Brevet FR2471921A1 — publié le 19810626

-1- L'invention concerne des récipients en plas- tique obtenus par étirage biaxial et moulage par soufflage elle a, plus particulièrement trait à la structure de fond de récipients en plastique destinés à contenir des boissons gazéifiées. Les récipients en plastique fabriqués par étirage et souffelage dans un moule de matériaux plas- tiques1 tels que le térephtalate de polyéthylène, le polypropylene, le chlorure de vinyle ou analogue, sont légers, ont une bonne transparence et une résis- tance élevée, se modifiant peu dans le temps compara- tîveïient aux récipients en plastique fabriqués norma- lement par soufflage dans un moule, et le térephtalate de polyéthylène notamment est un matériau sûr en matiêre dAhygiène. Pour ces raisons, de tels récipients en plastique-eont de plus en plus utilisés sous diverses formes. Toutefois, si l'on utilise, pour les boissons gazéifiées, des récipients à fond plat_ ce fond se gonfle en raison de la pression interne à laquelle il est soumis, et le récipient ne peut plus se tenir de lui-mêae sans modification. En conséquence, pour les récipients souriis à pression interne on prévoit un fond de configuration sphérique qui ne peut se défor- mer sous l'effet de cette pression interne, et, pour équilibrer le récipient, on prévoit une coupelle de base en plastique qui s'adapte étroitement sur le fond. Le prix d'un récipient avec coupelle de base est plus élevé que celui d'un récipient se tenant normalement de lui-même; en dépit de son prix élevé, une bouteille de capacité supérieure à 1 life peut toutefois être utilisée puisqu!elle est capable de contenir une quantité importante de boisson, tandis que, dans le cas dne bouteille de capacité inférieure 2471 921 -2- à 1 litre, le prix devient prohibitif par rapport au prix de la marchandise, et il est en conséquence diffi- cile d'envisager l'emploi d'une telle bouteille pour les boissons gazéifiées courantes. Même dans le cas o on réutilise le plastique, il est alors nécessaire de séparer le corps du récipient de la coupelle de base, ce qui augmente encore le coût du matériau récupéré qui pou- vait être à l'origine à bas prix. Il est donc normal d'envisager la fabrication de récipients équilibrés comme le sont les récipients à fond plat, et plusieurs suggestions ont djà été faites. La structure de fond des récipients connus comporte une partie centrale ayant une configuration convexe à l'intérieur du récipient et une partie périphérique saillante sur le pourtour de la partie centrale, le rayon de courbure entre partie centrale et partie péri- phérique étant choisi pour que le fond résiste à la pression interne. Toutefois, même avec une structure de fond telle qu'on vient de la décrire, le fond tend à se déformer sous l'effet de la pression interne si le diamètre intérieur de la partie périphérique, soit le diamètre de la partie centrale convexe, est agrandi pour améliorer la stabilité du récipient. Cette défor- mation apparaît à l'intérieur de la partie périphérique sous l'effet de la pression interne qui s'exerce sur la partie centrale, et cette dernière se transforme alors en partie saillante. Le diamètre limite de la partie centrale convexe varie dans une certaine mesure avec le diamètre du fond. On a tenté une expérience sur une bouteille échantillon pourvue d'un fond circulaire dont la surface périphérique est rétrécie, avec une partie centrale de configuration convexe, et, dans cette partie centrale intersectant la paroi de fond, un bord périphérique 2471 921 -3- étroit utilisé comme rebord pour rendre la bouteille stable. L'expérience a prouvé que le diamètre de la partie centrale convexe est limité à 30, 36 et 40 mm lorsque le diamètre du fond est de 48 mm (récipient de 200 cm3), 73 mm (récipient de 500 cm3), et 80 mm (récipient de 1000 cm3), respectivement, la partie périphérique se déformant sous l'effet de la pression interne et la partie centrale convexe se bombant pour des diamètres plus grands que ceux mentionnés. Quoi- qu'on puisse dans une certaine mesure réduire ce phé- nomène par une répartition de l'épaisseur de paroi de fond et une orientation de ce fond qui naturellement varie avec son diamètre, il est indiscutable que, pour assurer la stabilité de la bouteille, il soit nécessaire de limiter, pour chaque diamètre de fond, dans la gamme qui vient d'être mentionnée, le diamètre de la partie centrale convexe, soit les dimensions du rebord périphérique. Pour que le rebord destiné à rendre la bou- teille stable puisse avoir une dimension plus grande que la dimension mentionnée, et pour que la partie centrale convexe ne se bombe pas sous l'effet de la pression interne, il faut que cette partie centrale soit plus grande et donne au fond la configuration du fond