Brevet FR2959214A1 — publié le 20111028

Fond de récipient pétaloïde renforcé L'invention se rapporte à la fabrication des récipients, notamment des bouteilles, obtenus par soufflage ou étirage soufflage à partir 5 d'ébauches (préformes ou récipients intermédiaires) en matière thermoplastique. Un récipient comprend généralement un col ouvert, par lequel on introduit le contenu (généralement un liquide ou une pâte), un corps, qui confère au récipient son volume, et un fond, qui ferme le corps à 10 l'opposé du col et forme un socle destiné à assurer la tenue et le maintien du récipient lorsqu'il repose sur une surface. On cherche généralement à rigidifier le fond, pour le rendre résistant, selon les cas : - à la pression hydrostatique exercée par le contenu, 15 - pour les applications de remplissage à chaud, aux contraintes thermiques induites par la température élevée du contenu, cette température pouvant être supérieure à la température de transition vitreuse de la matière constitutive du récipient (à titre d'exemple, de nombreux récipients en PET, dont la température de transition 20 vitreuse est d'environ 80°C, peuvent être remplis de liquides dont la température avoisine ou dépasse 90°C) ; pour les applications gazeuses, aux contraintes mécaniques dues à la pression du gaz dissous dans le liquide (cas de la bière par exemple). 25 Ces applications peuvent d'ailleurs se combiner : certains liquides carbonatés peuvent être remplis à chaud, ou subir une pasteurisation qui accroît à la fois la température (et donc le volume) du liquide et la pression du gaz dissous chauffé. Dans certaines applications particulières de remplissage à chaud, appelées « HR azoté », on 30 introduit dans le récipient, après remplissage mais avant bouchage, une goutte d'azote liquide destiné, après vaporisation, à maintenir sous pression le volume mort (situé dans le col, au-dessus du liquide) et éviter ainsi une rétraction trop importante du récipient lors du refroidissement du liquide. 35 Dans tous ces cas, le fond doit être particulièrement résistant mécaniquement, et l'on a généralement recours à une forme pétaloïde : le fond comprend des pieds en saillie, en forme de pétales, séparés par S001 B069 FR / 81009 / Foncl_petal joues des portions de paroi convexe, appelés creux ou vallées, qui s'étendent radialement depuis le centre du fond. Les pieds sont destinés à assurer le maintien du récipient posé sur une surface ; les vallées sont destinées à absorber les efforts (thermiques, mécaniques) exercés par le contenu, notamment lors du remplissage. Ces problématiques sont bien exposées dans le brevet français FR 2 822 804, ou dans son équivalent américain US 7 051 889, qui propose un récipient à fond pétaloïde muni d'une empreinte centrale en croix destinée à se déformer et accompagner la rétraction partielle du 10 liquide lors de son refroidissement. Si les fonds pétaloïdes améliorent sensiblement les performances mécaniques des récipients, ils induisent toutefois des difficultés de fabrication, en raison de leur forme tourmentée qui peut gêner l'expansion de la matière lors du soufflage (on nomme « soufflabilité » 15 la capacité du récipient à être formé par soufflage). En effet, la matière a tendance à se figer dès son contact avec le moule au niveau des empreintes des vallées, lesquelles sont atteintes en premier. L'expansion ultérieure de la matière dans les empreintes des pieds s'en trouve alors freinée, et l'on note in fine des variations non souhaitées 20 d'épaisseur de matière entre les vallées et les pieds. Dans certains cas, on observe un surétirage dans les pieds, qui se traduit par un blanchissement de la matière. Il apparaît donc souhaitable de réduire la largeur (mesurée perpendiculairement à la direction radiale) de la vallée, afin de 25 minimiser la surface de premier contact avec la matière et ainsi améliorer la soufflabilité du récipient. Mais il est en même temps