Brevet FR2539106A1 — publié le 19840713

La présente invention se rapporte à des conteneurs thermoplastiques destinés à recevoir des aliments En parti- culier la présente invention se rapporte à des conteneurs thermoplastiques constitués de plusieurs couches de matériaux thermoplastiques. Dans l'état actuel de l'emballage alimentaire, beaucoup de produits alimentaires comme les soupes et les jus sont encore emballés principalement dans des récipients métalliques. A cause de la forte acidité et de la susceptibilité élevée à l'altération par l'oxygène, beaucoup de produits alimentaires doivent être emballés dans des conteneurs métalliques qui offrent une résistance chimique supplémen- taire à l'acidité aussi bien qu'une imperméabilité et une fermeture hermétique Ceci implique, dans le cas de réci- pients métalliques, la mise en place d'un revêtement interne sur le récipient en métal afin d'empêcher l'acidité du pro- duit alimentaire d'attaquer le métal du récipient. Comme autres types de récipients pour aliments, on peut citer également les récipients en verre munis d'une capsule métallique Le récipient en verre offre non seulement une résistance chimique à l'acidité mais constitue aussi une barrière imperméable à l'entrée de l'oxygène dans le récipient Malheureusement, le récipient en verre est coûteux et cassable et en plus les débris de verre consti- tuent des risques d'accidents-pour les consommateurs On peut également dire que, aussi bien les récipients mé- talliques avec leur revêtement interné que les'récipients en verre, sont plus coûteux à fabriquer et dès lors moins souhaités que les récipients thermoplastiques pour emballer les mêmes produits alimentaires. Cependant, la majorité des récipients en plastique, autorisés pour être mis en contact avec des denrées alimentaires, et utilisés comme emballage présentent comme désavantage, notamment, qu'ils ne possèdent pas toutes les caractéristiques d'un conteneur Ainsi par exemple, un des matériaux fortement souhaité pour emballer les aliments est le téréphtalate de polyéthylène (PET), qui est un plastique dur et transparent, ayant de bonnes propriétés de résistance, -2- mais des propriétés barrière modérées Cependant, ce ma- tériau ne présente pas une imperméabilité suffisante pour protéger les produits qui sont susceptibles de s'altérer en présence d'oxygène Ainsi, les soupes et jus s'altèrent rapidement lorsqu'ils sont placés dans des récipients en PET à cause de la porosité relative du PET vis-à-vis de la pénétration de l'oxygène Par conséquent, le PET ne convient pas très bien comme récipient d'emballage de produits alimentaires. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients des récipients qui existent actuellement, en utilisant un récipient comportant plusieurs couches; ce récipient est fortement imperméable à la transmission de gaz comme le C 02 et l'oxygène, il est dur et résistant, et peu coûteux à fabriquer. Le conteneur thermoplastique de la présente invention, destiné à être rempli avec des matières chaudes, est caractérisé en ce qu'il comprend: un corps supérieur tronconique comprenant une ouverture de remplissage au sommet et un fond ouvert, d'un diamètre plus large que celui de l'ouverture de remplissa-e ge, et un corps inférieur tronconique dont le fond est clos et une partie supérieure ouverte adaptée pour un ajustement convenable avec le corps supérieur tronconique; et dont au moins un de ces corps comprend un matériau thermoplastique multicouche dont au moins une couche est constituée par un polymère barrière ayant une faible perméabilité aux gaz, et ces deux corps étant soudés ensemble par friction de manière à former un seul conteneur. Le conteneur de la présente invention est fabriqué par coextrusion de polymère à action de barrière entre deux couches du polymère du conteneur avec formation d'une feuille, puis par thermoformage pour obtenir les deux sections séparées ou les deux corps qui sont ensuite sou- dés par friction. La présente invention est également décrite à l'aide des dessins annexés dans lesquels -3- la figure 1 représente une vue de profil, en coupe partielle, d'un conteneur fabriqué selon un mode d'exécution de l'invention; la figure 2 représente une vue axiale d'une extrémi- té du conteneur de la figure 1, prise selon la ligne 2-2; la figure 3 représente une vue axiale du fond du conteneur de la figure 1; la figure 