Procédé de fabrication d'un récipient tubulaire souple
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un récipient tubulaire souple en matière stratifiée.
Les récipients tubulaires souples formés de ma trières plastiques synthétiques, telles que le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle, ne conviennent pas pour contenir certaines produits, car la perméabilité de la matière plastique permet à des constituants, comme par exemple des solvants et des parfums, de diffuser vers l'extérieur à travers les parois du tube ou permet à l'oxygène ou à d'autres gaz de pénétrer dans le récipient et d'altérer son contenu. Ces récipients ont pour autre inconvénient que, contrairement aux tubes de métal, ils ne restent pas aplatis après l'expulsion d'une partie de leur contenu, mais tendent à se dilater à nouveau lorsqu'ils ne sont plus comprimés, en aspirant de l'air à travers l'orifice d'éjection.
Pour surmonter ces difficultés, on a déjà proposé de confectionner des récipients tubulaires à l'aide d'un stratifié comprenant une feuille de métal intercalée entre des couches d'une matière thermoplastique soudable à chaud. Pour former les corps de ces tubes, on enroule le stratifié sur un mandrin et on scelle par la chaleur des parties chevauchantes du stratifié. La présence d'une feuille de métal dans la paroi des récipients fabriqués à partir de ces tubes rend la paroi du tube pratiquement imperméable et s'oppose, au moins partiellement, à la tendance du récipient de se redéployer et d'aspirer de l'air lorsqu'il n'est plus comprimé.
Cependant, les tubes ainsi confectionnés ont le défaut de présenter des cordons de soudure prononcés sur leurs surfaces externes, en sorte qu'il est difficile ou impossible d'imprimer sur ces surfaces par les méthodes usuelles. En outre, comme les bords des couches cons titubantes du stratifié sont exposés au contenu du tube, le produit contenu dans le tube a tendance à s'infiltrer entre les couches et à les décoller.
La présente invention vise un procédé de fabrication de récipient tubulaire ne présentant pas les inconvénients signalés ci-dessus des récipients tubulaires connus. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on façonne un stratifié, renfermant au moins une couche de matière thermoplastique et sauf sur ses parties marginales une couche métallique en forme de tube de manière que lesdites parties marginales se recouvrent pour être réunies par fusion de manière à former un joint longitunal contenant seulement de la matière thermoplastique.
Le stratifié de matière thermoplastique et de matière métallique peut comprendre un nombre quelconque de couches, et ce nombre dépend de l'épaisseur désirée pour la paroi du tube à fabriquer et de l'épaisseur de la matière thermoplastique et de la couche métallique disponibles. Ainsi, le stratifié peut consister en une seule couche de matière thermoplastique et une seule couche métallique. Cependant, le stratifié est de préférence formé d'une couche métallique intercalée entre deux couches de matière thermoplastique.
Dans tous les cas, la largeur de la matière thermoplastique doit dépasser légèrement celle de la couche métallique pour qu'il demeure des parties marginales fusibles lorsque le stratifié est façonné en un tube.
Le stratifié peut être fabriqué par des techniques classiques de fabrication des stratifiés métal-matière thermoplastique, par exemple par la technique de revê- tement par extrusion, par la technique de revêtement au rouleau ou par la technique de collage à l'aide d'un adhésif, ou de préférence par une technique utilisant de la chaleur induite. Dans cette technique, on presse une couche de métal et une couche de matière thermoplastique l'une sur l'autre et on les réunit par chauffage de la couche de métal au moyen d'un courant induit à haute fréquence jusqu'à une température suffisante pour que la matière thermoplastique se ramollisse et adhère au métal.
Cette méthode a pour avantage de permettre de fabriquer le récipient tubulaire en une seule opération continue en partant des feuilles individuelles de matière thermoplastique et de matière métallique, en formant un stratifié avec ces matières, puis en transformant ce stratifié en récipient tubulaire.
Après la formation du tube avec son joint latéral longitudinal contenant seulement de la matière thermoplastique, il est parfois avantageux de revêtir le tube entièrement d'une matière thermoplastique, et ceci peut se faire en extrudant une matière thermoplastique fondue autour du tube et en la faisant adhérer au tube.
