Brevet FR2588248A1 — publié le 19870410

La présente invention concerne un conteneur isolant pour boissons gazeuses. jusqu'à maintenant, les boissons carbonatées étaient condition nées, pour les volumes de l'ordre du litre et au-dessus, dans des bouteilles en verre. Chaque fabricant avait sa forme, et il n'é tait pas simple d'envisager un conteneur isolant polyvalent per mettant de conserver au frais une bouteille deverre contenant une boisson carbonatée. De plus, Ces bouteilles étaient lourdes et représentaient un poids mort dissuasif. 1-1 fallait donc envisager de transvaser la boisson dans une bouteille'-THERD4OS"pour liquides. Si on examine les bouteilles"THERMOS'pour liquides, il y en a de deux sortes : celles qui utilisent le vide comme isolant et celles qui utilisent un matériau alvéolaire a cellules fermées. Celles qui utilisent le vide, sont constituées drune ampoule en verre ou en acétal, a large col d'ouverture. Si on veut conserver au froid une boisson gazeuse dans ce type de conditionnement, on se heurte, d'une part, pour le verre, a un problème majeur qui est la résistance a la pression de l'ampoule, (il faut. en effet, ré sister à une pression de 12 bars), et, d'autre part, au problème du bouchage qui n'est pas évident a cause de la pression exercée sur un bouchon de grand diamètre. Ce sont, de toutes façons, des solutions chères car il faut, soit protéger le verre par une au tre protection, soit utiliser de l'inox dont la mise en oeuvre est couteuse.De leur coté, les conten?rs utilisant un matériau alvéolaire sont constitués d'un corps composé d'un récipient ri gide intérieur et d'une protection rigide extérieure, séparés par l'isolant alvéolaire.Ils ne permettent pas de conserver au froid une boisson carbonatée car la tenue mécanique du récipient est insuffisante et le système de bouchage a large col n'est pas adap tée a' la tenue en pression. Nous constatons actuellement une évolution du marché des boissons gazeuses, liée à l'apparition de bouteilles en polyéthylène téré phtalate biorienté (dites en PET Bo). L'évolution vers ltutilisa- tion du PET Bo et la structure du marché de la fabrication des bouteilles pour boissons gazeuses en PET Bo font, que se sont dé finies pratiquement des familles de bouteilles ayant certaines caractéristiques standard pour un volume donné, notamment leur diamètre et leur hauteur. Les formats les plus courants sont, actuellement, les formats 1,5L en Europe, 2L en Europe et aux U.S.A., et 3L aux U.S.A. Etant donné que les conditionneurs se tournent vers des bouteilles plastiques en PET Bo standard pour le conditionnement des boissons gazeuses, on peut envisager des conteneurs isolants qui utilisent cette même bouteille comme récipient et, comme c'est un emballage perdu, on fait l'économie du récipient intérieur. Cette bouteille est très rigide lorsqu'elle contient une boisson carbonatée et qu'elle est bouchée, car elle es-t gonflée a une pression de plu sieurs bars; de plus, elle est résistante aux chocs.On peut définir un Conteneur isolant constitué essentiellement d'un matériau alvéolaire à cellules fermées prenant appui directement sur la bouteille elle-meme, de manière a ce que les efforts et les chocs soient transmis directement a la bouteille, ce qui a pour conse quence que la protection rigide extérieure n'est plus, dans ces conditions, indispensable. Cette conception conduit a un conteneur isolant très bon marché et très léger, -permettant d'obtenir, aussi bien un rapport performance/rix, qu'un rapport performan ce/poids avantageux. Les explications qui suivent sont basées sur la bouteille de 1,5L, mais peuvent s'appliquer aux autres formats, notamment les formats 2L et 3L. La bouteille en PET Bo pour boisson carbonatée qui est représen tée figure 1 fait partie de la famille des bouteilles PET Bo pour boissons carbonatées 1,5L et nous allons nous attacher a montrer ci-dessous quelles sont les caractéristiques qu'elle a en commun avec les autres bouteilles de cette famille. Elle est d'abord composée d'un corps sensiblement cylindrique (1), ayant un axe de symétrie (5), et destiné å recevoir l'étiquette. Cette partie de la bouteille a un diamètre variant dans une four chette de - 0,5S et une hauteur variant de + 1%. Le diamètre des extrémités (2) et (3) du cylindre est légèrement plus fort de ma nière à ce que l'étiquette soit en retrait et ne soit pas détério rée au cours du transport et des manutentions. Ces deux cercles de diamètre