d'une bouteille de vin, ou encore que le fond soit pourvu de nervures de renforcement. Mais, dans un processus de moulage par souf- flage et étirage, si la différence entre parties haute et basse du fond soit la différence entre la surface supérieure de la partie centrale et la surface infé- rieure du rebord - est excessive, le moulage de cette surface est mauvais, la surface étant irrégulière et le récipient ne pouvant pas se tenir de lui-même en position stable. C'est le cas des récipients décrits dans le 4- brevet E.U.A. no 3.598.270 pourvus diun certain nombre de pieds bloquant un fond circuMLre. On a tenté de mouler des pieds sensiblement identiques aux pieds précités qui sont hauts à l'arriè- re et comportent une saillie importante, et trouvé que la probabilité est faible de pouvoir mouler plusieurs pieds ayant tous la même configuration, sauf pour les récipients de 2000-cm 3, la plupart des récipients de 500 cm étant irréguliers. En fonction de divers moulages de pieds ayant d'autres configurations, on a trouvé que la difficulté ou la facilité de moulage de ces pieds varie avec la configuration du fond, une configuration de fond facile à mouler étant celle o la surface de la paroi périphé- rique du fond est courbe et partiellement arrondie vers l'extérieur. Au contraire, lorsqu'un certain nombre de pieds sont arrondis vers la face inférieure plate, ou lorsqu'un certain nombre de creux sont formés à partir de la paroi périphérique du fond, vers la face infé- rieure, pour former un certain nombre de pieds indépen- dants - comme c'est le cas dans le brevet E.U.A. no 3.935.955 qui décrit les pieds moulés d'une struc- ture de fond - les pieds sont 'le plus souvent difficiles à mouler et irréguliers même si la partie concave est relativement peu profonde. On a trouvé, de plus, qu'il est difficile de mouler le fond, non seulement lorsqu'il y a une'diffé- rence entre les parties haute et basse du fond, mais aussi dans le cas de nervures résultant du moulage de gorges étroites comme il est décrit, par exemple dans les brevets E.U.A. nO 3.403.804 et 3.727.-783. Les difficultés de moulage des pieds ou nervu- res et gorges mentionnés vient du fait qu'une première forme est finement étirC par soufflage d'air, et durcie par perte thermique au cours de la dilatation et lors- qu'elle vient en contact avec la cavité arrêtant tout allongement ultérieur. Plus la distance est grande entre la partie initialement en contact avec la cvîité et la partie finalement en contact avec cette caité plus il est difficile de parvenir à une bonne dilatation et orientation. Selon les résultats obtenus au cours des essais effectués, les pieds ou nervures et gorges étant moulés à une température de soufflage et ëirage de la première forme supe2_ure à la température pour laquelle une bonne orientation est obtenue0 un tel moulage n'a pas été si difficile. On a trouvé par ailleurs que la résistance aux chocs et limperméabilité aux gaz de la structure sont diminuées0 et0 en dépit d'un résultat satisfaisant au point de vue stabilité, on n'a pas pu pratiquement envisager la fabrication de tels récipients à faible résistance aux chocs et à faible imperméabilité aux gaz pour contenir des boissons gazéifiées. Divers essais de moulage ont été faits ainsi que des vérifications de résistance à la pression par rapport à d'autres récipients n'ayant pas besoin d'une coupelle de base. Les récipients à gorges relativement étroites formant des nervures - tels que ceux décrits dans le brevet E. UoA. n0 3.871.541 - sont faciles à moder, mais, en raison de la pression interne, la partie centrale du fond prend souvent une forme bombée étant donné la faible hauteur des nervures. Il semble que ce phénomène est d'autant plus important que la température ambiante s'accroit, mais il est possible d'envisager des améliorations. Les principes techniques avancés pour les dispositifs antérieurs autres que ceux décrits dans le brevet E.U.A. no 3.727.783 conduisent à former 6- des nervures de renforcement sur la partie centrale convexe et la partie périphérique du pourtour de cette partie convexe, ces nervures évitant la déformation et le bombement de cette dernière partie sous l'effet de la pression interne. Mais la fabrication de fonds concavesconvexes est compliquée, et le moulage se révèle plus difficile à mesure que le volume du réci- pient diminue. Même si l'on obtient le récipient tel que conçu, ce récipient n'est pas acceptable sous d'autres rapports..Pour la facilité de moulage, il est préférable, comme on le décrit dans le brevet E.U.A. n0 3.727.383, de prévoir des parties telles que des pieds qui sont repoussés vers l'extérieur à partir de la paroi périphérique du fond avant moulage. Toutefois, comme précédemment mentionné, cette struc- ture