Brevet FR2231501A1 — publié le 19741227

la présente invention, à laquelle ont collaboré Monsieur Michel SIARD et Monsieur Guy lEMOT#TE, concerne un perfectionnement au procédé d'extrusion-soufflage de matière thermoplastique pour l'obtention de corps creux ; elle concerne plus narticulièrement un procédé d'imperméabilisation aux gaz des corps creux obtenus par extrusion d'une préforme, puis soufflage de ladite préforme dans un moule. On sait que le procédé classique de fabrication de corps creux par extrusion-soufflage consiste à extruder, à travers une filière annulaire, une matière préalablement plastifiée ; puis à transfé- rer l'élément tubulaire obtenu, appelé préforme, dans un moule réfrigéré, à l'intérieur duquel il est enfermé, puis gonflé à l' i- de d'un fluide sous pression. La matière plaquée contre les parois se refroidit et se solidifie. Le moule peut alors être ouvert, et le corps creux obtenu est éjecté pour permettre le commencement d'un nouveau cycle de soufflage. les critères de choix de la matière première à utiliser pour une application donnée conduisent souvent à un compromis non entié- rement satisfaisant. Ainsi, par exemple, les polyoléfines sont souvent choisies en raison de leurs bonnes propriétés mécaniques, mais leur perméabilité aux gaz constitue parfois un inconvénient très gênant pour la conservation des produits conditionnés, par exemple. La présente invention a pour but de réaliser un procédé d'im- perméabilisation aux gaz des corps creux produits par extrusion soufflage et en particulier des corps creux en polycléfirie On sait que deux procédés sont actuellement utilisés, qui tendent à améliorer les propriétés de "barrière" du matériau plas- tique de base ; il s'agit de la coextrusion, d'une part, et du revêtement post-soufflage, d'autre part La coextrusion consiste en l'extrusion simultanée de deux (ou plus de deux) matières différentes à travers une filière unique ou des filières concentriques ou juxtaposées.C'est un procédé coûteux, délicat à mettre en oeuvre, peu utilisé dans la confection de corps creux, ar il est mal adapté à cette application. le revêtement post-soufflage consiste à enduire le corps creux, après soufflage, d'un revêtement. C'est un procédé qui allonge la fabrication, car il ajoute des étapes en aval du soufflage : enduction, étuvage ; de plus, l'obtention d'une épaisseur constante de revêtement est difficile à obtenir. Certaines matières plastiques (le polyéthylène par exemple) ne peuvent être enduites qu'après un traitement préalable (flammage, traitement chimique ou électri que), ce qui rend le revêtement post-soufflage encore plus long et peu adapté ; en outre,le letraitement chimique susvisé ne peut être mis en oeuvre à l'intérieur de flacons destinés au conditionnement de produits pour l'industrie alimentaire ou pharmaceutique. La Demanderesse a mis au point un procédé parfaitement adapté à la technique d'extrlçnn-soufflage et dont la mise en oeuvre n'augmente pas la durée du cycle d'extrusion-soufflage. La présente invention a pour objet -dans un procédé de fabrication de corps creux en matière plastique, dont la production comprend les étapes suivantes : extrusion d'une préforme, transfert de la préforme dans un moule, fermeture du moule, soufflage de ladite préforme, ouverture du moule, et éjection du corps creux obtenu -le perfectionnement qui consiste à rendre imperméable aux gaz le corps creux, ce perfectionnement étant caractérisé en ce qu'su moins une matière en fusion est projetée avant soufflage sur au moins l'une des faces de la préforme au moyen de buses, ladite matière en fusion étant apte, dans les conditions de la projection, à former à l'interface une solution avec la matière constitutive de la préforme. Les corps creux obtenus par la mise en oeuvre du procédé et des dispositifs conformes à l'invention constituent également des objets de l'invention. D'autres objets de la présente invention sont constitués par les dispositifs à utiliser pour mettre en oeuvre le procédé ; ces dispositifs seront décrits en détail dans la suite de la description. Le procédé de l'invention consiste, par conséquent, à pulvériser au moins une matière en fusion