Brevet FR2949756A1 — publié le 20110311

Récipient à facettes rainurées L'invention a trait au domaine des récipients en matière thermoplastique tel que PET, et plus particulièrement, bien que non exclusivement, les récipients, tels que les bouteilles, pouvant être remplis à chaud. Un récipient est généralement fabriqué par soufflage ou étirage soufflage d'une préforme injectée, laquelle est d'abord chauffée au défilé dans un four muni d'éléments de chauffe par rayonnement, puis introduite chaude dans un moule muni d'une cavité définissant la contre-empreinte du récipient. Si les récipients ordinaires peuvent être employés au remplissage de liquides froids, ils ne supportent pas d'être remplis à chaud, en raison d'une tenue mécanique insuffisante qui se traduit par des déformations importantes résultant du choc thermique qui accompagne le remplissage. A titre indicatif, la température du liquide lors d'un remplissage à chaud dépasse fréquemment 60°C, et atteint couramment 90°C à 95°C (soit une température supérieure à la température de transition vitreuse du PET). Aussi les récipients destinés au remplissage à chaud (dénommés HR, acronyme de l'expression anglaise � heat resistant �) bénéficient-ils d'une fabrication adaptée et de dispositions structurelles particulières les rendant moins sensibles aux déformations et leur permettant de conserver durablement leur forme générale. Il est courant de chauffer la paroi du moule pour augmenter le taux de cristallinité du polymère et ainsi augmenter la rigidité intrinsèque du matériau lui-même, indépendamment de toute particularité structurelle du récipient, mais cette spécificité du procédé de fabrication se révèle souvent insuffisante pour produire un récipient HR satisfaisant, et il est nécessaire de procéder à des adaptations structurelles. Comme il est nécessaire de satisfaire les exigences économiques et industrielles d'économie de la matière, il n'est pas envisageable d'épaissir la paroi du récipient pour rendre celui-ci plus résistant. Au contraire, la tendance est à l'allègement. Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD C'est pourquoi on prévoit en général sur le récipient des zones déformables à déformation contrôlée. Ainsi, il est connu de munir le corps du récipient de panneaux qui, lors du remplissage, vont se bomber sous l'effet combiné de la température et de la pression hydrostatique, et qui, lorsque le liquide va refroidir, vont se rétracter pour accompagner la réduction du volume de liquide, étant précisé que, une fois le récipient bouché, cette réduction de volume ne saurait être compensée par l'admission d'un volume d'air équivalent. On trouvera dans la demande de brevet français FR 2 883 258 au nom de la demanderesse (voir également son équivalente américaine US 2008/105645) une bonne illustration d'un récipient HR. Le récipient est muni d'une pluralité de panneaux creux, séparés par des poutres et pourvus de nervures de renfort. Ce type de récipient donne satisfaction et son succès commercial ne se dément pas. Dans sa version de capacité à 0,5 I, ce récipient pèse (vide) environ 25 g, ce qui est considéré comme léger puisque des gains de l'ordre de 3 g ont été réalisés par rapport aux récipients antérieurs dont le poids, à capacité équivalente, était généralement supérieur à 28 g. Toutefois, la pression du marché s'accentue dans le sens d'une réduction supplémentaire de la quantité de matière, et la demanderesse souhaite anticiper la demande en réduisant encore le poids des récipients, notamment HR, sans pour autant en diminuer les performances en matière de tenue mécanique. A cet effet, l'invention propose un récipient, en matériau thermoplastique tel que PET, comportant un corps comprenant au moins une facette définissant une membrane déformable, délimitée par une arête à contour fermé, facette dans laquelle est pratiquée une rainure oblongue. Sous l'effet d'une contrainte en surpression ou en dépression (par exemple lors d'un remplissage à chaud, puis lors du refroidissement du liquide), les déformations de la membrane sont ainsi localisées sur la rainure ou au voisinage immédiat de celle-ci, en affectant de manière minime le reste de la facette. Suivant un mode préféré de réalisation, la rainure s'étend parallèlement à l'axe du récipient. Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD La largeur de la rainure n'est pas nécessairement constante ; de préférence, la rainure présente sa plus grande largeur aux environs des deux-tiers de sa hauteur et présente par exemple un profil en fuseau. En section, la rainure présente de préférence un profil en V, la facette présentant quant à elle, suivant un mode particulier de réalisation, une face externe sensiblement plane. L'arête bordant la facette est par exemple formée par un congé de raccordement entre la facette et une région voisine. Suivant une forme particulière de réalisation, la facette va en s'évasant depuis une région médiane du récipient vers une épaule ou un fond de celui-ci. La facette peut former avec une région voisine un angle constant, qui peut être fixe (par exemple de 45° environ), ou variable (par exemple continûment variable). Ainsi, suivant un mode de réalisation, l'angle décroît depuis une région supérieure du récipient vers une région inférieure du récipient. Suivant une forme particulière de réalisation, le récipient présente deux séries de facettes symétriques par rapport à un plan transversal médian. 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 de face d'une première version d'un récipient selon l'invention ; la figure 2 est une vue de trois-quarts face du récipient de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective de dessus du récipient des figures 1 et 2 ; les figures 4 à 6 sont des vues similaires respectivement aux figures 1 à 3, montrant une deuxième version d'un récipient selon l'invention ; la figure 7 est une vue en section transversale d'un récipient des figures 1 à 3 ou 4 à 6, selon le plan de coupe matérialisé sur les figures 1 et 4 par les lignes VII-VII ; la figure 8 est une vue en section transversale d'un détail du récipient de la figure 7 selon l'encart VIII, montrant en Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD pointillés la déformation de la membrane lors d'un remplissage à chaud. Sur les figures est représenté un récipient 1, en l'occurrence une bouteille en matière plastique telle que PET d'une capacité de 0,5 I, qui comprend plusieurs parties, notamment un corps 2 formant la majeure partie du volume du récipient, un col 3 s'ouvrant vers le haut, une épaule 4, complétant le volume du récipient 1 et formant une jonction sensiblement conique entre le corps 2 et le col 3, et, enfin, un fond 5 qui ferme le corps 2 vers le bas. Le récipient 1 s'étend suivant un axe A principal reliant approximativement le centre géométrique du col 3 et celui du fond 5. En supposant que le récipient 1 est destiné à être posé à plat sur un plan horizontal, l'axe A du récipient définit une direction verticale, toute direction orthogonale à l'axe A étant qualifiée de transversale ou radiale. Ce récipient 1, obtenu par étirage soufflage à partir d'une ébauche (c'est-à-dire une préforme ou un récipient intermédiaire ayant subi un premier soufflage non définitif) est particulièrement destiné à être rempli à chaud, la température du liquide de remplissage pouvant atteindre 95°C, soit une température qui peut être supérieure à la température de transition vitreuse du récipient 1, tout dépendant de son matériau. Rappelons que la température de transition vitreuse du PET est d'environ 80°C. En conséquence, le récipient 1 est conçu pour présenter une bonne tenue mécanique lors du remplissage à chaud, et pour conserver durablement sa forme lors du refroidissement ultérieur du liquide. Plus précisément, le corps 2 du récipient comprend au moins une facette 6 définissant une membrane déformable, qui à l'issue du soufflage présente une surface externe sensiblement plane (non nécessairement verticale, comme nous le verrons ci-après). La ou chaque facette 6 est prévue pour se déformer d'abord en se bombant lorsque le récipient 1 est rempli à chaud, sous l'effet combiné de la pression hydrostatique, qui exerce sur la facette 6 une pression radiale, et de la température, qui a tendance à ramollir la matière. Réciproquement, la facette 6 est prévue pour se déformer de manière inverse pour recouvrer sensiblement sa configuration d'origine Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD (i.e. en sortie de soufflage) en accompagnant la perte de volume interne du récipient 1 résultant du refroidissement