Brevet FR2121551A1 — publié le 19720825

2121551. La présente invention concerne des récipients pour des aliments destinés à l'homme et plus particulièrement des récipients en résine thermoplastique stratifiée, par exemple des assiettes, tasses et soucoupes. Les récipients selon l'in-5 vention sont fabriqués à partir d'une couche isolante de mousse thermoplastique associée, à l'intérieur à une mince couche de renforcement constituée par une pellicule de matière thermoplastique. On envisage aussi de placer une seconde pellicule de renforcement sur l'autre face de la couche isolante de mousse. 10 II était connu dans la technique antérieure d'employer des récipients à jeter en papier, qui pouvaient être recouverts ou non d'un enduit. Ce genre de papier risque de se détériorer mécaniquement et de se désintégrer, en particulier quand le récipient contient un liqtlde aqueux, si ce récipient 15 comporte, par exemple, un joint collé. L'emploi d'un papier recouvert d'un enduit fait courir des risques de pollution des aliments par le matériau d'enduction. Compte tenu de ces inconvénients, on a aussi proposé de fabriquer des récipients à jeter à partir d'une 20 ou plusieurs couches de matière plastique synthétique. La fabrication de tels récipients uniquement en mousse de matière thermoplastique telle que le polystyrène mousse n'est pas réalisable, bien que cette mousse soit rigide .et légère et possède de très bonnes propriétés isolantes qui sont avantageuses pour un 25 produit de cette nature. Cette mousse n'a pas une résistance mécanique suffisante, à moins d'employer une couche très épaisse de mousse. Un récipient en mousse relativement épaisse est désavantageux du point de vue économique et du point de vue esthétique. La fabrication de ces récipients en une pellicule . JO thermoplastique relativement résistante est désavantageuse étant donné que ces récipients n'ont pas les propriétés isolantes souhaitées et qu'ils manquent de rigidité à moins d'employer un film relativement épais. Compte tenu de ce qui précède, on a proposé 35 de réaliser des récipients par association d'une mousse thermoplastique et d'une pellicule thermoplastique dans l'espoir d'obtenir un produit ayant les caractéristiques avantageuses de chacun d'eux sans leurs inconvénients. Cependant, les réci 72 00075 2121551 pients connus de la technique antérieure constitués par de la mousse et une pellicule de matière plastique superposées n'on généralement pas reçu un accueil favorable du consommateur. La principale raison de cette réaction négative 5 du consommateur est la suivante : en général, quand on façonne et ébarbe à chaud des stratifiés film-mousse de matière plastique, il est normal que l'épaisseur de la mousse dans la région d'ébarbage, qui correspond au pourtour du récipient, soit sensiblement la même que pour le reste du stratifié. L'épaisseur de 10 la mousse au bord du récipient fini reste ainsi sensiblement égale à l'épaisseur du reste du récipient. Bien que certains type d'opérations d'ébarbage réduisent quelque peu cette épaisseur, le récipient fini conserve néanmoins une épaisseur appréciable le long du bord ébarbé. Dans lè cas d'un stratifié film-15 mousse de matière plastique façonné à chaud, c'est-à-dire d'un stratifié de matériaux différents, le bord ébarbé laisse voir les couches superposées des matériaux constituant le stratifié. On a observé que la réaction des consommateurs est négative vis-à-vis d'un tel bord épais sur des articles de table constitués 20 par des stratifiés constitués par des films et des couches de mous se de matière plastique façonnés à chaud, tels que des assiettes, des tasses, des soucoupes, etc., du fait que les consommateurs con sidèrent manifestement que ces bords ont un aspect peu esthétique. L'invention a pour principal objet la réali-25 sation d'un nouveau récipient amélioré, constitué par un stratifié de pellicule et de mousse thermoplastique, qui n'encourt pas l'aversion susmentionnée des consommateurs pour les récipients de ce type de la technique antérieure, et qui a des caractéristiques de résistance mécanique satisfaisantes. 