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7~Si~6
~a pré~ente ~nve~tion a trait ~ un proc~dé da ~abrication
de corp8 creu2 e~ mati~re th~rmoplastique alnsi qu'aux corp3 creux
obte~u~ selon ce procédé et aux pré~ormes mise~ en oeu~r~ par ce
pro~d~,
On co~ait d~j~ di~rent~ proc~d~ de ~abri~atio~ de
corps creuY e~ mati~re thermoplastique~ tels que par exemple de~
bouteilles~ ~lacon~ ou bidon~, con~i~tant ~ réaliser une préfo~me
par un procéde ~uelco~que, par exemple ext~usion ou i~jection, p~is
~ provoquer l'expan~ion de la pr~orme par ~ou~lage ~ l?i~érieur
d'un moule géneralement en deux partie~O
Il est déj~ connu d~ef~e~tuer ltexpan~ion de teliea pr~-
~ormes ~ u~e temp~rature au-de~us de la temp~ra~ure de transition
vitreu3e, de raçon ~ obtenir par ~tirage bi-ax~al un état de ma-
ti~re d~t état bi-orient~ la préfo~me une fois expans~e ~ta~t
alors re~roidie pour conserver l'état de bi-orientation de la ma-
ti~re qui a ét~ obtenu lor~ de l'e~3an~ion. ~e but d~ cet ~tirage
bi-;;axi~l e3t de conf~rer ~ la mati~re thermoplastique des propri~-
tés particulierement intére~sante6 de rési~tance et de tenue m~ca-
nique.
Dans de tel~ procéd~s on a déj~ en~isagé, une ~oi~ la
pr~orme mai~tenue par la partie de~tin~e ~ ~ormer le ~ol ou le
goulot par exempl~ ~ l'intérieur du moule de ~cuf~lage~ d'e~ectuer
aYant le sou~flage un ~tirage ax~al dans le but d'allonger la pr~-
forme et de lui con~érer un état d'orientation unldirectionnel
a~ant l'e~pansion radiale dé~initive~
Cet etirage ~xial est gén~ralement ef~ectué ~ l'aide d'un
doigt ou ~l~ment coulls~a~t pé~étrant d~ la préforme.
Ces proc~d~s connu8 ne donnent cependant pas toute satis-
~action et notamment ne permettent pa~ de réaliser p~r simple ~ou~-
3 ~lage des corps creux ay~t des dimensions tr~sversale~ tr~s im
pQrtante~ et un ~aiblo diam~tre de CO~ En ei~et l'~pai~seur de
pré~orme di~po~ible est égale ~ l'épaisseur du col du corps crewc
)7~516
laquelle forme ainsi une limite physique des possibilités géomé-
triques du corps creux.
On a certes déjà essayé de résoudre ce problème par
exemple dans le brevet US 3 754 851 délivré le 28 août 1973 e-t
cédé à Mansanto Company en réalisant une préforme ayant des
surépaisseurs au-dessous du col mais ceci pose d'importants
problèmes de fabrication soit lors de l'extrusion de la préforme,
soit lors de sa réalisation par injection, le contrôle de ces
épaisseurs étant particuliarement malaiso tandis que la déforma-
tion ultérieure de la préforme nécessite un contrôle de tempéra-
tures différentielles particulièrement critique.
Par ailleurs la déposante a imaginé un procédé de
fabrication de corps creux dans lequel une orientation bi-axiale
est conférée ~ l'ensemble du corps creux, y compris le col, ce
qui nécessite notamment une déformation radiale importante du col
qui serait difficile et parfois impossible avec des préformes
d'un type actuellement connu.
L'invention se propose de remédier à ces inconvénients
et de fournir un procédé de fa~rication de corps creux mettant en
oeuvre des préformes nouvelles et permettant d'échapper aux limi-
tes géom~triques et technolo3iques précitées. D2 plus le procédé
selon l'invention permet un accroissement de la productivité dans
la fabrication des préformes des corps creux, le cas ochéant un
gain en poids du corps creux fahriqué et, notam~ent dans le cas
où la préforme est réalisée par injection ou injection-soufflage,
une augmentation du rapport I`ongueur de préforme/diamètre de
préforme normalement limité par les problèmes de tenue du noyau
du moule d'injection.
