Brevet FR2009903A1 — publié le 19700213

i 2009903 Il existe une tendance rapidement croissante à l'utilisation de matières plastiques pour de nombreux genres de récipients. Une classe de récipients en matière plastique est destinée à l'emballage de denrées alimentaires. La plupart des denrées 5 alimentaires sont altérées par le contact de l'oxygène et de nombreux récipients en matière plastique que l'on utilise sont perméables à l'oxygène dans une mesure nuisible. On a besoin d'un récipient solide en matière plastique qui soit aussi très imperméable à l'oxygène, à l'humidité et à d'autres fluides pou-10 vant causer line altération des denrées alimentaires. Une autre classe de matières pour lesquelles on a besoin de récipients en matière plastique comprend les produits de pétrole, particulièrement l'essence. Les réservoirs à essence pour automobiles offrent un grand marché virtuel pour les ma-15 tières plastiques ; mais de nombreuses matières plastiques qui ont été proposées sont trop perméables aux vapeurs aromatiques pour être acceptables. Tout échappement de vapeur d'essence représente une perte économique et augmente la pollution de l'air au point qu'il ne peut pas être toléré. 20 On a fait beaucoup de travaux pour réduire au minimum le passage de fluides à travers les parois du récipient. Une grande partie de ce travail a été consacrée à la réalisation de revêtement pour parois métalliques ou autres parois subissant un effort. Les matières plastiques commerciales usuelles pouvant 25 être utilisées ne présentent pas le degré désiré d'imperméabilité ; les matières plastiques qui présentent le degré désiré d'imperméabilité ne conviennent pas commercialement pour d'autres raisons, par exemple par suite de leur prix de revient prohibitif, du manque de solidité des parois et de caractéristiques de 30 formage défavorables. On a fait des propositions visant à former des parois de barrage enstratifiés mais dans les procédés connus on forme des récipients à partir de matières à des températures telles que les matières sont à l'état liquide ou fondu, par exemple par 35 soufflage, coulée etc. et les parois du récipient n'ont pas une solidité suffisante, en comparaison de l'épaisseur des parois, pour être aussi économiques qu'il est désirable. L'un des buts de l'invention est de fournir un pro 69 15689 2 2009903 cédé de fabrication d'un récipient en matière plastique qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus. Selon l'invention, un procédé de fabrication d'un récipient en matière plastique consiste à fabriquer un flan stratifié qui comporte une strate de 5 fatigue formée d'une matière plastique polymère que l'on peut renforcer par étirage à l'état solide et une strate d'arrêt de fluides formée d'une matière présentant une faible perméabilité aux fluides, et à donner au flan stratifié la forme d'un récipient en l'emboutissant à une température inférieure au point de ramol-10 lissement de la strate de fatigue. La strate de fatigue est formée d'une matière polymère plastique relativement peu coûteuse et supportant de grands efforts et l'autre strate est formée d'un polymère plastique très imperméable ou autre matière de barrage appropriée, et on soumet les strates ensemble au formage 15 par un procédé d'emboutissage, de manière à obtenir un récipient dans lequel au moins la strate de fatigue relativement épaisse est renforcée par déformation en phase solide avec orientation moléculaire suivant au moins un axe, de préférence suivant deux axes et dans lequel la strate relativement mince et plus imper-20 méable est étirée sans rupture de maxnoère à présenter entièrement la même extension que la strate de fatigue dans le récipient fini. De cette manière, il est possible d'utiliser les matières très imperméables dans des stratifiés alors qiisolément, leur formage risque d'être difficile sinon impossible. On peut aussi 25 les utiliser avec des sections relativement