Brevet FR2588797A1 — publié le 19870424

i 2588797 La présente invention concerne un procédé pour l'obtention d'une feuille ou plaque de matériau thermoplastique présentant sur au moins une face une décoration constituée de bandes parallèles de couleurs différentes juxtaposées exactement les unes à côté des autres et apte à être thermoformée pour donner naissance à des volumes creux comportant la même décoration initiale. Elle vise également, au titre de produit industriel nouveau toute feuille de matière thermoplastique décorée sur au moins une face par des bandes parallèles de couleurs différentes rigoureusement jointives et obtenue par ce procédé. Elle vise également l'application de telles feuilles dans un processus de thermoformage en lui-même connu, en vue de l'obtention de volumes présentant la même décoration que lesdites feuilles et destinés notamment au conditionnement de produits alimentaires. Elle vise enfin les volumes, récipients et analogues, destinés notamment à l'industrie alimentaire, et obtenus par thermoformage de feuilles colorées du type précité. De telles feuilles ou plaques ont des applications multiples, tout particulièrement dans l'industrie du conditionnement, car elles conviennent, notamment, à la fabrication de boîtes récipients ou godets par thermoformage, ces boîtes pouvant présenter chacune des motifs muticolores ou avoir des couleurs différentes d'une boite à l'autre dans le même ensemble de boîtes. Pour obtenir un effet de ce genre, notamment dans ces applications particulières, on a tenté d'utiliser, soit des feuilles de matière plastique sur lesquelles des bandes de différentes couleurs étaient imprimées côte à côte, soit des feuilles de matière plastique sur lesquelles étaient contrecollées des bandes de couleurs différentes. Dans les deux cas, les feuilles ou plaques résultantes sont très onéreuses, et leur qualité n'était pas suffisante pour leur permettre de supporter des opérations de thermoformage avec un résultat satisfaisant. En effet, dans le cas de l'impression des couleurs directement sur la feuille, l'élongation ou l'étirage résultant du thermoformage font apparaître des zones non imprimées, se présentant sous forme de lignes ayant la couleur de la feuille 2 2588797 d'origine, tandis que des bandes contrecollées, non seulement donnent lieu au même inconvénient, mais encore ont tendance à se décoller latéralement, notamment quand leurs bords se situent dans la zone des arêtes des récipients formés. La solution à ce problème ne pouvait donc se situer que dans un procédé dans lequel la matière constituant la feuille est continue et homogène, tout en possédant une couleur différente d'une bande à l'autre. Un tel procédé doit donc comporter une étape d'extrusion d'un matériau unique ou de matériaux voisins et compatibles provenant de sources différentes, soit par la couleur, soit par la nature, à travers autant de réservoirs que de sources et à la sortie desquelles la matière est unifiée avant solidification. Malheureusement, les tentatives de mise en oeuvre d'un tel procédé ont toujours échoué, en raison d'un phénomène de fluage avant solidification, provoquant des migrations locales incontrôlables d'un matériau dans les matériaux voisins, notamment d'une couleur dans les couleurs voisines, rendant la frontière entre deux bandes floue au lieu d'être nette et rectiligne. L'invention a donc résidé dans la découverte des conditions critiques qui permettent d'éviter ce fluage et en l'absence desquelles un résultat satisfaisant ne peut être atteint, même avec un appareillage théoriquement approprié, tel que celui décrit par la Déposante dans ses brevets français, notamment le brevet 83.16045. Pour atteindre le résultat recherché, c'est-à-dire l'obtention d'une feuille ou plaque de matière plastique présentant sur au moins une face une série de bandes de couleurs différentes rigoureusement jointives, le procédé selon l'invention consiste, dans son principe, à extruder simultanément, à travers une filière unique à canaux multiples connue en elle-même, d'une part une couche de base monochrome, d'autre part au moins une couche intermédiaire de décoration formée de bandes longitudinales, juxtaposées, de couleurs ou de matériaux différents, et enfin au moins une couche supérieure transparente recouvrant ladite couche intermédiaire, l'ensemble desdites couches étant réuni dans ladite filière dans des zones aussi proches que possible de sa sortie. Bien qu'il soit entendu que l'invention couvre la 3 2588797 réalisation de telles bandes juxtaposées, aussi bien de couleurs différentes que de matériaux différents, quoique voisins et compatibles, on se référera, pour plus de commodité, dans la description de ce procédé, au cas de bandes de couleurs différentes. La mise en pratique satisfaisante de ce procédé implique un certain nombre de contraintes complémentaires: En premier lieu, il convient, pour éviter le phénomène de fluage entre la matière de bandes voisines, que la pression de la matière au point de réunion des bandes entre elles soit aussi faible que possible. A cet effet, il est prévu selon l'invention que les bandes de couleurs différentes constituant la couche intermédiaire sont maintenues isolées les unes des autres suffisamment en aval d'un volume d'alimentation formant réservoir tampon, assurant ainsi un "amortissement" ou "relâchement" de la pression d'extrusion. En second lieu, la matière de la couche de base et des bandes formant la couche intermédiaire et la couche supérieure étant la même, l'état physique de cette matière dans lesdites couches - à savoir sa fluidité, sa température, sa pression et les phénomènes de turbulence qui y prennent naissance, etc...