L'invention permet également de faciliter la réalisa-
tion de corps creux présentant une orientation bi-axiale en
toutes leurs parties et notamment au niveau du col.
L'invention se propose ~galement de faciliter la fabri-
cation de corps creux de types particulier tels que par exemple
- 2 -
~7~
récipients d'arérosol.
Selon la présente invention, il est prévu un pro-
cédé de fabrication de corps creux à partir d'une paraison de
forme allongée, généralement cylindrique en téréphtalate de po-
lyéthylene glycol, comprenant une partie destinée à former un col
de. corps creux, ce procédé comportant les étapes consistant a fa-
briquer, par expansion, à partir de la paraison, une préforme a
~'etat amorphe, a realiser par etirage axial une diminution impor-
tante du diametre de la préforme, y compris au niveau devant for-
mer le col à une temperature superieure ~ la temperature de tran-
sition vitreuse mais proche de celle-ci, puis ~a provoquer une
expansion de la preforme dans un moule a une temperature supe .
rieure a la temperature de transition vitreuse mais proche de
celle-ci pour former un corps creux possedant, au moins partiel-
lement, une orientation bi-axiale.
De preference on fait: subir a la préforme, par cet
étirage axial, un allongement au moins égal a 20~, ce qui entraîne
une diminution de diametre au moins égale a 20~.
La preforme peut être fabriquee de n'importe quelle
façon, par exemple par injection, injection-soufflage, extrusion,
extrusion-soufflage.
Dans un mode de mise en oeuvre preére de l'inven-
tion l'etirement et la diminution du diametre de la preforme peu-
vent être obtenus en introduisant a l'interieur de la preforme
un element allonge destine a provoquer un etirement uni-axial de
la preforme. Toutefois, en variante il serait possible de reali-
ser cet etirement uni-axial par traction sur l'extrémité libre de
la préforme.
Dans un mode de mise en oeuvre particulierement
préféree de l'invention la diminution de diametre est pratiquee sur
la preforme a une temperature voisine et superieure~.,de la tempera-
ture de transition vitreuse, permettant ainsi de conferer a la
preforme y compris a la partie formant du futur col, un état d'o-
rientation axial.
- 3 -
~al7~5~ 6
Dans un mode de mise en oeuvre pr~fér~j la pr~orme
r~tr~cie e~t amenée, si elle ~9y e~t pa~ déj~, ~ une température
voi~ine et sup~rieure de la temp~rature de transition vitreuse et
e~t e~suite expansée, ~ota~ment dan3 les directio~ radiales y
compris en ce ~u~ concerne le col du corps creu~9 cette expansion
étant telle qu~elle réalise sur la to-talité du corps creux, y com-
pris son col, un état dtorientation bi-ax~al dans lequel le corps
creux se trouve ~ig~ De préf~rence la matiare e~t allongée au
moins 1,5 ~ois dan~ toutes le~ directions et en tou~ emplacements
du corps creu~.
~e r~trécissement de la préforme9 ~elon 17invention peut
8tre ef~ectu~ soit ~ l~intérieur du moule de ~ouf~lagey ~oit ~
l~ext~rieur ~orsqu9.il est e~ectu~ ext~ri~ur il est notamment
po~sible d'utili~er une pre~orme ay~t un diamètre nettement sup~-
rieur au plu~ petit diamètre interne du moule de sou~ ge, la
pré~orme étant ~t~rée et son dlamatre r~duit de façon à pou~oir
pénétrer dans le moul~, cette r~duotion étant de pré~rence su~-
~isante pour que mame la partie iormant le col du corp~ creux soit
également expan3~e radialement lors du soufflage.
