Brevet FR2966130A1 — publié le 20120420

Récipient à fond raidi, adapté au remplissage en environnement aseptique 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. La fabrication, par soufflage, d'un récipient consiste généralement à introduire dans un moule à l'empreinte du récipient une ébauche (terme désignant soit une préforme soit un récipient intermédiaire obtenu par présoufflage d'une préforme) préalablement chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière, et à injecter dans l'ébauche un fluide (généralement de l'air) sous pression. Le soufflage peut être complété par un étirage préalable de l'ébauche au moyen d'une tige coulissante. La conception (forme, poids) des récipients et leur procédé de fabrication varie selon l'application auxquelles les récipients sont destinés. Dans le seul domaine des breuvages non carbonatés, on dénombre trois applications principales : l'eau plate, les breuvages remplis à chaud (notamment le lait, le thé), les breuvages dont le remplissage est effectué en environnement aseptique (principalement les jus de fruits). L'eau plate est l'application la plus courante. Les récipients destinés à l'eau plate sont généralement les moins techniques. Les contraintes qui pèsent sur le fabricant résultent, pour l'essentiel, de la volonté des exploitants de minimiser la quantité de matière. Typiquement, une bouteille d'une capacité de 0,5 1 destinée à l'eau plate pèse, vide, environ 10 g. Le remplissage à chaud (l'application correspondante est dénommée HR, acronyme de l'anglais Heat Resistant, « résistant à la chaleur ») implique une fabrication différente, qui suppose que le moule dans lequel est formé le récipient soit chauffé, afin d'accroître le taux de cristallinité de celui-ci et lui conférer ainsi une meilleure rigidité structurelle. En outre, la masse à vide des récipients HR est très supérieure à celle des récipients destinés à l'eau plate. Typiquement, une bouteille HR d'une capacité de 0,5 1 pèse, vide, environ 30 g. S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD Les récipients HR sont en outre généralement conçus pour compenser les variations de volume induites par la rétraction du contenu lors de son refroidissement consécutif au remplissage. Afin d'éviter une ovalisation du corps du récipient, une technique consiste à munir le fond du récipient d'une membrane souple qui se déforme sous l'effet de la dépression accompagnant le refroidissement du contenu. Pour illustrer cette technique, on pourra se reporter aux documents FR 2 919 579 et US 2010/219152 (SIDEL). Les breuvages nécessitant un remplissage sous environnement aseptique sont généralement sensibles à l'oxydation, et ont une tendance à capter les molécules d'oxygène de l'air. II en résulte une dépression dans le récipient en raison de la diminution du volume d'air présent sous col, et donc une légère rétraction du récipient au cours du temps. Cette rétraction, moins importante que celle des récipients HR, ne justifie pas l'utilisation de tels récipients pour les applications aseptiques. En revanche, les récipients de l'application eau plate sont inadaptés en raison de leurs performances mécaniques insuffisantes. 'Le poids et les performances mécaniques des récipients destinés aux applications aseptiques sont généralement intermédiaires entre ceux des récipients destinés à l'eau plate et ceux des récipients HR. Typiquement, une bouteille destinée à une application aseptique d'une capacité de 0,5 1 pèse, vide, entre 16 g et 18 g environ. A ce jour, les récipients destinés aux applications aseptiques ne donnent pas entière satisfaction, en raison de leurs performances mécaniques inadéquates, compte tenu des contraintes d'allègement imposées par le marché. C'est pourquoi, afin de remédier aux insuffisances des récipients connus, il est proposé un récipient en matière plastique, muni d'un corps et d'un fond s'étendant à une extrémité inférieure du corps, le fond comprenant : une assise annulaire s'étendant sensiblement dans le prolongement du corps et