Brevet FR3030341A1 — publié le 20160624

Récipient à large col à manchon fileté rapporté L'invention a trait à la fabrication des récipients en matière plastique et plus précisément des récipients à large col fileté (on qualifie de large un col dont le diamètre est supérieur ou égal à la moitié du diamètre hors tout du récipient). Les récipients à large col, couramment désignés sous la dénomination « pots », sont généralement destinés à des applications particulières, notamment aux contenus remplis sous forme de pâte (de type ketchup, moutarde, purée, compote) dont la viscosité est telle que ces contenus ne peuvent être délivrés à la fois à débit élevé et faible section d'écoulement. Mais les pots peuvent encore accueillir des liquides, typiquement des boissons non alcoolisées (jus de fruits, boissons aux fruits, thé, boissons énergétiques), ou des solides (tels que des poudres). Le formage d'un tel pot par soufflage est ordinairement réalisé par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une préforme en matière plastique munie d'un corps cylindrique et introduite chaude dans un moule muni d'une paroi à l'empreinte du récipient. La paroi inclut une zone filetée correspondant au col, qui sera formée au niveau du corps de la préforme. Un fluide (généralement de l'air) sous pression est injecté dans la préforme pour plaquer la matière (rendue molle par la chauffe préalable) contre la paroi de façon à former une ébauche du récipient, comprenant une partie inférieure ayant un corps et le col, et une partie supérieure surmontant le col. Après la sortie de l'ébauche du moule, la partie supérieure est séparée de la partie inférieure. La partie inférieure est conservée (elle forme le récipient final), tandis que la partie supérieure est mise au rebut, en vue par exemple d'être recyclée comme matière première pour la fabrication de nouvelles préformes. Le brevet américain US 6 841 117 (Graham Packaging) illustre cette technique. Pour réaliser un pot ayant de bonnes propriétés de transparence, le matériau employé est en général un polyester, notamment du PET (polytéréphtalate d'éthylène). Le PET offre l'avantage de conférer au récipient final de bonnes propriétés mécaniques, mais il a l'inconvénient de nécessiter, pour une bonne prise d'empreinte des filets du col, une pression de soufflage élevée (supérieure ou égale à 35 bars environ). La pression de soufflage est d'autant plus élevée que la matière est épaisse au niveau du col. Augmenter l'épaisseur de matière pour tenter d'améliorer la prise d'empreinte n'aboutit donc qu'a augmenter en proportion la pression de soufflage, sans pour autant obtenir une prise d'empreinte satisfaisante. A contrario, réduire l'épaisseur de matière au niveau du col provoque une diminution de la tenue mécanique, au détriment de la facilité de bouchage et de l'étanchéité finale du récipient. En outre, malgré une épaisseur réduite, la prise d'empreinte au niveau des filets demeure médiocre. Un premier objectif est de proposer une technique permettant de fabriquer un récipient à large col qui puisse être formé à des pressions de soufflage réduites. Un deuxième objectif est de proposer une technique permettant de faciliter la prise d'empreinte des filets au niveau du col, de façon à 15 garantir le vissage aisé et étanche d'un bouchon, ainsi que le dévissage sans difficulté de celui-ci. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de fabrication d'un récipient en matière plastique à large col fileté, qui comprend les opérations consistant à : 20 chauffer une préforme ayant un corps formé dans un polyester, sur lequel est monté un manchon formé dans une polyoléfine, ce manchon étant positionné au droit d'une zone du corps de la préforme correspondant au large col du récipient ; introduire la préforme ainsi chauffée, avec le manchon, dans un 25 moule muni d'une paroi définissant une empreinte du récipient et incluant une zone filetée à l'empreinte du large col ; injecter dans la préforme un fluide sous pression pour former une ébauche du récipient par prise d'empreinte contre la paroi du moule, cette ébauche comprenant une partie inférieure incluant le 30 large col avec un filetage formé dans le manchon et une partie supérieure surmontant le large col ; séparer la partie supérieure de l'ébauche de sa partie inférieure qui forme ainsi le récipient. Le manchon en polyoléfine présente l'avantage d'une meilleure 35 prise d'empreinte que le polyester. Les filets sont mieux formés, au bénéfice de la facilité - et de la qualité - du bouchage. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - l'opération de séparation est réalisée par découpe ; la découpe est réalisée suivant une ligne adjacente au manchon ; le corps de la préforme est réalisé en PET ; le manchon est réalisé en PEHD ; le manchon présente, en section, une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2,5 mm, et par exemple inférieure ou égale à 1,5 mm ; le fluide est injecté dans la préforme à une pression inférieure à 10 bars ; le fluide est de l'air. Il est proposé, en deuxième lieu, un récipient en matière plastique comprenant une paroi latérale formée dans un polyester (tel que PET), et un large col muni d'un filetage, le filetage du col étant réalisé dans un manchon formé dans une polyoléfine (tel que PEHD) recouvrant une portion d'extrémité supérieure de la paroi. Selon un mode particulier de réalisation, la portion d'extrémité supérieure de la paroi latérale peut présenter une empreinte atténuée du filetage, de façon à assurer une meilleure tenue du manchon sur la paroi latérale lors du bouchage et du débouchage du récipient. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective montrant une préforme et un manchon rapporté destiné à être enfilé sur la préforme ; la figure 2 est une vue en coupe de la préforme et du manchon après son montage ; le médaillon de détail montre à échelle agrandie le positionnement du manchon ; la figure 3 est une vue similaire au médaillon de détail de la figure 2, illustrant une variante de réalisation ; la figure 4 est une vue en coupe montrant la préforme de la figure 2 montée dans un moule en vue du formage d'une ébauche de récipient dont le moule définit l'empreinte ; la figure 5 est une section illustrant le formage de l'ébauche dans le moule à partir de la préforme (représentée en pointillés) ; la figure 6 est une section montrant l'ébauche de récipient formée et sortie du moule ; le médaillon de détail montre à échelle agrandie la structure du col fileté formé sur le corps de l'ébauche ; la figure 7 est une vue similaire au médaillon de détail de la figure 6, illustrant une variante de réalisation ; la figure 8 est une vue de face du récipient, formé à partir de l'ébauche de figure 7, dont on a découpé la partie supérieure ; la figure 9 est une section illustrant le remplissage du récipient ; la figure 10 est une vue de face en coupe partielle illustrant le bouchage du récipient. Sur la figure 1 est illustrée une préforme 1 réalisée dans un polyester. Selon un mode préféré de réalisation, le polyester est du PET (polytéréphtalate d'éthylène). On notera que la dénomination « polyéthylène téréphtalate » est impropre puisque le PET, obtenu par polycondensation de l'éthylène glycol avec l'acide téréphtalique, n'est pas un polyéthylène. Le PET est un polymère semi-cristallin ayant de bonnes propriétés de formage par soufflage ou étirage soufflage, ce procédé lui conférant une bonne tenue mécanique liée à sa double orientation moléculaire (à la fois axiale et radiale) et à son taux de cristallinité relativement élevé (généralement supérieur à 20%). Cependant, l'exécution de certaines formes, qui ne posent pas de difficulté pour d'autres matières (notamment le polypropylène, fréquemment employé pour la fabrication de récipients accueillant des produits ménagers - lessives, détergents, caustiques), sont difficiles lors du soufflage des polyesters et notamment du PET. Tel est le cas des filets à former sur une zone destinée à former un large col sur lequel sera vissé un bouchon. Comme on le voit sur la figure 1, la préforme 1, brute d'injection, présente