On peut souvent améliorer l'adhérence par un traitement de la surface externe du tube avant l'application du revêtement, par exemple en exposant cette surface à une décharge silencieuse à haute fréquence, en l'exposant à une flamme de gaz ou en la soumettant à l'action d'un gaz polarisant, tel que du chlore ou de l'ozone.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention.
Ce dessin est purement schématique et n'est pas à l'échelle.
La fig. 1 représente un appareil pour la fabrication d'un tube continu à partir duquel le récipient tubulaire peut être confectionné.
La fig. 2 est une coupe transversale d'une bande de stratifié fournie à l'appareil.
La fig. 3 est une coupe partielle du tube produit, et
la fig. 4 représente un appareil pour la fabrication en continu de la bande de stratifié fournie à l'appareil de la fig. 1.
La bande de stratifié représentée à la fig. 2 comprend une feuille 4 d'aluminium ou d'un autre métal, par exemple d'étain, intercalée entre deux couches 5 de polyéthylène ou d'une autre matière thermoplastique, par exemple de chlorure de polyvinyle ou de polypropylène. La bande représentée comprend seulement ces trois couches mais, des ensembles plus complexes peuvent être employés, pour autant que les deux couches extérieures soient formées de la même matière plastique scellable à chaud, ou de matières pouvant être scellées à chaud l'une sur l'autre.
La largeur des couches de matière thermoplastique excède la largeur de la feuille interne d'une petite valeur (en général de 6,3 à 12,7 mm) et les parties marginales dépassantes de la matière thermoplastique sont solidement soudées par la chaleur, en sorte que les bords de la feuille sont complètement enfermés dans une masse de matière plastique fondue et qu'une bordure marginale 6 d'épaisseur réduite, composée uniquement de matière thermoplastique, est formée le long de chacun des bords longitudinaux de la bande de stratifié. Comme le but est de produire un tube de section transversale circulaire, capable d'être imprimé en rond (par opposition aux tubes dits à poser à plat ), l'épaisseur de la bande de stratifié est importante.
En général, il s'est avéré que les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la bande de stratifié (en dehors de ses bordures marginales) a une épaisseur non inférieure à 0,127mm et non supérieure à 0,23 mm. Une matière qui s'est révélée satisfaisante comprend une bande d'aluminium tendre de 0,051 mm d'épaisseur et de 8,9 mm de largeur, collée entre deux couches de polyéthylène ayant chacune 0,076 mm d'épaisseur et 10,2 mm de largeur. Une autre matière appropriée comprend une feuille de métal n'ayant que 0,025 mm d'épaisseur entre des couches de polyéthylène de 0,051 mm d'épaisseur. De préférence, l'épaisseur des bordures marginales est la moitié de celle du reste du stratifié, pour des raisons évidentes.
La largeur de la matière dépend du diamètre du tube désiré et peut varier suivant les besoins. La bande de stratifié est parfaitement flexible et peut être stockée en galette.
Une bande de stratifié (fig. 2) est débitée par une galette 7 (fig. 1) et amenée sur un mandrin 8, supporté par l'une de ses extrémités et pourvu à cette extrémité d'un orifice 9 d'admission d'air sous pression, éjecté par un orifice 10 ménagé à rextrémité opposée du mandrin.
Des raccords 1 1 servent à l'admission d'un liquide de refroidissement qui circule dans des canaux du mandrin, et traverse une filière 12 de formation du tube ou d'enroulement, puis une filière annulaire de revêtement 13, alimentée en matière thermoplastique fondue par une boudineuse 14. Le support du mandrin permet un réglage fin de sa position, afin qu'il puisse être centré exactement dans les filières.
La bande de stratifié débité par la galette 7 est formée avec ménagement autour du mandrin par la filière 12, en sorte qu'elle prend une forme cylindrique avec les bordures latérales de la bande se recouvrant mutuellement sur toute leur largeur. A la sortie de la filière 12, ces bordures chevauchantes sont engagées par un galet chauffé 15 ayant la même largeur que chacune des bordures, et qui fait se souder les bordures sur toute leur largeur, mais il n'est pas essentiel que le joint ainsi formé soit soudé continuellement et parfaitement et il suffit que les bords de la bande soient tenus ensemble de façon que la forme cylindrique donnée à la bande par la filière 12 soit conservée.