définissant un plan de pose ; une voûte qui s'étend à partir d'une zone centrale du fond jusqu'à une zone voisine de l'assise ; - une série de raidisseurs qui s'étendent depuis la voûte jusqu'au plan de pose. S001 B085 FR - Fond boxé aseptique TQD Les raidisseurs rigidifient la périphérie de la voûte tout en permettant une relative flexibilité de celle-ci en son centre. Il en résulte une bonne résistance mécanique au remplissage, et une absorption des variations de volumes dues à une éventuelle rétraction du contenu. De préférence, les raidisseurs ne s'étendent pas au-delà du plan de pose. Les raidisseurs peuvent se présenter sous forme de nervures en saillie, qui s'étendent axialement sur une joue formant la jonction entre le plan de pose et la voûte. Selon un autre mode de réalisation, les raidisseurs peuvent se présenter sous forme de rainures en creux. Les raidisseurs comprennent par exemple une section inférieure qui s'étend axialement sur une joue formant la jonction entre le plan de pose et la voûte, et une section supérieure qui s'étend radialement sur une portion périphérique externe de la voûte. 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 en perspective de dessous d'un récipient selon un premier mode de réalisation ; la figure 2 est une vue en perspective, à échelle agrandie, du fond du récipient de la figure 1, avec un détail en encart ; la figure 3 est une vue en perspective d'un fond de récipient selon un deuxième mode de réalisation, avec un détail en encart ; la figure 4 est une vue en coupe du fond représenté sur la figure 3 ; la figure 5 est une vue similaire à la figure 4, selon une variante de réalisation. Sur la figure 1 est représenté un récipient 1, en l'occurrence une bouteille, réalisé par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique tel que du 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 S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD une paroi latérale ou corps 5, de forme généralement cylindrique de révolution autour d'un axe X principal du récipient 1. Le récipient 1 comprend en outre un fond 6 qui s'étend à une extrémité inférieure du récipient 1. Le fond 6 comprend une assise 7 sous forme d'un bourrelet annulaire mince qui s'étend sensiblement axialement dans le prolongement du corps 5. L'assise 7 se termine par une face continue plane et annulaire qui forme l'extrémité inférieure du récipient 1 et définit un plan 8 de pose perpendiculaire à l'axe du récipient 1, par lequel celui-ci peut reposer de manière stable sur une surface plane. Le plan 8 de pose se raccorde vers l'extérieur à une face 9 latérale externe de l'assise 7 (qui s'étend dans le prolongement du corps) par un congé 10 à faible rayon de courbure, c'est-à-dire de l'ordre du millimètre. Vers l'intérieur du récipient 1, l'assise 7 comprend une joue 11 annulaire, qui s'étend axialement vers l'intérieur du récipient 1 dans le prolongement du plan 8 de pose. Le plan 8 de pose se raccorde vers l'intérieur à la joue 11 par un congé 12 qui est de préférence à faible rayon de courbure. Le fond 6 comprend en outre une voûte 13 qui s'étend dans le prolongement de la joue 11 (laquelle forme une jonction entre le plan 8 de pose et la voûte 13) jusqu'à une zone 14 centrale formant un pion 15 qui s'étend axialement en saillie vers l'intérieur du récipient 1. Comme cela est illustré sur les dessins, le fond 6 est par ailleurs munie d'une série de raidisseurs 16 qui s'étendent depuis la voûte 13, (plus précisément depuis une 17 périphérie de celle-ci), jusqu'au plan 8 de pose. De préférence, les raidisseurs 16 ne s'étendent pas au-delà du plan 8 de pose, c'est-à-dire qu'ils ne débordent pas sur la face 9 latérale externe. Par une extrémité 18 supérieure, les raidisseurs 16 se raccordent à la voûte 13. Par une extrémité 19 inférieure, les raidisseurs 16 se raccordent au plan 8 de pose. Dans les modes de réalisation illustrés, les raidisseurs 16 sont au nombre de 13 ou 15, mais ces nombres sont fournis à titre d'exemples et pourraient être différents. Le nombre de