4 représente une vue de profil, en coupe partielle, du conteneur de la figure 1 après que le conte- neur ait été rempli; la figure 5 représente une vue de profil, en coupe, d'un mode d'exécution différent du couvercle de fermeture du conteneur de la figure 1; la figure 6 représente une vue en coupe du couvercle de la figure 5 après remplissage avec une matière chaude; la figure 7 représente une vue partielle en coupe de l'assemblage des parties supérieure et inférieure du conteneur. En se référant à la figure 1, on montre un conte- neur thermoplastique 101 particulièrement avantageux pour l'emballage des produits alimentaires chauds, comme par exemple les jus de légumes Le conteneur 101 comprend une partie supérieure 102 et une partie inférieure 103 La par- tie supérieure 102 est constituée par un tronc de cône ayant à la partie supérieure un enfoncement en goulot 104 et un rebord périphérique 105 Le bord 105 comporte un enfoncement 106 pour le couvercle définissant une ouverture de remplissage 107. La partie inférieure ou coupe de base 103 est consti- tuée par un tronc de cône-108 s'étendant vers le haut, ayant à son extrémité supérieure une bride périphérique 109 de soudure par rotation, intégralement montée dessus. La partie inférieure ou coupe 103 a un bord 110 formant le support du fond du conteneur et une partie 111 formant diaphragme La partie formant diaphragme 111 comprend un disque central séparé du bord 110 par une paire de rainures -4- alternées 112 et 113. La disposition du-disque et des rainures 112 et 113 permet un certain degré de flexibilité sur le volume du conteneur 101. On utilise un couvercle 114 en métal flexible pour venir s'ajuster au-dessus duhbrd de remplissage 105 Ce couvercle 114 est fait de préférence en un matériau ductile, comme par exemple dans une feuille d'aluminium. La partie centrale 115 qui peut être enfoncée, est légère- ment surélevée par rapport au couvercle 114, cette partie centrale 115 est formée de manière à assurer un espace flexible au-dessus du produit dont on a rempli le conteneur. On a pratiqué plusieurs enfoncements 116 de préférence au moins trois, dans la partie supérieure du corps tronconique 102 Ces enfoncements 116 sont situés de préférence à la périphérie de la partie supérieure De la même manière, une autre série d'au moins trois enfonce- ments 117 sont pratiqués dans une partie inférieure 103. Ces enfoncements 116 et 117 sont adaptés pour l'empilement de manière à ce que plusieurs conteneurs empilés, ayant la même configuration, ne se bloquent pas ensemble avant d'être déboîtés et utilisés. Le matériau préféré pour former le récipient de l'invention consiste en une feuille thermoplastique multi- couche ayant une couche interne et une couche externe en polypropylène et une couche intermédiaire liée aux deux autres et constituée en un copolymère éthylène-alcool vinylique (EVAL) Cette composition sandwiche procure une couche imperméable en polypropylène à l'intérieur du con- teneur et une couche externe résistante et décorative éga- lement en polypropylène, et une couche intermédiaire en copolymère EVAL entre les deux couches de polypropylène. La couche en copolymère EVAL sert à former une barrière au passage de l'oxygène, de manière à éviter toute pénétration d'oxygène à l'intérieur du conteneur et à pro- téger ainsi les aliments d'une altération rapide. Selon un mode d'exécution, la feuille thermoplas- tique multicouche à été coextrudée à travers une filière de coextrusion; la feuille est ensuite thermoformée par -5- exemple par extrusionsoufflage de manière à former les parties finales supérieures et inférieures. On peut appliquer une méthode de thermoformage offrant comme avantage supplémentaire, l'orientation biaxiale dans le conteneur. D'autres méthodes plus conventionnelles pour thermoformer les parties de conteneur comme le moulage sous vide, ou l'extrusion soufflagepeuventégalement être utilisées. Après avoir thermoformé la partie supérieure 102, on peut utiliser une machine d'estampillage pour y décou- per l'ouverture supérieure 107. Après avoir thermoformé les parties supérieure et inférieure du conteneur dans la feuille composite, on place chaque partie sur son mandrin respectif de l'appareil de soudage par rotation, et on soude ces parties ensemble de manière à former un conteneur 101 hermétiquement clos. Il est préférable de prévoir un léger