minces et peu coûteuses, par exemple entre I/IO et I/IOO de l'épaisseur de la strate de fatigue, alors qu'elles pourraient être trop coûteuses .ou trop faibles pour servir seules. Les matières plus imperméables sont compatibles avec les matières de fatigue en ce sens 30 que l'on peut les chauffer à la température désirée de travail en phase solide des matières de fatigue sans qu'elles perdent leur intégrité ni leur capacité d'étirage ou se rompent pendant le formage. Les matières de fatigue sont soumises au formage à l'état solide de préférence à quelques degrés en dessous de leur 35 point de fusion, de sorte que les matières de barrage doivent être douées de cohésion à une température au moins aussi élevée que celle de la strate de fatigue. On décrira maintenant l'invention à propos des dessins 69 15689 3 2009903 annexés sur lesquels : la figure I est une coupe d'un flan à deux strates convenant au formage d'un récipient et qui -comporte une strate de fatigue à fibres orientées renforcée par écrouissage et une 5 strate d'arrêt de fluides ; • • * la figure 2 est une coupe similaire d'un flan à trois strates dans lequel la strate centrale d'arrêt de fluide's est enserrée entre des strates intérieures et extérieures de fatigue ; -: * ;la figure 3 est-une5 coupe d'un réservoir'à essence ■ 10 fabriqué selon l'invention j " • - là figure 4 est une coupe d'un autre réservoir ; la figure 5 est une coupe d'un récipient, par exemple pour denrées alimentaires, fabriqué selon l'invention ; la figure 6 est une coupe d'une presse de formage ser-15 vant à la fabrication d'un corps de récipient selon l'invention. la figure I montre un flan stratifié présentant une strate de fatigue 10 relativement épaisse formée d'une matière polymère plastique pouvant être renforcée et orientée en phase solide et une couche relativement mince II de matière ductile 20 d'arrêt de fluides. On veille à exclure l'air de l'espacement entre les strates, par exemple par élimination d'air, sous vide si on le désire, ou bien en utilisant un adhésif entre les strates. On a trouvé que si l'on exclut soigneusement l'air, les strates du produit fini se comportent presque comme si elles 25 étaient collées ensemble et elles sont difficiles à séparer même quand on n'utilise pas d'adhésif ; mais l'usage d'un adhésif empêche plus sûrement la séparation des strates, bien entendu. Dans le mode d'exécution delà figure 2, le flan comporte trois strates, la strate d'arrêt de fluides II étant en-30 serrée entre des strates de fatigue 10 et 12. Si-l'on a représenté ces formes à deux ou trois strates, c'est simplement à"titre d'exemple et il peut-y avoir autant de strates que' l'on désire, formées d'autant de matières différentes que l'on désire. 35 La figure 3 montre un réservoir à essence pour auto mobile formé d'éléments stratifiés 14 èt 15 qui possèdent des • brides 14-a et I5a fixées ensemble par un anneau en U, 16 et des boulons 17, un joint ou un adhésif 18 étant de préférence utilisé 69 15689 4 2009903. entre les brides. Ici, il y a une strate extérieure de fatigue 10 ' et une strate intérieure d'arrêt de fluides II1. Chaque élément 14,15 est embouti d'une façon décrite ci-après, de manière à renforcer et à orienter au moins la matière de la strate de 5 fatigue.10' et à former par étirage la strate d'arrêt de fluide II1 en même temps. La figure 4 montre un autre réservoir formé d'éléments 20 et 21 munis de brides 20a et 21a fixées ensemble par un anneau en U, 22 et des boulons 23, un adhésif, ou un joint 24 10 étant de préférence utilisé entre les brides. Ici, il existe une strate extérieure, de fatigue 10", une strate intérieure de fatigue 12" et une strate intermédiaire d'arrêt de fluide II", Chaque élément 20, 21 est formé par emboutissage, dans le cas présent l'un des éléments 20 est relativement profond pour former 15 le corps principal du réservoir et l'autre élément 21 est relativement peu profond pour former