souhaitable d'élargir les vallées pour accroître la résistance du fond. Par ailleurs, il est souhaitable d'incliner autant que possible les 30 parois (ou flancs) des pieds, afin de faciliter l'expansion de la matière dans les empreintes correspondantes, et améliorer ainsi la soufflabilité du récipient. Mais il est en même temps souhaitable de rendre ces parois aussi verticales que possible afin d'accroître la rigidité du fond, car des 35 parois trop inclinées accroissent le risque de retournement du fond sous l'effet des contraintes évoquées ci-dessus. S001 B069 FR / B1009 / Fond_petal_oues On voit que le dimensionnement du fond, et plus particulièrement des pieds et des vallées, est soumis à un cahier des charges dont les contraintes sont contradictoires : les vallées doivent être assez larges, et les pieds assez verticaux, pour conférer au fond la rigidité requise ; a contrario, les vallées doivent être suffisamment étroites, et les pieds assez inclinés, pour conférer au récipient une bonne soufflabilité. Certes, on pourrait rechercher un compromis en menant une campagne systématique d'essais-résultats. Mais une telle campagne est longue, fastidieuse et coûteuse car elle nécessite la réalisation de nombreux prototypes. En outre, les résultats ne sont pas nécessairement garantis pour toutes les applications. Un objectif de l'invention est par conséquent de proposer un nouveau récipient dont le fond réponde de manière satisfaisante aux contraintes contradictoires de rigidité et de soufflabilité. A cet effet, l'invention propose un récipient en matière thermoplastique obtenu par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une ébauche, ce récipient comprenant un fond pétaloïde muni de pieds en saillie, séparés par des vallées en creux qui s'étendent radialement à partir d'une zone centrale du fond, chaque pied présentant deux flancs qui bordent chacun latéralement une vallée, chaque pied étant muni, sur chacun de ses flancs, d'une joue qui fait saillie latéralement du côté de la vallée. Les joues contribuent à verticaliser les pieds de part et d'autre des vallées, ce qui accroît la rigidité du fond et le rend plus résistant mécaniquement aux contraintes thermiques et/ou mécaniques exercées par le contenu, par exemple à l'occasion d'un remplissage à chaud, ou lorsque le contenu est un liquide carbonaté. Selon un mode de réalisation, chaque joue est sensiblement plane et forme un angle faible avec un plan radial médian de la vallée. Plus précisément, la joue forme par exemple avec ce plan médian un angle compris entre 10° et 20°, et de préférence de 15° environ. Chaque flanc est aussi incliné par rapport à un plan médian de la vallée, la joue formant avec le flanc un angle supérieur à 0° et inférieur à 20°. Chaque flanc et la joue en saillie de celui-ci présentent de préférence un bord commun qui s'étend à la jonction avec la vallée. S001 B069 FR / B1009 / Fond_petal_oues La joue présente par exemple un contour sensiblement triangulaire ; sur au moins un bord, elle se raccorde au flanc par un congé à courbure double. En outre, selon un mode particulier de réalisation, le fond 5 comprend, dans les vallées, des raidisseurs sous forme de nervures radiales en saillie vers l'extérieur, qui renforcent le fond et qui s'étendent par exemple depuis un voisinage d'une zone centrale du fond jusqu'à proximité de la périphérie de celui-ci. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la 10 lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de dessous d'un récipient conforme à l'invention ; - la figure 2 est vue à échelle agrandie du fond du récipient de 15 la figure 1 ; la figure 3 est une vue en plan de dessous du fond de la figure 2; û Les figures 4, 5 et 6 sont des vues en coupe du fond, respectivement selon les lignes IV-IV, V-V et VI-VI de la figure 20 3 ; pour plus de clarté les lignes d'arrière-plan figurant l'intérieur du fond ont été effacées. Sur la figure 1 est représentée, en perspective, la partie inférieure d'un récipient 1 û en l'occurrence une bouteille û obtenu par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une préforme en matière 25 thermoplastique, par exemple en polyéthylène téréphtalate (PET). Le récipient 1 s'étend selon un axe X principal et comprend une paroi 2 latérale appelée corps, et un fond 3 qui ferme le corps 2 à une extrémité inférieure de celui-ci. Le fond 3 est pétaloïde, et comprend une série de pieds 4 formés 30 par des excroissances en saillie vers l'extérieur du récipient 1, et qui s'étendent depuis une zone 5 centrale du fond 3 en forme de pastille, où la matière est restée sensiblement amorphe, vers la périphérie du fond 3. La partie la plus saillante ou sommet 6 des pieds 4, qui est en 35 même temps la plus large et forme une assise pour le récipient 1, par laquelle celui-ci peut reposer sur une surface plane (par exemple une S001 B069 FR / B1009 / Fond_petal_oues table), se trouve au voisinage de la périphérie du fond 3. Chaque pied 4 présente une face 7 d'extrémité qui s'étend en pente douce et en s'amincissant depuis le sommet 6 vers la zone 5 centrale du fond 3, de sorte que le pied 4 présente en section radiale un profil sensiblement triangulaire (figure 4). Comme cela est bien visible sur les figures 1 à 3, les pieds 4 sont séparés par des vallées 8 formées par d'étroites bandes de matière qui s'étendent radialement en étoile depuis la zone 5 centrale du fond 3 jusqu'à la périphérie de celui-ci. Les vallées 8 sont convexes vers 10 l'extérieur en section radiale (cf. à gauche sur la figure 4) et légèrement concaves vers l'extérieur en section transversale (c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à la direction radiale, cf. figure 5). On voit sur les figures 1 à 3 que les pieds 4 sont en nombre égal aux vallées 8. Dans l'exemple illustré sur les dessins, le fond 3 15 comprend cinq pieds 4 et cinq vallées 8, régulièrement alternés et répartis en étoile. Ce nombre constitue un bon compromis ; il pourrait toutefois être inférieur (mais supérieur ou égal à trois), ou supérieur (mais de préférence inférieur ou égal à sept). Chaque pied 4 présente deux flancs 9 sensiblement plans qui 20 bordent chacun latéralement une vallée 8. Plus précisément, les flancs 9 d'un même pied 4 sont tournés dos à dos, à l'opposé l'un de l'autre, tandis qu'une même vallée 8 est bordée latéralement par deux flancs 9 en vis-à-vis de deux pieds 4 adjacents. Chaque flanc 9 suit le contour général du pied 4 (en l'occurrence 25 triangulaire) et s'étend depuis un bord 10 supérieur curviligne, le long duquel le flanc 9 se raccorde à la vallée 8 par un congé 11 à section sensiblement circulaire (figure 5), jusqu'à un sommet 12 situé au voisinage du sommet 6 du pied 4. Le flanc 9 est délimité par deux bords sensiblement à angle droit, à savoir un bord 13 externe, sensiblement 30 parallèle au corps 2 du récipient 1 et qui s'étend depuis une extrémité 14 externe du bord 10 supérieur jusqu'au sommet 12, et un bord 15 interne, sensiblement parallèle à la face 7 d'extrémité du pied 4 et qui s'étend depuis une extrémité interne 16 du bord supérieur jusqu'au sommet 12. 35 Comme cela est représenté sur les figures 3 et 6, les flancs 9 ne sont pas verticaux (car le fond 3 serait alors difficile, voire impossible à souffler), mais inclinés en s'ouvrant depuis la vallée 8 vers le sommet S001 B069 FR / B1009 / Fond_petaljoues 12, de sorte que chaque pied 4 présente, en section dans un plan transversal (cf. figure 6), un profil en V à sommet arrondi ou, en d'autres termes, en U à branches évasées. Chaque flanc 9 est incliné par rapport à un plan radial P coupant la vallée 8 le long d'une ligne médiane en deux parties identiques, et présente par rapport à ce plan P une ouverture angulaire A relativement importante, comprise entre 20° et 30°. De préférence, comme dans l'exemple illustré sur la figure 