- doit être tel que lesdites couches se soudent ensembles, côte à côte, c'est-à-dire avec simple contact, sans séparation ni migration de matière d'une bande vers une autre. Bien entendu, lesdites considérations liées à l'état physique de la matière plastique utilisée varieront d'une matière à l'autre. Toutefois, dans le cas, très fréquent, du polystyrène, l'exemple comparatif ci-après fera apparaître l'évaluation pratique des grandeurs considérées, qui rentrent donc dans le cadre de l'invention. En troisième lieu, le procédé implique de préférence un processus séquentiel, selon lequel les bandes formant la couche intermédiaire sont d'abord réunies ensemble, puis, après une distance minimum nécessaire pour qu'elles se soudent entre elles de façon satisfaisante, elles sont réunies à la couche supérieure transparente, et l'ensemble étant enfin réuni à la couche de base, sans qu'il y ait migration de la matière d'une quelconque couche dans une autre couche, en particulier bien entendu au droit de la séparation des bandes. D'une manière plus générale et systématique, le procédé 4 -2588797 selon l'invention implique le respect de deux conditions numériques dimensionnelles: - la distance L entre le point de réunion des bandes ensemble et leur point de réunion à la couche supérieure transparente est au maximum de l'ordre de 15 à 40 fois l'épaisseur desdites bandes, et de préférence de 20 à 30 fois; - la même distance L ne doit pas être inférieure à une valeur de l'ordre de 5 à 10 fois l'épaisseur desdites bandes, valeur minimum nécessaire pour qu'elles se soudent entre elles: si cette condition n'est pas respectée, il peut y avoir risque de migration de la matière de la couche supérieure transparente dans la couche médiane de décoration, au droit de la séparation des bandes, précisément à l'endroit o les bandes seraient imparfaitement soudées entre elles. - la distance L' entre le point de réunion des bandes à la couche supérieure et le point de réunion de l'ensemble à la couche de base est également au maximum de 15 à 40 fois l'épaisseur des deux couches précédentes réunies, et de préférence de 20 à 30 fois. En fait la réunion des conditions précédentes se traduit en ce que la différence de fluidité entre deux bandes juxtaposées est telle que sur ladite distance L, les phénomènes de migration de la matière d'une bande vers une bande voisine sont négligeables. - Il convient de répéter ici que, quelles que soient les filières d'extrusion qui aient pu être mises au point antérieurement, et notamment celle décrite au brevet français de la Déposante N 83116045, aucun résultat satisfaisant ne peut être atteint si les conditions définissant le présent procédé ne sont réunies. On peut compléter ces conditions en précisant que, pour les meilleurs résultats, le gradient de pression de matière à la sortie desdits volumes d'alimentation est aussi faible que possible pour chacune des bandes. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention peut faire intervenir plusieurs variantes. Selon une première réalisation, l'épaisseur des bandes de couleurs différentes est la même et la surface de la couche intermédiaire est continue et lisse. C'est le cas le plus simple et le plus général. On obtient ainsi des feuilles qui, par 2588?97 thermoformage, donnent des volumes à la surface également lisse, convenant aux produits de très grande consommation, par exemple des pots de yaourts, des conditionnements pour fromages frais, produits de crèmerie, confitures et analogues. Selon une seconde réalisation, les bandes colorées sont d'épaisseurs différentes, les bandes étant à des niveaux différents dans la couche de base ou la couche supérieure transparente. La feuille résultante peut ainsi présenter des zones plus ou moins épaisses correspondant à des couleurs différentes. Par thermoformage, on peut alors obtenir soit des volumes comportant des parois renforcées, soit des volumes présentant sur certaines faces des motifs en relief tels que des nervures, contribuant à leur caractère esthétique. De même, la largeur relative entre des bandes voisines d'épaisseur constante est réglable par modification du débit de la matière dans les réservoirs des bandes respectives. On peut donc également exploiter les feuilles résultantes par l'obtention, sur les volumes thermoformés, d'effets esthétiques correspondant à la largeur respective des bandes. Ainsi qu'on l'a indiqué ci-dessus, la matière