renforcé (2) et (3) viennent se raccorder par des ar rondis sur la partie cylindrique portant llétiquette. Le fond (4) de la bouteille est de forme générale hémisphérique, d'un diamètre inférieur à celui du corps (1), mais dont le centre est sur l'axe de symétrie (5) du corps de la bouteille. Pour que la bouteille tienne debout malgré le fond hémisphérique, on a col lé ou encliqueté une coupelle (6) a' base plate (8), venant s 'ap- puyer sur l'épaulement (7) créé par la différence de diamètre en- 'tre le fond (4) et le corps cylindrique (1) de la bouteille.La forme de cette coupelle (6) peut varier d'un fabricant à l'autre, mais elle est de révolution, son diamètre reste inférieur au plus fort diamètre du corps (1) et sa hauteur reste sensiblement constante. Certaines bouteilles ont un fond "pétaloide" qui n'utilise pas de coupelle, mais il s'inscrit dans un cylindre de révolution dont le diamètre est inférieur au plus fort diamètre du corps et sa hauteur est sensiblement la meme que pour les bouteilles comportant une coupelle. En conséquence, les diamètres renforcés (2) et (3) de la partie cylindrique sont à des distances constantes à + 1X près de la base (8) de la bouteille. Ces écarts restent suffisamment faibles pour que, sur les chaines de conditionnement et dans les groupages en carton, en barquette, sous film, en vrac, des bouteilles d'origine différentes puissent être mélangées sans causer de perturbations. La partie supérieure de la bouteille est constituée d'un drome (9), d'une collerette d'étirage (lO) et d'un goulot (11). Le goulot (11) est un goulot standard à vis, -utilisant une capsule à vis métallique ou plastique (12). La forme de l'épaulement (9) peut varier d'un fabricant à l'autre: par contre, la position du goulot (11) est constante, son axe est confondu avec celui (5) de la partie cylindrique (1) de la bouteille et son sommet (13) est à une distance constante à + 0,5% près de la base (8) de la bouteille. Nous retiendrons pour la suite les points caractéristiques suivants: une base (8) de bouteille circulaire et plane d'un diamètre inférieur au diamètre du corps (1); deux cercles (2) et (3) centrés sur l'axe de symétrie (5) d'un diamètre légèrement supérieur à celui du corps (1) et variant comme le diamètre du corps dans une fourchette de t 0,5%, situés dans des plans parallèles au plan de base (8) à des distances constantes à t 1% près; un goulot cylindrique (11) recouvert d'un bouchon (12) dont le sommet (13) est à une distance constante à - 0,5X près de la base (8). La bouteille PET Bo contenant une boisson carbonatée est soumise, lorsqu'elle est bouchée, à une pression interne de plusieurs bars, ce qui lui confère une grande résistance à l'écrasement, aussi bien dans le sens radial que dans le sens longitudinal. Une antre caractéristique de la bouteille PET Bo est que , lorsqu'elle est pleine de boisson gazeuse et que l'on desserre le bou achon, le gaz carbonique s'échappe, la pression chute dans la bou- teille qui perd sa rigidité; en conséquence, sa paroi latérale devient facilement déformable. Dès qu'on rebouche la bouteille la pression du gaz remonte et redonne å celle-ci sa rigidité. Quel que soit le niveau de remplissage de la bouteille, le même phénomène se reproduit.Ce sont ces propriétés que nous utilisons pour, d'une part, mettre en place et caler une isolation sur la bouteille, la bouteille servant alors de support a l'isolation; d'autre part, pour assurer la tenue mécanique de l'ensemble puisque nous avons conçu l'isolation pour que les efforts qui lui seront appliqués soient directement transmis à la paroi de la bouteille. L'isolation décrite ci-dessous est un cas particulier des configurations qu'on peut imaginer sur la Base de ce concept et sert de support à l'explication que nous allons développer sur le mode de calage. N- Liste des figures La figure 1 représente une bouteille en PET Bo pour boisson carbonatée et faisant partie de la famille des bouteilles décrites. La figure 2 représente une bouteille en pET Bo dans un exemple de conteneur isolant dessiné en coupe et formé de deux pièces. La figure 3 représente, en coupe, un exemple du dispositff de caw lage du conteneur isolant sur la bouteille. La figure 4 représente, en coupe, un autre exemple de con teneur isolant avec des protections constituées de demi-coquilles supportant un dispositif de transport La figure 5 représente, en coupe, un exemple de conteneur isolant en 3 pièces avec