sur la surface interne ou externe ou sur les deux surfaces de la préforme. La couche projetée est ensuite étirée pendant le soufflage et refroidie dans le mouleven même temps que la matière plastique à laquelle elle adhère. Il est nécessaire que la matière soit projetée à l'état fondu, de façon à bien couvrir > sans discontinuité > lasurface sur laquelle elle est projetée. Une forme de mise en oeuvre particulièremant avantageuse du procédé consiste à réaliser la pulvérisation sur la préforme pen dnnt l'extrusion de ladite préforme. Il est possible de projeter un mélange de matières fondues ou, éventuelleient, silultanément ou non, des matières fondues d#ff6rentes. la Demanderesse R observé que, dans le cas où la matière plas- tique est le polyéthylène, la matière fondue projetée sur la préforme pendant l'extrusion peut avantageusement être une paraffine. Par paraffine, on désigne une paraffine particulière, ou plus géné rslemect un mélange de paraffines, comportant une structure plus ou moins cristalline et dont la température de fusion est comprise entre 45 et -900C ; la majeure partie de la paraffine est constituée par des hydrocarbures aliphatiques saturés linéaires (généralement au moins 70 %), la teneur en huile est généralement inférieure à 6 ffi et de préférence inférieure à 2 *. la paraffine à l'état fondu, étant soluble dans le polyéthylène3mouille la surface du polyéthylène et y adhère en formant un whot melt" à l'interface polyéthylèneparaffine, ce qui évite le ruissellement trop rapide par gravité de la paraffine vers le bas de la préforme, malgré la viscosité relativement faible de la paraffine dans les conditions de projec- tion. Cependant, lorsque la viscosité de la matière fondue est très faible dans les conditions de la projection, il est avantageux, afin de limiter le ruissellement de ladite matière, d'utiliser une machine d'extrusion-soufflage dans laquelle les phases d'extrusion et de transfert de la préforme dans le moule sont de courte durée ceci est le cas des machines dont la -cadence est élevée et également des machines possddant une tête d'accumuletion de matière plastique à titre d'exemple, les paraffines dont la viscosité à 1000C est de l'ordre de 10 cst,ou inférieure > peuvent être considérées comme des matières de faible viscosité. lia paraffine projetée peut être dopée avec les dopes usuels utilisés dans la technique pour améliorer ses propriétés mécaniques ainsi, la paraffine projetée peut avoir été préalablement additionnée d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinylejpar exemple il est également possible de projeter la place de la paraffine > du polycaprolactame, lorsque l'on désire constituer un revêtement épais. D'une# façon générale, toute compomtion de matière en fusion, compatible dans les conditions de la projection avec la matière plastique constituant la préforme et susceptible de enduire à l'interface une solution, peut être projetée. Sept figures sont annexées à la -présente description ; elles sont présentées à titre non limitatif la figure t est un schéma de principe simplifié d'un dispositif conforme à 11 invention. la figure 2 est un schéma du mtme dispositif que celui de la figure 1, en fonctionnement pendant la projection de matière fondue sur une préforme. la figure 3 est une coupe A - A de la figure L, sur laquelle, pour simplifier, on n'a représenté que la préforme et les buses extérieures à celle-ci. la figure 4 est une coupe A - A de la figure 2, sur laquelle, pour simplifier, on n'a représenté que la préforme et la buse intérieure à celle-ci. la figure 5 est une coupe longitudinale d'un poinçon conforme à l'invention de la tête d'une extrudeuse. La figure 6 est une coupe du même dispositif que celui de la figure 5, mais en fonctionnement. La figure 7 est un schéma en coupe d'un corps creux obtenu par le procédé de l'invention avant démoulage de ce corps. On se réfèrerad'abord aux figures 1, 2, 3 et 4. La tête d'extrusion 1 d'une extrudeuse (non représentée sur les figures) est munie de buses de pulvérisation 2 et 3. La disposition des buses est telle qu'elle permet de projeter le produit d'enduction 4 - soit sur la face externe 5 de la préforme 