Brevet FR2919579A1 — publié le 20090206

RECIPIENT COMPRENANT UN FOND MUNI D'UNE MEMBRANE DEFORMABLE L'invention se rapporte à la fabrication des récipients, tels que bouteilles ou pots, obtenus par soufflage ou étirage soufflage à partir de préformes en matière thermoplastique. L'étirage soufflage conventionnel induit une bi-orientation de la matière (axiale et radiale) qui confère au récipient final une bonne rigidité structurelle. Toutefois, la bi-orientation induit dans la matière des contraintes résiduelles qui, lors d'un remplissage à chaud (notamment avec un liquide ayant une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière), sont libérées en provoquant une déformation du récipient pouvant le rendre impropre à la vente. II est connu, pour diminuer la déformation du récipient lors du remplissage à chaud, de compléter l'étirage soufflage par un traitement thermique appelé thermofixation (traduction française de l'expression anglaise heat set ), traitement par lequel on maintient le récipient à peine formé au contact de la paroi du moule chauffée à une température comprise entre 120 C et 250 C, pendant une durée prédéterminée (généralement quelques secondes). La thermofixation ne résout toutefois qu'une partie des problèmes de déformation du récipient liés au remplissage à chaud. En effet, en refroidissant, le liquide et l'air qui surplombe celui-ci dans le récipient bouché subissent une diminution de volume qui tend à faire se rétracter le récipient. Plusieurs solutions ont été envisagées pour diminuer les effets visibles d'une telle rétraction. Ces solutions concernent généralement la forme du récipient. Ainsi, il a été proposé de munir le corps du récipient de panneaux déformables qui, lors du refroidissement du liquide, fléchissent sous l'effet de la rétraction. Plus récemment, il a été proposé (cf. le brevet américain US 6 896 147) de conférer au fond du récipient une forme particulière susceptible d'absorber au moins une partie de la déformation due à la rétraction. 2 Les solutions connues apparaissent toutefois insuffisantes compte tenu des critères de qualité visuelle toujours plus contraignants imposés par les distributeurs. Aussi, un objectif de l'invention est d'améliorer les propriétés 5 mécaniques et/ou esthétiques des récipients pour une utilisation en remplissage à chaud. À cet effet, l'invention propose un récipient en matière plastique, comprenant : un corps présentant une succession de raidisseurs annulaires, 10 un fond s'étendant à une extrémité inférieure du récipient et comprenant : un socle annulaire s'étendant sensiblement perpendiculairement au corps dans le prolongement de celui-ci ; une marche annulaire s'étendant à partir du socle vers l'intérieur 15 du récipient, une membrane annulaire déformable s'étendant à partir de la marche, sensiblement perpendiculairement au corps ; un pion s'étendant en saillie au centre du fond vers l'intérieur du récipient, dans le prolongement de la membrane. 20 Selon les diverses réalisations, le récipient présente les caractères suivants, le cas échéant combinés : la membrane présente, avant tout remplissage, une concavité tournée vers l'intérieur du récipient ; 25 la membrane présente, avant tout remplissage, une concavité tournée vers l'extérieur du récipient ; La membrane se présente sous forme d'une calotte sphérique; la membrane présente un rayon de courbure compris entre 50 mm et 150 mm; 30 le pion présente un profil sensiblement conique ; le pion présente une paroi latérale non lisse ; la paroi latérale du pion présente un décrochement; la paroi latérale du pion est concave, à concavité tournée à l'opposé d'un axe principal du récipien ; 35 le récipient est thermofixé. - le récipient est thermofixé. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'élévation d'un récipient en matière plastique ; - la figure 2 est une vue en coupe du récipient de la figure 1, suivant le plan de coupe II-II ; - la figure 3 est une vue de détail, à échelle élargie, montrant le fond du récipient de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, suivant une variante de réalisation ; - la figure 5 est une vue similaire aux figures 3 et 4, suivant un autre mode de réalisation. Sur la figure 1 est représenté un récipient 1 - en l'occurrence une bouteille à col large, d'une contenance de 0,6 I environ - réalisé par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique tel que PET (polyéthylène téréphtalate). Ce récipient 1 comprend, à une extrémité supérieure, un col 2 fileté, muni d'un buvant 3. Dans le prolongement du col 2, le récipient 1 comprend dans sa partie supérieure une épaule 4 allant en s'évasant dans la direction opposée au col 2, cette épaule 4 étant prolongée par une paroi latérale ou corps 5, de forme généralement cylindrique de révolution autour d'un axe X principal du récipient 1. Comme cela est visible sur les figures 1 et 2, le corps 5 comprend une succession de raidisseurs 6 sous forme de bourrelets annulaires séparés deux à deux par des gorges 7 annulaires. Suivant un mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, certaines gorges 7a situées à proximité de l'épaule 4 (en l'occurrence les deux gorges 7a les plus proches de l'épaule 4) présentent un profil en V pour procurer au récipient 1 de la raideur radiale tout en permettant un rétraction axiale de celui-ci dans cette région, tandis que les gorges 7b suivantes, dans la partie centrale du récipient 1 et dans sa partie inférieure, présentent un profil en U à fond plat pour procurer au récipient 1 une raideur à la fois axiale et radiale. Le récipient 1 comprend en outre un fond 8 qui s'étend à une extrémité inférieure du récipient 1. Le fond 8 comprend un socle 9 annulaire, par lequel le récipient 1 peut reposer de manière stable sur une surface plane (telle qu'une table) et qui s'étend sensiblement perpendiculairement au corps 5 (ou à l'axe X du récipient) dans le prolongement de celui-ci. Le fond 8 comprend par ailleurs une marche 10 annulaire, qui s'étend à partir du socle 9, dans le prolongement de celui-ci vers l'intérieur du récipient 1. Comme illustré sur les figures 3, 4 et 5, la marche 10 est de préférence tronconique ; l'angle au sommet de cette marche est compris entre 30 et 90 . Le fond 8 comprend en outre une membrane 11 annulaire, qui s'étend dans le prolongement de la marche 10 en direction de l'axe du récipient 1, sensiblement perpendiculairement au corps 5 (ou à l'axe X). Le fond 8 comprend enfin, en son centre et dans le prolongement de la membrane 11, un pion 12 central qui s'étend en saillie vers l'intérieur du récipient 1. Plus précisément, la membrane 11 présente, à la jonction avec la marche 10, un bord 13 extérieur circulaire, et, à la jonction avec le pion 12, un bord 14 intérieur circulaire. Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, la membrane 11 est, avant remplissage à chaud du récipient 1, concave à concavité tournée vers l'intérieur de celui-ci. Lorsque le récipient 1 est considéré en position verticale, par exemple posé à plat sur un support plan tel qu'une table, le bord 14 intérieur de la membrane 11 apparaît situé en contrebas du bord 13 extérieur û sans toutefois que le bord 14 intérieur ne dépasse le plan du socle 9. Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 5, la membrane 11 est, avant remplissage à chaud du récipient 1, convexe, c'est-à-dire que sa concavité est tournée vers l'extérieur du récipient 1. Lorsque le récipient 1 est considéré en position verticale, par exemple posé à plat sur un support plan tel qu'une table, le bord 14 intérieur de la membrane 11 apparaît situé au-dessus du bord 13 extérieur. Comme cela est illustré sur les figures 3 à 5, la membrane 11 se présente de préférence sous forme d'une calotte sphérique, dont le centre est situé sur l'axe X principal du récipient et dont le rayon de courbure est compris entre 50 mm et 150 mm. Plus précisément, dans le premier mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, le rayon de courbure de la membrane 11 est de préférence compris entre 60 et 80 mm, par exemple de 70 mm environ. Dans le deuxième mode de réalisation illustré sur la figure 5, le rayon de courbure de la membrane 11 est de préférence compris entre 80 mm et 120 mm, par exemple de 100 mm environ. Le pion 12 présente quant à lui une paroi 15 latérale de forme générale conique, surmontée d'un sommet 16 sensiblement plan à contour circulaire, au centre duquel se trouve une pastille 17 de matière amorphe non étirée, correspondant au point d'injection de la préforme à partir duquel le récipient est fabriqué. Suivant un mode de réalisation illustré sur la figure 3, la paroi 15 latérale du pion 12 central n'est pas lisse mais présente un profil brisé et comprend, sensiblement à mi-hauteur, un décrochement 18, la paroi 15 présentant de ce fait, à proximité du sommet 16, une zone 19 rétrécie. Suivant une variante de réalisation, illustrée sur la figure 4, la paroi 15 latérale est concave à concavité tournée à l'opposé de l'axe X principal du récipiient 1. Ces variantes de réalisation û non limitatives û du pion 12 central présentent, par rapport à un profil conique à paroi lisse, l'avantage d'accroître l'étirement de la matière au voisinage du centre du fond 8. De la sorte, la partie amorphe du fond 8 est localisée sur le sommet 16 du pion 12, tandis que les parties environnantes (à savoir la paroi 15 latérale du pion 12, la membrane 11, la marche 10 et le socle 9) sont comparativement cristallins, ce qui minimise les déformations non contrôlées du fond 8 du récipient 1 lors du remplissage à chaud. Lors d'un remplissage à chaud, au moyen d'un liquide û ou d'une pâte û à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière dont est constitué le récipient 1 (soit aux environs de 75 C pour un PET), le corps 5 conserve sensiblement sa forme initiale compte tenu de la présence des raidisseurs 6, lesquelles, en augmentant la raideur radiale du récipient 1, en limitent l'ovalisation. Le fond 8, essentiellement cristallin (à l'exception du sommet 16 du pion 12), ne