On comprend que du ~a~t que llinvention permet d~utili
- ser de~ préformes pou~a~t présenter un plus grand diam~tre que
celui du ¢ol du corpe creux ~ r~aliser, l'épai~eur de la pr~orme
pour u~ meme ~oids de matière thermopla~ique utllisée s~en trouve
réduite, ce ~u1 permet de racoourcir le~ temp~ de re~roidi3sement
nécessalres ~ la mi~e en oeu~re du procédé ~elon l~invention~ ce
qui permet d~accro~tre notablement la productivit~ d~n~ la r~ali-
sat~on des pré~o~mesO
~e re~roidi~ement plu~ rapide de la pr~orme permet
au~si de m~eux fixer ce~ matières dan~ u~e structure amorphe parti-
culièrement int~re~sante,
Il est également po~slbl~ da~s certain~ modes de mise
en oeuvre de ne pas réaliser~ lor~ du souf~lage u~e expansion du
--4--
7 ~ ~ 6
~ol, A~nsi~ llinvention peut atre utilis~e notamment pour la
~abricatian de r~cipients aerosol~, le proc~d~ ~elon lli~vention
consistant alor~ ~ ef~ectuer ll.allonge~ent et le rétrécissement
de la pré~o~me e~ utilisant 19extr~mite du tube qui prolonge la
valve d~aréosol et ceci ~usqui~ ce que le r~tr~cis~ement 8Qit tel
qu~ la ralv~ soit emprisonnée par la pré~orme ~ la suite de quoi
on e~ectue le ~oufflage ~ tra~ers la valve en emp~chant 16expan-
~ion de la par-tie de col entourant directement la valve,
Dan~ un mode de réalisation p~rticulier le proc~dé de
~abrication de corps creux en matiare thermoplasti~ue, dans lequel
on chau~e ladite pre~o~me ~ une temp~rature supérie~-re et voisine
de la temp~rature de tran~ition vitreuse de la matière the~mopla~-
tique~ et l~on provoque un étirage axial de la pré~orme, e~t ca
ract~ri~e par le ~ait que l,9on provoque une orientation bi-axiale
de la totalit~ de la pré~orme, y co~npri~ la partie destinée
ionmer le col du corp~ creux, puis ~ue l~on fige la préforme ~
l9état or~enté et l'on e~eotue une opéxation de thermo~tabili-
sation de la pr~orme, ~ la suite d~s quoi, on dé~orme la pr~forme
orientée pour ob-te~ir la ~orme dé~initive du corps creux,
De préférence, o~ provoque 190rientation bi axiale de la
totalit~ de la pré~orme par expansion radiale aprè~ tirage axial
ou ~imult~ment a~ec calui-ci,
Dan~ un mode de mise en oeuvre pré~éré d~ l'in-
ve~tion, on provoque l~.étlrage a~ial de la pr~forme ju~u~ ~ui
co~érer une longueur au moin~ ~ale ~ 255 fois sa longueur ini-
tiale,
I)e îaçon ava~tagau~e la pré~orme or~ent~e est déîormée
par expE~n~ion j~squ!~ lui con~érer un diamatre au moins égal ~ 2,5
~ois le diam~tre de la pré~orme orierltée.
Dan~ u~ mode de mise en oeuvre particulier9 notamment
pour des pol~mares de type "cristallin"~ 11 e~t particuliarement
avantageux de r~aliser llopératio~ de thermostabilisation de la
7~5~6
pr~forme ~ une -temp~rature sup~rieure ~ la tempéra-ture de cristal-
lisation du polym~re,
~'invention a également pour objet~ ~ titre de produit~
industriel~ nouvea~x7 les corps creux obtenu~ par le procédb selon
lqinvention~
Eniin l9in~entio~ a également pour ob~et~ ~ titre de
produits intermédiaire~ nou~eaux, deY préIormes en mati~re ther~no-.
plastique de~tin~e~ ~ atre ~oufflée~ et qui ~ont caractérisée~ par
le fait qu~elle~ ont ~ubi~ par ~tlreme~t, une lmporta~te diminut~on
de dia~tre da~s les condition~ selo~ l~invention~
Dlautres a~tage3 et car ctéristiques de llinventio~
appara~tront ~ la lecture de la descript~ on ~uiTant~ t faite ~ ti-
tre d~exemple non limitati~ et ~e ré~rant au de~in ~nnex~ dan~
lequei:
- la figure 1 représente Ime ~ection axiale d'une pr~-
~orme extrudée-~ou~*lée avant étirement,
- la ~igure 2 repré~ente oette pré~orme après étir@ment?