un sommet ou couvercle. Sur la figure 3, les éléments 14, 15 sont identiques et sur la figure 4, les éléments 20, 21 ont un contour identique mais une profondeur différente ; dans un cas comme dans l'autre, 20 le même appareil de formage peut servir à fabriquer les deux éléments. La figure 3 montre comment on peut prévoir sur le réservoir une tubulure de remplissage 25 et me tubulure de vidange 26, les tubes ou orifices accessoires étant omis sur la figure 4. La figure 5 montre un récipient 30 pouvant servir pour 25 des denrées alimentaires et que l'on a fabriqué en emboutissant un stratifié comprenant une strate extérieure de fatigue 10"' et line strate intérieure d'arrêt de fluides II"'. Ici, un simple •couvercle d'une seule épaisseur 3I.Peut être serti de façon étanche autour de la bride 30a du.récipient. Étant donné que le 30 couvercle est .censé entrer moins en contact, avec le produit contenu que le -corps principal 30» il peut être formé d'un autre type de matière plastique ou même de métai ou d'une autre matière appropriée qui présente du côté àu produit une surface intérieure ne causant pas d'altération. 35 La figure .6 montre comment on peut former un élément stratifié de récipient tel que 30 en serrant la périphérie d'un flan stratifié. W (figure I) sur un siège annulaire de retenue 40 d'une matrice. 41 au moyen d'un plongeur annulaire "de retenue 69 15689 5 2009903 42 et en poussant dans la cavité de la matrice 4l la partie intérieure du flan au moyen d'un poinçon principal de formage 43. Les parois inférieures et latérales du récipient sont alors embouties de sorte que la matière de fatigue est renforcée et 5 orientée. Si on le désire, un plongeur antagoniste inférieur 44 ainsi que l'espacement annulaire entre le poinçon 43 et l'ouverture supérieure de là matrice facilitent l'étirage convenable de la matière du flan. Le plongeur 44 peut aussi être un électeur qui reste au fond de la matrice pendant 1*opération dlem-10 boutissage et que l'on élève ensuite pour soulever hors du moule l'objet formé. On maintient les conditions de température voulues pour que la matière reste à quelques degrés en dessous du point de fusion de la matière qui forme la strate de fatigue 10. Le plongeur de retenue 42 est conçu de manière à assurer une ac-15 tion suffisante pour amincir et ainsi renforcer le bord du récipient si on le désire. Des conduits à liquide peuvent aboutir aux surfaces de la presse qui sont en contact avec le flan de manière à amener un liquide lubrifiant pour diminuer considérablement le frottement entre les éléments de la presse et le flan. 20 Les matières appropriées à la strate ou couche de fa tigue sont généralement les matières thermoplastiques du groupe des polyoléflnes qui peuvent être renforcées et orientées en phase solide et certaines autres matières thermoplastiques présentant des caractéristiques similaires quant à leur capacité de 25 formage et de renforcement. Une matière appropriée est le polypropylène commercial, par exemple le polypropylène isotactique. Une autre est le chlorure de polyvinyle qui, d'ailleurs, est lui-même une bonne matière d'arrêt de fluides. D'autres sont le chlorure de poly-30 vinylidène, les copolymères acrylonitrile-butadiène-styrène, les polyamides (Nylons), le polystyrène, les polymères de fluoro-carbures (fluoroplastiques), les polymères acryliques, l'acétate de cellulose, le butyrate de cellulose, le nitrate de cellulose, les ionomères, les polycarbonates, les polyesters, les polyoxy-35 phénylènes, les polysulfones et les polyuréthanes. Les matières convenant aux strates d'arrêt de fluide comprennent les polyamides, les éthers polyhydroxylés (y compris les composés phénoxylés), les chlorures de polyvinyle, les chlo 69 15689 6 2009903 rures de polyvinylidène et même, pour certains usages, des métaux ductiles en sections minces comme le plomb, l'étain, le cuivre doux, l'aluminium etc.. Pour les usages très rudes, on pourrait envisager l'or en très minces feuilles. 