30 Pour atteindre ces objectifs de l'invention au cours du formage à chaud du matériau stratifié employé pour la fabrication de -ces récipients, l'épaisseur de la mousse thermoplastique sur le pourtour du récipient obtenu est fortement réduite par compression de cette partie de la mousse. Théo-35 riquement, l'épaisseur de la mousse diminue en direction du pourtour jusqu'à la limite inférieure de l'épaisseur qu'on obtiendrait à la suite d'une compression complète de la,mousse. De plus, le récipient est façonné avec un bord replié vers le 72 00075 3 2121551 bas si bien que lorsqu'un observateur le regarde par-dessus, il ne voit pas le bord latéral ébarbé dudit récipient. Le bord supposé vu en coupe verticale a de préférence une forme incurvée, tournée vers le bas. 5 Outre cette apparence améliorée résultant du mode de construction susmentionné , on a observé que la compression et la réduction de la section transversale de la mousse au bord du récipient conduisent- à une modification des caractéristiques mécaniques de la mousse. L'allongement à la rupture 10 de la mousse de polystyrène mesurée au cours d'un essai de traction classique augmente lorsque l'épaisseur de la mousse est réduite par compression. Par conséquent, la réalisation d'un tel bord comprimé sur un récipient en mousse de polystyrène tel qu'une assiette plate présente l'avantage que cedit récipient 15 peut se déformer davantage sous charge avant destruction. Cette augmentation de la résistance du bord du récipient à la fissuration, etc. est particulièrement avantageuse, étant donné que la destruction de ce type d'objet commence presque toujours par une propagation d'une rupture qui part du bord de cet objet. 20 , Un récipient selon une forme préférée de l'in vention est constitué par une couche de mousse de polystyrène sur laquelle on a soudé à chaud une couche mince constituée par un film de polystyrène à orientation biaxiale qui constitue la surface supérieure du récipient, c'est-à-dire la surface 25 qui est directement en contact avec les aliments. L'épaisseur du film est quasiment uniforme partout et l'épaisseur de cette mousse est partout sensiblement uniforme, à part la mousse placée au bord qui est comprimée de manière que son épaisseur diminue vers 1'extérieur pour obtenir une apparence plaisante 50 et augmenter la résistance à la fissuration etanalogue étudiée ci-dessus. D'autres objets et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation et en se référant 35 aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue par-dessus d'une assiette qui constitue une forme de réalisation préférée de l'invention. 72 00075 2121551 la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1. la figure 3 est une coupe, semblable à la figure 2, d'une autre forme de réalisation de l'invention. 5 la figure 4 est une coupe verticale d'une partie d'un appareil destiné au thermoformage" et à l'ébarbage d'un matériau stratifié, en vue de réaliser l'assiette selon la figure 1. * Sur les figures, la référence 10 désigne une assiette qui constitue une forme de réalisation préférée de l'in-10 vention. Pour faciliter les explications, l'article selon l'invention est représenté sous la forme d'une assiette plate mais l'invention est également applicable à d'autres récipients tels que des soucoupes et des tasses. L'assiette 10 est constituée par une couche 15 extérieure isolante et augmentant la rigidité 12, constituée par un film de polystyrène et une couche intérieure 14, augmentant la résistance, en un film thermoplastique orienté, de préférence un film de polystyrène orienté biaxialement. L'épaisseur-de la couche 12 de mousse de polystyrène eèt à peu près uniforme dans 20 toute l'étendue de la base sensiblement horizontale et du flanc annulaire incliné vers le haut et vers l'extérieur de l'assiette. Cette assiette comporte un rebord périphérique incurvé tourné vers le bas qui est constitué par un rebord périphérique 16 en mousse et par le rebord superposé constitué par la pellicule 14. 25 Comme l'indique la figure 2, le rebord latéral 16 en mousse s'amincit vers l'extérieur jusqu'à une épaisseur qui n'est qu'une petite fraction de l'épaisseur de la couche 12 constituant le reste de l'assiette. La mousse du rebôrd 16 est comprimée avec un degré de compression variant en sens inverse de 30 l'épaisseur et la compression la plus forte est appliquée au bord extérieur de la partie 16. Bien que les. dimensions exactes telles que l'épaisseur varient en fonction des dimensions globales et de la forme de'1'assiette, l'épaisseur du film 14 est eh général compri-35 se entre 25 et 250 microns, de préférence entre 50 et 100 microns et l'épaisseur de la couche de mousse 12 est de préférence comprise entre 1,5 et 2,75 mm. La densité de la mousse est en général comprise entre 0,048 et 0,098 sauf au voisinage du bord où la 72 00075 s 2121551 mousse est comprimée jusqu'à des densités comprises entre 0,16 et 0,80 et de préféretïce entre 0,48 et 0,80. L'épaisseur du rebord en mousse 16 est de préférence comprise entre 0,25 et 0,75 mm. Le taux de réduction de l'épaisseur dans le rebord 16 5 est'd'au moins 