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RÉSUMÉ
Les corps creux en polymères thermoplastiques sont abondants, notamment dans l’industrie pharmaceutique, la cosmétique et l’alimentaire. Parmi les techniques utilisées pour leur fabrication, le soufflage bi-orienté a considérablement évolué ces dernières années. Ce procédé appliqué au polyéthylène téréphtalate a permis l’obtention de contenants attrayants, légers et résistants. Les progrès technologiques en industrie de la bi-orientation ont accentué cet essor. Les machines de soufflage peuvent s’intégrer aisément dans une chaîne d’embouteillage, elles sont même parfois combinées à la remplisseuse. Et les étapes intermédiaires d’impression de ces flacons et bouteilles s’effectuent en ligne ou en reprise.
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Bernard PLANTAMURA : Ingénieur Centrale Paris – DEA matériaux - Chef de projets R chez SIDEL Blowing & Services
INTRODUCTION
Il existe une très grande variété de corps creux en polymères thermoplastiques et de procédés pour les fabriquer, selon la taille et les marchés pour ces flacons ou récipients (pharmacie, cosmétiques, boissons, liquides divers, réservoirs, cuves…).
On peut distinguer l'extrusion-soufflage, l'injection-soufflage, le soufflage avec bi-orientation, le rotomoulage (liste non exhaustive).
L'extrusion-soufflage et l'injection-soufflage utilisent dans leur première phase les procédés d'extrusion et d'injection dont les principes généraux sont décrits dans d'autres dossiers de notre collection [cf. Doc. AM 3 700].
Ce dossier est consacré essentiellement à la technique de soufflage bi-orienté dont le matériau le plus représentatif et le plus répandu est le PET (polyéthylène téréphtalate).
Cette technique et ce matériau ont permis depuis plus d'une trentaine d'années un essor considérable des applications pour boissons et liquides alimentaires.
Cet essor est dû notamment à la grande diversité des formes possibles, à l'aspect attrayant, à la légèreté et à la résistance des bouteilles, très appréciés par les consommateurs.
L'augmentation considérable des cadences et de la productivité des machines de fabrication de bouteilles et d'embouteillage est le second facteur de ce succès technologique et commercial, qui a largement dépassé les frontières européennes et connaît une forte croissance sur les marchés mondiaux, avec un développement dans de nouvelles applications (lait, jus, thés, produits sensibles…).
Les techniques continuent à évoluer pour satisfaire les contraintes économiques et environnementales, avec notamment la mise en place de circuits de collecte et de traitement des emballages, et l'utilisation industrielle de PET recyclé.
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5. Intégration dans une ligne d'embouteillage
La ou les machines de soufflage s'intègrent comme un élément d'une chaîne de machines au sein d'une usine d'embouteillage.
Pour des marchés à cadences modérées (moins de 3 000 flacons/h) et des secteurs d'applications spécifiques (cosmétiques, pharmacie…), les bouteilles ou flacons vides sont souvent fabriqués dans des ateliers séparés. Une opération intermédiaire de décor ou d'impression peut avoir lieu en ligne ou en reprise. Les contenants sont alors stockés puis transférés vers l'atelier de remplissage ou transportés vers une usine de conditionnement.
Pour le marché des boissons, où les cadences sont très élevées (typiquement 15 000 à 60 000 b/h), la fabrication des bouteilles se fait le plus souvent en ligne avec l'embouteillage.
Les préformes sont alors achetées auprès de fournisseurs spécialisés ou fabriquées dans un atelier proche de l'atelier de soufflage-remplissage.
5.1 Remplisseuse
Il existe de très nombreux types de machines de remplissage de bouteilles et flacons, qui ne peuvent être abordés ici en détails.
Très synthétiquement, on peut dire que ces machines se distinguent par :
-
leur architecture : linéaire ou rotative ;
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le bec de remplissage et le système de dosage selon le type de liquides (gravimétrique, débitmétrique, pondéral, volumétrique, avec ou sans contre-pression…, figure 32) ;
-
le niveau de protection de la zone de remplissage par rapport à l'ambiance de l'atelier (liquides non alimentaires, boissons alimentaires, ultrapropre, aseptique…) et avec traitements éventuels des emballages (rinçage et/ou décontamination des bouteilles et bouchons).
5.2 Combi souffleuse-remplisseuse- boucheuse
Depuis les années 2000, les fonctions de soufflage, remplissage et bouchage ou capsulage peuvent être accolées et synchronisées pour former un système compact.
Cette configuration (figure 33) offre des avantages sur l'hygiène et la qualité des emballages et sur le rendement de la ligne.
Elle peut, selon les cas, réduire la flexibilité pour des changements...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DECROLY (P.) - Les apports de l'orientation moléculaire. - Plastiques Flash, p. 32-36 (1982).
-
(2) - SEGUELA (R.) - Relations mises en œuvre – structure – propriétés dans les matériaux polymères. - Revue de métallurgie, CIT/Sciences et génie des matériaux, 12, p. 1477-1487 (1999).
-
(3) - PICARD (M.) - Évolution de la microstructure d'un PET lors du bi-étirage soufflage ; corrélation au durcissement structural. - Thèse ENSMP, 199 p. (2008).
-
(4) - MARCO (Y.) - Caractérisation multi-axiale du comportement et de la microstructure d'un semi-cristallin : application au cas du PET. - Thèse ENS Cachan, 151 p. (2003).
-
(5) - GORLIER (E.) - Caractérisation rhéologique et structurale d'un PET. Application au procédé de bi-étirage soufflage de bouteilles. - Thèse ENSMP, 278 p. (2001).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Extrusion-soufflage et injection-soufflage avec ou sans bi-étirage.
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...
ANNEXES
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1 Outils logiciels
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2 Sites Internet
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3 Événements
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4 Normes et standards
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5 Réglementation
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6 Brevets
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7 Annuaire
- 7.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 7.1.1 Fournisseurs de PET
- 7.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 7.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 7.4 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
7.1.2 Matériaux barrière aux gaz
7.1.3 Additifs pour PET
7.1.4 Presses à injecter les préformes PET
7.1.5 Souffleuses cycle chaud et cycle froid
7.1.6 Matériels de contrôle
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