subit pas, contrairement au fond essentiellement amorphe d'un récipient conventionnel, de déformation sous l'effet de la seule température du liquide de remplissage. Par contre, sous l'effet combiné de la pression hydrostatique et de la température du liquide de remplissage, le fond 8 se déforme dans un premier temps par fléchissement de la membrane 11, articulée autour de son bord 13 extérieur, accompagné d'un abaissement du pion 12. Ce fléchissement peut éventuellement aboutir à une configuration û temporaire û où le bord 14 intérieur de la membrane 11 dépasse le plan du socle 9. Cette configuration intermédiaire est représentée en trait mixte sur la figure 3. Puis, dans un second temps, avec le refroidissement du liquide et sa contraction (conformément aux lois de la thermodynamique), le fond 8 remonte, depuis sa configuration intermédiaire décrite ci-dessus, vers une configuration finale où la membrane 11 fléchit en sens inverse autour de son bord 13 extérieur, le pion 12 remontant jusqu'au-delà de sa position initiale (c'est-à-dire avant tout remplissage). Dans cette configuration finale, la membrane 11 peut, dans le cas du premier mode de réalisation décrit ci-dessus, voir sa courbure inversée par rapport à sa configuration initiale, c'est-à-dire que sa concavité est tournée vers l'extérieur du récipient 1, comme cela illustré en trait mixte sur la figure 3. La présence combinée de raidisseurs 6 annulaires sous la forme de bourrelets sur le corps 5 et d'une membrane 11 déformable dans le fond 8 fait que les déformations sont localisées sur celui-ci, d'abord lors du remplissage à chaud, puis lors du refroidissement subséquent du liquide. Ces caractéristiques peuvent suffire à conférer au récipient 1 une bonne tenue mécanique, mais il est toutefois préférable d'en accroître la rigidité structurale au moyen d'une thermofixation, laquelle augmente le taux de cristallinité de la matière. Par ailleurs, outre par l'effet d'une telle thermofixation, la cristallinité du fond 8 peut être accrue de manière mécanique par un procédé dit de boxage au sein d'un moule muni d'un fond de moule coulissant parallèlement à l'axe X du récipient 1. Suivant ce procédé, le fond de moule est d'abord placé dans une position basse située au-dessous de sa position finale, ce qui permet, dans un premier temps, d'étirer le fond 8 du récipient 1 au-delà de sa position finale. Puis le fond de moule est remonté pour conférer au fond 8 sa forme finale en étirant au maximum la matière. On trouvera une description d'un procédé de ce type dans le document FR 2 508 004. REVENDICATIONS 1. Récipient (1) en matière plastique, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps (5) présentant une succession de raidisseurs (6) annulaires, un fond (8) s'étendant à une extrémité inférieure du récipient (1) et comprenant : - un socle (9) annulaire s'étendant sensiblement perpendiculairement au corps (5) dans le prolongement de celui-ci - une marche (10) annulaire s'étendant à partir du socle (9) vers l'intérieur du récipient (1), - une membrane (11) annulaire déformable s'étendant à partir de la marche (10), sensiblement perpendiculairement au corps (5) -un pion (12) s'étendant en saillie au centre du fond (8) vers l'intérieur du récipient (1), dans le prolongement de la membrane (11). 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (11) présente, avant tout remplissage, une concavité tournée vers l'intérieur du récipient (1). 3. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (11) présente, avant tout remplissage, une concavité tournée vers l'extérieur du récipient (1). 4. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la membrane (11) se présente sous forme d'une calotte sphérique. 5. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé 30 en ce que la membrane (11) présente un rayon de courbure compris entre 50 mm et 150 mm. 6. Récipient (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la membrane (11) présente un rayon de courbure compris entre 60 mm et 80 mm. 35 7. Récipient (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la membrane (11) présente un rayon de courbure de 70 mm environ. 8. Récipient selon la revendication 3, caractérisé en ce que la membrane (11) présente un rayon de courbure compris entre 80 mm et 120 mm. 9. Récipient selon la revendication 8, caractérisé en ce que la membrane (11) présente un rayon de courbure de 100 mm environ. 10. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le pion (12) présente un profil sensiblement conique. 11. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le pion (12) présente une paroi (15) latérale non lisse. 12. Récipient (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la paroi (15) latérale du pion (12) présente un décrochement. 13. Récipient (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que la paroi (15) latérale du pion (12) est concave, à concavité tournée à l'opposé d'un axe (X) principal du récipient (1). 14. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il est thermofixé.