6, seulement, par utilisation des buses 3 au nombre de quatre, disposées en couronne, ce qui permet d'atteindre tous les points de la circonférence externe de la préforme - soit sur la face interne 7 seulement, par utilisation de la buse 2 qui comporte quatre orifices orientés à 900, ce qui permet d'atteindre tous les points de la circonférence interne de la préforme - soit sur les deux faces, par utilisation des buses 2 et 3, simultanément ou non. la projection peut être interrompue sur des zones déterminées. Ainsi, par exemple, lorsque le produit enduit possède des propriétés d'anti-adhérence, il peut être avantageux de ne pas projeter ce produit sur la surface interne, à l'emplacement de la soudure du fond du flacon, et sur la surface externe, au niveau du goulot, de façon à permettre le thermo-scellage ultérieur d'une capsule. De même, il peut être avantageux de ne pas projeter de matière sur les parties de la préforme qui correspondent à la chute et/ou à la carotte, de façon à permettre le recyclage direct de la matière plastique provenant de ces parties. Le dispositif d'alimentation des buses, qui n'a pas été repré senté sur les figures et qui comporte par exemple des pompes, fil tres#électrovannes, tuyauteries et dispositifs de stockage, est commandé par un ensemble de programmation asservi au cycle de 11 ex- trusion-soufflage. lies buses 3 sont elimentzes par l'extérieur de l'extrudeuse ; par contre, la ligne d'alimentation de la buse 2 (non représentée sur les figures 1 et 2) traverse la tête d'extrusion 1. Les figures 5 et 6 vont maintenant etre décrites. lorsque le diamètre de la préforme est faible, par exemple lorsqu'vil est inférieur à 2 cm, le dispositif suivant, conçu par la Demanderesse, peut être utilisé pour enduire l'intérieur de la préforme . Le poinçon de la tête d'extrusion 1 comporte un conduit 10, qui constitue la filière par laquelle la matière thermoplastique Il est extrudée, et un conduit 12, par lequel la matière d'enduction fondue 13 est introduite, ce conduit étant alimenté en matière d'enduction par la ligne 14. lie conduit 12 se termine à sa base par un clapet 15,qui peut,soit reposer sur son siège 16 -dnns ce cas, la matière fondue ne peut s'échapper (cas de la figure 5)-, soit ne pas reposer sur son siège (cas de la figure 6), laissant ainsi la matière fondue s'échapper par l'espace annulaire placé entre le siège et le clapet. Le clapet 15 peut être taré par un ressort de rappel ou par un moyen équivalent (non représenté sur les figures 5 et 6). lie poinçon comporte également un conduit 17 en position centrale et un conduit annulaire 18. la fonction du conduit 17 est d'évacuer les bavures accidentelles de matière fondue 13,qui peuvent éventuellement apparaître lors de l'ouverture ou de la fermeture de l'orifice annulaire de projection de le matière fondue 13 ; cette évacuation est réalisée grâce à la forme conique de la tête du clapet 15, et par une aspiration dans le sens de la flèche F, effectuée pr l'intermédiaire du tube 17. le conduit 18 est destine à équilibrer les pressioffi I'esDace intérieur 19 de la préforme et de l'espace 20, de façon à éviter, lors de la projection de la matière fondue 13, le remplissage accidentel de cet espace par la matière fondue. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : la matière thermoplastique 11étant extrudée, l'instant désiré, le clapet 15 est dégagé de son siège 16 et la matière fondue d'enduction t3 s'échappe alors, sous forme d'une pulvérisation ou d'une projection en nappe. Cette projection est automatiquement interrompue lorsque, sur commande, la pression de la matière fondue dans le conduit 12 devient inférieure à la tension d'un ressort de rappel (non représenté) du clapet 15. La préforme 21 est ensuite transférée dans un moule; les étapes suivantes se font conformément au procédé usuel de soufflage. le fluide de soufflage peut être introduit par l'espace 18. On a représenté,sur la figure 7, un moule 22 fermé > contenant un flacon 26 en matière thermoplastique,obtenu après soufflage. Ce flacon comporte un revêtement extérieur 23. Ce revêtement ne recouvre ni la carotte 24, ni la chute 25. les avantages du procédé de l'invention