Brevet FR2950282A1 — publié le 20110325

PROCEDE DE FABRICATION PAR SOUFFLAGE D'UN CONTENANT AVEC UNE POIGNÉE INTEGRÉE, CONTENANT OBTENU La présente invention concerne un procédé de fabrication par soufflage d'un contenant en matière plastique, notamment en PET (polyéthylène téréphtalate), avec une poignée intégrée. L' invention couvre aussi le contenant obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Dès que le volume des contenants est important au-delà de 1,5 litres pour donner un ordre d'idée, il est nécessaire pour faciliter la manipulation par les consommateurs de prévoir une poignée. Dans la distribution, notamment pour l'eau minérale, le conditionnement est composé de plusieurs bouteilles regroupées en pack de 6 bouteilles généralement. Ce pack est constitué d'un film plastique lui-même muni d'une poignée de préhension sous forme d'une bande transversale rapportée sur ledit film plastique enveloppant. Ceci a été rendu possible par l'allègement des contenants eux-mêmes, fabriqués en PET, sans commune mesure avec le poids des contenants verre. On constate néanmoins que chaque bouteille ne comporte aucun moyen de préhension alors que les contenants eux-mêmes, s'ils ont perdu du poids par rapport au verre, ont aussi perdu de la rigidité qui caractérise le verre, rendant plus délicate la préhension. En fait, on constate que les bouteilles jusqu'à des contenances de 1,5 litres sont manipulables tandis que dès 2 litres notamment, il se pose de réels problèmes de préhension et de manipulation, rendant difficile le versement et surtout le dosage de la quantité versée. Une solution pour améliorer la manipulation des bouteilles de grand volume, est de disposer d'une poignée sur chaque bouteille. Ainsi on connaît des contenants avec des poignées rapportées, ces contenants étant bi-matière le contenant lui-même étant en PET ou en polypropylène. Ces poignées peuvent être fabriquées de façon totalement dissociée et rapportées en fin de fabrication sur ladite bouteille par clipsage par exemple autour du goulot. Dans ce cas, l'aide au versement est assez réduite car les possibilités de points de fixation sont limités au goulot si bien qu'une telle poignée clipsée confère une aide à la préhension mais une aide relativement limitée au versement. L'avantage d'une telle poignée rapportée est de ne pas perturber la fabrication du contenant lui-même. Ces poignées peuvent aussi être réalisées indépendamment et rapportées dans le moule d'extrusion soufflage pour que les moyens de liaison de ladite poignée soient solidarisés au contenant lui-même lors de l'opération de soufflage et donc lors du gonflage de ce contenant. Le résultat est satisfaisant du point de vue préhension et aide au versement puisque la poignée peut être placée en un point adapté pour tenir compte du centre de gravité lors du versement lorsque le contenant est plein et donc lorsqu'il est le plus difficile à manipuler. L'inconvénient est la difficulté de fabrication engendrée par la présence de la poignée. La poignée doit être positionnée dans le moule comme la préforme qui va être soufflée. bu fait des températures différentes, des matières différentes et du fait que la poignée est statique et la matière de la préforme est en expansion, les paramétrages sont complexes. Le résultat de ce surmoulage doit conduire à une résistance mécanique suffisante et certaine lors du versement du contenu du contenant. Ceci engendre souvent la présence d'une quantité de matière supplémentaire pour la fabrication du contenant afin d'être sûr de disposer de suffisamment de matière au droit de la poignée et atteindre ainsi les propriétés mécaniques recherchées. Le contenant final obtenu est donc plus lourd du fait de la poignée mais aussi du fait de l'épaisseur augmentée de la paroi elle-même. Lorsque les contenants sont fabriqués par extrusion/soufflage, il est beaucoup plus facile de générer une poignée lors des étapes de production, le matériau étant du polyéthylène et la quantité de matière étant beaucoup plus importante, par conséquence le poids final est beaucoup plus important. En effet, en sortie d'extrusion, la paraison à souffler est d'un diamètre supérieur à celui du col du contenant. Cette paraison subit