5 Pour beaucoup des polymères cités, par exemple le chlorure de polyvinyle, le chlorure de polyvinylidène, le polystyrène, le polyéthylène et le polypropylène, le terme générique comprend à la fois les homopolymères et les copolymères formés par les monomères prédominants avec de moindres quantités d'au-10 très monomères► Le coefficient de perméabilité à l'oxygène des diverses matières est donné par des tableaux connus et la perméabilité à d'autres fluides tels que les vapeurs aromatiques correspond généralement, par sa valeur relative, à la perméabilité 15 à l'oxygène. Le coefficient du polypropylène est d'environ 800 (ce qui veut dire 800 mI/p/lOOcm^/24 hr/atmosphère), le coefficient du chlorure de polyvinyle est d'environ 60, celui des chlorures de polyvinylidène de 4 ou en dessous, celui des composés phénoxylés d'environ 20 et celui des "Nylons" est à peu 20 près égal. Une structure stratifiée appropriée comprendra une ou plusieurs couches de polypropylène d'une épaisseur de 0,127-2,54mm et une couche de composé phénoxylé d'une épaisseur de 0,0038-0,254mm. Pour les structures plus épaisses, il est pos-25 sible de prendre une plus grande épaisseur de chaque matière èt on a formé de grands flans stratifiés atteignant une épaisseur totale de 12,7mm. Il est avantageux que l'épaisseur de la strate d'arrêt représente environ I/IO de l'épaisseur de la strate de fatigue. 30 Si la couche d'arrêt empêche tan formage facile lors qu'elle s'applique aux surfaces de la presse, on a trouvé que cet inconvénient est fortement atténué lorsque la strate d'arrêt est enserrée entre des strates de fatigue qui ont me coopération plus facile avec les surfaces de la presse, coïnme sur les 35 figures 2 et 4. On a trouvé qu'un récipient fabriqué selon l'invention peut avantageusement être formé même lorsque les matières d'arrêt de fluide, isolément, sont difficiles ou impossibles à 69 15689 7 2009903 former ; en outre, les récipients ont une grande solidité en comparaison de leur poids et sont très imperméables à des fluides qui traversent facilement les matières plastiques usuelles de fatigue. 69 15689 8 2009903 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de fabrication d'un récipient en matière plastique caractérisé par le fait que l'on fabrique ion flan stratifié qui comporte une strate de fatigue formée d'une matière 5 plastique polymère que l'on peut renforcer par étirage à l'état solide et une strate d'arrêt de fluides formée d'une matière présentant une faible perméabilité aux fluides, et que l'on donne au flan stratifié la forme d'un récipient en l'emboutissant à une température inférieure au point de ramollissement de la 10 strate de fatigue. 2.- Procédé selon revendication I, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la strate d'arrêt de fluides représente entre I/IO et I/IOO de l'épaisseur de la strate de fatigue. 3.- Procédé selon revendicationsI ou 2, caractérisé 15 par le fait que l'on emboutit le flan de façon que la strate d'arrêt de fluides se trouve à l'intérieur de la strate de fatigue dans le récipient. 4.- Procédé selon revendications I; 2 ou 3; caractérisé par le fait que la strate d'arrêt de fluides est enserrée 20 . entre deux strates de fatigue. 5.- Procédé selon revendications I à 4, caractérisé par le fait que l'on emboutit le flan de manière à former un élément de récipient à brides que l'on fixe alors de façon étan-che à des brides correspondantes d'un autre élément. 25 6.- Procédé selon revendication I, caractérisé par le fait que la strate d'arrêt de fluides est très imperméable à l'oxygène de sorte que le récipient convient spécialement à la conservation de denrées alimentaires. 7.- Frocédé selon revendication I, caractérisé par 30 le fait que la strate d'arrêt de fluides est très imperméable aux vapeurs aromatiques de façon que le récipient convienne spécialement aux carburants volatils.