du liquide, cette contraction ne pouvant être compensée par une admission d'air puisque le récipient est bouché immédiatement après remplissage. Contrairement aux dispositions classiques dans lesquelles on compense le caractère déformable de panneaux par l'adjonction de poutres de renfort destinées à rigidifier le récipient dans les zones voisines des panneaux, le récipient 1 est ici dépourvu de telles poutres, et chaque facette 6 est délimitée par une simple arête 7 à contour fermé, qui forme la jonction (qu'on appelle également congé de raccordement) entre la facette 6 et les régions qui l'entourent. Pour obtenir une telle structure simplifiée û et donc allégée û, on fait en sorte de concentrer les déformations de la facette 6 dans une zone localisée. A cet effet, une rainure 8 oblongue est pratiquée en creux dans la facette 6. Cette rainure 8 présente un profil transversal en V. La forme de la rainure 8, son orientation ainsi que ses dimensions dépendent de celles de la facette 6 dans laquelle elle est creusée. On a représenté deux versions du récipient 1 sur les figures : une première version sur les figures 1 à 3 ; une deuxième sur les figures 4 à 6. La première version présente un corps 2 à section transversale sensiblement carrée. Le corps 2 est cintré au niveau d'une ceinture 9 médiane, constituant une partie complémentaire du récipient 1, et qui est sensiblement symétrique par rapport au plan transversal de la ceinture 9. Le corps 2 comprend ainsi un buste 10, qui s'étend entre la ceinture 9 et l'épaule 4, et un pied 11, qui s'étend entre la ceinture 9 et le fond 5 et qui, compte tenu de la symétrie évoquée ci-dessus, est le reflet miroir du buste 10 sous la ceinture 9. Comme cela est visible sur les figures 1 à 3, le buste 10 comprend une pluralité de facettes 6 équi-réparties sur sa circonférence. En l'occurrence, les facettes 6 sont au nombre de quatre réparties à 90°, mais elles pourraient être moins nombreuses, par exemple trois réparties à 120°, ou plus nombreuses û par exemple cinq réparties à 72°. Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD Chaque facette 6 s'étend verticalement entre la ceinture 9 et l'épaule 4. La facette 6 va en s'évasant depuis la ceinture 9 vers l'épaule 4 (respectivement le fond 5) et présente une forme générale de pelle de pagaie. Entre deux facettes 6 adjacentes, le corps 2 comprend des faces 12 intercalaires bombées dans la direction verticale (mais droites en section transversale) qui, au contraire des facettes 6, vont en se rétrécissant depuis la ceinture 9 vers l'épaule 4 (respectivement le fond 5). Le récipient 1 étant ainsi profilé, l'angle entre chaque facette 6 et les régions qui l'entourent (à savoir les faces 12 intercalaires, la ceinture 9 et l'épaule 4 ù respectivement le fond 5) est de 45° environ de toutes parts. Le rayon du congé de raccordement formant l'arête 7 de la facette 6 peut être constant, comme dans cette première version illustrée sur les figures 1 à 3, ou varier suivant la direction verticale, le congé pouvant présenter, aux jonctions entre la facette 6 et les faces 12 intercalaires, un rayon plus faible du côté de la ceinture 9 et, comparativement, plus grand du côté de l'épaule 4 ù respectivement du fond 5. La rainure 8 s'étend verticalement suivant un axe médian de la facette 6 ; elle s'étend sensiblement sur toute la hauteur de la facette 6, ses extrémités étant toutefois espacées des bords supérieur et inférieur de la facette 6. Comme cela est visible sur les figures 1 à 3, la largeur de la rainure 8 n'est pas constante. Plus précisément, la rainure 8 est effilée, et présente de face (cf. notamment la figure 1) un profil en fuseau. En outre, la rainure 8 n'est pas nécessairement symétrique par rapport à un plan transversal la coupant en son milieu : en l'occurrence, la rainure 8 a sa plus grande largeur aux environs des deux-tiers de sa hauteur, du côté de l'épaule 4 (respectivement du fond 5) du récipient 1. De même, la profondeur de la rainure 8 n'est pas nécessairement constante et varie de préférence proportionnellement à sa largeur. L'angle que forment les flancs de la rainure 8 avec le plan de la facette 6 est de préférence constant, d'environ 45°. La deuxième version du récipient 1, illustrée sur les figures 4 à 6, comprend une ceinture 9 formant