CH628279A5

CH628279A5 - Procede de fabrication de bouteilles en resine polyester sature.

Info

Publication number: CH628279A5
Application number: CH1230478A
Authority: CH
Inventors: Harumi Kinoshita; Hideo Kushida; Takeshi Itakura; Masao Akutsu; Takuzo Takada; Hiroaki Sugiura
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1982-02-26
Also published as: DE2852061C2; IT7830485A0; FR2410550B1; FR2410550A1; NL182131C; US4496517A; AU508942B2; GB2009029A; NL182131B; GB2009029B; IT1101507B; DE2852061A1; AU4201278A; CA1117721A; NL7811782A

Description

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication de bouteilles en résine polyester saturé, fixé thermiquement.

Les bouteilles en résine polyester saturé ont acquis un intérêt accru, en raison de leur avantage de ne pas présenter d'exsudation de matières nocives, notamment de solvants provenant de ces bouteilles, et de ne pas dégager de gaz nocifs lorsqu'elles sont brûlées après usage. Les bouteilles sont généralement moulées par orientation biaxiale, de manière à accroître la résistance mécanique du matériau. Toutefois, les bouteilles en résine polyester saturé, ainsi fabriquées par orientation biaxiale, ont tendance à présenter des tensions résiduelles sur leurs parois internes. Il en résulte que, si l'on remplit les bouteilles d'un liquide à haute température, par exemple, en vue d'une stérilisation, il se produit une déformation à chaud, due aux tensions, ce qui réduit notablement le volume de ces bouteilles. En outre, lorsque le liquide à haute température contenu dans les bouteilles se refroidit, la pression dans les bouteilles diminue, ce qui entraîne parfois des déformations de celles-ci. Pour empêcher de telles déformations, on a prévu de munir les parois des bouteilles de nervures de renforcement, ou bien on a utilisé des bouteilles de configuration irrégulière difficilement déformable. Toutefois, si les bouteilles en résine polyester saturé sont formées suivant une telle configuration irrégulière par orientation biaxiale, lesdites tensions sont encore plus marquées, de sorte que la déformation à chaud entraîne de sérieux inconvénients.

Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, le procédé selon l'invention comprend, dans une première étape, le chauffage d'un matériau tubulaire à une température appropriée pour l'orientation biaxiale, puis la mise en place de ce matériau dans un moule chauffé en vue d'effectuer le moulage par soufflage; dans une seconde étape, le soufflage d'air comprimé dans le matériau tubulaire, tout en introduisant une tige d'extrusion en vue d'effectuer l'orientation biaxiale; dans une troisième étape, le chauffage de la bouteille à une température plus élevée que la température de chauffage du matériau tubulaire, la pression dans la bouteille étant maintenue en vue d'effectuer le fixage thermique après formage de la bouteille par l'orientation biaxiale, et, dans une quatrième étape, l'abaissement de la température de la bouteille et son extraction du moule.

Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple le procédé de l'invention.

Sur ce dessin:

— la fig. 1 est une vue en coupe d'un matériau tubulaire utilisé dans le procédé selon l'invention;

— la fig. 2 est une vue en coupe représentant le matériau tubulaire placé dans un moule en vue de former une bouteille;

— la fig. 3 est une vue en coupe illustrant les conditions de chauffage dans le moule de l'exemple 2;

— la fig. 4 est une vue en coupe illustrant l'orientation biaxiale du matériau tubulaire dans le moule;

— la fig. 5 est une vue en coupe représentant la formation d'une bouteille dans l'exemple 3;

— les fig. 6A et 6B sont des vues en coupe montrant la saillie du fond d'une bouteille, dans un moule dans l'exemple 3 ;

— les fig. 7A et 7B sont, respectivement, une vue dé côté et une vue du fond, montrant la déformation d'une bouteille avec une saillie formée par une autre tige;

— la fig. 8 est une vue en coupe illustrant une méthode permettant de réduire les tensions résiduelles dans une bouteille.

Le procédé de fabrication, selon l'invention, d'une bouteille en résine polyester saturé sera décrit en se référant aux fig. 1 et 2. En premier lieu, un matériau tubulaire 1 en résine polyester saturé est moulé, par exemple par injection. Le matériau tubulaire 1 présente une forme tubulaire munie d'une ouverture à la partie supérieure. Une partie 2 formant un col, ou un goulot, à la partie supérieure est ■ conformée de préférence selon la même configuration que celle du produit final. Autour de la partie 2 formant goulot, des filets 3 sont formés en vue de coopérer avec un bouchon. La partie inférieure du matériau tubulaire 1 est fermée de manière à former un fond 4. Après le moulage par injection, le matériau tubulaire 1 est refroidi rapidement, de manière à empêcher la cristallisation de la résine polyester saturé et l'opalisation dudit matériau tubulaire 1.