même un soufflage en sortie de filière pour augmenter ce diamètre. De ce fait, le contenant a un diamètre tel que la paraison vient au contact des parois du moule. Ce moule est réalisé de façon particulière en sorte de présenter des plots en saillie. De ce fait, lorsque le moule se referme, les plots assurent une soudure localement, des parois en vis-à-vis de la paraison. Cette soudure est obtenue du fait que la matière est encore chaude et permet une soudure matière sur matière à cette température. Simultanément et de préférence, il est ménagé une pré découpe de façon à permettre le retrait de la paroi double ainsi soudée et de générer une poignée. Par ailleurs, en plus de la zone soudée pré découpée de la poignée, du fait même de la technique de fabrication par extrusion/soufflage, il est aussi nécessaire de procéder à l'élimination des autres pré découpes venues des épaulements et du col ainsi que du fond, lui aussi pincé/soudé, cette évacuation étant simultanée à la sortie du contenant hors du moule. Des contenants de grand volume, supérieur à 1,5 litres, peuvent être obtenus par extrusion/soufflage. Dans le cas de l'injection/soufflage à partir de PET, on utilise une préforme à introduire dans un moule dont le diamètre est nécessairement plus faible que celui du col, cette préforme ne peut pas être assimilée à une paraison. De plus, les technologies d'obtention des préformes ne permettent pas d'obtenir des corps qui ressemblent à des paraisons. Les épaisseurs à injecter deviendraient trop faibles et impossibles à obtenir. Il existe donc une demande pour pouvoir réaliser en injection/soufflage des contenants de grand volume, c'est-à-dire supérieurs à 1,5 litres, avec une poignée. La technologie employée ne permettrait pas, même en cas de possibilité de réaliser une poignée, d'en assurer une soudure car les températures atteintes en cours de procédé ne permettent pas la soudure du matériau sur lui-même. La soudure devrait être réalisée avec d'autres technologies comme les ultrasons. Une autre solution consiste à ne pas à réaliser des poignées traversantes mais à fabriquer des contenants disposant de moyens facilitant la préhension sans que ces moyens facilitant la préhension soient des poignées traversantes : ces poignées sont borgnes. Ainsi, le contenant est déformé pour rapprocher localement deux parois en vis-à-vis, sans les souder et former ainsi une zone de préhension. Un tel agencement facilite la préhension et constitue une amélioration certaine même s'il ne s'agit pas d'une poignée traversante permettant le passage partiel de la main, la poignée borgne ainsi formée permettant une saisie et une manoeuvre aisée dudit contenant. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un contenant par 25 soufflage à partir de préformes, notamment en utilisant du PET, en générant une poignée borgne ou traversante. Le procédé est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent : - figure lA : Contenant final recherché, figure 1B : une coupe transversale selon la ligne 1B-1B, figure 2 : Etape 1 du procédé, réalisation du contenant initial, - figure 3 : Etape 2 du procédé, réalisation du contenant ébauche, - figures 4A et 4B : vues de détail du moule dans les positions ouvertes et fermées, figure 5 : Etape 3 du procédé, réalisation du contenant final recherché, figure 6 : Etape supplémentaire pour la réalisation d'un contenant à poignée traversante. Le procédé selon la présente invention vise à obtenir un contenant final Cfinal, ayant des caractéristiques données, notamment de volume Vfinal et une poignée traversante. Le volume est caractérisé notamment par la longueur finale [-finale et le diamètre final bfinal. Ce contenant est représenté sur la figure 1. La première étape du procédé selon la présente invention consiste à réaliser un contenant initial Cinitiai, dont le volume est Vinifiai, la longueur est Linitiale et le diamètre est binitial. Voir figure 2. Vinifiai est supérieur à Vfinal, Linitiale est supérieure à Lfinale et binitial est supérieur à bfinal• La fabrication de ce contenant initial est réalisée par injection soufflage, de façon connue, à partir d'une préforme en PET pour l'exemple particulier qui est actuellement décrit. Cette