une restriction cylindrique du corps 2, située dans la partie basse du corps 2, et séparant celui-ci en un buste Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD et un pied 11 dont la hauteur est environ moitié moindre que celle du buste 10. Le pied 11 est structuré de manière classique, et comprend une série de bourrelets cylindriques séparés par des gorges annulaires, qui confèrent au pied 11 une bonne rigidité structurelle dans la direction radiale. Les facettes 6 sont situées dans le buste 10. Les facettes 6 sont au nombre de quatre, équi-réparties à 90° sur la circonférence du buste 10. Comme cela est visible sur les figures 4 à 6, chaque facette 6 forme un pan coupé en biseau et va en s'évasant depuis la ceinture 9 vers l'épaule 4 en présentant un profil en obus à tête pointant vers le bas. Chaque facette 6 s'étend dans un plan sensiblement incliné par rapport à l'axe du récipient 1. Ainsi, en section transversale le récipient 1 présente une forme sensiblement carrée (cf. figure 7) dont la diagonale est de longueur constante le long de l'axe vertical et égale au diamètre du pied 11, tandis que la longueur du côté de ce carré diminue progressivement depuis le bas û i.e. du côté de la ceinture 9 û vers le haut û i.e. du côté de l'épaule 4. Comme dans la première version, le buste 10 comprend, entre deux facettes 6 adjacentes, des faces 12 intercalaires qui, au contraire des facettes 6, vont en se rétrécissant depuis la ceinture 9 vers l'épaule 4. En revanche, les faces 12 intercalaires de cette deuxième version sont à section transversale sensiblement cylindrique, de diamètre sensiblement constant, égal au diamètre du récipient 1 mesuré à la jonction du buste 10 et de la ceinture 9 ou au niveau du pied 11. On notera que, par simplicité, on n'a représenté sur la figure 7 qu'une section transversale pour les deux versions du récipient 1, la courbure des faces 12 intercalaires de la deuxième version étant peu visible à hauteur de la coupe transversale VII-VII. Chaque facette 6 étant inclinée par rapport à l'axe du récipient 1, l'angle que forme le plan de la facette 6 avec les régions qui l'entourent (les faces 12 intercalaires et l'épaule 4) n'est pas constant sur le pourtour de la facette 6. Cet angle est quasiment plat (moins de 15°) à une extrémité inférieure de la facette 6, du côté de la ceinture 9 ; il est d'environ 45° à une extrémité supérieure de la facette 6, à sa jonction Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD avec l'épaule 4. L'angle entre le plan de la facette 6 et chaque face 12 intercalaire, de part et d'autre de la facette 6, varie continûment entre ces valeurs extrêmes en décroissant depuis le haut, au niveau de l'épaule 4, vers le bas au voisinage de la ceinture 9. Comme dans la première version, le rayon du congé de raccordement formant l'arête 7 de la facette 6 peut être constant, ou varier suivant la direction verticale. Dans l'exemple illustré, le rayon du congé est sensiblement constant, sa largeur variant en raison inverse de l'angle entre le plan de la facette 6 et les zones voisines. Comme cela est visible sur les figures 4 à 6, la rainure 8 s'étend verticalement suivant un axe médian de la facette 6 ; elle s'étend sensiblement sur toute la hauteur de la facette 6, ses extrémités étant toutefois espacées des bords supérieur et inférieur. Comme dans la première version, la largeur de la rainure 8 n'est pas constante : la rainure 8 est effilée, et présente de face un profil en fuseau, et a sa plus grande largeur aux environs des deux-tiers de sa hauteur, du côté de l'épaule 4 du récipient 1. De même, la profondeur de la rainure 8 n'est pas constante et varie de préférence proportionnellement à sa largeur, l'angle que forment les flancs de la rainure 8 avec le plan de la facette 6 étant sensiblement constant, d'environ 45°. Le comportement des deux versions du récipient 1 qui viennent d'être décrites est sensiblement le même lors d'un remplissage à chaud, puis lors du refroidissement du liquide. Compte tenu de la température du liquide, combinée à la pression hydrostatique, le récipient 1 est tout d'abord mis sous pression et tend à se gonfler. La membrane tend donc à se bomber vers l'extérieur. Toutefois, en raison de la présence de la rainure 8, les déformations de la facette 6 restent