Brevet FR2989356A1 — publié le 20131018

Récipient comprenant un fond voûté à section étoilée L'invention a trait aux récipients obtenus par soufflage ou étirage soufflage à partir d'ébauches (préformes ou récipients intermédiaires ayant subi une ou plusieurs opérations préalables de soufflage) en matière plastique. La fabrication par soufflage d'un récipient comprend une étape d'introduction, dans un moule à l'empreinte du récipient, d'une ébauche préalablement chauffée à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière constitutive de la préforme (tel que PET), et une étape d'injection dans l'ébauche d'un fluide (tel que de l'air) sous pression. Un étirage au moyen d'une tige coulissante peut compléter le soufflage. Cette technique est connue de longue date. Il est également reconnu que la double orientation moléculaire (axiale et radiale) que subit la matière lors du soufflage ou de l'étirage soufflage est parfois trop faible pour conférer de façon certaine au récipient une tenue mécanique suffisante. Ce manque de tenue affecte surtout le fond du récipient, qui subit d'importantes contraintes dynamiques (lors du remplissage) et statiques (après le remplissage, par la seule pression du contenu). Il est connu de rigidifier le fond d'un récipient en lui conférant une forme creuse définissant une voûte destinée à résister aux contraintes précitées. La seule présence d'une telle voûte pouvant se révéler insuffisante, il a même été proposé de la rigidifier au moyen de nervures radiales, cf. par ex. le brevet américain US 4 525 401. Cette structure suppose néanmoins qu'un surcroît de matière soit alloué au fond, en raison des surépaisseurs créées par les nervures. Il en résulte, d'une part, une augmentation de la masse du récipient, contraire aux tendances actuelles d'économie de matière. Il en résulte, d'autre part, des difficultés de soufflabilité (on nomme « soufflabilité » la capacité du récipient à être formé par soufflage, c'est-à-dire la capacité de la matière à épouser convenablement l'empreinte du moule), car l'épaisseur de la matière rend difficile son fluage dans les empreintes du moule correspondant aux nervures. Une solution ordinaire peut alors consister à augmenter la pression de soufflage, mais cette solution nécessite de réviser à la hausse les S001 B098 FR - B1217 Version : TQD capacités du circuit d'injection pneumatique, au détriment du bilan énergétique du procédé de fabrication. Une autre solution consiste à repousser la matière constitutive du fond du récipient, en utilisant pour cela, entre autres, un moule spécial équipé d'un fond de moule mobile en translation qui vient repousser la matière (cf. notamment le brevet européen EP 1 069 983). Le repoussage induit un accroissement du taux de déformation de la matière et donc une augmentation mécanique de sa cristallinité, la phase de repoussage conférant au fond du récipient sa forme définitive. Mais cette technique, appelée « boxage », ne garantit pas que la rigidité du fond sera suffisante et n'exonère pas les constructeurs de recourir à des formes particulières qui demeurent soumises aux contraintes de soufflabilité. Le besoin persiste par conséquent de proposer des formes susceptibles de conférer au fond un bon compromis entre soufflabilité et rigidité structurelle (notamment pour résister aux déformations induites par une surpression dans le récipient, typiquement lorsque le contenu est une boisson carbonatée). Afin de répondre à ce besoin, il est proposé un récipient en 20 matière plastique, comprenant un corps s'étendant suivant un axe principal et un fond dans le prolongement du corps d'un côté inférieur de celui-ci, le fond comprenant : une assise annulaire définissant un plan de pose ; une voûte conique qui s'étend à partir d'un voisinage de l'assise 25 vers l'intérieur du récipient jusqu'à un sommet central, cette voûte présentant en section transversale un profil étoilé inscrit entre deux cercles dont le rapport des diamètres est supérieur ou égal à 0,7 Ce fond offre à la fois une bonne rigidité structurelle et une bonne 30 soufflabilité, tout en ne nécessitant pas de surcroît de matière, au bénéfice de la légèreté du récipient. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - le rapport des diamètres est compris entre 0,8 et 0,9 ; 35 - la voûte comprend une série de facettes définissant entre elles des angles obtus dans un plan transversal ; - les angles entre facettes sont supérieurs ou égaux à 100° ; S001 B098 FR - B1217 Version : TQD - la voûte présente deux portions superposées, à savoir une portion inférieure sensiblement conique à angle aigu, qui s'étend à partir du voisinage de l'assise jusqu'à une zone intermédiaire de jonction, et une section supérieure sensiblement conique à angle obtus, qui s'étend à partir de la zone intermédiaire de jonction jusqu'au sommet ; - la portion inférieure et la portion supérieure de la voûte présentent des extensions axiales équivalentes ou pratiquement équivalentes ; - la portion inférieure de la voûte présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée en direction de l'axe du récipient ; - la portion supérieure de la voûte présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée à l'opposé de l'axe du récipient. ; - en section axiale, les profils de la portion inférieure et de la portion supérieure présentent des rayons de courbure respectifs R1 et R2 tels que le rapport R2/R1 est compris entre 0,6 et 1 ; - la voûte présente une hauteur H mesurée axialement et l'assise présente une largeur d mesurée transversalement, le rapport H/d de ces dimensions étant supérieur à 0,25. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode préféré de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective par-dessous d'un récipient en matière plastique, suivant un premier exemple de réalisation ; la figure 2 est une vue en perspective, à échelle agrandie, du fond du récipient de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en plan, de dessous, du fond de la figure 2; - la figure 4 est une section du fond du récipient des figures précédentes, selon le plan de coupe IV-IV de la figure 3 ; la figure 5 est une section selon le plan de coupe V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue similaire à la figure 2, illustrant un fond de récipient selon un second exemple de réalisation ; S001 B098 FR - B1217 Version : TQD la figure 7 est une vue en plan, de dessous, du fond de la figure 6 la figure 8 est une section selon le plan de coupe VIII-VIII de la figure 7 ; la figure 9 est une section selon le plan de coupe IX-IX de la figure 8; la figure 10 est une section selon le plan de coupe X-X de la figure 8 Sur la figure 1 est représenté un récipient 1 réalisé par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique telle que PET (polyéthylène téréphtalate). Ce récipient 1 comprend un corps 2 de forme générale cylindrique de autour d'un axe X principal. Le corps 2 se prolonge, à une extrémité supérieure, par un col 3 formant un buvant et, à une extrémité inférieure, par un fond 4. Le fond 4 comprend une assise 5 sous forme d'un bourrelet annulaire (en l'espèce torique) qui s'étend dans le prolongement du corps 2 et se termine axialement par une face continue et annulaire qui forme l'extrémité inférieure du récipient et définit un plan 6 de pose perpendiculaire à l'axe X du récipient 1, par lequel celui-ci peut reposer de manière stable sur une surface plane telle qu'une table. Comme visible sur la figure 3, on note D la largeur hors tout, mesurée transversalement, du corps 2. Lorsque le corps 2 est symétrique de révolution, cette largeur D hors tout correspond à un diamètre. Le plan 6 de pose, quant à lui, est perpendiculaire à l'axe X du récipient 1. Comme on le voit sur les figures 4 et 8, le plan 6 de pose s'étend radialement sur une largeur notée d qui, dans les exemples illustrés où le récipient 1 est symétrique de révolution, correspond à un diamètre. L'assise 5 se raccorde extérieurement au corps 2 par un congé 7 à grand rayon ; le diamètre d du plan 6 de pose et le diamètre D hors tout du corps sont de préférence dans un rapport compris entre 0,65 et 0,9. Dans l'exemple illustré, ce rapport est d'environ 0,7 : d D 0,7 Vers l'intérieur du récipient 1, l'assise 5 se raccorde, par une joue 8 annulaire sous forme d'un congé à faible rayon, à une membrane 9 S001 B098 FR - B1217 Version : TQD conique à angle au sommet ouvert (dans les exemples illustrés, cet angle est de 135° environ) et présentant une faible extension radiale. Le fond 4 comprend en outre une voûte 10 conique qui s'étend à partir d'un bord 11 intérieur de la membrane 9 vers l'intérieur du récipient 1, jusqu'à un sommet 12 central. Du bord 11 intérieur de la membrane 9 (qui compte tenu de la faible extension radiale de la membrane 9, demeure au voisinage de l'assise 5) jusqu'au sommet 12, la voûte 10 présente en section transversale (perpendiculairement à l'axe) un profil étoilé. Comme cela est visible sur les figures 5, 9 et 10, ce profil étoilé est inscrit entre un cercle 13 (virtuel) intérieur et un cercle 14 (virtuel) extérieur ayant des diamètres respectifs D1 et D2 dont le rapport est supérieur ou égal à 0,7. Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures, ce rapport est compris entre 0,8 et 0,9 : Dl D2 > 0,7 Et de préférence : Dl 0'8 La voûte 10 comprend ainsi une série de facettes 16 qui, groupées par paires, définissent les branches 15 de l'étoile. Les angles entre les facettes 16 d'une même branche 15, et entre deux facettes 16 adjacentes de deux branches 15 voisines, mesurés dans un plan transversal et notés respectivement A et B (figure 5), sont de préférence obtus. Plus précisément, ces angles A, B sont avantageusement supérieurs ou égaux à 100°. Dans les exemples illustrés, les angles A et B sont d'environ 100° et 150°, respectivement. La voûte 10 présente une extension axiale (ou hauteur), mesurée axialement entre l'assise 5 et le sommet 12, notée H. Comme on le voit sur les dessins, et plus particulièrement sur les figures 4 et 8, la voûte 10 est avantageusement profonde, c'est-à-dire que la hauteur H de la voûte n'est pas négligeable par rapport au diamètre d de l'assise 5, le S001 B098 FR - B1217 Version : TQD rapport H/d étant supérieur à 0,25. Dans les exemples illustrés, ce rapport est de 0,3 environ. On a représenté sur les dessins deux exemples de réalisation du fond. Dans un premier exemple de réalisation, illustré sur les figures 1 à 5, la voûte 10 est unitaire et s'étend continûment de la membrane 9 au sommet 12. La voûte 10 présente de préférence, en section axiale (figure 4), un profil courbe à concavité tournée vers l'axe X du récipient 1. Dans 10 l'exemple illustré, le rayon de courbure de la voûte, noté RO, est supérieur ou égal au diamètre d d'assise : RO > d La voûte 10 présente un angle C moyen aigu au sommet, compris entre 70° et 90°. Dans l'exemple illustré (cf. figure 4), cet angle C moyen au sommet est de 80° environ. 15 Dans un second exemple de réalisation, illustré sur les figures 6 à 10, la voûte 10 est étagée et comprend deux portions superposées, à savoir une portion 17 inférieure du côté de l'assise 5, et une portion 18 supérieure du côté du sommet 12. Les caractéristiques de la voûte 10 exposées ci-dessus selon le 20 premier exemple, en référence aux figures 2 à 5, s'appliquent à chacune des portions inférieure et supérieure de la voute 10 selon le second exemple. En particulier, la portion 17 inférieure et la portion 18 supérieure présentent toutes deux en section un profil étoilé inscrit entre un cercle 13 intérieur et un cercle 14 extérieur ayant des 25 diamètres respectifs D1 et D2 dont le rapport 01/02 est supérieur à 0,7 (figures 9 et 10). La portion 17 inférieure s'étend du bord 11 intérieur de la membrane 9 (au voisinage de l'assise 5) jusqu'à une zone 19 intermédiaire de jonction située à environ mi-hauteur de la voûte 10, et 30 la portion 18 supérieure s'étend de la zone 19 intermédiaire de jonction jusqu'à au sommet 12 de la voûte 10. La portion 17 inférieure est sensiblement conique à angle E aigu au sommet, cet angle E au sommet étant de préférence compris entre 40° et 60°, et par exemple de 50° environ, comme cela est illustré sur 35 la figure 8. S001 B098 FR - B1217 Version : TQD La portion 18 supérieure est, quant à elle, sensiblement conique à angle F obtus au sommet, cet angle F au sommet étant de préférence compris entre 100° et 120°, et par exemple de 110° environ, comme cela est illustré sur la figure 8. La zone 19 intermédiaire de jonction (où se produit un décrochement entre la portion 17 inférieure et la portion 18 supérieure) étant située à environ mi-hauteur de la voûte 10, la portion 17 inférieure et la portion 18 supérieure présentent des extensions axiales (ou hauteurs), respectivement notées H1 et H2, équivalentes ou pratiquement équivalentes, telles que : H H1 H2 -2 Avantageusement, et comme cela est visible sur la figure 8, la portion 17 inférieure présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée en direction de l'axe X du récipient 1, tandis que la portion 18 supérieure présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée à l'opposé de l'axe X. En d'autres termes, la concavité de la voûte 10 s'inverse entre la portion 17 inférieure et