Brevet FR2782667A1 — publié le 20000303

PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE PREFORME POUR LA REALISATION D'UN RECIPIENT PAR SOUFFLAGE La présente invention concerne un procédé de traitement d'une préforme réalisée en un polymère thermofusible injecté pour la réalisation d'un récipient selon une technique de soufflage. La réalisation des récipients en polymères thermofusibles ou thermoformables s'effectue habituellement par soufflage de préformes fabriquées par injection. En particulier, les bouteilles en PET sont réalisées de cette manière. Une des phases essentielles de cette fabrication est le chauffage des préformes à une température suffisante pour que le polymère atteigne une plasticité requise pour se prêter au formage par soufflage. D'une manière traditionnelle, le préchauffage des préformes se fait par exposition à une ou plusieurs sources de rayonnement thermique qui se présentent sous la forme d'un tunnel de chauffage traversé par les préformes. Ces dernières sont montées sur des palettes de support et sont entraînées en rotation pour que leur paroi soit exposée de façon régulière aux sources de rayonnement thermique afin qu'elles soient élevées à la température requise de façon uniforme. D'une manière générale, sur une ligne de production, les préformes sont mises en place sur des palettes, amenées en ligne dans le tunnel de chauffage puis prélevées automatiquement pour être introduites dans un moule de soufflage o elles sont thermoformées avant d'être éjectées en vue de leur reprise par une unité de remplissage. Le séjour des préformes dans le tunnel de chauffage est relativement long. Sur une ligne de production par soufflage de bouteilles en PET, I'opération de préchauffage est déterminante pour définir la cadence de production, car c'est le temps de séjour des préformes dans le tunnel de chauffage qui conditionne les autres opérations effectuées sur la ligne. Une réduction de cette durée peut présenter des avantages pour la fabrication des bouteilles. En outre le tunnel de préchauffage des préformes constitue généralement un dispositif encombrant et lourd sur la ligne de production. Toute diminution de longueur de ce tunnel engendre une diminution de poids de la ligne et par conséquent une diminution du coût et de l'encombrement. Dans les installations classiques, les traitements connus en vue de créer ou de renforcer une barrière d'étanchéité aux gaz sont complexes et coûteux. De ce fait les récipients réalisés ne se prêtent pas à certaines utilisations, en particulier à celle de contenants pour des boissons sensibles à l'oxygène ou à d'autres gaz oxydants en particulier. La présente invention se propose de pallier les divers inconvénients spécifiés ci-dessus grâce au procédé de l'invention permettant d'améliorer d'une part la qualité et les caractéristiques des récipients fabriqués et d'autre part les performances de la ligne de production tout en réduisant son encombrement, son poids et son coût. Ce but est atteint par le procédé tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on expose au moins une partie de ladite préforme à des vibrations ultrasoniques. De façon avantageuse, l'on soumet ladite préforme à des vibrations ultrasoniques et on l'expose simultanément à une source de rayonnement thermique. De préférence, I'on fait au moins partiellement le vide à l'intérieur de ladite préforme avant ou pendant qu'on la soumet à des vibrations ultrasoniques. L'on peut également faire au moins partiellement le vide à l'intérieur de ladite préforme avant ou pendant qu'on la soumet à des vibrations ultrasoniques et qu'on l'expose simultanément à une source de rayonnement thermique. Dans la forme de réalisation préférée du procédé, on transmet lesdites vibrations ultrasoniques à ladite préforme en appliquant directement sur une de ses surfaces au moins une sonotrode alimentée par un générateur d'ultrasons. Dans une variante de réalisation, on transmet lesdites vibrations ultrasoniques à ladite préforme en mettant au moins une sonotrode en contact avec un liquide intermédiaire qui est en contact avec elle. De préférence, ladite source de rayonnement thermique a une température comprise entre 250 et 450 C et la fréquence des vibrations ultrasoniques est comprise entre 15 et 60 kHz. Lorsque le polymère thermofusible est un polyéthylène téréphtalate, le temps d'exposition à la source de rayonnement thermique est avantageusement compris entre 1 et 10 secondes et de préférence approximativement égal à 3 secondes. De façon avantageuse, l'on applique les vibrations ultrasoniques par intermittence. Le liquide intermédiaire est préalablement introduit à l'intérieur de ladite préforme pendant une phase de soufflage de cette préforme. Ledit liquide intermédiaire peut être constitué par un produit différent de celui destiné à être contenu dans le récipient produit par soufflage à partir de ladite préforme ou par un produit destiné à être contenu dans le récipient produit par soufflage à partir de ladite préforme. Ledit liquide intermédiaire est avantageusement introduit dans ladite préforme pendant la phase de soufflage à l'état stérile et ladite préforme peut être préalablement stérilisée. Ledit liquide intermédiaire peut être un mélange d'eau et d'acide phosphorique et est introduit dans ladite préforme sous une pression élevée, comprise entre 30 et 80 bars et de préférence égale à 60 bars. La présente invention sera mieux comprise a la description d'une forme de mise en oeuvre préférée du procédé et ses variantes. Lorsque l'on expose une préforme réalisée en un polymère thermofusible, et en particulier en PET, à une source de rayonnement thermique, la montée en température de cette préforme est progressive et relativement lente. L'application simultanée de vibrations ultrasoniques a pour effet de réduire considérablement le temps de préchauffage de cette préforme. Typiquement, sur une ligne de production de récipients, et notamment de bouteilles en PET ou similaire, le temps nécessaire pour porter les préformes à la température requise pour permettre le soufflage des récipients réalisés à partir de ces préformes est de l'ordre de trente secondes. Par l'application simultanée de vibrations ultrasoniques, ce temps est réduit à trois secondes et moins. Pour appliquer les vibrations ultrasoniques à ladite préforme on peut la mettre en contact directement avec une sonotrode ou indirectement au moyen d'un liquide intermédiaire qui est à la fois en contact avec la sonotrode associée à un générateur de vibrations ultrasoniques et avec la préforme. Une manière de procéder consiste à utiliser une sonotrode adaptée