Alors qu'il est encore supporté par le mandrin, le tube traverse la filière d'enduction 13, qui applique la matière thermoplastique fondue débitée par la boudineuse 14 en une couche uniforme sur toute la surface extérieure du tube. La matière thermoplastique fondue extrudée par la filière 13 fait fondre la surface extérieure de la feuille de matière thermoplastique 5, en sorte qu'elle se colle solidement à cette dernière et scelle parfaitement la soudure du tube. Le refroidissement du mandrin par un liquide assure un refroidissement rapide du tube, ce qui prévient une fusion non désirée des couches de matière thermoplastique du stratifié. Le tube refroidi est saisi par une paire de cylindres extracteurs 16, qui tirent le tube et la bande dont il est formé à travers les filières de formation et de revêtement.
La longueur de tube comprise entre l'extrémité du mandrin 8 et les cylindres extracteurs 16 est maintenue en forme cylindrique par la pression de l'air éjecté par l'orifice 10.
Dans l'appareil représenté à la fig. 1, une bande de stratifié préformé est amenée sur le mandrin 8 à partir de la galette 7. La fig. 4 représente un appareil pour la formation d'une bande de stratifié au début de l'opéra- tion et, dans la mise en oeuvre préférée de l'invention, la galette 7 de la fig. 1 est remplacée par l'appareil de la fig. 4.
Dans ce dernier, un ruban métallique 4 est débité par une galette 24 et une feuille de matière thermoplastique 5 est débitée par deux galettes 25 et 35. Les trois feuilles passent entre deux galets 26, 27, qui les rapprochent, puis sont pressées ensemble entre des galets 28, 29, au moins le galet 28 ayant une surface de matière non métallique. A l'intérieur du galet 28 se trouve un bobinage d'induction 30 alimenté en courant à haute fréquence, par exemple d'environ 2 Mc/sec. et entre 1 l/2 et 10 kW. Ceci induit un courant dans la feuille 4, qui se chauffe et ramollit la matière thermoplastique sur ses deux côtés suffisamment pour faire adhérer les trois couches ensemble.
Les bords longitudinaux des bandes de matière thermoplastique peuvent être scellées par la chaleur avant, pendant ou après le passage des trois couches entre les galets 28 et 29, par exemple au moyen de galets chauffés ou, ils peuvent ne pas être scellés du tout à ce moment, cette opération étant confiée au galet chauffé 15 qui doit alors produire suffisamment de chaleur pour faire fusionner toutes les parties marginales de matière thermoplastique ensemble.
Le tube continu produit consiste en une couche interne 5 (fig. 3) de matière thermoplastique, une couche 4 de métal et une couche externe plus épaisse, exempte de cordon, de matière thermoplastique formée par la fusion de la couche externe 5 du stratifié avec la matière thermoplastique supplémentaire fournie par la filière d'enduction. La surface extérieure du tube terminé est lisse et peut facilement recevoir une impression sur toute sa circonférence. Sur la surface intérieure du tube, le joint ne fait que peu ou pas de saillie et, par conséquent, n'entrave pas les opérations subséquentes éventuelles, au cours desquelles le tube est amené sur des broches cylindriques pour le soudage, l'impression ou d'autres opérations.
Les bords du métal sont isolés du contenu par le joint interne, du fait qu'ils sont enfermés dans la matière thermoplastique solide formée par les bordures chevauchantes 6.
A la sortie des cylindres extracteurs 16, le tube est tronçonné en longueurs appropriées aux récipients tubulaires désirés, et la fabrication de ces récipients est terminée de manière connue, par soudage d'une pièce terminale de matière thermoplastique sur une extrémité d'un tronçon du tube. Le récipient reçoit ensuite une impression, puis est rempli par l'extrémité ouverte, qui est ensuite scellée, généralement par aplatissement de la partie terminale du tube et soudage des parois l'une sur l'autre.
