule dont les parois sont séparées par un intervalle compris entre 1,65 et 1,90 millimètre ; - chauffer le moule pour provoquer l'expansion complète des 5 perles partiellement expansées contenues dans la cavité ; - soumettre les perles en expansion dans la cavité à l'action de la vapeur pour achever leur expansion et obtenir une densité comprise entre 55 et 65 grammes par'litre ; - couper la vapeur et à laisser refroidir le moule, et ; 10 - éjecter le gobelet en matière plastique dudit moule. 7. Procédé de fabrication de gobelet en matière plastique, caractérisé en ce qu'il consiste à : - choisir une masse de perles de matière plastique expansible contenant un agent d'expansion de manière que 75 à 85 % desdites 15 perles traversent un tamis à environ 16 mailles par centimètre et que 15 à 20 $ desdites perles traversent un tamis à environ 18-maille s par centimètre ; - soumettre ladite masse de perles à une température suffisante pour provoquer une expansion partielle jusqu'à une taille 20 telle que les perles traversent un tamis à environ 6 mailles centimètre et soient retenues par un tamis à environ 12 mailles par centimètre et aient une densité comprise entre 68 et 80 grammes par litre ; - introduire une certaine quantité desdites perles partiel- 25 lement expansées dans une cavité de moule dont les parois sont expansées d'une distance comprise entre 1,65 et 1,90 millimètres, la quantité introduite étant suffisante pour remplir le moule lorsque .les perles sont expansées à un diamètre moyen légèrement supérieur à la moitié de l'intervalle séparant lesdites parois de 30 la cavité ; - chauffer le moule pour provoquer l'expansion complète des perles partiellement expansées contenues dans la cavité ; - soumettre les perles en expansion dans ladite cavité à l'action de la vapeur pour achever ladite expansion et obtenir une 35 densité comprise entre 55 et 65 grammes par litre ; - couper la vapeur et à laisser refroidir le moule, et ; - éjecter le gobelet en matière plastique dudit moule. 69 16348 -9- 2008931 8. Procédé de fabrication de gobelet en matière plastique expansée, caractérisé en ce qu'il consiste à : - choisir une masse de matière plastique expansible contenant un agent d'expansion de manière que les 75 à 85 $ des perles de 5 ladite masse traversent un tamis à 16 mailles par centimètre, et que 15 à 20 fo des perles traversent un tamis à 18 mailles par centimètre ; - soumettre ladite masse à une température suffisante pour provoquer une expansion partielle et amener les perles à une dimen- 10 sion telle qu'elles passent à travers un tamis à environ 6 mailles par centimètre, et soient retenues par un tamis à environ 12 mailles par centimètre et aient une densité comprise entre 68 et 80 grammes par litre ; - introduire les perles partiellement expansées dans la cavité 15 d'un moule dont les parois sont écartées d'une distance comprise entre 1,65 et 1,90 millimètres ; - chauffer le moule pour provoquer 1'expansion complète des perles contenues dans ladite cavité ; - soumettre les perles en expansion dans la cavité à l'action 20 de la vapeur pour achever ladite expansion et obtenir des perles dont la densité est comprise entre 55 et 65 grammes par litre, la vapeur étant maintenue à une pression comprise entre 2 bars et 2,3 bars ; - couper l'arrivée de vapeur et à laisser refroidir le moule, 25 et ; - éjecter le gobelet hors dudit moule. 9. Procédé de fabrication de gobelet en matière plastique expansée, caractérisé en ce qu'il consiste à î - choisir une masse de matière plastique expansible contenant 30 un agent d'expansion et d'une taille telle que 75 à 85 1° desdites perles traversent un tamis à environ 16 mailles par centimètre et que 15 à 20 $ des perles traversent un tamis à environ 18 mailles par centimètre ; - soumettre ladite masse de perles à une température suffi-35 santé pour provoquer une expansion partielle et les amener à une taille telle qu'elles passent à travers un tamis à environ 6 mailles par centimètre et soient retenues par un tamis à environ 12 69 16348 -10- 2008931 mailles par centimètre, et aient une densité comprise entre 68 et 80 grammes par .litre ; - introduire une certaine quantité desdites perles partiellement expansées dans la cavité d'un moule dont les parois sont espa- 5 cées d'une distance comprise entre 1,65 et 1,90 millimètres, ladite quantité étant suffisante pour remplir le moule lorsque les perles sont expansées à un diamètre moyen légèrement supérieur à la moitié de la distance séparant les parois de ladite cavité ; - chauffer le moule pour provoquer l'expansion complète des 10 perles partiellement expansées contenues dans ladite cavité ; - soumettre les perles en expansion dans la cavité à l'action de la vapeur pour achever l'expansion et obtenir une densité de perles comprise entre 55 65 grammes par litre, en maintenant la pression de la vapeur entre 2 bars et 2,3 barsj 15 - couper l'arrivée de vapeur et à laisser refroidir le moule, et ; - éjecter le. gobelet en matière plastique hors dudit moule.