la portion 18 supérieure, au niveau de leur zone 19 intermédiaire de jonction. La portion 17 inférieure et la portion 18 supérieure présentent de préférence des rayons de courbure respectifs, notés R1 et R2, qui sont du même ordre de grandeur et sont comparables au rayon du plan de pose. d R1 R2 -2 Il est toutefois envisageable que les rayons R1 et R2 ne soient pas du même ordre de grandeur, mais que R1 puisse être inférieur ou égal à R2. Ainsi, selon un mode particulier de réalisation, les rayons R1 et R2 sont par exemple dans un rapport compris entre 0,6 et 1 : R1 0,6 Plus précisément, tandis qu'une pression moyenne de soufflage comprise entre 35 et 38 bar était nécessaire pour réaliser un récipient à voûte à résistance équivalente, le récipient 1 muni de la voûte 10 décrite ci-dessus peut être réalisé en injectant un fluide à une pression de soufflage de l'ordre de 24 bar, ce qui représente une réduction de 30% à 40%. Il en résulte des besoins moindres en fluide de soufflage et il devient possible d'employer des installations de production de fluide sous pression de moindre taille. La fabrication du fond 4 du récipient 1 peut être avantageusement réalisée en mettant en oeuvre une technique de boxage, dans laquelle le moule au sein duquel est formé le récipient 1 présente un fond de moule mobile qui permet de surétirer la matière au niveau du fond 4, au bénéfice d'une bonne prise d'empreinte et d'un taux de cristallinité supérieur (favorable à la rigidité structurelle du fond). Muni d'un tel fond 4, le récipient 1 est particulièrement adapté au remplissage des boissons carbonatées, notamment de la bière. S001 B098 FR - B1217 Version : TQD REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matière plastique, comprenant un corps (2) s'étendant suivant un axe (X) principal et un fond (4) dans le prolongement du corps (2) d'un côté inférieur de celui-ci, le fond (4) comprenant : une assise (5) annulaire définissant un plan (6) de pose ; une voûte (10) conique qui s'étend à partir d'un voisinage de l'assise (5) vers l'intérieur du récipient (1) jusqu'à un sommet (12) central, caractérisé en ce que la voûte (10) présente en section transversale un profil étoilé inscrit entre deux cercles (13, 14) dont le rapport des diamètres (D1, D2) est supérieur ou égal à 0,7. 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport des diamètres (D1, D2) est compris entre 0,8 et 0,9. 3. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voûte (10) comprend une série de facettes (16) définissant entre elles des angles (A, B) obtus dans un plan transversal. 4. Récipient (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les angles (A, B) entre facettes (16) sont supérieurs ou égaux à 100°. 5. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voûte (10) présente deux portions superposées, à savoir une portion (17) inférieure sensiblement conique à angle aigu, qui s'étend à partir du voisinage de l'assise (5) jusqu'à une zone (19) intermédiaire de jonction, et une section (18) supérieure sensiblement conique à angle obtus, qui s'étend à partir de la zone (19) intermédiaire de jonction jusqu'au sommet (12). 6. Récipient (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la portion (17) inférieure et la portion (18) supérieure de la voûte (10) présentent des extensions axiales (H1, H2) équivalentes ou pratiquement équivalentes. 7. Récipient (1) selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que la portion (17) inférieure de la voûte (10) présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée en direction de l'axe (X) du récipient (1). S001 8098 FR - B1217 Version : TQD 8. Récipient (1) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la portion (18) supérieure de la voûte (10) présente, en section axiale, un profil courbe à concavité tournée à l'opposé de l'axe (X) du récipient (1). 9. Récipient (1) selon les revendications 7 et 8, prises en combinaison, caractérisé en ce qu'en section axiale, les profils de la portion (17) inférieure et de la portion (18) supérieure présentent des rayons de courbure respectifs R1 et R2 tels que le rapport R2/R1 est compris entre 0,6 et 1. 10. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la voûte (10) présente une hauteur (H) mesurée axialement, en ce que l'assise présente une largeur (d) mesurée transversalement, le rapport (H/d) de ces dimensions étant supérieur à 0,25. S001 B098 FR - B1217 Version : TQD