5, cette ouverture angulaire A est de 25° environ. Chaque flanc 9 se raccorde à la face 7 d'extrémité du pied 4 par des congés 17 de raccordement à profil en arc de cercle à grand rayon. En outre, comme cela est visible sur toutes les figures, chaque pied 4 est muni, sur chacun de ses flancs 9, d'une joue 18 qui fait saillie latéralement du côté de la vallée 8. La joue 18 est sensiblement plane et présente un contour (en l'occurrence triangulaire) similaire à celui du flanc 9 dont elle fait saillie. La joue 18 s'étend depuis un bord supérieur curviligne, confondu avec le bord 10 supérieur du flanc, jusqu'à un sommet 19 situé au voisinage du sommet 12 du flanc 9. On peut voir sur les figures 4 et 6 que le contour de la joue 18 est sensiblement homothétique de celui du flanc 9, la superficie de la joue 18 étant inférieure à celle du flanc 9. La joue 18 est délimitée par deux bords sensiblement à angle droit, à savoir un bord 20 externe et un bord 21 interne, qui se rejoignent au sommet 19 et sont sensiblement parallèles respectivement au bord 13 externe et au bord 15 interne du flanc 9 en étant décalés de ceux-ci vers l'intérieur de la joue 18. Comme cela est illustré sur la figure 5, la joue 18 ne s'étend pas dans un plan parallèle au flanc 9 dont elle fait saillie, mais incliné par rapport à celui-ci. Plus précisément, la joue 18 présente, par rapport au plan radial P, une ouverture angulaire B faible, inférieure à 20° et de préférence comprise entre 10° et 20°. Dans l'exemple illustré sur la figure 5, l'ouverture angulaire B est de 15° environ. En d'autres termes, dans l'hypothèse où, comme cela est décrit ci-dessus, le flanc 9 est incliné d'un angle compris entre 20° et 30° par rapport au plan P, la joue 18 est inclinée, par rapport au flanc 9 lui-même, d'un angle A-B supérieur à 0° mais inférieur à 20°. S001 B069 FR / 81009 / Fond_petai_joues Le bord 20 externe et le bord 21 interne de la joue 18 se raccordent aux bords 13, 15 correspondants du flanc 9 par des congés 22 à double courbure inversée (ou double rayon), que l'on a matérialisés sur les figures (de manière bien visible sur les figures 2 et 6) par des lignes à profil en S. La forte inclinaison des flancs 9 permet à la matière, lors du soufflage, d'atteindre facilement le fond de l'empreinte des pieds 4 (correspondant aux sommets 6), au bénéfice de la soufflabilité du fond 3. On notera que cette soufflabilité est également facilitée par les rayons importants des congés 17. Par ailleurs, la présence des joues 18 favorise la soufflabilité du fond 3 du fait que celles-ci, par leur forme particulière, viennent creuser l'empreinte du moule au niveau des flancs 9 et ont donc pour effet de retarder le contact de la matière avec le moule au niveau des joues 18 lors du soufflage du récipient. En conséquence, les autres parties du fond 3 (notamment la jonction entre les vallées 8 et les flancs 9) peuvent se développer plus aisément que sur les fonds pétaloïdes connus. En outre, la présence des joues 18 permet d'éviter que cette bonne soufflabilité ne soit obtenue au détriment de la rigidité du fond 3. En effet, les joues 18 ont pour fonction de verticaliser localement les pieds 4 de part et d'autre des vallées 8 et s'opposent par conséquent à l'affaissement du fond 3 sous l'effet de contraintes mécaniques et/ou thermiques exercées sur le récipient 1 (par exemple lors d'un remplissage à chaud ou dans le cas d'un liquide carbonaté). Les congés 22 à double courbure inversée contribuent de manière dynamique à cette fonction. En effet, sous l'effet des contraintes mécaniques et/ou thermiques, les congés 22 ont tendance à fluer et à se dilater en s'aplatissant, ce qui provoque un déploiement (autrement dit une verticalisation) de la joue 18 en direction de la vallée 8. Selon un mode préféré de réalisation, illustré sur les dessins, le fond 3 est par ailleurs renforcé au moyen de raidisseurs 23 sous forme de nervures