raidisseurs peut être compris entre 6 et 20. A des fins de tenue mécanique, il est de préférence compris entre 10 et 16. De même, la S001 B085 FR - Fond boxé aseptique TQD hauteur, la largeur et la forme des raidisseurs peut varier, comme nous le verrons ci-après. Les raidisseurs 16 ont pour fonction de rigidifier la périphérie de la voûte 13 pour empêcher son retournement lors du remplissage, tout en permettant éventuellement une légère déformation de celle-ci vers l'extérieur du récipient 1 lors du remplissage, mais surtout en permettant une déformation de la voûte 13 vers l'intérieur à l'occasion d'une dépression dans le récipient 1 accompagnant l'oxydation du contenu, laquelle entraîne une diminution du volume d'air sous col due à la captation des molécules d'oxygène. Le récipient 1 peut être fabriqué par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière plastique tel que PET. Pour la formation du fond 6, on a avantage à recourir à une opération de boxage. Selon un premier mode de réalisation, les raidisseurs 16 s'étendent en saillie par rapport au fond 6, vers l'extérieur du récipient 1 ; selon un deuxième mode de réalisation, les raidisseurs 16 s'étendent en creux par rapport au fond 6, vers l'intérieur du récipient 1. Dans le premier mode de réalisation, illustré sur les figures 1 et 2, les raidisseurs 16 sont formés par des nervures bombées (ou bourrelets) en saillie sur la joue 11, qui s'étendent axialement entre la périphérie de la voûte 13 et le plan 8 de pose. La voûte est de préférence concave à concavité tournée vers l'extérieur du récipient (c'est-à-dire vers le bas lorsque le récipient 1 se tient normalement, col 2 en haut). Comme cela est bien visible sur la figure 2, les bourrelets 16 épaississent localement l'assise 7, leurs extrémités 18 inférieures élargissant localement le plan 8 de pose radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction de l'axe X du récipient 1. Le rayon de courbure des bourrelets 16 est de préférence compris entre 5mm et 20mm, et de préférence entre 10 et 15 mm, selon le nombre de bourrelets 16 prévus. Les bourrelets 16 confèrent au fond un surcroît de rigidité localisé sur la périphérie 17 de la voûte 13, qui conserve de ce fait une souplesse relativement importante pour permettre une déformation sensible du fond 6, notamment pour des contenus fortement oxydables. S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD Dans le deuxième mode de réalisation, illustré sur les figures 3 à 5, les raidisseurs 16 s'étendent en creux par rapport au fond 6, et sont formés par des rainures comprenant une section 20 inférieure qui s'étend axialement sur la joue 11, depuis le plan 8 de pose jusqu'à la périphérie 17 de la voûte 13, et une section 21 supérieure qui prolonge la section 20 inférieure et s'étend radialement sur une partie de la voûte 13. Comme cela est bien visible sur les figures 3 à 5, et plus précisément sur les coupes des figures 4 et 5, la joue 11 forme ici un congé de raccordement à grand rayon (compris entre 5 et 10 mm) entre le plan 8 de pose et la voûte 13, dont la périphérie 17 est par conséquent en retrait par rapport au plan 8 de pose. Les sections 20 inférieures amincissent localement l'assise 7, les extrémités inférieures 19 formant des rétrécissements locaux du plan 8 de pose. Les sections 21 supérieures s'étendent sur une portion 22 périphérique externe de la voûte 13. Plus précisément, les sections supérieures 21 s'étendent depuis la périphérie 17 de la voûte 13 jusqu'à une zone médiane de celle-ci, environ à distance égale de la périphérie 17 et du pion 15. Comme cela est visible sur le cercle de détail de la figure 3, les sections 21 supérieures vont s'amincissant depuis l'extérieur vers l'intérieur, les extrémités supérieures 18 étant conformées en pointe. Dans ce deuxième mode de réalisation, les raidisseurs 16 ont, outre une fonction de rigidification de la voûte 13 à sa périphérie 17, une fonction de ressort et tendent, à la manière de ressorts à lame, à exercer sur la voûte 13 un effort