de fond est très difficile à mouler, et ne peut d'ailleurs pas être moulée par soufflage et étirage. Les divers avantages des récipients en plastique moulés par soufflage et étirage sont tous dus à une orientation biaxiale. En conséquence, la structure de fond conforme à l'invention aura une bonne orientation et une bonne stabilité et permettre la fabrication de récipients pouvant être utilisés pour des boissons gazéifiées. L'invention a donc pour objectif la concep- tion d'une structure de fond pour récipients en plas- tique, qui soit facile à mouler quel que soit le volume du récipient. L'invention concerne une structure de fond pour récipients en plastique destinés à contenir des boissons gazéifiées, la surface de la paroi périphéri- que du fond étant courbe, la partie centrale de ce fond étant repoussée vers l'intérieur et ayant donc une configuration convexe, le pourtour de la partie centrale convexe formant un rebord étroit au niveau -7- de sa jonction avec la paroi périphérique, un nombre prédéterminé de pieds, destinés à rendre le récipient stable, étant moulés pour former des saillies extérieu- res au rebord et étant -au moins partiellement- également répartis autour de la paroi périph &ique du fond, cet agencement permettant d'obtenir un récipient dont la stabilité est accrue ainsi que la résistance â la pression et la résistance aux chocs. 0 La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent Figure 1, une vue partiellement en coupe longitudinale d'une bouteille dont le fond a une struc-_ ture de forme simple; 5. Figure 2, une vue de dessous de la bouteille de la Figure 1; Figure 3, une vue en coupe longitudinale d'un fond de bouteille moulé sous une forme situant dans le même plan la surface inférieure des pieds et le rebord; - Figure 4, une vue de dessous du fond de la Figure 3; Figure 5 une vue de dessous d'un récipient moulé sous une brme telle que la surface inférieure des pieds constitue un prolongement du rebord; Figure 6, une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la Figure 5 Figure 7, une vue en coupe selon la ligne 7-7 de la Ogure 5 ô 30. Figure 8, une vue partielle en coupe illus- trant une possibilité de déformation des pieds-du fond représenté Figure 3; Figure 9, une vue partielle en coupe illustrant une possibLlité de déformation des pieds du fond représenté Figure 5; 2471921. -8- Figure 10, une vue en coupe longitudinale de la structure de fond idéale élaborée conformément à l'invention. Le récipient en plastique 11 des Figures 1 et 2 est fabriqué à partir d'une première-forme moulée obtenue par injection de térephtalate de polyéthylène, cette forme étant axialement étirée dans une cavité de soufflage, l'air de soufflage provoquant sa dila- tation. Le fond 12 du récipient il est moulé de manière à obtenir une configuration bombée, avec une partie centrale 13 faisant saillie intérieurement pour définir une forme convexe. Le diamètre de la partie centrale convexe est limité par le diamètre du fond, et ne doit pas être supérieur à la valeur limite définie, sinon cette partie- centrale risque de descendre ultérieurement. A l'extérieur du rebord 14, sont formées six parties courbes 15 destinées à constituer les pieds du récipient, la paroi périphérique 12 du fond étant partiellement dilatée vers l'extérieur pour définir ces parties courbes qui sont également réparties autour de la partie centrale. Le bord intérieur de chaque pied 15 se raccorde à la partie étroite de rebord 14 qui tend à se déformer sous l'effet de la pression interne lorsque les pieds en sont trop éloignés. La partie inférieure i5a de chaque pied 15 prolonge légèrement vers le bas la partie de rebord 14, de sorte que le fond garde ses propriétés de support et ne déséquilibre pas le récipient 11 même si la partie de rebord 14 se déforme dans une certaine mesure par la contrainte créée lorsque la partie centrale- convexe est repoussée vers le bas sous l'effet de la pression interne, cette contrainte se concentrant à la périphérie de cette partie centrale convexe. Dans une telle structure de fond, les pieds sont utilisés pour supporter le récipient 11, et, en conséquence, ce récipient sera supporté verticalement, directement et sans qu'il soit besoin d'une coupelle de base comme dans les modèles antérieurs décrits, même si la paroi périphérique 12 du fond est bombée0 Par ailleurs, étant donné la présence d'une arête au niveau de la partie centrale, un espace libre est défini entre les pieds par rapport au plan de support du récipient. Même si la partie de rebord 14 est repoussée vers le bas sous l'effet de la pression qui s'exerce sur la partie centrale convexe 13, cet X partie de rebord est rarement déformée de manière à se retrouver en-dessous de la partie inférieure 15a des pieds