Brevet FR2001434A1 — publié le 19690926

-1- 2001434 la présente invention concerne un procédé de formage et de fabrication de corps creux en forme de coupelle par étirage d'un matériau tel qu'une matière plastique, susceptible d'être façonné à chaud. 5 Dans l'industrie de l'emballage on utilise fréquement des récipients en forme de coupelle pour emballer des produits de consommation tels que mayonnaise, produits laitiers, confiture, etc... Le développement de l'industrie des matières plastiques fait que ce type de récipients qui était le plus souvent en verre 10 est maintenant réalisé en grande partie en matière plastique. Il existe divers procédés de fabrication de ces corps creux. Les plus employés consistent à souffler un tube plastique ramolli à la chaleur, à mouler par injection de la matière plastique dans un moule, à expanser dans un moule des granule s plastiques traités 15 et susceptibles de gonfler, et à étirer une pellicule plastique ramollie à la chaleur. Le procédé d'étirage est probablement le plus rapide, c'est pourquoi il peut être utilisé -pour fabriquer de façon économique des récipients d'emballage à parois relativement minces. XiOXSCjlZ* on 20- désire obtenir des.?récipients à parois plus épaisses il est vraisemblable que l'un des procédés par soufflage ou moulage est plus avantageux. La façon classique de fabriquer des corps creux est d'étirer dans un moule, par aspiration ou par application d'une pression 25 positive, une pellicule plastique ramollie à la chaleur, qu'on fait adhérer étroitement aux parois du moule tandis qu'elle subit une déformation plastique. Pour que la matière plastiqueadhère étroitement aux parois du moule, on prévoit généralement une pluralité de conduits qui débouchent sur la paroi du moule, ces 30 conduits étant reliés à une source de vide qu'on actionne chaque fois que l'étirage doit être effectué au moyen d'une valve commandée par un système de régulation. L'inconvénient de ce procédé d'étirage résidé dans le fait que l'épaisseur de la paroi d'un article étiré présente de grandes 35 irrégularités. Il est vrai que ces irrégularités-peuvent être compensées en partie par un chauffage non uniforme et selectif de la matière plastique antérieur à l'opération d'étirage, mais ce 38 procédé de compensation est relativement difficile a diriger. 69 02021 -2- 2001434 Le procédé de la présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient. Ce procédé consiste : — à tendre et à serrer comme une membrane une pellicule ou 5 une pièce du matériau à façonner sur l'extrémité ouverte d'une enceinte fermée par ailleurs de manière à constituer une fermeture étanche à l'air; à chauffer le matériau façormable à chaud pour l'amener à plasticité, au moyen d'une source de chaleur rayonnante dirigée vers la membrane; à étirer à la profondeur voulue la 10 membrane soumise en même temps à une déformation plastique au moyen d'un mandrin qui peut se déplacer à l'intérieur de l'enceinte et dont la portion antérieure est conformée de manière que sa surface externe corresponde à la paroi interne du corps creux à obtenir en déplaçant le mandrin en direction de la membrane et au-delà 15 de l'enceinte, de façon que la membrane étirée adhère étroitement à la surface externe du mandrin par suite de la différence de pression qui s'établit entre l'intérieur de l'enceinte et l'atmosphère environnante du fait de l'augmentation de volume de l'enceinte lorsque la membrane est étirée. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Les figures I à 5 représentent un dispositif de mise en oeuvre 25 du procédé suivant l'invention et illustrent cette mise en oeuvre étape par étape. Le dispositif représenté sur les figures I à 5 comprend un cylindre 2 dont l'une des extrémités est ouverte. Une pellicule 5 de matière susceptible d'être façonnée à la chaleur, comme du polys-30 tyrène ou du chlorure de polyvinyle, est appliquée sur l'extrémité ouverte du cylindre 2. La pellicule 5 est tendue comme une membrane à l'aide d'une bague de serrage 4 qui applique la pellicule et la maintient sur le bord supérieur du cylindre 2 de manière à constituer une fermeture étanche à l'air. A l'intérieur du cylindre 2 est 35 disposé un mandrin 3 qui, dans l'exemple représenté, a la forme d'un tronc de cône dont la petite base est légèrement concave. Le mandrin ^comporte un passage