50 %, et de préférence compris entre 70 et 80 %, par rapport à l'épaisseur de la couche de mousse 12 à proximité immédiate du bord 16. Compte tenu de 1'épaisseur relativement faible du bord 16 de la mousse et de la forme du rebord, le joint entre 10 les couches superposées 12 et 14 est peu apparent et cela est vrai en particulier quand l'assiette est vue par-dessus comme cela serait le cas si l'assiette était prête à l'emploi sur une table. Pour améliorer l'apparence de l'assiette, la 15 mousse peut être colorée par addition d'un pigment approprié avant son extrusion. Cette couleur doit être visible à travers le film 14 transparent ou translucide de polystyrène orienté biaxialement. Si on le désire, un dessin approprié peut être imprimé sur l'intérieur de l'assiette pendant ou après l'opé-20 ration de formage à chaud de celle-ci. ' La figure 3 représente une autre forme de réalisation de l'invention qui est identique à celle décrite ci-dessus, sauf que, pour la réalisation 'e 1-a .figure 3, un film orienté additionnel en matière thermoplastique, de préférence un film 25 orienté biaxialement de polystyrène est placé sous la forme d'une couche extérieure 18 sur la face inférieure de l'assiette. La forme de réalisation de l'invention de la figure 3 est moins intéressante que celle de la figure 1. Bien que la couche de film 18 augmente la résistance mécanique de 30 l'assiette, cette résistance additionnelle n'est en général pas nécessaire pour la plupart des applications. De même, bien que la. couche extérieure 18 améliore l'apparence de la face inférieure de l'assiette, cela n'a en général aucune importance étant donné que l'utilisateur s'intéresse principalement à l'as-35 pect de l'assiette lorsqu'il s'en sert. Dans ces conditions, c'est la surface supérieure de l'assiette, c'est-à-dire la surface recouverte par la couche 14 de film, qui est vue par l'utilisateur. Par conséquent, la dépense additionnelle pour 72 00075 2121551 la mise en place de la couche extérieure 18 est en général injustifiée. Néanmoins, il existe des cas où la mise en place de cette couche extérieure est justifiée. Les assiettes selon l'invention sont préparées 5 à partir d'une matière constituée par une nappe stratifiée d'épaisseur sensiblement constante, constituée par une couche de mousse de polystyrène et une couche d'un film thermoplastique soudé à chaud sur une face de la couche de mousse ou, dans le cas de la réalisation de la figure 3, une couche de film 10 thermoplastique est également soudée à chaud sur l'autre côté de la couche de mousse. Le matériau stratifié est de préférence confectionné sans adhésif, par soudage à chaud des couches préformées l'une à l'autre. La couche de mousse de polystyrène peut être 15 fabriquée en utilisant une extrudeuse classique comportant une filière tubulaire pour extruder un tube de mousse de polystyrène. On peut utiliser des techniques quasiment classiques d'extrusion pour produire la mousse de polystyrène, par exemple en extrudant des perles de polystyrène dans lesquelles on a incorporé un agent 20 porogène tel que le pentane. En variante, on peut employer une technique d'extrusion avec injection directe, dans laquelle on introduit des pastilles de résine de polystyrène dans une extrudeuse classique et, quand le polystyrène est transformé en une masse fondue à l'intérieur de 1'extrudeuse, on injecte 25 un porogène tel que le pentane ou un autre hydrocarbure normalement liquide à point d'ébullition peu élevé dans la masse fondue. Ensuite, le mélange polystyrène fondu-pentane est extrudé à travers une filière tubulaire. Le tube de mousse de polystyrène obtenu peut être étiré sur un mandrin et coupé ensuite 30 dans le sens de la longueur et aplati pour former une feuille plane de mousse de polystyrène. La feuille de mousse est, alors qu'elle est ericore chaude, soudée à chaud au film thermoplasti- i que, par exemple un film de polystyrène orienté biaxialement qui a été réchauffé de préférence à environ 88°C. Le soudage 55 à chaud est réalisé à l'aide d'iin cylindre de soudage chauffé maintenu à une température comprise entre environ 120 et 175°C, de préférence entre environ 145 et l60°C de manière à obtenir à 1'intersurface une température de 105°C. Cette température 72 00075 7 2121551 de 1'intersurface est suffisante pour provoquer le soudage à chaud étant donné que le porogène résiduel présent dans la mousse a un effet plastifiant ou ramollissant sur celle-ci si bien que1 la stratification peut être mise en oeuvre à des températures 5 inférieures à celles couramment employées pour le soudage à chaud de ces substances. En général, on laisse vieillir la matière après stratification pendant un ou deux jours avant le thermoformage, mais dans certaines installations le thermoformage peut être mis en oeuvre immédiatement après l'opération de stratifi-10 cation. La figure 4 représente le principe de l'appareil employé pour mouler et ébarber la matière première transformée en assiette. Pour faciliter les explications, l'assiette représentée est une assiette plate du modèle représenté sur la figure. 