espace d'ajustement dans les parties du conteneur entre la bride 109 et la partie inférieure-de la partie conique 102 Ceci permet de légères variations dans les dimensions des deux parties du conteneur tout en apportant une aide pour réaliser leur soudure par les techniques de soudure par rotation. Le choix du polypropylène ou du polyéthylène téréphtalate comme couches interne et externe du conteneur assure une solide soudure par friction entre les deux parties grâce à l'aptitude de ces polymères à être soudés par friction. En se référant à la figure 4, on montre un conte- neur 101 lorsqu'il est rempli et refroidi Le problème qui se présentait avec les conteneurs antérieurs était la rétraction, qui se produisait lorsque l'aliment, qui avait été chauffé ou porté aux températures de stérilisa- tion, était placé dans le conteneur (technique du remplis- sage à chaud) Le problème apparaît généralement lorsque les produits alimentaires chauds, à une température excé- dant 950 C, sont placés dans le conteneur et que l'on scelle ensuite le conteneur Comme les aliments chauffés et l'air situé au-dessus d'eux dans le conteneur se refroidissent, ils se contractent naturellement à cause du changement de température Dans beaucoup de cas, cela provoque un gauchissement de la paroi externe ou du sommet et du fond du conteneur Ceci est particulièrement ennuyeux pour les conteneurs thermoplastiques qui ont une flexibilité plus élevée que les récipients en métal ou en verre. Grace à la présente invention, on remédie à ce problème au moyen du diaphragme unique 111 de la partie inférieure, comportant des rainures d'expansion 112 et 113 pour permettre une flexion vers le haut de la partie inférieure De la même manière, le couvercle supérieur 114 a la possiblité de compenser le retrait de l'espace d'air supérieur et des produits Comme on le montre à la figure 4, la partie 116 du couvercle 114 est suffisam- ment ductile pour être tirée vers le bas dans l'ouverture du conteneur lorsque le produit se rétracte à cause du refroidissement Par conséquent, lorsque le produit se rétracte, la partie en croix 115 du couvercle 114 est ti- rée vers le bas dans la zone du-rebord 106, 107 de la par- tie supérieure 104 - On peut donc voir sur cette Figure 4 comment le couvercle supérieur 114 a été tiré vers le bas lors du refroidissement du produit alimentaire et comment le diaphragme 111 de la partie inférieure s'est infléchi vers le haut pour compenser le retrait du liquide L'un des principaux avantages de la présente invention réside dans le fait que ces deux effets ne sont pas remarqués pour le consommateur L'un des désavantages significatifs des conteneurs thermoplastiques utilisés antérieurement réside dans le fait que la rétraction due au refroidisse- ment provoque un fléchissement vers l'intérieur des parois latérales des parties supérieure et inférieure du conteneur Ce fléchissement ou gauchissement du conteneur en plastique est souvent mal interprété par le consomma- teur qui croit avoir affaire à un produit altéré Par conséquent, grâce à la présente invention, on provoque la flexion du diaphragme de la partie inférieure, et celle du couvercle de fermeture de la partie supérieure 7 pour compenser les effets de la rétraction du contenu du conteneur De ce fait, le gauchissement des parois laté- rales de la partie inférieure n'est pas remarqué pour la moyenne des consommateurs et la traction vers le bas du couvercle de fermeture apparait comme étant une condi- tion naturelle de fermeture hermétique. Les figures 5 et 6 illustrent un mode d'exécution préféré de l'invention selon lequel on utilise un couvercle, en feuille métallique, de construction différente A la figure 5, le couvercle 214 comprend une bride circulaire externe 215 et un diaphragme nervuré 216 Le nervure 216 et le dôme 217 s'enfoncent dans le conteneur pour éliminer la plupart de l'air contenu dans le conteneur et situé au-dessus des produits alimentaires qu'il contient Cette importante réduction de l'espace supérieur donne une réduction de l'effet de vide lorsque les produits de l'air piégé se refroidissent En fait ceci permet une flexion vers le bas du couvercle mieux contrôlée, lorsque les produits contenus dans le conteneur se refroidissent. La figure 6 montre la position finale vers le bas du système de fermeture hermétique après enfoncement total dans l'ouverture de