un corps 2, de forme globalement cylindrique, un col 3 (formé lors de l'injection), qui s'étend à partir d'une extrémité supérieure du corps 2, et un fond 4 hémisphérique qui s'étend à une extrémité inférieure du corps 2 et ferme la préforme I. Le col 3 est séparé du corps 2 par une collerette 5 ayant pour fonction de faciliter la préhension de la préforme 1 lors des diverses étapes de fabrication d'un récipient 6 à partir de celle-ci. Que le col 3 comprenne un filet 7 illustre le fait que cette préforme 1 peut être une préforme standard couramment employée pour former un récipient ordinaire (tel qu'une bouteille) dont le col, utilisé pour le remplissage, le bouchage et la vidange, est celui (inchangé lors de la fabrication d'un tel récipient ordinaire) de la préforme. Dans le cas présent, si la collerette 5 est employée comme à l'ordinaire pour assurer la préhension de la préforme 1 et notamment pour suspendre la préforme 1 dans un moule 8, comme il sera expliqué ci-après, le col 3 n'est, en revanche, pas destiné à demeurer sur le récipient 6 final. En effet, le récipient 6 final, illustré sur les figures 9 et 10, comprend un large col 9 fileté, formé au niveau du corps 2 de la préforme et distinct du col 3 de celle-ci. Le récipient 6 n'est pas directement obtenu par formage de la préforme 1 dans le moule 8. En effet, ce formage aboutit à une ébauche 10, illustrée sur les figures 5 et 6. Cette ébauche 10 comprend une partie inférieure, correspondant au récipient 6 final et incluant le large col 9, et une partie 11 supérieure surmontant le large col 9. Cette partie 11 supérieure, qui inclut le col 3 initial issu de la préforme 1, est destinée à être séparée de la partie inférieure (c'est-à-dire du récipient 6 final) par une opération de découpe, comme il sera décrit ci-après. La partie inférieure (c'est-à-dire le récipient 6 final) comprend un corps 12 de forme globalement cylindrique, défini par une paroi 13 latérale en polyester (issue du corps 2 de la préforme 1) et fermé à l'opposé du large col 9 par un fond 14. Le moule 8 destiné au formage de l'ébauche 10 est illustré sur les figures 2 et 3. Ce moule 8 comprend une paroi 15 latérale définissant, à partir d'une extrémité supérieure ouverte dont le pourtour forme une zone 16 d'appui pour la collerette 5, une empreinte de l'ébauche 10 (et donc, subsidiairement, du récipient 6 à former). Selon un mode particulier de réalisation, le moule 8 est du type portefeuille et comprend deux demi-moules 17, 18, mobiles l'un par rapport à l'autre (typiquement en rotation), et un fond 19 de moule dont une face 20 supérieure définit une empreinte pour le fond 14 du récipient 6. Comme on le voit bien sur la figure 1, le moule 8 inclut, dans sa paroi 15, une zone 21 filetée à l'empreinte du large col 9 du récipient 7. Dans l'exemple illustré, la zone 21 filetée est formée dans un insert 22 rapporté, ce qui facilite le changement de référence - c'est-à-dire de modèle de récipient à fabriquer, lorsque la forme et/ou le diamètre du large col 9 sont différents. La formation du large col 9 dans le corps 2 en polyester de la préforme 1 ne permettant pas une bonne prise d'empreinte de la zone 21 filetée, un manchon 23 formé dans une polyoléfine est monté sur le corps 2 de la préforme 1 au droit d'une zone 24 du corps 2 correspondant au large col 9 du récipient 6 à former. La polyoléfine peut être un polyéthylène, notamment un PEHD (polyéthylène à haute densité), avantageux pour ses capacités de mise en forme, sa compatibilité alimentaire et sa facilité de recyclage. Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le manchon 23 est fabriqué séparément de la préforme 1, puis rapporté sur celle-ci en étant enfilé sur le corps 2 (par le fond 4, comme suggéré par la flèche sur la figure 1) à une hauteur prédéterminée. Le manchon 23 forme ainsi sur le corps 2 de la préforme 1 une surépaisseur. Le diamètre interne du manchon 23 est sensiblement égal (en étant éventuellement légèrement inférieur) au diamètre externe du corps 2, de sorte que le montage du manchon 23 soit relativement serré, de façon à éviter son déplacement ou sa séparation inopinée de la préforme 1. Selon un deuxième mode de réalisation, la préforme 1 et le manchon 23 sont fabriqués conjointement par co-moulage (c'est-à-dire par co-injection). Dans ce cas, illustré sur la figure 3, le manchon 23 peut être intégré dans le corps 2 de la préforme 1 pour ne pas former de surépaisseur sur celui-ci. L'épaisseur (mesurée radialement et notée E sur la figure 2) du manchon 23 en section est de préférence comprise entre 0,5 mm et 2,5 mm environ. Selon un mode de réalisation préféré, l'épaisseur E du manchon 23 est de 1,5 mm environ. La détermination avec précision du positionnement axial (c'est-à-dire parallèlement à la direction générale d'extension de la préforme 1) du manchon 23 sur le corps 2 de la préforme 1 peut être réalisé par des essais de formage successifs jusqu'à ce que le manchon 23 soit correctement positionné sur le récipient 6 final. En variante, cette position peut être calculée grâce aux modèles (généralement empiriques) de distribution de la matière en fonction des taux d'orientation de celle-ci lors du formage, ainsi que des vitesses d'étirage employées. Les tests ont démontré que, à la différence de la préforme 1, le manchon 23 ne subit pas (ou peu) d'élongation axiale lors de l'étirage de la préforme 1, au cours du formage de l'ébauche 10. On comprend donc que le manchon 23 doit présenter dès l'origine une hauteur supérieure ou égale à celle de la zone 21 filetée. L'étirage axial du corps 2 de la préforme 1 est relativement uniforme, même au niveau du manchon 23, en raison de la faible adhérence de celui-ci sur le corps 2. Cette faible adhérence est liée à la nature paraffinique de la polyoléfine, grâce à laquelle le manchon 23 présente, à l'interface avec le corps 2 de la préforme 1, un faible coefficient de friction qui permet un glissement de la préforme 1, lors de son étirage axial, par rapport au manchon 23. Le manchon 23 subit en revanche un étirage radial au fur et à mesure du soufflage de la préforme 1. Comme suggéré par la flèche dans le médaillon de détail de la figure 5, l'étirage de la partie de la préforme 1 située entre le manchon 23 et la collerette 5 déplace axialement le manchon 23 dans le moule 8, au cours du formage, pour l'amener au droit de la zone 21 filetée du moule 8. Le formage se poursuivant provoque l'incrustation du manchon 23 dans la zone 21 filetée qui lui imprime ainsi un filetage 25. La polyoléfine, dont la dureté est moindre que celle du polyester, permet une bonne prise d'empreinte du filetage 25 dans le manchon 23. Pour fabriquer le récipient 7 à partir de la préforme 1 et du manchon 23, il est procédé comme suit. Premièrement, l'ensemble comprenant la préforme 1 et le manchon est formé. Selon un premier mode de réalisation, la préforme 1 et le manchon 23 sont fabriqués séparément, et le manchon 23 est ensuite monté sur la préforme 1, comme indiqué précédemment. Le montage du manchon 23 peut être automatisé. Il peut être réalisé directement à la sortie de la presse d'injection de la préforme 1, ou plus tard, par exemple immédiatement avant les opérations destinées à former le récipient 6. Selon un deuxième mode de réalisation, la préforme 1 et le manchon 23 sont conjointement formés, par exemple par co-moulage. Dans ce cas, le manchon peut être formé dans une réserve en creux complémentaire, formée dans le corps 2 de la préforme 1 pour que le manchon 23 affleure le corps 2, ce qui facilite la manutention de la préforme 1 pourvue du manchon 23 et évite un éventuel glissement intempestif du manchon 23 avant l'introduction dans le moule 8. Deuxièmement, l'ensemble comprenant la préforme 1 et le manchon 23 est chauffé (par ex. au défilé) dans une unité de chauffe. On notera que, dans le cas où la préforme 1 et le manchon 23 sont fabriqués séparément, ils peuvent être assemblés immédiatement avant d'être chauffés. Cela permet de les stocker séparément. Comme les préformes sont stockées en vrac en amont de l'unité de chauffe, il vaut mieux, en effet, qu'elles