sont multiples ; on peut souligner, en particulier : - qu'il ne modifie pas les cadences de production, puisqu'il n'ajoute pas une séquence supplémentaire aux séquences qui existent dans le procédé d'extrusion-soufflage, lorsque la pulvérisation de matière fondue est effectuée pendant l'extrusion ; - qu'il n'impose au matériel classique de production de corps creux que des modifications mineures. Le procédé décrit pour combattre les propriétés de perméabilité aux gaz de certaines matières plastiques peut être utilisé pour d'autres buts ; ainsi, par exemple, la projection d'une couche de revêtement sur une préforme peut viser à dominer au corps creux, par exemple : - une plus grande brillance, - ou une meilleure -résistance à l'abrasion, - ou une adhérence qui permettra de placer des étiquettes sans encollage~u qui se prêtera à une impression ultérieure, - ou une coloration. R#VENDICATI0NS 1.- Dans un procédé de fabrication de corps creux en matière plastique, dont la production comprend les étapes suivantes : extrusion d'une préforme, transfert de la préforme dans un moule, fermeture du moule, soufflage de ladite préforme, ouverture du moule et éjection du corps creux obtenu, le perfectionnement qui consiste à rendre imperméable aux gaz le corps creux, ce perfectionnement étant caractérisé en ce qu'au moins une matière en fusion est proSetéeavant soufflage sur au moins l'une des faces de la préforme au moyen de buses, ladite matière en fusion étant apte, dans les conditions de la projection, à former à l'interface une solution avec la matière constituant la préforme. 2.- Un procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la projection de matière fondue par les buses est asservie au cycle de fonctionnement de l'ensemble du dispositif réalisant l'extrusion et le soufflage. 3.- Un procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en outre en ce que la projection de matière fondue n'est effectuée que sur une fraction d'une ou des faces de la préforme. 4.- Un procédé conforme à l'une des revendications 1, 2 et caractérisé en outre en ce que la projection d'au moins un produit en fusion sur au moins l'une des faces de la préforme est effectuée lors de l'extrusion de ladite préforme. 5.- Un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications t, 2, 3 et 4, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des buses situées en couronne autour de la préforme, 6.- Un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des buses situées dans le volume intérieur de la préforme, lesdites buses étant alimentées en matière fondue par un conduit traversant la tête d'extrusion. 70- Un dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'extrusion dont le poinçon comporte - un conduit pour la matière fondue,lisposé suivant l'axe de symétrie du poinçon - un clapet, mobile suivant l'axe de symétrie du poinçon et dis oosé à l1extrémité inférieure dudit conduit ; - un siège pour la tête dudit clapet, celle-ci ne s 'écartant de ce siège que sous l'action d'une force déterminée en libérant un espace annulaire, par lequel la matière fondue peut s'écouler, - une filière par laquelle la matière plastique est extrudée. B.- Un dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en outre en ce que le poinçon comporte : - un conduit central traversant le clapet, - un conduit situé entre la filière de matière plastique et le conduit de matière fondue. 9.- Un dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en outre en ce que la surface de la tête du clapet non tournée vers le siège a une forme conique lOo L'application du procédé conforme à l'une des revendications 1, 2, 3 et 4 à l'obtention de corps creux en polyéthylène, ladite application étant ~caractérisée en ce que la matière fondue projetée est de la paraffine. 11.- L'application du procédé conforme à l'une des revendications i, 2, 3 et 4 à ltobtention de corps creux en polyéthylène, ladite application étant caractérisée en ce que la matière fondue projetée est choisie dans le groupe constitué par : les paraffines dopées et le polycaprolactame. 12.- les corps creux obtenus par l'application du procédé conforme à l'une des revendications 1, 2, 3 et 4.