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Auteur(s)
-
Bernard PLANTAMURA : Ingénieur Centrale Paris – DEA matériaux - Chef de projets R chez SIDEL Blowing & Services
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Lire l’articleINTRODUCTION
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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Réalisation industrielle de la bi-orientation
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3. PET (polyéthylène téréphtalate) et applications en soufflage
Le PET a été synthétisé en 1941 par British Petroleum. Les premières productions industrielles et applications commerciales ont vu le jour dans les années 1950. La FDA (Food and Drug Administration américaine) l'autorise en 1976 pour le conditionnement des boissons.
Les premières souffleuses avec bi-orientation pour le PET apparaissent à la fin des années 1970. Les années 1980 voient le début de l'essor commercial du PET pour le conditionnement des boissons, d'abord carbonatées puis pour les eaux minérales. Les années 1990 voient le développement de nouvelles applications (jus de fruits, remplissage à chaud, flacons plats, bière…).
Les cadences maximales des souffleuses passent de 3 600bouteilles par heure en 1980 à plus de 70 000 aujourd'hui.
3.1 Fabrication du PET
Sa formule chimique est (C10H8O4)n .
Les matières premières utilisées pour sa synthèse sont l'éthylène-glycol (HOCH2—CH2OH) et l'acide téréphtalique (PTA).
Par estérification, on obtient l'hydroxyéthylène téréphtalate (HET) (figure 6 a ).
On effectue ensuite la polymérisation en phase liquide où les monomères se lient sous forme de longues chaînes (figure 6 b ). On obtient des granulés transparents amorphes de PET de viscosité intrinsèque (communément appelée IV, § 3.2.1) environ 0,60 dL/g.
Cristallisation des granulés : par action de la chaleur, on obtient des granulés cristallisés blancs. L'industrie textile, par exemple, utilise le PET à cette étape.
Post-condensation (remontée de la masse moléculaire) : par maintien à 220 oC sous flux d'azote pendant 10 à 16 h, on obtient des granulés cristallisés d'IV 0,70 à 0,86 dL/g, utilisables pour la fabrication de préformes et bouteilles bi-orientées.
Les granulés de PET sont très hygroscopiques et doivent être protégés de la reprise d'humidité pour pouvoir...
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PET (polyéthylène téréphtalate) et applications en soufflage
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).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
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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