préforme est obtenue par injection et comporte un col fini, aux dimensions et profil du contenant final à obtenir. Seules les dimensions du corps du contenant final sont supérieures à celles du contenant initial. Ce premier soufflage conduit à un contenant thermiquement stable à la température ambiante mais qui conserve des contraintes résiduelles liées à la bi orientation du PET et à la déformation mécanique liée au premier soufflage. Par ailleurs, on sait aussi qu'un chauffage assure une libération de ces contraintes résiduelles, le contenant soufflé ayant alors tendance à revenir à sa forme initiale de préforme. Il s'agit de contraintes résiduelles, si bien que lors du chauffage du contenant initial fabriqué, les dimensions sont diminuées mais sans pour autant retrouver les dimensions et le profil de la préforme. En effet, le PET soufflé, bi orienté, est stable sauf s'il est porté à une température supérieure au point de transition vitreuse Tg du matériau. Si le matériau est porté au-delà de cette température, les chaînes polymère immobilisées par le refroidissement suite à la transformation mécanique du soufflage se trouvent libérées et les chaînes peuvent se ré orienter comme elles l'étaient initialement. Ce phénomène est connu sous le nom de mémoire du PET. On obtient ainsi, après chauffage, un contenant ébauche Cébauche, de volume Vébauche inférieur à Vfinal avec une longueur Lébauche, et un diamètre Débauche. Voir figure 3. On note que Lébauche est proche de Lfinal tandis que Débauche est inférieur à Dfinal mais supérieur au diamètre de la préforme. Ce contenant ébauche peut être assimilé à une paraison, comme celle utilisée dans le cas d'une extrusion/soufflage de PE décrite dans le préambule de la présente description, mais avec un col fini puisqu'il n'est pas concerné par le soufflage. Le col est laissé en saillie, immédiatement au-dessus du moule, durant la phase de soufflage. De plus, la forme du contenant ébauche est cylindrique et le contenant se trouve fermé en fond. Cette étape est dite de recouvrance. L'apport calorique pour obtenir ce relâchement des contraintes après soufflage est relativement faible et très rapide. Cet apport calorique peut être effectué à partir d'un flux d'air chaud ou de panneaux radiants, par exemple. De ce fait, immédiatement après le premier apport calorique, le contenant initial soufflé se transforme en contenant ébauche. Si on poursuit l'apport calorique, les dimensions du contenant ébauche restent inchangées puisque toutes les contraintes résiduelles sont été relâchées mais la température du matériau augmente. Le procédé prévoit donc le chauffage du contenant ébauche jusqu'à une température le rendant apte à la déformation, notamment à la déformation par soufflage. En l'occurrence, pour le PET, on peut situer cette température de déformabilité à une température au-delà de 150°C. Le contenant ébauche porté à température de déformabilité CébaucheT est introduit dans un moule 10. Voir figures 4A et 4B. Ce moule 10 comprend un volume intérieur au profil et aux dimensions exactes du contenant final à obtenir, au retrait près du matériau. Ce moule comporte une partie supérieure 12 apte à recevoir le col du contenant 20 ébauche. De plus, il est prévu, dans le mode de réalisation préférentiel retenu, un double bossages 14-1 et 14-2, un sur chaque partie du moule, destinés à venir rapprocher deux zones locales Z1 et Z2, en vis-à-vis du contenant ébauche porté en température. Ces deux zones sont non juxtaposées. 25 Ces deux zones rapprochées laissent donc un passage 16 dans le contenant ébauche. Une fois le moule fermé, de l'air de soufflage est introduit sous pression dans le col du contenant, en faisant l'étanchéité, de façon connue, le contenant se gonflant pour que sa paroi vienne au contact des parois du moule. C'est la phase de second soufflage. Durant cette phase de second soufflage, les deux bossages interdisent la déformation locale, les zones Z1 et Z2 restant au contact. On obtient ainsi un contenant final de forme et de dimensions recherchées avec une poignée, dans ce cas, borgne. Voir figure 5. Le refroidissement du contenant fige tant la forme que les dimensions, toujours tenant compte du retrait calculé du