15 1. Cette assiette plate est réalisée-à partir d'une matière première chauffée comportant une couche supérieure 14 de film thermoplastique et une couche inférieure de mousse 12, chacune de ces couches ayant, au départ, une épaisseur quasi uniforme en tout point. Cet appareil comporte les parties complémentaires 20 mâle 20 et femelle 22 du moule. Comme l'indique clairement la figure 4, la configuration de la pièce moulée est telle que la partie 16 comprimée du bord est obtenue par compression de la mousse dans cette région. Il va de soi que la matière première peut avoir des dimensions telles qu'on puisse mouler plusieurs 25 assiettes à la fois. A la fin de cette opération de thermoformage, l'excès, ou les déchets, de matière première désigné par la référence 24 est enlevé par une lame coupante forgée 26 qui comprime la mousse et la cisaille contre une enclume de coupe 28. La lame 26 est de préférence chauffée à une température pouvant atteindre 30 environ 120°C. Bien que cela facilite l'obtention du bord mince désiré sur le produit final ce n'est pas indispensable. L'assiette est ensuite démoulée de manière connue„ Exemple 1 On réalise une assiette plate de 229 mm de dia-35 mètre à partir d'une matière première stratifiée constituée par une couche de mousse de polystyrène pesant 1,3 g/dm et contenant du pentane servant de porogène et une couche supérieure de polystyrène orienté biaxialement et imprimé, de 76 microns d'épaisseur. 72 00075 8 2121551 Cette matière première est thermoformée en utilisant un appareil de formage à chaud "Thermtrol modèle 460" avec un cycle de formage d'une durée de 3,5 s. Cet appareil comprend des moules d'aluminium appariés et l'excès de matière première est coupé 5 en employant une technique d'ébarbage sur place. Le moule est préchauffé à 40,6°C et la matière première est aussj/préchauffée, augmentation d'épaisseur de la mousse. L'assiette terminée, qui a donné lieu à un petit "effet de ressort" de la mousse quand 10 la pression de moulage a été supprimée a une épaisseur de 2,29 mm et la densité de la mousse est partout d'environ 0,059* sauf dans la partie comprimée en bordure. L'épaisseur du bord extérieur est de 0,28 mm et la densité de la matière du rebord augmente progressivement jusqu'au bord extérieur où cette densité atteint 15 0,64. On a observé que les assiettes produites par ce procédé sont préférées, par les consommateurs, aux articles ayant un bord épais et ces assiettes ont par ailleurs une résistance accrue à la déchirure et à la rupture grâce à leur bord en mousse comprimée. 20 récipients - par exemple des soucoupes et des tasses - de la même manière, en utilisant des moules de forme appropriée . mesure les dimensions et la configuration des assiettes. On peut aussi utiliser divers autres procédés de formage pour la fabrica-25 tion des assiettes, y compris l'ébarbage de l'assiette à partir de la matière première en excès par une opération complémentaire d'ébarbage ou bien former à chaud le rebord après avoir formé à chaud le corps de l'assiette. 30 être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. mais entre environ provoque une Il va de soi qu'on peut fabriquer d'autres Par ailleurs, on peut modifier dans une large Bien entendu diverses modifications peuvent s 72 00075 9 2121551 5-?_Y-?_?_5_Ï-Ç_A_T_I_O_N_S 1. Récipient en matière plastique stratifiée constitué par un film thermoplastique orienté superposé à une couche de mousse thermoplastique, caractérisé en ce qu'il comprend une partie éloignée du centre comportant un rebord dans lequel la 5 mousse est comprimée de manière à réduire son épaisseur d'au moins 50 % par rapport à celle du reste de la mousse, le rebord diminuant d'épaisseur en direction de l'extérieur jusqu'à se transformer en un bord mince. 2. . Récipient selon la revendication 1, caractérisé 10 en ce que le taux de compression de la mousse constituant le rebord augmente progressivement jusqu'à un maximum de 70 à 90 rapportés à l'épaisseur du reste de la mousse. 3. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le rebord 16 est tourné 15 vers le bas en; formant de préférence une courbe continue.