plastique utilisée dans le présent procédé est généralement du polystyrène dont les caractéristiques et en particulier le grade, peuvent varier d'une bande à l'autre pour la couche intermédiaire, et aussi d'une couche à l'autre, mais d'une manière générale, pour cette matière: - l'épaisseur des couches est de l'ordre de quelques dixièmes de mm; - la largeur des bandes est variable entre 20 et 300 mm; - les distances L et L' sont de l'ordre de 20 à 50 mm. L'exemple comparatif suivant permettra de mettre en évidence le caractère critique des conditions définissant le présent procédé pour l'obtention d'un résultat satisfaisant, c'est-à-dire d'une feuille dont les couleurs respectives des bandes ne migrent pas de l'une dans l'autre: Exemple: Au moyen d'une filière à canaux multiples F, conforme aux caractéristiques décrites dans le Brevet Français 83.16045, on extrude simultanément: - une couche de base blanche en polystyrène, d'une 6 2588797 largeur de 450mm, et d'une épaisseur de 0,4 mm, désignée par 1 sur la figure 4 du dessin annexé; - trois bandes juxtaposées, du même polystyrène alternativement blanches et roses, d'une largeur de 150 mm chacune et d'une épaisseur de 0,5 mm, désignées par 2a, 2b, 2c; - une couche supérieure en polystyrène transparent, d'une largeur de 450 mm et d'une épaisseur de 0,1 mm, désignée par 3. La température d'extrusion (température de filière) est de 200 à 220 C. On a construit une filière permettant de réaliser successivement trois essais, correspondant aux valeurs ci-après des grandeurs L et L' précitées: L(mm) L'(mm) Figure du dessin Essai 1 31 33 1 Essai 2 80 80 2 Essai 3 3 33 3 On obtient pour chaque essai une feuille composite homogène, satisfaisante du point de vue de sa tenue mécanique, mais d'aspect sensiblement différent, comme l'illustrent les figures correspondantes du dessin qui représentent schématiquement, en coupe et en perspective, la zone de jonction entre deux bandes telles que 2a et 2b. La figure 1 illustre la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On a représenté en 3 la couche supérieure transparente, en 2a et 2b la couche de décoration médiane comportant les bandes 2a et 2b, et en 1 la couche inférieure. On y a figuré la zone de jonction idéale, située dans le plan vertical 4 apparaissant sur le dessus des bandes suivant une ligne de jonction 5 (ou 5') droite et régulière, et sur la section transversale suivant un segment droit vertical 6. La figure 2 illustre le cas o la distance L est trop importante. On peut y voir que la zone de jonction n'est plus matérialisée par un plan 4 comme dans le cas idéal de la figure 1 la matière de la bande 2a a tendance à fluer au delà de ce plan 4 et à migrer dans la bande 2b; la ligne de jonction est matérialisée par la courbe 7. Il en résulte, sur la face supérieure, une zone f floue qui n'a plus rien à voir avec la netteté de la ligne 5 dans le cas idéal de la figure 1. 7 2588797 Plus L s'écarte de la valeur idéale maximum (en fait plus le temps de séjour dans la filière est élevé) et plus la zone f est grande, c'est-àdire plus la jonction est floue. On peut d'ailleurs considérer que si l'une des bandes 2a ou 2b est en matériau transparent, un simple fluage interne, c'est-à-dire dans l'épaisseur de la bande, constituerait le même inconvénient. La figure 3 illustre le cas o la distance L étant trop petite, les matières des bandes 2a et 2b n'ont pas le temps de se souder de façon satisfaisante avant d'être réunies à la couche supérieure transparente. Il en résulte, au droit de la séparation des bandes, une migration de la matière de la couche transparente supérieure 3 au-delà du plan horizontal idéal 41. Il apparaît à la surface supérieure une zone f', qui sans être floue comme dans le cas de la figure 2, n'en est pas moins néfaste à la qualité et à l'apparence de la feuille. Bien entendu les figures 1-2-3 ont été réalisées à très grande échelle, en ne montrant que de faibles portions de bandes, pour faciliter la compréhension de l'invention, et de son importance. Ainsi qu'il a été indiqué au début de la présente description, la présente invention vise non seulement ledit procédé, mais encore, au titre de produits industriels nouveaux, les feuilles, plaques et analogues en matière thermoplastique, présentant sur au moins une de leurs faces une décoration consistant en bandes parallèles de couleurs différentes rigoureusement jointives, c'est-à-dire sans intervalle entre deux bandes et sans migration de la couleur d'une bande vers la voisine, ces produits étant obtenus par la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus ainsi que toutes les applications de ces produits. Parmi ces applications, l'invention vise donc également le thermoformage de ces feuilles ou plaques en vue de la fabrication de volumes, c'est-àdire de récipients ou des conditionnements, individuels ou collectifs, destinés notamment à l'industrie alimentaire, ces volumes bénéficiant d'une décoration semblable à la décoration initiale desdites feuilles. On peut ainsi fabriquer des séries de récipients de couleurs différant d'un récipient à l'autre ou d'une série à l'autre, ou encore, selon la largeur des bandes de couleurs de la feuille d'origine, des récipients décorés chacun individuellement 8 2588797 par des bandes de couleurs différentes, permettant de différencier des produits ou des qualités, ou de caractériser un producteur. L'invention vise également, au titre de produits industriels nouveaux ces récipients colorés etlou décorés individuels et leurs séries, telles qu'elles viennent d'être décrites. 