radiales qui s'étendent en saillie vers l'extérieur du récipient 1, au fond et le long des vallées 8. Plus précisément, chaque raidisseur 23 s'étend le long d'une ligne médiane d'une vallée, depuis la zone 5 centrale (ou à proximité) jusqu'à la périphérie (ou à proximité) du fond 3. S001 B069 FR / B1009 / Foncl_petal joues Chaque raidisseur 23 présente en plan (figure 3) une forme de fuseau qui va en s'élargissant depuis la zone 5 centrale vers la périphérie ; en section radiale (figure 4), le raidisseur suit le contour arqué convexe de la vallée 8 ; en section transversale (figures 5 et 6), le raidisseur présente un profil bombé vers l'extérieur du récipient. Les raidisseurs 23 ont pour fonction de rigidifier le fond 3. Sous l'effet des contraintes mécaniques et/ou thermiques exercées sur le récipient (par exemple lors d'un remplissage à chaud ou dans le cas d'un liquide carbonaté), les raidisseurs 23 ont tendance à fluer en se dilatant et en s'aplatissant, ce qui provoque un élargissement des vallées 8 et, par voie de conséquence, une verticalisation des pieds 4 qui s'oppose, comme indiqué précédemment, à l'affaissement du fond 3. Il n'est pas nécessaire pour atteindre cet objectif que les raidisseurs 23 occupent transversalement toute la largeur des vallées 8. Il est suffisant que les raidisseurs 23 occupent une partie seulement de la largeur des vallées 8. Ainsi, selon un mode préféré de réalisation illustré sur les figures et plus particulièrement visible sur la figure 3, les raidisseurs 23 s'étendent transversalement sur un tiers environ de la largeur des vallées 8. Par ailleurs, les vallées 8 ne sont pas nécessairement toutes pourvues de raidisseurs 23 : on pourrait en prévoir sur une partie seulement d'entre elles (par exemple une sur deux lorsque le fond 3 comprend un nombre pair de vallées 8). S001 B069 FR / B1009 / Foncl_petal joues REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matière thermoplastique obtenu par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une ébauche, ce récipient comprenant un fond (3) pétaloïde muni de pieds (4) en saillie, séparés par des vallées (8) en creux qui s'étendent radialement à partir d'une zone (5) centrale du fond (3), chaque pied (4) présentant deux flancs (9) qui bordent chacun latéralement une vallée (8), caractérisé en ce que chaque pied (4) est muni, sur chacun de ses flancs (9), d'une joue (18) qui fait saillie latéralement du côté de la vallée (8). 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque joue (18) est sensiblement plane et forme un angle (B) faible avec un plan (P) radial médian de la vallée (8). 3. Récipient (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la joue (18) forme avec ledit plan (P) médian un angle (B) compris entre 10° et 20°, et de préférence de 15° environ. 4. Récipient (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque flanc (9) est incliné par rapport audit plan (P) médian de la vallée, et en ce que la joue (18) forme avec le flanc (9) un angle (A-B) supérieur à 0° et inférieur à 20°. 5. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque flanc (9) et la joue (18) en saillie de celui-ci présentent un bord (10) commun qui s'étend à la jonction avec la vallée (8). 6. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la joue (18) présente un contour sensiblement triangulaire. 7. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, sur au moins un bord (20, 21), la joue (18) se 30 raccorde au flanc (9) par un congé (22) à courbure double. 8. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (3) comprend, dans les vallées (8), des raidisseurs (23) sous forme de nervures radiales en saillie vers l'extérieur. 35 9. Récipient (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits raidisseurs (23) s'étendent depuis un voisinage d'une zone (5) centrale du fond (3) jusqu'à proximité de la périphérie de celui-ci. S001 B069 FR / 81009 / Fond_petaijoues