axial dirigé vers le haut (vers l'intérieur du récipient 1). Il en résulte, d'une part, au remplissage, une meilleure résistance de la voûte 13 à l'effondrement (dû à la pression hydrostatique du contenu), et, lors de la rétraction du contenu pour les raisons invoquées ci-dessus, une déformation plus maîtrisée de la voûte 13 comme indiqué par les traits mixtes sur les coupes des figures 4et5. Quel que soit le mode de réalisation retenu, la voûte 13 peut être conformée en calotte sphérique à concavité tournée vers l'extérieur du récipient 1 (c'est-à-dire vers le bas). Toutefois, cet exemple n'est pas limitatif. Ainsi, la voûte 13 peut être légèrement en dévers au repos, comme illustré sur la figure 4, S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD c'est-à-dire que sa concavité est tournée vers le bas mais à l'opposé de l'axe X. Sous l'effet d'une dépression dans le récipient 1, la voûte 13 se redresse et peut alors adopter une configuration sensiblement plate, comme illustré par les traits mixtes de la figure 4, voire concave à concavité centrée sur l'axe X. En variante, comme illustré sur la figure 5, la voûte 13 peut être sensiblement plate, et s'étendre au repos dans un plan perpendiculaire à l'axe X. sous l'effet d'une dépression dans le récipient 1, la voûte 13 se creuse et peut alors adopter une configuration concave comme illustré par les traits mixtes. On a tracé sur la figure 4, y compris dans son rectangle de détail, diverses cotes de dimensionnement du fond 6 : A représente la largeur du plan 8 de pose, mesurée radialement ; B représente la hauteur moyenne de la jonction entre la joue 11 et la voûte 13, mesurée axialement à partir du plan 8 de pose ; C représente la hauteur de la zone 14 centrale, à la jonction du pion 15 et de la voûte 13, mesurée axialement à partir du plan 8 de pose ; R représente le rayon de courbure de la voûte 13 ; - RD représente le rayon de courbure de la joue 11 ; - E représente la profondeur moyenne des raidisseurs 16, mesurée au niveau de la joue 11 ; F représente l'ouverture angulaire, mesurée par rapport à l'axe X, de la joue 11 à sa jonction à sa jonction avec le plan 8 de pose. On a rassemblé dans le tableau suivant des gammes et des valeurs préférées pour ces cotes, permettant d'atteindre les objectifs de performances visés pour un récipient 1 d'une capacité de 0,5 1 : cote Mini maxi Valeur préférée A 1 mm 3,5 mm 2 mm B A 2A 4 mm C 0,5A 2A 3,8 mm R 100 mm 150 mm 135 mm RD A 2,5A 4,5 mm E 0,1A 0,6A 1 mm F 0° 30° 10° S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matière plastique, muni d'un corps (5) et d'un fond (6) s'étendant à une extrémité inférieure du corps (5), le fond (6) comprenant : - une assise (7) annulaire s'étendant sensiblement dans le prolongement du corps (5) et définissant un plan (8) de pose ; - une voûte (13) qui s'étend à partir d'une zone (14) centrale du fond (6) jusqu'à une zone voisine de l'assise (13) ; caractérisé en ce que le fond (6) comprend une série de raidisseurs (16) qui s'étendent depuis la voûte (13) jusqu'au plan (8) de pose. 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les raidisseurs (16) ne s'étendent pas au-delà du plan (8) de pose. 3. Récipient (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les raidisseurs (16) se présentent sous forme de nervures en saillie. 4. Récipient (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les raidisseurs (16) s'étendent axialement sur une joue (11) formant la jonction entre le plan (8) de pose et la voûte (13). 5. Récipient (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les raidisseurs (16) se présentent sous forme de rainures en creux. 6. Récipient (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les raidisseurs (16) comprennent une section (20) inférieure qui s'étend axialement sur une joue (11) formant la jonction entre le plan (8) de pose et la voûte (13), et une section (21) supérieure qui s'étend radialement sur une portion (22) périphérique externe de la voûte (13). S001 8085 FR - Fond boxé aseptique TQD