matériau, pris en compte pour la fabrication. On obtient ainsi le contenant recherché avec poignée borgne. On note en effet que la température de soufflage est inférieure à celle qui serait nécessaire pour obtenir une soudure du matériau sur lui-même. L'âme Z1/Z2 n'est donc pas soudée. La poignée a été localisée sur le contenant en un endroit donné mais elle peut être positionnée en tout lieu du contenant en fonction des besoins. Les bossages sont alors ménagés de façon adaptée. Les bossages peuvent être réduits à un seul bossage ou à plusieurs pour donner un profil particulier à la poignée sans pour cela modifier l'esprit de l'invention. De même, le moule a été représenté suivant un mode particulier de réalisation mais il peut aussi être fermé par un mouvement en translation et non par un 20 mouvement en mâchoire pivotante. La présente invention permet aussi d'obtenir un contenant avec une poignée traversante comme le montre la figure 6. Dans ce cas, il faut une étape complémentaire de soudage des deux zones Z1 et Z2, par ultrasons par exemple, pour former une âme pleine, suivie d'une découpe 25 de cette âme 18 pleine avec retrait de cette partie découpée, en conservant l'étanchéité de la poignée. On obtient ainsi une poignée débouchante. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut contrôler les dimensions du contenant après le soufflage initial, lors du chauffage pour libérer les contraintes initiales, afin de disposer d'un contenant ébauche de dimensions souhaitées, notamment proches du contenant final. A cet effet, il suffit pendant la phase de relâchement des contraintes, simultanément au chauffage, de maintenir une pression interne dans le contenant. Le contrôle de la pression interne autorise un contrôle du rétreint ou "shrinkage" en terme de métier. La mise en pression est rendue possible par exemple par appui étanche d'une 10 source d'air sous pression sur le buvant du contenant. Dans ce cas, les dimensions du contenant ébauche peuvent être maintenues proches des dimensions du contenant final. Le second soufflage est alors limité en expansion. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un contenant final en polymère ayant un profil et des dimensions finales et une poignée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : préparation d'une préforme par injection, ladite préforme ayant un col fini, premier soufflage d'un contenant initial à partir de ladite préforme ayant des dimensions supérieures aux dimensions du contenant final, chauffage dudit contenant initial pour relâcher les contraintes résiduelles issues du soufflage pour obtenir un contenant ébauche de plus petites dimensions que le contenant final, poursuite du chauffage jusqu'à ce que le contenant ébauche soit à une température au moins égale à celle de la température de soufflage, placement du contenant ébauche à température de soufflage dans un moule au profil final et aux dimensions finales, comportant au moins un bossage sur chaque partie, fermeture du moule pour pincer ledit contenant ébauche par ses bossages sur au moins deux zones Z1/Z2 en vis-à-vis, et second soufflage du contenant ébauche ainsi pincé pour plaquer le contenant ébauche aux parois du moule afin d'obtenir un contenant final avec une poignée au droit des bossages. 2. Procédé de fabrication d'un contenant final selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux zones Z1/Z2 subissent un traitement thermique en vue de les souder pour former une âme pleine, et en ce que l'on découpe cette âme pleine pour générer une poignée traversante. 3. Procédé de fabrication d'un contenant final selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que durant l'étape de chauffage du contenant initial pour relâcher les contraintes résiduelles issues du soufflage, on maintient une pression dans le contenant pour contrôler le relâchement des contraintes et le rétreint et au final les dimensions du contenant ébauche. 4. Procédé de fabrication d'un contenant final selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contenant ébauche est de dimensions proches de celles du contenant final. 5. Procédé de fabrication d'un contenant final selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère est du PET.