y en conséquence le fond du récipient n'est jamais déformé par la pression interne jusqu ' provoquer le renverse- ment de ce récipient. On peut réduire la dimension verticale des pieds 15 dans la limite o la distance verticale entre le sommet de la partie centrale convexe 13 et la partie inférieure 15a des pieds reste dans la gamme des valeurs de distance permettant le moulage, et il est donc possible de mouler le fond du récipient plus aisément que les fonds des récipients connus- Quant à l'orien- tation donnée à ce fond, elle est suffisante pour en accroître les propriétés de résistance aux chocs et de résistance à la pression, de sorte qu'il ne sera -pas abimé même en cas de chute du récipient rempli d'une boisson gazéifiée. La structure de fond des Figures 3 et 4 comporte une partie de rebord 24 et des pieds 25 dont la partie inf &ieure 25a se trouve dans le même plan que la partie de rebord, La paroi périphérique 22 du récipient 21 a une configuration convexe différente de celle donnée à la paroi périphérique du récipient -10- de la Figure 1, le fond comportant une partie centrale 23 également convexe et délimitant la partie de rebord 24 qui, dans ce cas, est plate. Le diamètre de la partie de rebord plate 24 est déterminé en fonction de la forme, de la hauteur et du diamètre du récipient 11. Le récipient est d'au- tant plus stable que le diamètre de la partie de rebord est plus grand, mais la valeur de ce diamètre reste limitëepar le diamètre de fond 22; si l'on - souhaite avoir une partie de rebord dont le diamètre a une valeur plus grande que cette valeur limite, il est suggéré d'accroître le diamètre du fond de telle sorte-que ce fond se prolonge extérieurement au corps du récipient. Le récipient des Figures 3 et 4 comporte également six pieds 25 dont un côté est formé à partir de la paroi périphérique 22 et dont l'autre côté est formé dans le prolongement de la partie de rebord 24 de manière à se trouver dans le même plan que la partie de rebord. Le nombre de pieds 25 est déterminé en fonc- tion de la dimension du récipient 21 et n'est pas limité à six. De même, on peut donner aux pieds toute autre forme appropriée pour autant que ces pieds puissent être moulés en même temps que le récipient 21, la partie de rebord 24 pouvant avoir une forme polygonale au lieu d'une forme circulaire. Dans une telle structure de fond, les pieds extérieurs à la partie de rebord 24 prolongent cette partie de rebord, le moulage étant effectué de manière que les surfaces inférieures de la partie de rebord et les pieds se trouvent dans le même plan. En conséquence, le diamètre de la partie de rebord 24 est limité par la valeur & résistance à la pression requise; dans le cas o il serait difficile que le récipient 21 reste stable avec une valeur de diamètre située dans la gamme -11- de valeurs ainsi limitée, l'élargissement de la partie support du fond par les pieds 25 extérieurs à la partie de rebord définit une meilleure assise du récipient qui ne risque pas de tomber sous l'effet de vibrations de faible amplitude. La structure de fond illustrée Figures 5 à 7 comporte des pieds 35 dont la surface inférieure 35a prolonge la surface inférieure de la partie de rebord plate 34 en s'inclinant vers le bas légèrement. Dans ce cas également, la paroi périphérique 32 du fond du récipient 31 a une configuration bombée, et le fond comporte une partie centrale 33 convexe et formant une arête avec la partie de rebord. La partie de rebord 34 formée entre le bord de la partie centrale convexe et la paroi périphérique 32 du fond est donc plate, et six pieds 35 la prolongent extérieurement. Par ailleurs, 3s pieds 35 ont une forme telle qu'ils définissent, à la périphérie de la partie de rebord plate 34 des parties bombées régulièrement réparties, leur surface inférieure 35a prolongeant le bord extérieur de cette partie de rebord et étant légèrement inclinée vers l'extérieur de sorte que leur extrémité 35b se trouve légèrement endessous; le récipient est ainsi supporté par les extrémités 35b des pieds 35. En définissant pour les pieds une partie d'extrémité 35b plus basse que la surface du fond du récipient, on donne une meilleure stabilité à ce réci- pient qui pourrait être déséquilibré dans le cas d'une déformation de la surface inférieure 35a des pieds, et une faible inclinaison de ces pieds est suffisante. Dans le cas de récipients de 500 cm3, une différence de 1,4 mm donnée par l'inclinaison sera acceptable. La forme ainsi donnée aux pieds 35, soit la légère inclinaison donnée à ces pieds à partir de la par- -12- tie de rebord plate 34, permet de remédier à un inconvé- nient de la structure illustrée Figures 3 et 4. Le récipient illustré Figure 3 peut supporter la pression interne à température ambiante tout en