soient dépourvues de manchon car, en raison de leur dureté inférieure, les polyoléfines sont plus sensibles aux rayures et aux marques que les polyesters (et en particulier que le PET). En outre, la présence du manchon 23 formant une surépaisseur sur la préforme 1 est susceptible de compliquer l'alimentation des préformes en amont de l'unité de chauffe. Troisièmement, la préforme 1 ainsi chauffée, avec le manchon 23, est introduite dans le moule 8, comme illustré sur la figure 2. Il est avantageux de chauffer la région du manchon 23 à une température supérieure à la température moyenne de chauffe de la préforme 1, de façon à favoriser encore la prise d'empreinte du filetage 25. Quatrièmement, un fluide sous pression (tel que de l'air) est injecté dans la préforme 1 pour former l'ébauche 10 par prise d'empreinte contre la paroi 15 du moule 8. Simultanément, il peut être procédé à un étirage de la préforme 1 au moyen d'une tige qui vient repousser le fond 4 de la préforme 1 jusqu'à atteindre le fond 19 de moule. La préforme 1 est étirée à la fois axialement et radialement. Au cours de la déformation de la préforme 1, le manchon 23, qui n'est pas (ou peu) étiré axialement en raison de sa faible adhérence au corps 2 de la préforme 1, est amené sensiblement au droit de la zone 21 filetée du moule 8 pour y être appliqué et ainsi prendre l'empreinte du large col 9 du récipient 6. Compte tenu de la facilité de formage du manchon 23, la pression d'injection n'est pas nécessairement élevée. Ainsi, il est possible sans difficulté de former le récipient 6 illustré sur les figures avec une pression d'injection inférieure à 15 bars, et par exemple de 10 bars environ (le fluide d'injection étant de l'air). On voit que cette pression est relativement faible, par comparaison aux pressions habituelles (de l'ordre de 30 bars). Il en résulte de substantielles économies d'énergie. Une fois la prise d'empreinte de l'ébauche 10 réalisée, celle-ci est éjectée du moule 8 et le cycle est répété avec une nouvelle préforme 1 (également munie d'un manchon 23). L'ébauche 10 ainsi formée comprend la partie inférieure (c'est-à-dire le récipient 6) et la partie 11 supérieure, solidaires par une zone 26 de jonction surmontant le large col 9 formé dans le manchon 23. Le manchon 23 entoure la paroi 13 latérale dans une portion 27 d'extrémité supérieure de celle-ci, jouxtant la zone 26 de jonction. Comme on le voit sur la figure 6, la portion 27 d'extrémité supérieure de la paroi 13 latérale peut être lisse intérieurement. Cela se produit lorsque le manchon 23 est assez épais pour que l'empreinte du filetage 25 ne le traverse pas. Pour cela, l'épaisseur du manchon 23 tel qu'il se présente avant le formage doit de préférence être supérieure à 2 mm (et par ex. de 2,5 mm environ). Il en résulte une bonne prise d'empreinte du filetage 25. Dans ce cas, pour assurer une bonne tenue du manchon 23 sur la paroi 13 latérale et, en particulier, éviter la rotation du manchon 23 sur la paroi 13 latérale lors du bouchage et du débouchage, il est possible de prévoir des ergots (ou des picots) en saillie vers l'intérieur (ou vers l'extérieur) du récipient 6 et qui, à la manière de rivets, assurent une solidarité en rotation du manchon 23 et de la paroi 13 latérale. Si le manchon 23 est relativement fin, l'empreinte du filetage 25 peut le traverser et la portion 27 d'extrémité supérieure de la paroi 13 latérale peut présenter une empreinte atténuée du filetage 25, comme illustré sur la figure 7. Il en résulte, lors du bouchage, une diminution du risque de glissement du manchon 23 par rapport à la portion 27 d'extrémité supérieure de la paroi 13. Pour cela, l'épaisseur du manchon 23 tel qu'il se présente avant le formage est de préférence inférieure ou égale à 1,5 mm. Cinquièmement, la partie 11 supérieure est séparée de la partie inférieure qui forme ainsi le récipient 6. Cette séparation peut être réalisée par arrachement, ce qui suppose une opération préalable (qui peut être prévue dans le moule 8, au moyen d'inserts mobiles) de prédécoupe. Mais, plus