remplissage du conteneur. La présente invention concerne également un procédé de fabrication de conteneur thermoplastique pour boissons et aliments à partir d'une feuille d'un matériau thermo- plastique composite comportant une couche interne faisant barrière, ce procédé comprenant le thermoformage des parties supérieure et inférieure du conteneur à partir de cette feuille multi-couche, et ensuite le soudage par rotation de ces deux parties pour former un seul conteneur. Le fond du conteneur comprend un diaphragme flexible, tandis que le sommet reçoit une feuille pouvant s'enfoncer pour réaliser la fermeture hermétique et pour compenser le retrait dé au refroidissement de l'air et des produits contenus dans le conteneur. En plus des avantages de la présente invention, qui sont énumérés cidessus, la conception du conteneur décrit ici est particulièrement avantageuse pour le transport. Bien que la plupart des conteneurs conventionnels antérieurs soient formés en une seule opération, ils doivent être soit formés sur le site ou transportés vides# par contre, la présente invention se rapporte à un conteneur emboîtable et qui peut donc être transporté pour une partie seulement du goût requis pour les conte- neurs conventionnels Puisque la plupart des conteneurs conventionnels doivent être transportés vides, le camion ou le wagon contenant ces conteneurs est rempli principa- lement avec de l'air Ainsi par exemple, la charge moyenne pour une semiremorque transportant des produits normaux, est d'environ 10 tonnes, alors que la charge d'une semi-remorque remplie avec des conteneurs en plasti- que vide, serait seulement de 2 tonnes, c'est-à-dire que le transporteur de conteneur paie le prix d'un camion entier pour transporter de l'air Selon la présente invention, on peut transporter les conteneurs par parties séparées, qui à cause de leur forme tronconique peuvent être emboîtées en un arrangement très compact Les parties supérieures 102 sont emboîtées ensemble et transportées dans un conteneur tandis que les parties inférieures 103 peuvent être emboîtées ensemble et envoyées dans un conteneur sépare, ce qui se traduit par une importante économie sur le coût du transport Les parties emboîtées arrivent chez l'utilisateur qui effectue le remplissage du conteneur Là on place les parties supérieure et inférieure sur un appareil de soudage par friction pour former un seul conteneur Les appareils de soudage par friction qui sont particulière- ment utilisés pour souder les conteneurs de l'invention sont décrits dans les brevets américains 3 800 400, 3 799 821, 3 708 376 et dans la "Reissue" 29448. Bien que la présente invention ait été décrite au moyen de modes d'exécution préférés, elle n'est cependant pas limitée à ceux-ci Ainsi, bien que le maté- riau cité pour fabriquer le conteneur soit du polyéthylè- ne téréphtalate ou du polypropylène, il est entendu que d'autres matériaux thermoplastiques peuvent être utili- sés, comme par exemple le polyéthylène, le polyéthylène -9 _ glycol téréphtalate, le chlorure de polyvinyle, le poly- styrène, ainsi que d'autres polyoléfines et polyesters. De la même manière, on peut utiliser d'autres matériaux ayant des propriétés barrière, comme le polychlorure de vinylidène, l'alcool polyvinylique, les copolymères polychlorure de vinyle-polychlorure de vinylidène et les copolymères styrène-acrylonitrile. De plus, bien que le conteneur décrit soit cylindrique pour être soudé par friction, il est entendu que d'autres formes géométriques-peuvent être utilisées, comme par exemple des formes ovales, elliptiques ou poly- gonales, et au lieu de la soudure par friction on peut pratiquer la soudure par oscillation; cette dernière technique et l'appareillage adéquat sont décrits dans la demande de brevet français No 83 06630 déposée le 22 avril 1983. - Revendications: 1 Conteneur thermoplastique composite destiné à être rempli avec des matières chaudes, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps supérieur tronconique 102 comprenant une ouverture de remplissage 107 à l'extrémité supérieure et une extrémité inférieure d'un diamètre plus large que celui de l'ouverture de remplissage; - un corps inférieur tronconique 103 dont le fond est clos et ayant une extrémité supérieure ouverte, adaptée pour un ajustement convenable avec le corps supé- rieur tronconique et dont au moins un de ces co-rps comprend un matériau thermoplastique multicouche dont au moins une couche est constituée par un polymère barrière ayant une faible perméabilité aux gaz, ces deux corps supérieur et inférieur étant soudés ensemble par friction pour former un seul conteneur. 