- la ~igure 3 repré~ente wne section du corp~ creux dé-
~initif avec un ~ragme~ du moule9
- la figure 4 représ~nte une section axiale d~une préfor-
me i~ctée~sou~lé~
- la ~i~ure 5 repr~sente cette pré~orme apra~ étirem~nt9
- la ~igure 6 repr~sente une se¢tio~ du corps creu~
déiiniti~ obtenu a~ec un ~r~gment du moule,
- la ii~ure 7 représ~nte une pré~orme apr~s the~mostabi-
lisation ~elon une Yariante de l~ ention~
On se r~ère au~ figures 1 ~ 3.
On veut r~alis~r~ par exemple, un corps creux tel ~u'une
bouteille destin~e ~ ré~lster ~ la prsssion9 par exemple pour co~--
3 tenir de3 liquides carbonatée~ qui soit transparente et ~usc~ptiblQ
de ~ubir des ~lévations importante~ de temp~rature, voire d~atre
st~rilisée. Pour cela on extrude par un procédé co~ventio~nel
-6-
45~6
une paraison en un polyeater thermopla~tique, tel que par exempl~
le polyt~raphtalate d~.éthyl~ne-glycol, C~tte parai~on e~t en~uite
reprise de faço~ tout-~fait clas~ique dans un moule par exemple
en deux piace~ s~parable~ ~résentant une cavite correspondant
la pre~orme d~ir~e ~t dont le~ paroi~ sont énergiquement re-
~roidies, ~a para~son y est expans~e par introduction d'un fluide
thermorégul~ 80U8 pression jusqu'~ lui iaire épouser par~aiteme~t
1~ fo~mes de la c~ité du moule~ ~a pré~orme ~e re~roidit bru-
talement au oontac-t du moule ce qui lui permet d~acquérir une
structure amorphe, ~a pr~forme ensuite démoulée présente la for-
me repr~entée æur la ~igure 1 avec une partie sup~rieure 1 désign~e
par la suite sous le terme de fausse-bage, un corps ~en~iblement
cylindrlque 2 et un ~ond 3.
On ~oit au-dessu~ de la ~one appel~e fausse-bague 1 une
autre zone aplatie 4 qui corre~pond à la partie de la parai~on qui
e~t coinc~e entre le~ deux parties ~lu moule de pr~orme lor~ de la
~ermeture d~ celles-cl sur la parai~ion et qui permet donc le main-
tien de la paraison ~ l'intérieur du moule de pr~forme avant et
pe~d~nt le sou~flage, Cette ~one 4 e~t ensuite chutée par des mo-
20 yen~ classiques comme on le voit sur la ~igure 2,
Aprè~ la chute de la partie 49 on réchau~fe soigneuse-
me~t la pré~orme ju~qu~.~ une tempe~ature comprise entre 1 et 30
au de~sus de la ~empérature de transition vitreuse, De pré~érence9
par un chauffage dif~rentiel, par exemple par rayon~emsnt la par-
tie sup~rieure de corps~ dans la zone 2a est amené~ à une temp~ra-
ture moyenne ~upérieure ~ celle de la temp~rature d~ la matièrè
dans les zones inférieures du corps 2 et du fond 3,
~ a préforme ainsi chau~fée est ensuite introduite dan3
le moule de sou~flag~ d~initi~ 8 dans lequ~l elle est maintenue
par la partie supérieure du moule qui épouse ~rcitement les ~or~es
de la faus~e-bague 1~
Sans perdre de temps on introdui-t ~ térieur de la
~ 7 ~ 6
pr~iorma u~e tige coulissante 5 animée d'un mou~ement a~ial qui
repousse le ~ond 3 en provoquant un ~-tirement ou allongem~nt de
la préforme en m8me temps qu~u~e diminution de diam~tre et une
d~minution d~pais~eur, On voit sur la ~igure 2 la pré~orme a~-
longée et rétrécie ~ la ~in ds ce ~tade, On v~it notamment que
du ~ait de la dif~érence de te~p~rature e~tre la zone 2a et les
autre~ zones de la préforme initiale~ le rétréci3sement e~t plus
important dans la zone 6, qui correspond à la zone 2a que dans la
~one 7 correspond~nt ~ la partie in~erieure de la ~ona 2, C1e~t
cette zone 6 qui servira ultérieurement ~ réaliser le col du corp~
creux. Il e~t elair que9 pour iaciliter la compréhe~sion de l~in-
vention le rétrécis~ement au ni~eau de la zone 6 a ~té sen~iblement
e~agéré ~ur le dessin.