restant équilibré. Maisi si la pressioninterne s'ac- croit plus qu'on l'a envisagé en raison d'un accroisse- ment anormal de la température ambiante dont la cause peut être quelconque, la partie de rebord plate 24 peut se déformer comme il est illustré Figure 8. Il en résulte une concentration de-la contrainte exercée sur la partie centrale convexe 23, et la déformation- peut alors être telle que le récipient a tendance à se renverser. C'est donc en prévention de cet inconvénient que l'on a donné aux pieds 35 une forme légèrement inclinée qui amène leur extrémité légèrement plus bas que la partie de rebord 34-avant moulage. Comme on peut le voir Figure 9, la partie éventuellement déformée c sous l'effet d'une pression interne de 6,4 kg/cm se situe alors sur le bord intérieur de la partie de rebord 34. Etant donné l'inclinaison donnée à la surface inférieure 35a des pieds qui amène l'extrémité exté- rieure de ces pieds en-dessous de la partie de rebord, la partie déformée 35c n'est pas en contact avec 1 e plan de support, et le récipient 31 reste aussi stable qu'avant la déformation de cette partie de rebord. On a illustré Figure 10 la forme idéale d'un fond de récipient. De préférence, la partie centrale convexe 43 a, en quelque sorte, la forme d'un casque dont la p Fiphérie, qui se raccorde au bord intérieur de la partie de rebord plate 44, a une configuration circulaire. Le fond comporte des pieds 45, et la surface inférieure de chaque pied, 45a, définit intérieurement une surface inclinée raccordée à la partie de rebord, des extrémités extérieures de configuration circulaire, -13- et, en te cette surface inclinée et ces extrémités, une partie plate définissant une surface 45b E contact avec le plan de support. Avec la structure qui vient d'être décrite, le moulage du fond est fortement facilité, l'orienta- tion par soufflage et étirage peut être obtenue telle qu'on la souhaite, donnant ainsi au récipient une bonne imperméabilité aux gaz en plus d'une bonne résistance aux chocs et à la pression. Dans les exemple de réalisation qui viennent d'être décritsg on a Iité le diamètre de la partie centrale convexe dans une gamme telle que son éventuelle déformation sous l'effet de la pression interne n'en- traîne pas le déséquilibre du récipient et on a réduit I5 la hauteur verticale des piedso On a donc rendu le moulage du fond plus facile tout en gardant une bonne orientation dans ce fond. 2471 921 -14- REVENDICATIONS 1. Structure de fond pour récipients en plastique à fond bombé fabriqués par soufflage et étirage, à partir d'une première forme pourvue d'un fond en matériau plastique tel que le térephtalate de polyéthylène, cette structure étant caractérisée en ce qu'elle comporte: a) une partie centrale (13,23,33,43) de configuration convexe intérieurement au récipient (11,21,31,41), dont le diamètre est situé dans une gamme telle que le fond résiste à la pression interne du récipient, b) une partie étroite de rebord (14,24,34, 44) formée entre le pourtour de la partie centrale convexe et la paroi périphérique du fond, cette paroi périphérique (12,22,32,42) ayant une forme bombée, c) un nombre prédéterminé de parties cour- bes constituant des pieds (15,25,35,45) destinés à supporter le récipient en position stable, ces pieds étant formés extérieurement à la partie de rebord avec une extrémité intérieure raccordée à cette partie de rebord et étant répartis également à partir de la paroi périphérique du fond. 2. Structure de fond selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pourtour de la partie centrale convexe (23) se raccorde à la paroi périphéri- que (22) du fond de manière à former une partie de rebord (24) de forme plate, la surface inférieure (25a) de chaque pied (25), raccordée extérieurement à, et formée dans, la partie de rebord, se trouvant dans le même plan que la surface inférieure de cette partie de rebord. 3. Structure de fond selon la revendication -15- 1, caractérisée en ce que la surface inférieure (35a) de chaque pied (35) est légèrement inclinée de telle sorte que l'extrémité extérieure (35b) de ces pieds soit légèrement en dessous de la partie de rebord (34), le récipient (31) restant ainsi stable en dépit d'une éventuelle déformation de cette partie de re- bord sous l'effet de la pression interne de ce réci- pient. 4. Structure de fond selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la partie intérieure (45a) intérieure de chaque pied (45), qui se raccorde à la partie de rebord (44), est inclinée vers le.bas par rapport à cette partie de rebord, l'extrémité extérieure de chaque pied étant moulée sous une-forme courbe de manière à définir, au milieu de la surface inférieure des pieds, une surface plate (45b) en Contact avec le plan de support du récipient.