Le matériau tubulaire 1 est ensuite chauffé à une température appropriée pour l'orientation biaxiale (environ 75-100°C), et est placé dans un moule 5 pour moulage par soufflage. Comme moule 5, on utilise un moule pouvant être chauffé à une température (par exemple 130°C) plus élevée que la température du matériau tubulaire 1 (par exemple 95° C) et pouvant être refroidi à une température de refroidissement (par exemple 100°C) après fixage thermique. Le chauffage ou le refroidissement du moule 5 peut se faire extérieure2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

628279

ment; suivant une variante, des moyens plus appropriés, tels que décrits à l'exemple 2, peuvent aussi être employés.

Le moule 5, à l'intérieur duquel on a placé le matériau tubulaire 1, est chauffé préalablement à une température élevée (environ 130°C). Une tige d'extrusion 6 est alors insérée en direction du bas, dans le matériau tubulaire 1, à travers le goulot 2. Il est prévu dans la tige 6 un trou d'aération 7 s'étendant dans l'axe de la tige, pour le passage de l'air comprimé à travers cette tige. Un nombre voulu d'orifices d'aération 8 reliés au trou d'aération 7 est prévu à la partie inférieure et sur les côtés de la tige 6, A travers les orifices 8 de la tige 6, de l'air comprimé est soufflé dans le matériau tubulaire 1, de façon à dilater ce dernier. En même temps, le fond 4 est poussé vers le bas au moyen de la tige 6, afin d'effectuer l'orientation biaxiale dudit matériau tubulaire 1.

Par expansion du matériau tubulaire vers l'état final d'une bouteille 9, le formage de cette bouteille s'effectue par contact avec les parois internes 5a du moule. Du fait que ces parois 5a du moule sont portées à une température supérieure à celle du matériau tubulaire 1, la bouteille est fixée thermiquement par contact avec les parois 5a. Une tension provoquée par l'orientation biaxiale disparaît par fixage thermique. Dans ces conditions, la bouteille n'est pas déformée, du fait qu'elle est remplie d'air sous pression élevée.

La durée du traitement de fixage thermique est d'environ 30 s, lorsque la température du moule est de 130°C, pour empêcher la cristallisation du polyester saturé utilisé comme matériau de la bouteille. Ce moyen est employé, du fait que la résistance mécanique de la bouteille est réduite par opalisation. Toutefois, seule la surface de la bouteille peut être opalisée dans une mesure telle que sa résistance mécanique ne soit pas affectée, en vue de l'obtention d'une bouteille dépolie. Dans un tel cas, le temps de fixage thermique peut être prolongé.

Après fixage thermique, la température du moule est abaissée à environ 100°C, puis la bouteille 9 mise en forme est retirée du moule. La raison de l'abaissement de température du moule tient au fait que la paroi du tronc de la bouteille est durcie par abaissement de la température de la bouteille, ce qui empêche toute déformation de cette bouteille par une force extérieure lorsque ladite bouteille est retirée.

Pour réaliser l'abaissement de température, on peut employer une méthode selon laquelle de l'air de refroidissement est introduit dans la bouteille à travers les orifices 8, cela en complément à un processus consistant à refroidir le moule extérieurement.

Conformément au procédé décrit précédemment, la tension interne de la bouteille, due à l'orientation biaxiale, se trouve fixée thermiquement, de sorte qu'il ne se produit plus de déformation thermique, même si la bouteille est chauffée. La température de traitement lors du fixage thermique est réglée à une valeur supérieure à la température à laquelle la bouteille sera chauffée durant l'emploi dans la pratique. Lorsque la bouteille est mise en forme par orientation biaxiale, cette bouteille est fixée thermiquement par le moule chauffé. De ce fait, contrairement aux procédés connus, la formation de la bouteille et le fixage thermique peuvent être effectués en une seule fois, la formation de la bouteille pouvant être parachevée rapidement. En outre, la réduction du temps de chauffage pour le fixage thermique empêche avantageusement l'opalisation de la bouteille.

Bien que, dans l'exemple précité, le fixage thermique soit effectué par chauffage du moule 5 à environ 130° C, on peut employer une autre méthode selon laquelle le moule est chauffé à 100°C et de l'air comprimé, par exemple à 200° C, est soufflé dans la bouteille. Après fixage thermique, de l'air de refroidissement est soufflé dans la bouteille.