De pré~érence la pré~orme ~llongée est au moins 192 ~ois
plus lo~gue que la pré*orme de dépa:rt représentée ~ur la ~igure 1.
Un ioi~ que l!.on a e~ec~l~ l!allongement et obtenu une
pré~orme selon la ~igure 29 la pré~orme selon la fi~ure 2, la m~-
tière ~e trouve encore au des~us de la température de transition
vitreuse, Il e~t intéressant ~ ce s~aae ae contr81er les temp~ra-
ture~ de la pr~o~me et il est ~ouhaitable d!attendre pour e~c-
tuer le ~ou~lage ultérieur que 19ensemble de la pr~orm~ ait at~
teint une temp~rature uni~orme~ On eIfectue s.lor~ un souf~lage
dé~initii de sorte que la préforme s'~xpan~e cette fois essentielle-
ment radialement pour obte~ir une con~iguration telle que cell~
representée sur la ~igure 3, On ~oit sur la ~igure 3 la ~orme
d~fi~lti~e du corp~ ~reux ain~i qu'une w e pa~tielle de la part~e
~up~rieure ~orre~po~dant ~ 1~ fau~e-bague dan~ une partie du mou~
le ~0 Apre~ démoulage cette partle ~upérieure 1 est découp~e pour
obt~nir la ~orme d~finit~e de bQuteille recherch~e.
De pre~érence l~.expansion radiale est tell~ qu~en toute
partie du corp9 creux d~initi~ le diam~tre est ~u moin~ 192 ~is
sup~riaur au diam~t~e de la partie correspondante de la pré~orme
~L079~5~6
da la ~igure 2,
~ tat de bi orientation qui est obtenu dan3 la mati~re
la ~in du ~uf~lage dé~initi~ ~e~te main~e~u.
Le sou~lage peut avantageu~ement 8tre sui~i d~un ther-
mo~ixage c~est-~-dire d~une augmentation de temp~rature qui permet
de lib~rer le~ contraintes lnterm~dia~res ré~iduelles, ce thermo-
~i~age effectué par exemple e~tre 180 et 200C,
Il e~t particuli~rement ~ntéres~ant de bien contraler
les temp~rature~ lors du sou~lage et notamment lors du sou~lage
dé~init$~, ~ cet ef~et il est par exemple possible que la pr~for
me allongée de la ~lgure 2, située dans le moule de ~ou~fl~ge dé-
~initi~ 8 re~te, lor~ d!une premi~re partie du ~oufflage à une
température ~upérieure ~ la temp~rature de transition~vitreuse~
pui~ parvient ~er~ la ~in du sou~lage ~ une te~p~rature in~érieure
¢ette temp~rature de transition ce qui permet un fixage des con-
traintes ae l'état biorlenté, le thermo~ixage final s,'e~fectuant
alors de pr~rence lors du contact sur le~ parois chau~fée~ du
moule, Blen entendu il ~erait ~galement possible d'utiliser un
moule ~ parois ~roides et e~eotuer le thermofixage aprè~ d~mou;-
~age,
On compr~nd d'apr~s lt.exemple d~ réalisation des figures1, 2 et 3, que 1~ diam~tre du corps 2 ae la préforme dans l'.~tat
de la figure 1 est in~érieur ou au plus ~gal au diamet~e du col
9 d~finiti~ da la bouteille, ce qui penmet d'.introduire la pr~orme
de la ~igure 1 dans le moule de souf~lage 8 et de procéder aux
op~rations succe~sive~ d'~tirage par la tige e~t de ~ou~lage
dé~initi~.
On ~e re~re aux figure~ 4, 5 et 6~
Dans ce mode de mise en oeuvre on réalise par exemple
lnjection-sou~lageg une pre~orme représent~e ~ur la ~igure 4 et
pos~dant une ~aus~e-bague 11, un corps 12 et un ~ond 13~ On voit
que le diametre du corp~ 12 est nettement sup~rieur au diam~tre
7 ~3~ ~
~inal du eol du corp~ creux dé~initif l9o
Dan~ ce cas on am~ne la pr~orme de la ~igure 4, ~ une
temp~rature supérieure e~ voi~ine de la température d~ tran~ition
~itreuse et, en dehors du moule de sou~flage d~flnitif, on provo-
que lfallongement et la d~minution de di~m~tra de la préforme
gr~ce ~ u~ doigt ooulis~ant axialement 15, pendant que la pr~forme
e~t solidement maintenue par sa faus~e-bague 11.