2 Conteneur thermoplastique composite selon la reven- dication 1 caractériséen ce que le conteneur comprend des couches interne et externe en un matériau thermoplas- tiaue résistant, ces couches étant coextrudées avec une couche intermédiaire d'un polymère barrière. 3 Conteneur thermoplastique composite selon la revendication 2 caractérisé en ce que le matériau thermoplastique est le polypropylène et le polymère barrière est un copolymère éthylène-alcool polyvinylique. 4 Conteneur thermoplastique composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend à son extrémité inférieure un dispositif de compensation de vide comportant un diaphragme flexible 111 adapté pour s'incurver vers l'intérieur du conteneur en réponse au vide créé dans celui-ci lors du refroidissement des matières de remplissage, à son extrémité supérieure un dispositif de compensation de vide comportant un couvercle en feuille 114 scellé sur l'ouverture de remplissage 107, ce couvercle comportant un diapragme 115 qui peut s'enfoncer. 5 Conteneur selon la revendication 4, caractérisé en il - ce qu'il comprend un couvercle flexible 114 adapté pour l'enlèvement de la pellicule de fermeture au-dessus de l'ouverture de remplissage, ce couvercle comportant un diaphragme 115 qui peut s'enfoncer vers l'intérieur du conteneur en réponse au vide créé dans le conteneur. 6 Conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le diaphragme 111 a la forme d'un disque circulaire entouré par une bride en U. 7 Conteneur selon la revendication 5 caractérisé en ce que le couvercle flexible 114 est constitué par une feuille métallique. 8 Procédé pour préparer un conteneur thermoplastique, emboltable, ayant des propriétés barrière, destiné à être rempli avec des produits chauds, et présentant des systèmes de compensation de vide, ce procédé étant caractérisé par les étapes qui consistent à -coextruder une feuille en matériau thermoplastique composite ayant au moins une couche d'un polymère résistant et au moins une couche d'un polymère à propriété barrière; thermoformer à partir de cette feuille un corps supérieur tronconique ayant une extrémité ouverte, plus large et une extrémité plus étroite avec une ouverture de remplissage; thermoformer à partir de cette feuille un corps inférieur tronconique ayant une extrémité supérieure ouverte, plus large et une fermeture inférieure, cette dernière étant thermoformée de manière à contenir un diaphragme flexible 111 qui s'incurve vers l'intérieur du conteneur en réponse au vide créé dans celui-ci; souder par friction les corps supérieur 102 et inférieur 103 ensemble pour former un seul conteneur 101. 9 Procédé pour former un conteneur thermoplastique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à metter un couvercle hermétique 114 sur le conteneur, ce couvercle comportant un disposi- tif pour s'incurver vers l'intérieur du conteneur en répon- se au vide créé dans celui-ci. Procédé pour former un conteneur thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 8 et 9 12 - caractérisé en ce que l'on coextrude au moins trois couches de polymère, les couches externes étant en polymère résistant, la couche intermédiaire étant en polymère barrière. 11 Procédé pour former un conteneur thermoplastique selon la revendication 8 caractérisé en ce que le polymère résistant est choisi dans le groupe comprenant le poly- propylène, le polyéthylene, le polyéthylene téréphtalate, le polyéthylene glycol téréphtalate, le polystyrène, le chlorure de polyvinyle, et leurs copolymères. 12 Procédé pour former un conteneur thermoplastique, selon la revendication 8, caractérisé en ce que le polymè- re barrière est choisi dans le groupe comprenant le copoly- mère éthylène-alcool polyvinylique, l'alcool polyvinylique, le polychlorure de vinylidène, les copolymères chlorure de polyvinylechlorure de polyvinylidène et les copolymères styrène-acrylonitrile. 13 Procédé pour former un conteneur thermoplastique selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caracté- risé en ce que le soudage par friction des corps supérieur et inférieur du conteneur est effectué par rotation ou par oscillation.