Brevet FR2279534A1 — publié le 19760220

La présente invention concerne un procédé pour réaliser des objets thermoformés à partir d'un laminé thermoplastique comprenant au moins une feuille de structure cellulaire et au moins une feuille de structure non cellulaire ainsi qu'unappareillage convenant particulièrement pou la réalisation de ce procédé. On a déjà proposé de réaliser de nombreux types d'objets tels que des plateaux, des assiettes, des barquettes, etc. par thermoformage de feuilles rigides de matière plastique de structure cellulaire. Cependant, ces objets de structure cellulaire sont poreux et ils ne peuvent dès lors convenir pour le conditionnement ou l'emballage de produits libérant des liquides, tels que les viandes par exemple, ni pour être substitués à la vaisselle traditionnelle notamment sur les moyens de transport ou pour la réalisation de matériels de camping. Afin de rendre ces objets et emballages imperméables, on a proposé de revêtir au moins une de leurs faces, et de préférence la face interne, par une feuille ou une pellicule en un matériau plastique imperméable. Ainsi, suivant un article de Plastics Technology 1973, février, p. 37-41, on associe une feuille cellulaire avec au moins un film non cellulaire par calandrage à chaud. Le laminé bobiné ainsi obtenu est ensuite transféré vers une installation de thermoformage où il est mis en forme après un conditionnement thermique adéquat. Ce procédé implique donc deux étapes de chauffage successives et le thermoformage peut poser certains problèmes délicats lorsque les matériaux à associer sont de nature différente et présentent des points de ramollissement très écartés. La Demanderesse a maintenant mis au point un procédé pour réaliser des objets thermoformés à partir d'un laminé thermoplastique comprenant au moins une feuille de structure cellulaire et une feuille de structure non cellulaire qui ne présente plus les inconvénients précités et qui permet une économie de calories très substantielle. Suivant le procédé conforme à l'invention, le réchauffage des feuilles à associer à leur température optimale, l'association de ces feuilles réchauffées par pressage et le thermoformage subséquent du laminé ainsi formé sont réalisés en continu dans une enceinte fermée et chauffée. En général, l'enceinte fermée est thermostatisée à une température supérieure à 300 C et, de préférence, légèrement inférieure au point de ramollissement du matériau constitutif du laminé présentant le point de ramollissement le plus faible. La température maintenue dans l'enceinte dépend donc essentiellement de la nature des matériaux plastiques constituant les diverses couches du laminé. Dans les conditions habituelles, on opère avec une température dans l'enceinte comprise entre 70 et 1200 C. La feuille de structure cellulaire peut être de nature quelconque et, en particulier, être réalisée à partir d'une polyoléfine telle que le polyéthylène ou le polypropylène, d'une résine vinylique telle que le polychlorure de vinyle ou de polystyrène, ce dernier étant préféré par la Demanderesse. De plus, elle est mise en oeuvre sous forme continue. L'épaisseur de la feuille cellulaire dépend évidemment de la nature de l'objet thermoformé désiré. Cette épaisseur peut être aussi faible que I mm et atteindre et même dépasser 10 mm. Cette feuille cellulaire est également mise en oeuvre de préférence sous forme continue. Elle peut être produite par exemple par la technique connue d'extrusion, au moment même de son utilisation ou provenir d'un magasin de stockage. Dans le premier cas, la feuille est déjà chaudeaumomertdeson entrée dansltenceintefermee etde ce faitla consommation de calories pour l'amener à la température exigée pour son associationft pour le thermoformage est réduite. La feuille non cellulaire peut également être de nature quelconque bien qu'en général on préfère mettre en oeuvre une feuille adhérant à la feuille cellulaire, c1 est-à-dire pouvant être associée de manière définitive à celle-ci simplement par chauffage et pression. Le procédé conforme à l'invention reste toutefois d'application en cas d'incompatibilité moyennant le recours à un ou plusieurs adhésifs adéquats. Parmi les matières thermoplastiques pouvant convenir pour réaliser cette feuille, on peut citer les polyoléfines telles que le polyéthylène et le polypropylène, les résines vinyliques telles que le polychlorure de vinyle et les copolymères du chlorure de vinylidène, le polystyrène, les résines acryliques, les polyesters thermoplastiques tels que le polytéréphtalate d'éthy lene-glycol, les polyamides, etc. Lorsque la feuille cellulaire est en polystyrène expansé, la Demanderesse préfere, pour des raisons évidentes, que la feuille non cellulaire soit également en polystYrène. La feuille non cellulaire peut être produite par extrusion au