simplement, cette séparation est avantageusement réalisée par découpe. Plus précisément, l'ébauche 10 est découpée dans la zone 26 de jonction - suivant une ligne 28 de découpe adjacente au large col 9, donc au manchon 23 - pour séparer sa partie 11 supérieure de sa partie inférieure, laquelle forme ainsi le récipient 6. Comme illustré sur la figure 8, cette découpe peut être réalisée au moyen d'une lame 29, montée coulissante au droit de la zone 26 de jonction et qui vient trancher la matière cependant que la préforme 1 est entraînée en rotation. En variante, la découpe peut être réalisée au laser ou au jet d'eau. La partie 11 supérieure de l'ébauche 10 ainsi découpée peut être mise au rebut pour être recyclée. Le récipient 6 est quant à lui destiné à être rempli, comme illustré sur la figure 9 (il peut s'agir d'un liquide, d'une pâte ou encore d'un produit solide tel qu'une poudre), puis bouché, comme illustré sur la figure 10, au moyen d'un bouchon 30 muni d'un filet 31 qui vient en prise hélicoïdale avec le filetage 25 formé sur le manchon 23 formant le large col 9 du récipient. Le vissage du bouchon 30 est aisé car le filetage 25 est correctement formé dans le manchon 23. Il en va de même du dévissage ultérieur, lors de l'utilisation du récipient 6. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un récipient (6) en matière plastique à large col (9) fileté, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à : chauffer une préforme (1) ayant un corps (2) formé dans un polyester, sur lequel est enfilé un manchon (23) formé dans une polyoléfine, ce manchon (23) étant positionné au droit d'une zone (24) du corps (2) de la préforme (1) correspondant au large col (9) du récipient (6) ; introduire la préforme (1) ainsi chauffée, avec le manchon (23), dans un moule (8) muni d'une paroi (15) définissant une empreinte du récipient (6) et incluant une zone (21) filetée à l'empreinte du large col (9) ; - injecter dans la préforme (1) un fluide sous pression pour former une ébauche (10) du récipient (6) par prise d'empreinte contre la paroi (15) du moule (8), cette ébauche (10) comprenant une partie inférieure incluant le large col (9) avec un filetage (25) formé dans le manchon (23) et une partie (11) supérieure surmontant le large col (9) ; séparer la partie (11) supérieure de l'ébauche (10) de sa partie inférieure qui forme ainsi le récipient (6). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'opération de séparation est réalisée par découpe. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la découpe est réalisée suivant une ligne (28) adjacente au manchon (23). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le corps (2) de la préforme (1) est réalisé en PET. 5. Procédé selon l'une de revendications précédentes, dans lequel le manchon (23) est réalisé en PEHD. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon (23) présente, en section, une épaisseur (E) comprise entre 0,5 mm et 2,5 mm. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (23) présente, en section, une épaisseur (E) inférieure ou égale à 1,5 mm. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le fluide est injecté dans la préforme (1) à une pression inférieure à 15 bars. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le fluide est de l'air. 10. Récipient (6) en matière plastique comprenant une paroi (13) latérale formée dans un polyester, et un large col (9) muni d'un filetage (25), ce récipient (6) étant caractérisé en ce que le filetage (25) du col est réalisé dans un manchon (23) formé dans une polyoléfine, recouvrant une portion (27) d'extrémité supérieure de la paroi (13) latérale. 11. Récipient selon la revendication 10, caractérisé en ce que la portion (27) d'extrémité supérieure de la paroi 13 latérale peut présenter une empreinte atténuée du filetage (25). 12. Récipient selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisé en ce que la paroi (13) latérale est réalisée en PET. 13. Récipient selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le manchon (23) est réalisé en PEHD.