Bien que de l'air comprimé à température élevée soit soufflé uniquement dans le traitement de fixage thermique, cet air peut être utilisé par l'orientation biaxiale vers le fixage thermique s'il n'en résulte aucun dommage durant l'orientation biaxiale.

Dans ce cas, la température du moule est réglée à environ 100°C et, de ce fait, il n'est pas nécessaire de modifier la température du moule durant l'étape de fixage thermique et avant de retirer la bouteille. En conséquence, il n'est pas nécessaire de recourir à un grand dispositif de réglage de la température, et le traitement de fixage thermique peut s'effectuer rapidement.

L'exemple 2 de l'invention sera maintenant décrit en se référant aux fig. 3 et 4. Dans cet exemple, le chauffage dans le moule, pour le fixage thermique, s'effectue au moyen d'une lampe infrarouge 10, des ouvertures 11 pour le passage de l'eau de refroidissement étant ménagées dans le moule 5 afin d'empêcher un chauffage excessif du moule ou pour assurer le refroidissement de ce dernier. La surface intérieure du moule 5 peut être garnie d'un revêtement métallique 12, tel que l'aluminium ou l'acier inoxydable, différent du matériau du moule. Dans ce cas, seule la surface intérieure du moule 5 peut être aisément chauffée, suivant la différence de conductibilité thermique. Les autres étapes de la fabrication des bouteilles sont les mêmes que dans l'exemple 1.

Dans l'exemple 2, seule la surface intérieure du moule peut être chauffée rapidement, de sorte que l'énergie requise pour le chauffage est réduite, ce qui accroît le rendement de la fabrication. Lorsque le moulage de la bouteille est répété plusieurs fois, la température du moule est généralement élevée. Toutefois, dans un tel cas, le moule peut être maintenu à une température appropriée, au moyen d'eau circulant à travers les ouvertures 11, et il ne se présente aucune difficulté lorsque la bouteille est retirée du moule.

L'exemple 3 de l'invention sera maintenant décrit en se référant aux fig. 5 à 7A et 7B. Dans cet exemple, on considère plus particulièrement le fixage thermique du fond de la bouteille. En particulier, l'orientation biaxiale se révèle insuffisante sur le fond de la bouteille et, de ce fait, la paroi du fond devient épaisse. Il en résulte qu'une plus longue durée de chauffage est requise pour le fixage thermique, comparativement au tronc ou enveloppe qui est de moindre épaisseur. Toutefois, après une longue durée de chauffage, la surface chauffée du tronc ou du fond est opalisée. Une résine polyester saturé est cristallisée, et l'opalisation se produit au sein de celle-ci si elle est chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse (environ 70° C) et inférieure à sa température de cristallisation (environ 130°C), cela en raison d'une relation spécifique entre la température et le temps de chauffage. En conséquence, la durée du traitement de fixage thermique devrait être particulièrement réduite pour empêcher l'opalisation de la bouteille et, en même temps, toute diminution de la résistance mécanique de cette bouteille.

Dans le cas considéré, le moule 5 est réalisé de manière à présenter un trou traversant 20 au fond de ce moule, trou à travers lequel il est prévu une tige 21 ascendante formant saillie. Plusieurs passages 22 prévus dans le moule 5 permettent un transfert de la chaleur lorsque le moule est chauffé et assurent également un transfert thermique lorsque le moule doit être refroidi.

De cette façon, dans l'orientation biaxiale du matériau tubulaire 1 placé dans le moule 5, la tige 6 est insérée dans ce matériau, de manière à pousser le fond vers le bas cependant que de l'air comprimé est soufflé à travers les passages d'air 8. A une orientation suffisante, la tige 6 est tirée à mi-distance. La tige 21 est alors poussée de façon à extruder le centre du fond de la bouteille, afin de former une paroi conique soulevée 22. Il s'ensuit que la paroi supérieure en saillie est un peu plus épaisse que les parois de l'enveloppe de la bouteille, mais que la paroi soulevée 22 ainsi orientée est aussi épaisse que la paroi de l'enveloppe. Bien que la paroi du fond soit aussi conformée en saillie, la forme de la bouteille est maintenue le long des parois internes du moule, du fait que la bouteille est remplie d'air comprimé.

Deux manières différentes de réaliser le formage en saillie à l'aide de la tige 20 sont représentées aux fig. 6A et 6B. Aux fig. 7A et 7B, on a représenté la forme du fond d'une bouteille enfoncée au moyen d'une tige hexagonale.