moment de son introduction dans l'enceinte fermée ou provenir d'un magasin de stockage. Suivant une variante préférée par la Demanderesse, la feuille, sous forme d'une bobine provient d'un magasin de stockage et cette bobine est introduite complètement dans l'enceinte fermée. L'épaisseur de la feuille non cellulaire peut être très faible et dès lors sous la dénomination de feuille il y a lieu de comprendre également les films et les pellicules. En général, l'épaisseur de cette feuille peut varier entre un micron et un millimètre. Enfin, cette feuille peut avantageusement subir un ou plusieurs traitements préalables tels que par exemple un traitement d'orientation et/ou un traitement de métallisation au moyen notamment d'aluminium, de cuivre, d'argent ou d'or. En règle générale, la métallisation est effectuée sur la face de la feuille non cellulaire qui n'entre pas en contact avec la feuille cellulaires. Le procédé conforme à l'invention permet donc de réaliser l'association entre les différents éléments constituant le laminé et le thermoformage subséquent de ce laminé sans devoir procéder à plusieurs étapes de réchauffage comprenant des refroidissements intermédiaires. En outre, il permet de rechauf- fer rapidement chaque élément constituant le laminé à sa température optimale en vue de l'association et du thermoformage. Le chauffage des constituants du laminé dans l'enceinte fermée est, de préférence, réalisé par irradiation par exemple au moyen de rampes de générateurs de rayons infrarouges, le réglage de ces générateurs pouvant être obtenu au moyen de sondes thermiques. Ce chauffage peut également être obtenu par mise en contact direct des feuilles avec des éléments chauffants, cette dernière variante étant d'ailleurs préférée pour le chauffage de la feuille non cellulaire lorsque celle-ci a subi un traitement préalable de métallisation. Dans ce dernier cas, l'élément chauffant est, de préférence, constitué par un cylindre rotatif chauffé par une circulation d'huile et contrôlE par un thermostat sur la périphérie duquel passe ladite feuille. Ce cylindre peut avantageusement être recouvert d'une matière telle que le polytétrafluoréthylène pour écarter tout risque de collage du film sur ce dernier. La température atteinte par les feuilles avant leur association est fonction de la nature de leur matériau constitutif. En général, les feuilles sont portées à une température proche sinon égale à leur température de ramollissement. Ainsi qu'il a été dit, les éléments constitutifs du laminé sont associés après leur réchauffage dans l'enceinte fermée. Cette association ou solidarisation est avantageusement réalisée par passage des feuilles constitutives entre des cylindres de compression. Il peut être avantageux que l'un au moins de ces cylindres soit chauffé et contribue à amener l'une ou l'autre des feuilles à sa température optimum. La Demanderesse estime avantageux de procéder de cette façon notamment pour conditionner thermiquement la feuille non cellulaire lorsque celle-ci est métallisée. Dans ce cas, ce cylindre chauffé est utilisé simultanément pour réchauffer cette feuille et pour assurer la formation du laminé. Dès que le laminé est réalisé par pressage, il y a lieu de procéder directement à son thermoformage afin de profiter de la chaleur du laminé pour effectuer ce formage. Ce thermoformage, qui est réalisé en continu, peut être effectué par action du vide ou d'une pression et il contribue à parfaire l'association des feuilles constituant le laminé. Suivant une variante préférentielle, le thermoformage est réalisé au moyen d'une série d'empreintes consécutives montées sur un support rotatif de façon à défiler à la sortie des cylindres de compression assurant la formation du laminé. Pour permettre la réalisation du procédé conforme à l'invention, la Demanderesse a été amenée à mettre au point un appareillage original qui fait également partie du cadre de l'invention. L'appareillage conforme à l'invention comporte une enceinte fermée équipée de moyens tels que des éléments chauffants pour porter les feuilles continues à leur température optimale en vue de leur association pour former un laminé et maintenir l'enceinte à la température souhaitée, de moyens tels que des cylindres de compression pour associer en continu lesdites feuilles réchauffées et des moyens tels une installation de thermoformage pour réaliser en continu les objets thermoformés désirés à partir du dit lamine. L'enceinte fermée peut en outre avantageusement comporter au moins une ouverture pour l'introduction d'au moins une des feuilles continues et une seconde ouverture pour l'évacuation des objets thermoformés, ces ouvertures étant pourvues de moyens tels que des sas pour limiter les sorties de calories. Suivant une variante préférentielle, l'enceinte fermée comporte également des