demi-coquilles de protection supportant un dispositif de transport. La figure 6 représente un exemple de conteneur isolant formé de deux pièces et muni d'un dispositif de transport accroché à deux anneaux accrochés par encliquetage. La figure 7 représente comment on peut intégrer un verre dans le couvercle du conteneur L'isolation de la bouteille est constituée d'un corps (14) et d'un couvercle (15). Ils sont en matériau alvéolaire à cellules fermées. Le corps (14) assure l'isolation depuis la base de la bouteille constituée par la coupelle (6) jusqu'à approximativement au cercle supérieur (2). Il est constitué dlune Base plane (16) et d'un élé- ment cylindrique (17); la face interne (18) de la base plane (i6) prend appui sur le fond (8) de la bouteille; la face intérieure (19) de l'élément cyli drique (17) a une forme appropriée permettant de caler le corps (14) sur la paroi cylindrique (1) de la bouteille dont un exemple est représenté en coupe, figure 3. En effet, la paroi interne (19) s'inscrit dans un cylindre de ré 20 - " volution/d'un diamètre supérieur, d'un minimum de l'ordre de 1%, au diamètre moyen de la bouteille augmenté de la tolérance estimée à 0,5%: cela a pour avantage de faciliter le passage de la bouteille au momentde sa mise en place et d1avoir une lame d'air améliorant la performance de l'isolation; à des distances du fond (18) de l'isolation égales à celles qui existent entre le fond (8) de la bouteille et le cercle (3) d'une part, et le cercle (2), d'autre part,la paroi (19) comporte un ou plusieurs bossages (21) réduisant le passage de telle façon que le cylindre de - - (23 - - révolutrortfrirscrit et tangent à tout ou partie de ces bossages (21) a un diamètre égal ou inférieur de l'ordre de 1% au diamètre moyen de la bouteille diminué de la tolérance estimée à 0,5X. Les bossages (21) servent à caler la bouteille sur le corps (14) de l'isolation.On a tinté rêt, pour des raisons de performance thermique, à réduire les points d'application des bossages, mais on peut tertre amené, pour des raisons de coût de fabrication des pièces, - prolonger les bossages le long de la partie cylindrique (17) et le contact avec les bossages se fait plutôt suivant une ligne que ponctuellement. Une façon de procéder consiste, dans un premier temps, à desserrer le bouchon (12) de la bouteille pour laisser échapper le gaz sous pression, ensuite d'introduire la bouteille dans la cavité du corps isolant; la coupelle de fond (6) ou le fond tulipe, passe facilement entre les bossages (21), leur encombrement étant nettement inférieur à celui du corps de la bouteille; par contre, les bossages (21) déforment au passage la paroi du corps cylindrique de la bouteille qui fléchit d'autant plus facilement qu'on a laissé le gaz s'échapper, Lorsque la bouteille est en place et qu'on resserre le bouchon (12 > t la pression du gaz remonte dans la bouteille et, progressivement, la paroi repousse les bossages (21), provoquant le calage de la bouteille dans l'isolation par flexion de la paroi latérale de cette dernière. Hormis les bossages et leur zone voisine, la bouteille n'est pas en contact avec la paroi (19) et la lame d'air ainsi constituée améliore la qualité de l'isolation. On aura avantage à ce que le périmètre de la paroi interne dans un plan perpendiculaire il'axe (5), -reste supérieur au périmètre moyen du corps augmenté de la tolérance pour éviter de faire supporter des contraintes trop fortes à l'isolation et permettre aussi la mise en place de la bouteille sans desserrer au préalable le bou chon; cependant, l'effort de déformation de la paroi isolante, qui est fourni au moment del'enfoncement de la bouteille, est nette ment plus important et risque d'abimer la paroi.Dans le cas où le périmètre de l'isolation est inférieur au périmètre de la bou teille augmenté de la tolérance, il y aura des bouteilles de la famille qui ne pourront etre placées dans l'isolation, les efforts à fournir étant trop importants, meme avec une bouteille dont on aura laissé échapper le gaz. On peut imaginer le corps (14) constitué de plusieurs morceaux, ayant des plans de raccordement perpendiculaires à l'axe (5) situés entre le cercle (2) et le cercle (3). La figure 5 montre que l'élément (34) vient s'empiler sur l'élément inférieur (33) et chaque élément se calant individuellement par des bossages (35) et (36) sur le corps de la bouteille,Le couvercle (15) (figure 2) s'appuie sur la face (13) ou sur la bague (10) et