~ e doigt couli~sant 15 peut par exemple 8tre ~onstitué
par le tube 15 d~une valve d'a~ro~ol 15a et on voit sur la ~igura
5 ~u~ la f~n du mouvement de de~cente de ce tubs 15, la t~te de
val~e 15 a se trouve empri~onnée dan~ la paroi 17 dù fait de la
diminution de diametre~
A la ~in de cet allongement~ la pré~orme étant toujour~
une température voisine et sup~rieure ~ la température de tran~i
tion vitreu~e, ou ~tant ramenée ~ ~e telle température9 on place
la pr~forme allongée dan~ le moule de soufflage et l~on e~ectue
le ~ouf~lag~ au traver~ du tube 15 !par un ori~ce lat~ral non
représe~té prévu à cet effet. On voit ~ue dans ce mode de mise en
oeu~re le col 19 ne subit aucune expansion radiale.
~0 Bie~ entendu il ~era également néce~saire dle~ectuer la
diminution de diamatre de la pré~orme en dehor~ du moule de sou~-
~lag~ final da~s le~ cas o~, malgre une expansion radiale du col
lors du sou~lage final, le diam~tre de la pré~orme avant l'étirage
a~ial reste superieur au diæmatre du col définiti~ du corp~ creux~
Dan~ une variante de l'invention on introduit ~ l~int~ -
rieur de la pr~o~mc chau~f~e la tige coulis~ante 5 ~an3 mettre la
pr~orme dan~ le moule de ~ou~lage. On ~oit ~ur la figure 2 la
pr~orme allong~e et r~tr~cie ~ la ~in de ce ~tade.
De préf~rence, la pré~orme allongée est de 2,8 ~ ~roi~ -
foi~ plu9 lo~gue que la pr~iorme de départ représentée ~ur la~igure 1,
On réallse alor~ une expan ion radiale de la pr~orme~
--10_
~745 16
et l~on effectue un chauP~age de la pré~orme de ~açon ~ réaliser
une thermostabilisati~n en vu~ de lib~rer les contraintes inter
m~diaire~ résiduelles, ca ch~uffage ste~iectu~nt à la température
d~environ 180C, c'est-~-dire ~up~rieure ~ la température de
cri~talli~ation du polym~re utilis~ ~140C)~
DU fait que l~op~ration de thermostabilisation ~'ef~ec~ue
~ l'ext~rieur du moule permettant de réaliser le corps creux dé~i-
niti~ il est po~slble dlaccro~tre les caden¢es de production,
~a préforme après l~op~ration de thermostabilisation
pr~sente la ~orm~ repr~sent~e sur la figure 7.
On place ensuite la pre~orme dans le moule de sou~flage
du corps cre~ et l~on expanse la pré~orme de façon ~ lui eon~rer
un diam~tre ~al de préiérence de 3 ~ 3,~ de di~matre de la pr~
forme orient~e jusqul.a obtenir une oon~igurat$on telle que celle
représentée sur la ~igure 3~
~état dlorientation bi-axiale communiqué ~ la matiare
reste mainte~ù et on con~tate une meilleure homogén~isation de3
contraintes et une plu~ grande stabilité dimen~ionnelle de~ corps
creux obtenus.
~es corps creux obtenus présentent une r~sistance ~ la
tractio~ a~iale de 10 ~ 1~ k ~mm2 et circon~érentiellement une
r~sistancs de 20 ~ 24 k ~mm2.
~ien que l~lnvention ait ~té décrite ~ propos d~une
iorme de réalisation particuliare, il est bien entendu ~u'elle ~'y
est nullement limit~e et qu!on peut lui apporter diverses modi~i-
cations de forme ou de mat~riaux ~an~ pour cela si~loigner ni de son
cadre ni de son esprit.