moyens tels que des sondes thermiques et des thermostats pour contrôler et maintenir sa température et pour contrôler les moyens de chauffage. De préférence, l'enceinte fermée est isolée thermiquement de façon à limiter les pertes de calories. Les éléments de chauffage sont de préférence des générateurs de rayons infrarouges et/ou des cylindres chauffés disposés sur la trajectoire suivie par les feuilles continues avant leur association. Suivant une forme de réalisation préférentielle, l'installation de thermoformage est constitué par une série d'empreintes consécutives montées sur un support rotatif, cet ensemble étant disposé de façon à assurer le thermoformage du laminé dès sa formation. Le procédé conforme à l'invention est par ailleurs explicité plus en détail dans la description qui va suivre d'un appareillage convenant particulièrement pour sa réalisation. Il est toutefois bien entendu que cette description est donnée à titre purement illustratif et que, dès lors, elle ne limite en rien la portée de la présente invention. Dans cette description, on se réfèrera aux figures des dessins annexés dans lesquelles - la fig. 1 est une vue schématique d'une installation convenant pour la réa lisation du procédé conforme à l'invention - la fig. 2 est une vue de détail agrandie du dispositif assurant la formation du laminé. Ainsi qu'il apparaît aux figures, l'appareillage conforme à l'invention comporte une enceinte fermée 1 constituée par un ensemble de poutrelles 2 formant une ossature sur laquelle sont fixés des panneaux isolants. Ces panneaux ne sont pas représentés sur les figures de façon à permettre la vue des dispositifs montés dans l'enceinte fermée 1. L'enceinte fermée 1 comporte une première ouverture 3, équipée d'un sas non représenté, pour l'introduction d'une feuille continue 4 de structure cellulaire dans cette enceinte et une seconde ouverture 5, également équipée d'un sas non représenté, pour permettre l'évacuation des objets thermoformés 6 produits dans l'enceinte fermée 1. L'enceinte fermée comporte également un support 7 sur lequel est disposée une bobine 8 d'un film 9 non cellulaire. Une porte non représentée est prévue dans la paroi de l'enceinte fermée 1 pour permettre le remplacement de la bobine 8 lorsque celle-ci est vidée. La feuille cellulaire 4 passe sur des cylindres de renvoi 10 et il qui imposent son passage entre des éléments chauffants constitués par des rampes orientables 12 et 13 de générateurs de rayons infrarouges d'une puissance maximum de 40 kW. Ces rampes 12 et 13 sont contrôlées par des sondes thermiques, non représentées, mesurant la température atteinte par la feuille 4 après son passage entre ces rampes. La feuille non cellulaire 9 passe également sur des poulies de renvoi 14 et 15, puis autour d'une poulie réglable 16 qui impose le contact entre cette feuille et une portion réglable de la surface latérale d'un cylindre 17 chauffé par une circulation d'huile et équipé d'un thermostat. La paroi latérale du cylindre 17 est recouverte d'une couche de polytétrafluoréthylène pour éviter tout risque de collage de la feuille 9 sur la paroi du cylindre 17. Au sortir de ce cylindre 17, la feuille non cellulaire 9 portée à sa température optimale est mise en contact avec la feuille cellulaire 4 également portée à une température optimale et les deux feuilles sont pressées l'une sur l'autre entre le cylindre 17 et le cylindre de pression réglable 18. Les deux feuilles 4 et 9 sont dès lors associées entre elles pour former un laminé. Le laminé ainsi formé est directement mis en contact avec les empreintes successives 19 de thermoformage sous vide montées sur un support rotatif 20. Au moment de sa mise en contact avec les empreintes, le laminé est soumis à l'action d'une rampe 21 de générateurs de rayons infrarouges pour faciliter sa mise en forme. L'ensemble des moyens de chauffage présents dans l'enceinte suffirait à maintenir celle-ci à la température désirée. Quand ce n'est pas le cas, il est aisé d'ajoindre à l'installation un chauffage d'appoint ou éventuellement un dispositif de refroidissement. La vitesse delrogression des feuilles 4 et 9 et partant du laminé est réglée par la vitesse de rotation du dispositif de thermoformage. Les dispositifs rotatifs de thermoformage sous vide étant bien connus, il n'est pas nécessaire, pour la bonne compréhension de l'appareillage décrit, d'expliciter plus en détail leur constitution et leur fonctionnement. Suivant une forme de réalisation préférentielle représentée à la fig. 1, les bords du laminé, lors de son thermoformage, sont maintenus de façon étanche contre les empreintes par deux chaînes sans fin 22. Ces chaînes 22 entraînées par le moteur 23 passent autour des poulies de tension 24, 25, puis autour des cylindres de renvoi 10 et 11 de façon à soutenir la feuille 4 entre