au col de la préforme et de monter cette préforme par son col directement sur la sonotrode. La mise sous vibrations ultrasoniques de la préforme provoque une montée en température extrêmement rapide du col, cette montée en température pouvant entraîner une fusion de ce col et un arrêt de la transmission des ultrasons au reste du corps de la préforme. Ce phénomène est préjudiciable au préchauffage uniforme de la préforme. Pour pallier cet inconvénient on peut faire un vide partiel à l'intérieur de la préforme et appliquer les vibrations ultrasoniques à cette préforme en la montant par son col directement sur la sonotrode. Le vide partiel est de préférence de l'ordre de 0.4 à 0.8 bars. Dans la pratique, l'application simultanée de vibrations ultrasoniques à une préforme exposée à un rayonnement thermique et la mise sous vide partiel de cette préforme montée par son col sur une sonotrode se traduisent par une augmentation considérable de la vitesse de transmission de la chaleur à travers les parois de la préforme et sa montée en température très rapide. On constate par ailleurs que le polyéthylène téréphtalate (PET) ne subit aucune cristallisation à une température égale ou supérieure à la température de transition vitreuse généralement supérieure à 70 C. Enfin, on constate que la structure devient anisotrope et que les chaînes moléculaires des polymères thermofusibles s'orientent dans une direction préférentielle parallèle à l'axe de propagation des vibrations ultrasoniques. Ces phénomènes empêchent l'arrêt de la propagation des ultrasons dans la matière dès que la transition vitreuse est atteinte. On améliore encore ces résultats en appliquant les vibrations ultrasoniques de façon intermittente. La direction de l'axe de propagation des vibrations ultrasoniques est choisie en fonction de la géométrie des objets à thermoformer. Pour des préformes de forme allongée, on applique de préférence les ultrasons selon une direction qui correspond à leur axe. L'alignement des chaînes moléculaires s'effectue selon cette direction et favorise la propagation des vibrations ultrasoniques. Le liquide intermédiaire utilisé peut être de l'eau, de l'eau déminéralisée, de l'eau stérilisée, une solution aqueuse ou tout autre liquide approprié. Ce liquide peut servir d'intermédiaire pendant l'application des vibrations ultrasoniques et, dans ce cas, est introduit lorsque la préforme a atteint sa température de soufflage et avant son introduction dans le moule de soufflage. Ce liquide peut également être le contenant définitif du récipient réalisé à partir de la préforme. Dans ce cas, il est introduit dans la préforme sous une haute pression, par exemple comprise entre 30 et 80 bars et de préférence égale à 60 bars. Toutes les opérations de préchauffage de la préforme, de soufflage de cette préforme et de remplissage du récipient s'effectuent alors simultanément. Cette manière de procéder permet d'effectuer, outre des remplissages classiques, des remplissages à chaud ou des remplissages stériles. Il suffit à cet effet de stériliser les préformes avant ou au début de leur mise en service au début de la ligne de production de récipients et d'effectuer les opérations de soufflage directement avec du liquide stérilisé. Le liquide intermédiaire peut être une solution aqueuse d'acide phosphorique. L'utilisation de ce mélange renforce l'effet barrière qui est obtenu par l'application de vibrations ultrasoniques dans la direction axiale de la préforme. La barrière est due à une réorganisation des molécules sous l'effet des ultrasons. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'une préforme réalisée en un polymère thermofusible injecté pour la réalisation d'un récipient selon une technique de soufflage, caractérisé en ce que l'on expose au moins une partie de ladite préforme à des vibrations ultrasoniques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet ladite préforme à des vibrations ultrasoniques et en ce qu'on l'expose simultanément à une source de rayonnement thermique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait au moins partiellement le vide à l'intérieur de ladite préforme avant ou pendant qu'on la soumet à des vibrations ultrasoniques. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on fait au moins partiellement le vide à l'intérieur de ladite préforme avant ou pendant qu'on la soumet à des vibrations ultrasoniques et qu'on l'expose simultanément à une source de rayonnement thermique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques à ladite préforme en appliquant directement sur une de ses surfaces au moins une sonotrode alimentée par un générateur d'ultrasons. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on transmet lesdites vibrations ultrasoniques à ladite préforme en mettant au moins une sonotrode en contact avec un liquide intermédiaire qui est en contact avec elle. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite source de rayonnement thermique a une température comprise entre 250 et 450 C. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence des vibrations ultrasoniques est comprise entre 15 et 60 kHz. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère thermofusible est un polyéthylène téraphtalate, caractérisé en ce que le temps d'exposition à la source de rayonnement thermique est compris entre 1 et 10 secondes et de préférence approximativement égal à 3 secondes. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on applique les vibrations ultrasoniques par intermittence. 11. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est préalablement introduit à l'intérieur de ladite préforme. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est introduit à l'intérieur de ladite préforme pendant une phase de soufflage de cette préforme. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est constitué par un produit différent de celui destiné à être contenu dans le récipient produit par soufflage à partir de ladite préforme. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est constitué par un produit destiné à être contenu dans le récipient produit par soufflage à partir de ladite préforme. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est introduit dans ladite préforme pendant la phase de soufflage à l'état stérile et en ce que ladite préforme est préalablement stérilisée. 16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est un mélange d'eau et d'acide phosphorique. 17. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit liquide intermédiaire est introduit dans ladite préforme sous une pression élevée, comprise entre 30 et 80 bars et de préférence égale à 60 bars.