localisées sur ou au voisinage de la rainure 8 qui tend à s'aplanir, tandis que le reste de la facette 6 conserve globalement sa forme plane (cf. figure 8). La déformation de la rainure 8 est la plus importante au niveau de sa plus grande largeur (en l'occurrence aux deux-tiers de sa hauteur), c'est-à-dire au niveau de la plus grande largeur de la facette 6. Réciproquement, lors du refroidissement du liquide, le récipient 1 subit une dépression et une diminution de son volume interne, Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD compensée par la déformation inverse de la membrane. En conséquence, la rainure 8 se referme jusqu'à sa configuration initiale, voire légèrement au-delà sous l'effet de la dépression. Ainsi, au lieu de munir le récipient 1 de panneaux déformables d'un bloc, entourés par des poutres de rigidification (dispositions consommatrices de matière), on réalise ici des facettes 6 délimitées par des arêtes 7 simples qui ne sont pas û ou peu û affectées par la déformation. II résulte d'une telle structure des gains substantiels de matière : des essais de remplissage à chaud ont, à capacité équivalente (en l'occurrence 0,5 I), permis de maintenir les performances antérieures en matière de tenue mécanique tout en réduisant le poids du récipient 1 (vide) de 15% à 20% (soit un poids inférieur à 20 g pour une capacité de 0,5 I). Un tel récipient 1 peut par conséquent être qualifié de super-léger. Comme il a déjà été indiqué, la forme et l'orientation de la rainure 8 peuvent varier, notamment suivant celles de la facette 6. II est en effet préférable que l'orientation de la rainure 8 soit identique à celle de la facette 6. Dans les deux versions décrites ci-dessus par exemple, la facette 6 s'étend (suivant sa plus grande dimension) verticalement, et il en va de même de la rainure 8. Dans l'hypothèse où la facette 6 présenterait une autre orientation (par exemple horizontale, ou même oblique), la rainure 8 s'étendrait suivant la même direction. Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matériau thermoplastique tel que PET, comportant un corps (2), ce récipient (1) étant caractérisé en ce que le corps (2) comprend au moins une facette (6) définissant une membrane déformable, délimitée par une arête (7) à contour fermé, et en ce qu'une rainure (8) oblongue est pratiquée dans cette facette (6). 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure (8) s'étend parallèlement à l'axe du récipient (1). 3. Récipient (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur de la rainure (8) n'est pas constante. 4. Récipient (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la rainure (8) présente sa plus grande largeur aux environs des deux-tiers de sa hauteur. 5. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rainure (8) présente un profil en fuseau. 6. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la rainure (8) présente en section un profil en V. 7. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la facette (6) présente une face externe sensiblement plane. 8. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'arête (7) est formée par un congé de raccordement entre la facette (6) et une partie (4, 12) voisine. 9. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la facette va en s'évasant depuis une partie (9) médiane du récipient (1), telle qu'une ceinture (9) vers une épaule (4) ou un fond (5) de celui-ci. 10. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la facette (6) forme avec une partie (4, 12) voisine un angle 30 constant. 11. Récipient (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'angle est de 45° environ. 12. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la facette (6) forme avec une partie (4, 12) voisine un angle 35 variable. Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD 13. Récipient (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'angle est continûment variable. 14. Récipient (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'angle décroît depuis une région (4) supérieure du récipient (1) vers 5 une partie (9) inférieure du récipient (1). 15. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le récipient (1) présente deux séries de facettes (6) symétriques par rapport à un plan transversal médian. 10 Bouteille à faces articulées ù B0932 ù TQD