d'évacuation qui s'étend d'une base à l'autre 38 ^ mandrin. Le mandrin est actionné par une tige 7 qui peut coulisser 69 02021 -3- 2001434 longitudinalement à travers un orifice formé dans la paroi d'extre-Juite du cylindre 2. Entre cet orifice et la tige 7 est disposé un joint d'étanchéité 8. Un conduit 9 par lequel du gaz sous pression peut être intro-5 duit dans l'enceinte 13 au moyen d'une valve 10 débouche dans l'enceinte 13 qui est définie par le cylindre 2 et la membrane 5. Le mandrin 3 comporte en outre à son extrémité inférieure une collerette circulaire faite dans un matériau électriquement résistant. La collerette 12 est logée dans une gorge II qui contient un 10 matériau thermiquement et électriquement isolant tel que du mica. La collerette 12 est fendue et ses deux extrémités sont reliées à une source d'électricité qui émet des impulsions électriques d'une ' grande amplitude• Une source de chaleur rayonnante I est installée au-dessus 15 du cylindre 2 de manière à pouvoir être centrée au-dessus de la membrane 5 qui est appliquée sur le cylindre. Pour fabriquer un récipient suivant l'invention, on procède de la façon suivante ï On tend une rondelle ou une portion de bande entre la face 20. supérieure du cylindre 2 et la bague de serrage 4» puis on dispose la source de chaleur rayonnante I au-dessus du cylindre 2 de façon que la rondelle de matière susceptible d'être façonnée à chaud soit amenée à plasticité. La chaleur rayonnante chauffe non seulement la membrane 5 mais 25 aussi l'air de l'enceinte 13 qui se dilate en même temps que la membrane devient plastique de sorte que cette dernière prend la forme d'un dôme comme représenté sur la fig. 2. Les portions centrales de launembrane 5 se trouvent ainsi plus près de la source de chaleur et sont chauffées plus que les portions périphériques de la 30 membrane. Cette répartition inégale de la chaleur est souhaitable car les efforts de tension les plus importants se situent ultérieurement dans les portions périphériques de la membrane ou, en d'autres termes, cette répartition de la chaleur contribue à donner au produit fini.une épaisseur uniforme de paroi. 35 Une fois la membrane 5 suffisamment chauffée, on retire la source de chaleur, on ouvre la valve 10 qui met l'enceinte 13 ©n 37 communication avec une source de gaz sous pression par l'intermédiaire du conduit 9 (fig« 3). 69 02021 -4- 2001434 L'augmentation de pression souhaitée est évidemment fonction de la plasticité de la membrane 5 mais nèrmalement une augmentation de pression de tordre de 0,1 à 0,2 atmosphères doit être suffisante pour gonfler la membrane en forme de bulle comme représenté sur 5 la fig. 3. Une fois la membrane 5 gonflée, on ferme la valve XO et on pousse rapidement le mandrin 3 vers le haut en agissant sur la tige 7 pour l'amener à la position représentée sur la fig 4. La membrane plastique 5 est encore étirée dans le même sens, ce qui rend le volume de l'enceinte 13 beaucoup plus grand que celui 10 de la fig 3. Du fait de l'augmentation de volume de l'enceinte la pression à l'intérieur du cylindre 2 tombe au-dessous de la pression atmosphérique, ce qui applique étroitement la membrane plastique 5 contre la paroi externe du mandrin. Le conduit cféva-cuation 6 empêche la formation d'une poche d'air à l'extrémité 15 supérieure du mandrin 3. On laisse le mandrin 3 dans la position représentée sur la fig. 4 suffisamment longtemps pour que le matériau refroidisse et se stabilise ce qui se produit très rapidement (dans un laps de temps de l*ordre de 0,05 à 0,5 seconde) du fait de la faible épaisseur du matériau et de sa venue en contact avec 20 le mandrin. Une fois la matière plastique stabilisée, on envoie un impulsion électrique dans la collerette 12 qui s'échauffe temporairement à une température élevée. Simultanément, au chauffage de la collerette 12 ou immédiatement après, on pousse encore le mandrin 3 vers le 25 haut, ce qui a pour effet de sectionner le matériau au niveau de la collerette chauffante 12 comme représenté sur la fig. 5» La coupelle ainsi formée peut alors être ejectée du mandrin de façon classique ou, si cette coupelle est destinée à former la doublure d'un autre récipient tel qu'une coupelle en matière plas-30 tique expansée, elle peut être introduite directement dans ce récipient. Le procédé de la présente invention permet de fabriquer des corps creux à parois extrêmement minces, mais comme de tels récipients n'ont qu'une très faible rigidité mécanique ils peuvent 55 servir avantageusement de doublure à des coupelles ou récipients 56 en carton ou en matière plastique expansée. La rigidité mécanique 69 02021 -5- 2001434 du carton ou de la matière plastique expansée se combinent alors avec les propriétés d* étaneliéité aux gaz et aux liquides de la doublure. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple 5 décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. C'est ainsi qu'on peut modifier la forme du mandrin de toute • 10 façon désirée. En outre, il n'est pas toujours nécessaire de procéder au gonflement de la membrane en une bulle, comme représenté sur la fig.3j mais comme cette opération favorise l'obtention d'une paroi d'épaisseur uniforme, il est avantageux de recourir à ce moyen lorsqu'on veut étirer des articles de forme" 15 allongée. 69 02021 -6- 2001434 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé pour la fabrication de corps creux qui consiste à tendre et à serrer comme une membrane une pellicule ou une pièce du matériau à façonner sur l'extrémité ouverte d'une enceinte 5 fermée par ailleurs de manière à constituer une fermeture étanche à l'air ; à chauffer le matériau façonnable à chaud pour l'amener" à plasticité au moyen d'une source de chaleur rayonnante dirigée vers la membrane ; à étirer à la profondeur voulue la membrane soumise en même temps à une déformation plastique au moyen d'un 10 mandrin qui peut se déplacer à l'intérieur de l'enceinte et dont la portion antérieure est conformée de manière que sa surface externe corresponde à la paroi interne du corps creux à obtenir en déplaçant le mandrin en direction de la membrane et au-delà de l'enceinte, de façon que la membrane étirée adhère étroitement 15 à la surface externe du mandrin par suite de la différence de pression qui s'établit entre l'intérieur de l'enceinte et l'atmosphère environnante du fait de l'augmentation de volume de l'enceinte lorsque la membrane est étirée. 2.- Procédé suivant 1 dans lequel on remplit de gaz sous pres-20 sion l'enceinte dont la membrane forme une paroi après que ladite membrane ait été amenée à plasticité par chauffage, pour gonfler ladite membrane en forme de dôme en même temps qu'elle subit une déformation plastique par suite de l'augmentation de pression dans 1Tenceinte, et dans lequel on déplace le mandrin en direc-25 tion du dôme qui est encore étiré par ledit mandrin et continue de subir une déformation plastique. 3.- Procédé suivant 1 dans lequel la portion façonnée de la membrane qui est encore disposée sur le mandrin est séparée du reste de la membrane au moyen d'une collerette saillante disposée 30 à la base du mandrin et chauffée de manière que la paroi de la membrane adjacente à ladite collerette fonde. 4.- Dispositif de mise en oeuvre du procédé défini en 1 qui comprend : - un cylindre fermé à l'une de ses extrémités et pourvu à son autre extrémité d'un système de serrage permettant de tendre une pellicule sur le cylindre comme une membrane pour fermer ledit cylindre de façon étanche à l'air, ladite membrane définissant avec les parois du cylindre une enceinte fermée . ; - un mandrin disposé dans le cylindre et actionnable au moyen 40 d'une tige qui peut coulisser longitudinalement par un joint 69 02021 -7- 2001434 étanche formé dans l'extrémité fermée du cylindre, ledit mandrin pouvant prendre une position extrême sortie dans laquelle il est situé sensiblement en entier à l'extérieur de ladite enceinte ; - une source de chaleur rayonnante disposée au-dessus du cylindre 5 de façon que lorsque le mandrin est rentré à l'intérieur du cylindre ladite source soit dirigée en direction de la membrane tendue sur l'ouverture du cylindre, afin d'amener ladite membrane à plasticité pour qu'elle puisse subir une déformation plastique lorsqu'elle est étirée ; et un système d'alimentation en gaz sous 10 pression de l'enceinte définie par la membrane et le cylindre. 5.- Dispositif suivant 4- dans lequel le mandrin comporte à sa base une collerette métallique qui est isolée thermiquement et électriquement du reste du mandrin et peut être chauffée par impulsions électriques. 15 6.- Article ou récipiexit en forme de coupelle obtenu suivant le procédé défini en 1.