ces cylindres et ensuite traversent l'entrefer des cylindres 17 et 18 avant d'exercer leur action de maintien du laminé contre les empreintes de thermoformage. Lorsque le thermoformage est terminé, les chaînes passent autour de la poulie d'entraînement 26 et recommencent leur cycle. La feuille non cellulaire 9 présente une largeur légèrement inférieure à celle de la feuille cellulaire 4 de façon à pouvoir être appliquée contre celle-ci entre les chaînes marginales 22, ainsi qu'il est représenté à la fig. 2. Le thermoformage contribue à parfaire la solidarisation entre les deux feuilles constituant le laminé. Le laminé thermoformé est extrait de l'enceinte fermée 1 par l'ouverture 5 et les objets thermoformés peuvent alors être découpés de ce laminé. En utilisant l'appareillage décrit ci-dessus, la Demanderesse a pu réaliser de façon particulièrement économique des objets thermoformés de grande qualité au moyen d'un laminé produit à partir d'une feuille continue de polystyrène expansé et d'une pellicule de polystyrène orientée éventuellement métallisée. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour réaliser des objets thermoformés à partir d'un laminé thermoplastique comprenant au moins une feuille de structure cellulaire et une feuille de structure non cellulaire, caractérisé en ce que le réchauffage des feuilles à associer à leur température optimale, l'association de ces feuilles réchauffées par pressage et le thermoformage subséquent du laminé ainsi formé sont réalisés en continu dans une enceinte fermée et chauffée. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte fermée est thermostatisée. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le laminé comporte une feuille de polystyrène expansé. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le laminé comporte une feuille non cellulaire métallisée sur sa face extérieure. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille non cellulaire est une feuille de polystyrène. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille non cellulaire est une feuille de polystyrène métallisé. 7 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le laminé est constitué par l'assemblage d'une feuille de polystyrène cellulaire et d'une feuille mince en polystyrène orientée et métallisée. 8 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles à associer sont réchauffées par irradiation. 9 - Procédé suivant la revend-ication 1, caractérisé en ce que les feuilles à associer sont réchauffées par contact avec au moins un élément chauffant. 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément chauffant est un cylindre chauffé sur lequel passe au moins une des feuilles à réchauffer. 11 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles réchauffées sont associées par passage entre des cylindres de compression. 12 - Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce qu'au moins un des cylindres de compression est chauffé. 13 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage des feuilles en vue de leur association est exploité pour permettre le thermoformage du laminé formé. 14 - Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le thermoformage est réalisé au moyen d'une série d'empreintes consécutives montées sur un support rotatif de façon à défiler à la sortie des cylindres de compression assurant la formation du laminé. 15 - Appareillage pour la réalisation du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte fermée équipée de moyens tels que des éléments chauffants pour porter les feuilles continues à leur température optimale en vue de leur association pour former un laminé, de moyens tels que des cylindres de compression pour associer en continu lesdites feuilles réchauffées et de moyens tels une installation de thermoformage pour réaliser en continu les objets thermoformés désirés a partir dudit lamine. 16 - Appareillage suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'enceinte fermée comporte en outre au moins une ouverture pour l'introduction d'au moins une des feuilles continues et une ouverture pour l'évacuation des objets thermoformés. 17 - Appareillage suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'enceinte fermée comporte également des moyens tels que des sondes thermiques et des thermostats pour contrôler et maintenir sa température et pour contrôler les moyens de chauffage. 18 - Appareillage suivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'enceinte fermée est isolée thermiquement. 19 - Appareillage snivant la revendication 15, caractérisé en ce que l'installation de thermoformage est constituée par une série d'empreintes consécutives montées sur un support rotatif. 20 - A titre de produits industriels nouveaux les objets thermoformés obtenus suivant le procédé faisant l'objet de l'une quelconque des revendications 1 à 14.