est centré, d'unepart sur le bouchon (ï2) par un alesage, -et d'autre part, sur l'élément cylindrique (17) au moyen d'un assemblage (24) for mé d'un tourillon et d'un alésage. Cet assemblage (24) se fait au voisinage du cercle (2).On remarquera que, -particulièrement dans cette zone, la paroi (19) se déforme au moment du calage de la bouteille, ce qui déforme le tourillon et permet de caler le cou- vercle (15). On remarquera aussi, qu'on ne peut pas faire trop approcher la par oi interne (25) de l'isolation de la paroi de la bouteille pour pouvoir accepter des formes de dômes (9) différentes. On cherchera donc à renforcer la paroi en l'épaississant, de maniè re à transférer les efforts qu'elle reçoit vers les zones d'appui qui sont la zone du cercle (2) et le bouchon (12). On peut souhaiter pouvoir fixer sur cette isolation une cordelette ou une lanière pour pouvoir la transporter suspendue à une épaule lors d'un déplacement: un moyen d'y arriver consiste à recouvrir le couvercle d'une coque plastique injectée ou thermoformée (26), figure 4, et faire de même pour le fond du corps avec lacoque (27). De munir ces coques d'oeilletons (28) dans lesquels on peut passer une cordelette (29) retenue par un noeud (30). On peut aussi se limiter, comme indiqué figure .6, à de simples anneaux (31) et (32) clipsés sur une excroissance annulaire du corps et du couvercle de l'isolation, comportant des oeillets, dans lesquels peut passer une lanière ou une cordelette. Enfin, il est possible de positionner un gobelet (37), centré (figure 7) sur le bouchon (12) a l'aide de la cheminée (38). Ce gobelet peut servir de renfort intérieur facilitant le transfert des efforts vers les points d'appui sur la bouteille qui sont le bouchon (12) et le cercle (2). REVENDICATIONS 1 - Conteneur isolantodestiné a recevoir une bouteille en PET Bo comportant un corps cylindrique de révolution (1) contenant une boisson carbonatée, et caractérisé en ce que l'isolant est constitué de matériau alvéolaire a cellules fermées et en ce qu'il comprend un corps (14) et un couvercle, le corps (14) étant caractérisé en ce qu'il est approprie sur sa paroi interne (19) d'un système de bossages susceptible de bloquer la bouteille lorsqu'elle est sous pression et de la laisser échapper lorsqu'elle est débouchée, les bossages (21) étant situés au droit du corps cylindrique (1) de la bouteille, et tels, d'une part, que le cylindre de révolution (23) inscrit a la paroi interne (19) et tangent à tout ou partie des bossages (21) ait un diamètre inférieur à celui du corps (l) de la bouteille, et, d'autre part, le cylindre de révolution (20) où s'inscrit la paroi interne (19) ait un diamètre supérieur à celui du corps C1) de la bouteille, le périmètre de la courbe d'intersection de la paroi interne C19) avec des plans perpendiculaizes å l'axe (5) restant toujours supérieur au diamètre du corps de la bouteille. 2 - Conteneur isolant suivant la revendica-tion précédente, caractérisé en ce que l'isolation est conçue en fonction des caractéris- tiques communes d'une famille de bouteilles dont le corps (1) terminé par des zones de diamètre renforcé (2) et (3) et le bouchon (12) ont les caractéristiques dimensionnelles et la position relative au fond (8) de la bouteille qui restent constantes, caractérisé en ce que le corps (14) de l'isolation s'appuie sur le fond (8) et sur le corps (1) de la bouteille et en ce que le couvercle (15) est centré, d'une part sur le bouchon (12) de la bouteille par un alésage, et d'autre part, sur le corps (14) par un assemblage (24) situé au voisinage du diamètre renforcé (2) de manière A ce que les chocs et les efforts subis par l'isolation soient directement transmis à la bouteille qui sert de structure mécanique à l'ensemble. 3 - Conteneur isolant suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps et le couvercle servent d'appui à des pièces en matière plastique (26) et (27) ou (31) et (32), supportant des oeilletons (28) dans lesquels on peut faire passer une cordelette (29) ou une lanière facilitant le transport de 1'ensemble. 4 - Conteneur isolant suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un gobelet (37), centré sur le bouchon (12) et servant de renfort au couvercle (15) 5 - Conteneur isolant suivant une quelconque de-s revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de l'isolant est constitué de plusieurs éléments venant se positionner et se caler in- dividuellement sur la bouteille.