9 2588797 REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'obtention d'une feuille de matériau thermoplastique présentant sur au moins une face une décoration constituée de bandes parallèles de couleurs différentes juxtaposées les unes aux autres et aptes à être thermoformées pour donner naissance à des volumes creux comportant la même décoration initiale, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder simultanément à travers une filière unique à canaux multiples d'une part une couche de base monochrome, d'autre part au moins une couche intermédiaire de décoration, formée de bandes longitudinales, juxtaposées, de couleurs différentes, et enfin au moins une couche supérieure transparente recouvrant ladite couche intermédiaire, l'ensemble desdites couches étant réuni dans ladite filière dans des zones aussi proches que possible de sa sortie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes de couleurs différentes constituant la couche intermédiaire sont maintenues isolées les unes des autres suffisamment en aval d'un volume d'alimentation formant réservoir tampon pour que la pression de la matière au point de réunion des bandes entre elles soit aussi faible que possible. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière de la couche de base et des bandes formant la couche intermédiaire et la couche supérieure est la même et l'état physique de cette matière dans lesdites couches, à savoir sa fluidité, sa température, sa pression et les phénomènes de turbulence qui y prennent naissanceest tel que lesdites couches se soudent ensembles, côte à côte, c'est-à-dire avec simple contact sans séparation ni migration de matière d'une bande vers une autre. 4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bandes formant la couche intermédiaire sont d'abord réunies ensembles, puis réunies à la couche supérieure transparente et enfin l'ensemble est réuni à la couche de base, sans qu'il y ait migration de la matière d'une quelconque couche dans une autre couche, en particulier au droit de la séparation des bandes. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance L entre le point de réunion des bandes ensembles et 2588797 leur point de réunion à la couche supérieure transparente est au maximum de l'ordre de 15 à 40 fois l'épaisseur desdites bandes, et de préférence de 20 à 30 fois. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance L' entre le point de réunion des bandes à la couche supérieure et le point de réunion de l'ensemble à la couche de base est également au maximum de 15 à 40 fois l'épaisseur des deux couches précédentes réunies, et de préférence de 20 à 30 fois. 7. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que la différence de fluidité entre deux bandes juxtaposées est telle que sur ladite distance L, les phénomènes de migration de la matière d'une bande vers une bande voisine sont négligeables. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gradient de pression de matière à la sortie desdits volumes d'alimentation est aussi faible que possible pour chacune des couches. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'épaisseur des bandes de couleurs différentes est la même et la surface de la couche intermédiaire est continue et lisse. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les bandes colorées sont d'épaisseurs différentes, les bandes étant à des niveaux différents dans la couche de base ou la couche supérieure transparente. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la largeur relative entre des bandes voisines d'épaisseur constante est réglable par modification du débit de la matière dans les réservoirs des bandes respectives. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que: - la matière est du polystyrène dont les caractéristiques et en particulier le grade, peuvent varier d'une bande à l'autre pour la couche intermédiaire, et aussi d'une couche à l'autre; - l'épaisseur des couches est de l'ordre de quelques dixièmes de mm; - la largeur des bandes est variable entre 20 et 300 mm; - les distances L et L' sont de l'ordre de 20 à 50 mm. 13. Feuille de matière thermoplastique décorée sur au moins une face par des bandes parallèles de couleurs différentes, l1 caractérisée en ce qu'elle est obtenue par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14. Volumes destinés notamment à la présentation et au conditionnement de produits alimentaires, caractérisé en ce qu'ils sont obtenus par thermoformage d'une feuille thermoplastique décorée, selon la revendication 13, pris individuellement ou en séries.