La couche de feuille de métal 4 ne s'étend pas sur toute la périphérie de la paroi du récipient les deux bords de la feuille étant séparés par une distance correspondant à la largeur des bordures 6 de la bande préstratifiée. Par conséquent chacun des récipients produits comprend une partie de sa paroi, s'étendant longitudinalement, qui consiste seulement en matière thermoplastique. Cependant, la surface de cette partie est petite par rapport à la surface totale du tube et le degré de perméabilité résultant de l'absence de feuille métallique dans le joint est en général sans importance pratique. Bien entendu, il est possible de réduire la perméabilité en diminuant la largeur des bordures 6 aux marges de la bande de stratifié.
Une feuille métallique collée à du papier peut être utilisée à la place de feuille métallique seule pour l'une des couches, par exemple la couche centrale, de la bande préstratifée. D'autres matières thermoplastiques que celles mentionnées peuvent être utilisées pour les couches externe et interne de la bande. Le revêtement thermoplastique extrudé sur la surface externe du tube formé à partir de la bande peut être en une matière différente de celle employée pour la bande préstratifiée elle-même, auquel cas il peut être nécessaire de prendre des précautions spéciales assurant un collage correct de la matière extrudée à la surface externe du tube.
Ainsi, avant que le tube formé à partir de la bande de stratifié atteigne la filière d'enduction 13, on peut le faire traverser une décharge électrique à effluve ou une flamme de gaz, ou le soumettre à l'action d'un gaz polarisant tel que du chlore ou de l'ozone.
Method of manufacturing a flexible tubular container
The present invention relates to a method of manufacturing a flexible tubular container made of laminated material.
The flexible tubular containers formed of synthetic plastic materials, such as polyethylene and polyvinyl chloride, are not suitable for containing certain products, because the permeability of the plastic material allows constituents, such as for example solvents and perfumes, diffuse outwardly through the walls of the tube or allow oxygen or other gases to enter the container and spoil its contents. These containers have the other drawback that, unlike metal tubes, they do not remain flattened after the expulsion of part of their content, but tend to expand again when they are no longer compressed, sucking in l air through the ejection port.
To overcome these difficulties, it has already been proposed to make tubular containers using a laminate comprising a metal sheet interposed between layers of a heat-weldable thermoplastic material. To form the bodies of these tubes, the laminate is wound on a mandrel and overlapping portions of the laminate are heat sealed. The presence of a metal foil in the wall of containers made from these tubes renders the tube wall substantially impermeable and counteracts, at least partially, the tendency of the container to redeploy and suck up air. air when it is no longer compressed.
However, the tubes thus made have the drawback of having pronounced weld beads on their external surfaces, so that it is difficult or impossible to print on these surfaces by the usual methods. Further, because the edges of the staggering cons layers of the laminate are exposed to the contents of the tube, the product in the tube tends to seep between the layers and peel them off.
The present invention relates to a method of manufacturing a tubular container that does not have the drawbacks mentioned above of known tubular containers. This process is characterized in that a laminate is formed, comprising at least one layer of thermoplastic material and except on its marginal parts a metal layer in the form of a tube so that said marginal parts overlap to be fused together in such a way. to form a longitudinal seal containing only thermoplastic material.
The laminate of thermoplastic material and metallic material can have any number of layers, and this number depends on the desired thickness for the wall of the tube to be manufactured and the thickness of the thermoplastic material and the metal layer available. Thus, the laminate can consist of a single layer of thermoplastic material and a single metal layer. However, the laminate is preferably formed of a metal layer interposed between two layers of thermoplastic material.
In all cases, the width of the thermoplastic material should slightly exceed that of the metal layer so that fusible marginal portions remain when the laminate is formed into a tube.
The laminate can be made by conventional techniques for manufacturing metal-thermoplastic laminates, for example by the extrusion coating technique, by the roll coating technique, or by the glue technique using an extrusion coating technique. adhesive, or preferably by a technique using induced heat. In this technique, a layer of metal and a layer of thermoplastic material are pressed onto each other and joined by heating the metal layer by means of an induced current at high frequency to a sufficient temperature. so that the thermoplastic material softens and adheres to the metal.