L'orientation biaxiale étant achevée, des épaulements 23 et un tronc 24 sont fixés thermiquement par contact avec les parois

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

628279

4

internes du moule chauffé 5. Le fixage thermique du fond de la bouteille peut être effectué séparément, car il ne peut être réalisé en même temps. Le fixage thermique du fond est parfois omis, du fait qu'il est difficile de réaliser le fixage thermique de la partie supérieure de la paroi soulevée du fond. Cette omission ne cause aucun problème, du fait que, même si le fond de la bouteille est soumis à une déformation à chaud, seule la hauteur de la paroi soulevée 22 est réduite, alors que le volume de la bouteille n'est pas réduit.

Dans cet exemple, il est possible de fixer thermiquement la totalité delà bouteille par soufflage, dans la bouteille, d'air comprimé porté à température élevée, au lieu d'effectuer le fixage thermique par chauffage du moule. Par cette méthode, le fond de la bouteille se trouve également fixé thermiquement de façon sûre.

L'exemple 4 de l'invention sera maintenant décrit en se référant à la fig. 8. Dans cet exemple, une tension résiduelle dans la bouteille formée par orientation biaxiale est thermiquement fixée, de façon que, même si la bouteille est chauffée, il ne se produit aucune déformation à chaud. Dans cette méthode, une bouteille constituée par une résine polyester saturé, est placée dans un moule 30, la bouteille étant remplie d'un gaz comprimé à environ 5 kg/cm2, afin 5 d'empêcher le retrait. Le moule 30 est chauffé par circulation de vapeur ou d'huile siliconée chauffée, ou de polyéthylèneglycol, à travers les passages 31. Après une durée déterminée, un fluide de refroidissement est envoyé à travers les passages 31 pour refroidir le moule 30. La bouteille fixée thermiquement est alors retirée du moule. Le moule peut être chauffé par inductipn haute fréquence.

Suivant une variante, on peut utiliser, à la place du moule métallique, un moule constitué par un matériau de faible conductibilité thermique tel que l'amiante. Une bouteille est placée dans le moule, un gaz comprimé, porté à haute température, est soufflé de 15 manière à chauffer la bouteille, réduisant ainsi la tension résiduelle, puis la bouteille est retirée et refroidie.

10

R

3 feuilles dessins

Claims

628279 REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'une bouteille en résine polyester saturé, à partir d'un matériau tabulaire constitué par la résine polyester saturé, présentant un fond plat et une ouverture supérieure, caractérisé en ce qu'il comprend, dans une première étape, le chauffage du matériau tubulaire à une température appropriée pour l'orientation biaxiale, puis la mise en place de ce matériau dans un moule chauffé en vue d'effectuer le moulage par soufflage; dans une seconde étape, le soufflage d'air comprimé dans le matériau tubulaire tout en introduisant une tige d'extrusion en vue d'effectuer l'orientation biaxiale; dans une troisième étape, le chauffage de la bouteille à une température plus élevée que la température de chauffage du matériau tubulaire, la pression dans la bouteille étant maintenue en vue d'effectuer le fixage thermique après formage de la bouteille par l'orientation biaxiale, et, dans une quatrième étape, l'abaissement de la température de la bouteille et son extraction du moule.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fixage thermique dans la troisième étape est effectué par chauffage du moule à une température supérieure à la température de chauffage du matériau tubulaire.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fixage thermique dans la troisième étape est effectué par soufflage d'air comprimé, à 130-200° C, dans la bouteille.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air comprimé, à 130-200°C, est utilisé comme l'air comprimé dans la seconde étape et en ce que le fixage thermique dans la troisième étape est effectué au moyen dudit air comprimé à 130-200°C, le moule étant chauffé à environ 100°C.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que seule la surface interne du moule est chauffée temporairement au moyen d'une source de chaleur, avant que le matériau tubulaire soit placé dans le moule pour le moulage par soufflage, la chaleur étant utilisée pour le fixage thermique dans la troisième étape.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la température de la surface interne du moule est abaissée avant que la bouteille soit extraite du moule.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'orientation biaxiale du matériau tubulaire dans la seconde étape, le centre du fond de la bouteille est enfoncé en saillie vers l'intérieur, de façon que l'épaisseur d'une moitié inférieure de la paroi ainsi soulevée soit sensiblement la même que celle du corps de la bouteille, empêchant ainsi toute déformation thermique du fond.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que seul le fond de la bouteille est fixé thermiquement séparément, après que la bouteille a été retirée du moule, lors de la quatrième étape.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation thermique de la troisième étape est obtenue en faisant passer un fluide de transfert thermique à travers des passages dans le moule pendant que la pression dans la bouteille est maintenue à 5 kg/cm2.

10. Bouteille en résine polyester saturé, fabriquée suivant le procédé selon la revendication 1.