This method has the advantage of allowing the tubular container to be manufactured in a single continuous operation starting from the individual sheets of thermoplastic material and metallic material, forming a laminate with these materials, and then converting this laminate into a tubular container.
After forming the tube with its longitudinal side seal containing only thermoplastic material, it is sometimes advantageous to coat the tube entirely with a thermoplastic material, and this can be done by extruding molten thermoplastic material around the tube and making it. adhere to the tube.
Adhesion can often be improved by treating the outer surface of the tube prior to coating application, for example by exposing this surface to silent high frequency discharge, exposing it to a gas flame, or subjecting it to to the action of a polarizing gas, such as chlorine or ozone.
The appended drawing illustrates, by way of example, a preferred implementation of the method according to the invention.
This drawing is purely schematic and is not to scale.
Fig. 1 shows an apparatus for the manufacture of a continuous tube from which the tubular container can be made.
Fig. 2 is a cross section of a strip of laminate supplied to the apparatus.
Fig. 3 is a partial section of the produced tube, and
fig. 4 shows an apparatus for the continuous manufacture of the laminate strip supplied to the apparatus of FIG. 1.
The strip of laminate shown in FIG. 2 comprises a sheet 4 of aluminum or of another metal, for example of tin, interposed between two layers 5 of polyethylene or of another thermoplastic material, for example of polyvinyl chloride or of polypropylene. The strip shown comprises only these three layers but, more complex assemblies can be employed, as long as the two outer layers are formed of the same heat-sealable plastic material, or of heat-sealable materials one on top of the other. other.
The width of the layers of thermoplastic material exceeds the width of the inner sheet by a small amount (usually 6.3 to 12.7 mm) and the protruding marginal portions of the thermoplastic material are firmly heat-sealed, so that the edges of the sheet are completely enclosed in a mass of molten plastic material and that a marginal border 6 of reduced thickness, composed only of thermoplastic material, is formed along each of the longitudinal edges of the strip of laminate. Since the aim is to produce a tube of circular cross section capable of being printed in the round (as opposed to the so-called lay-flat tubes), the thickness of the laminate strip is important.
In general, it has been found that the best results are obtained when the laminate strip (apart from its marginal edges) has a thickness of not less than 0.127mm and not more than 0.23mm. One material which has been found to be satisfactory comprises a strip of soft aluminum 0.051mm thick and 8.9mm wide, glued between two layers of polyethylene each 0.076mm thick and 10.2mm wide. . Another suitable material comprises a sheet of metal only 0.025 mm thick between layers of 0.051 mm thick polyethylene. Preferably, the thickness of the marginal edges is half that of the rest of the laminate, for obvious reasons.
The width of the material depends on the diameter of the desired tube and can vary as needed. The laminate strip is perfectly flexible and can be stored as a wafer.
A strip of laminate (Fig. 2) is fed by a wafer 7 (Fig. 1) and fed onto a mandrel 8, supported by one of its ends and provided at this end with an orifice 9 for admission of pressurized air, ejected through an orifice 10 provided at the opposite end of the mandrel.
Connections 1 1 are used for the admission of a cooling liquid which circulates in the channels of the mandrel, and passes through a die 12 for forming the tube or winding, then an annular coating die 13, supplied with molten thermoplastic material by an extruder 14. The mandrel support allows fine adjustment of its position, so that it can be centered exactly in the dies.
The strip of laminate fed by the wafer 7 is formed sparingly around the mandrel by the die 12, so that it takes a cylindrical shape with the lateral edges of the strip overlapping each other over their entire width. On leaving the die 12, these overlapping edges are engaged by a heated roller 15 having the same width as each of the edges, and which causes the edges to weld over their entire width, but it is not essential that the joint thus formed is welded continuously and perfectly and it is sufficient that the edges of the strip are held together so that the cylindrical shape given to the strip by the die 12 is maintained.
While still supported by the mandrel, the tube passes through the coating die 13, which applies the molten thermoplastic material fed from the extruder 14 in a uniform layer over the entire outer surface of the tube. The molten thermoplastic material extruded from the die 13 melts the outer surface of the thermoplastic material sheet 5, so that it adheres firmly to the latter and perfectly seals the weld of the tube. Liquid cooling of the mandrel provides rapid cooling of the tube, which prevents unwanted melting of the thermoplastic layers of the laminate. The cooled tube is gripped by a pair of extractor rollers 16, which pull the tube and the web from which it is formed through the forming and coating dies.
The length of tube between the end of the mandrel 8 and the extractor rolls 16 is maintained in a cylindrical shape by the pressure of the air ejected from the orifice 10.
In the apparatus shown in FIG. 1, a strip of preformed laminate is fed onto the mandrel 8 from the wafer 7. FIG. 4 shows an apparatus for forming a strip of laminate at the start of the process and, in the preferred embodiment of the invention, the wafer 7 of FIG. 1 is replaced by the apparatus of FIG. 4.
In the latter, a metal strip 4 is fed by a wafer 24 and a sheet of thermoplastic material 5 is fed by two wafers 25 and 35. The three sheets pass between two rollers 26, 27, which bring them together, then are pressed together between rollers 28, 29, at least the roller 28 having a surface of non-metallic material. Inside the roller 28 is an induction coil 30 supplied with current at high frequency, for example of about 2 Mc / sec. and between 1 l / 2 and 10 kW. This induces a current in the sheet 4, which heats up and softens the thermoplastic material on its two sides enough to adhere the three layers together.
The longitudinal edges of the strips of thermoplastic material may be heat sealed before, during or after the passage of the three layers between the rollers 28 and 29, for example by means of heated rollers or, they may not be sealed at all at this. moment, this operation being entrusted to the heated roller 15 which must then produce sufficient heat to merge all the marginal portions of thermoplastic material together.
The continuous tube produced consists of an inner layer 5 (Fig. 3) of thermoplastic material, a layer 4 of metal and a thicker, bead-free outer layer of thermoplastic material formed by the fusion of the outer layer 5 of the laminate with the additional thermoplastic material supplied by the coating die. The outer surface of the finished tube is smooth and can easily be printed around its entire circumference. On the inner surface of the tube, the seal protrudes little or no protrusion and therefore does not interfere with any subsequent operations, during which the tube is brought over cylindrical pins for welding, printing or other operations.
The edges of the metal are isolated from the contents by the internal seal, as they are enclosed in the solid thermoplastic material formed by the overlapping edges 6.
On leaving the extractor cylinders 16, the tube is cut into lengths suitable for the desired tubular containers, and the manufacture of these containers is completed in a known manner, by welding an end piece of thermoplastic material onto one end of a section of the tube. tube. The container then receives an impression and is then filled through the open end, which is then sealed, usually by flattening the end portion of the tube and welding the walls together.
The layer of metal foil 4 does not extend over the entire periphery of the wall of the container, the two edges of the foil being separated by a distance corresponding to the width of the edges 6 of the pre-laminated strip. Therefore each of the produced containers comprises a part of its wall, extending longitudinally, which consists only of thermoplastic material. However, the area of this part is small compared to the total area of the tube, and the degree of permeability resulting from the absence of metal foil in the joint is generally of no practical importance. Of course, it is possible to reduce the permeability by reducing the width of the borders 6 at the margins of the laminate strip.
A foil bonded to paper can be used instead of foil alone for one of the layers, for example the core layer, of the pre-laminated tape. Other thermoplastics than those mentioned can be used for the outer and inner layers of the strip. The thermoplastic coating extruded onto the outer surface of the tube formed from the strip may be of a different material from that employed for the pre-laminated strip itself, in which case it may be necessary to take special precautions to ensure proper bonding of the strip. material extruded to the outer surface of the tube.
Thus, before the tube formed from the strip of laminate reaches the coating die 13, it can be passed through an electric corona discharge or a gas flame, or subjected to the action of a polarizing gas. such as chlorine or ozone.