Brevet FR2983839A1 — publié le 20130614

Récipient à fond anti-mousse 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. Plus précisément, elle a trait aux récipients destinés à être remplis de liquides qui, lors du remplissage, ont tendance à mousser (par exemple des liquides visqueux ou gras, des boissons gazeuses ou sucrées, le lait, la bière, etc.). A l'issue de sa fabrication, un récipient est transféré vers une remplisseuse munie de buses reliées chacune fluidiquement à un réservoir où est stocké le liquide de remplissage, via une électrovanne à au moins deux positions : ouverte et fermée. En production industrielle, les cadences de remplissage sont élevées, de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers de récipients par heure. Un inconvénient des liquides qui ont tendance à mousser est que, dès les premiers instants du remplissage, la mousse ayant tendance à accompagner la montée du niveau de liquide dans le récipient, elle occupe rapidement un volume conséquent empêchant un remplissage correct tant qu'elle est présente. Pour minimiser les risques de débordement de mousse par le col du récipient lors du remplissage, une technique courante consiste à délivrer le liquide en deux phases : une première au cours de laquelle le liquide est délivré à un faible débit jusqu'à ce que le volume délivré ait atteint un certain pourcentage (par exemple 70%) du volume final sans que la mousse ait le temps de se former, suivie d'une seconde phase au cours de laquelle le liquide est délivré à un débit supérieur jusqu'à remplissage complet du récipient. On utilise pour cela des vannes à trois états : fermé, ouvert (pour le haut débit), semi-ouvert (pour le faible débit). Une telle vanne de remplissage à trois états est décrite dans la demande internationale WO 2007/016957 (SIDEL). Cette technique permet effectivement de limiter les débordements, mais elle réduit cependant les cadences de production. Ces dernières années, les constructeurs ont proposé de nombreuses solutions permettant de remplir divers types de récipients, S001 B096 FR - B1135 Version : TQD notamment à chaud avec un minimum de déformations, cf. par ex. la demande de brevet européen EP 2 354 018 (002 PAC), peu d'efforts ayant toutefois été consacrés à la conception de récipients permettant d'optimiser le remplissage. Un premier objectif est de proposer une solution permettant d'augmenter les cadences de remplissage des liquides susceptibles de mousser. Un deuxième objectif est de proposer une solution permettant de retarder, voire de supprimer, la phase de remplissage à faible débit. Un troisième objectif est de proposer un récipient qui limite la formation de mousse lors du remplissage, autant que possible indépendamment de la technique de remplissage. A cet effet, il est proposé un récipient en matière plastique comprenant un corps s'étendant suivant un axe principal et un fond dans le prolongement d'un côté inférieur du corps, le fond comprenant : une assise annulaire définissant un plan de pose, une voûte conique qui s'étend à partir de l'assise vers une zone centrale un pion qui s'étend sensiblement axialement vers l'intérieur du récipient dans la zone centrale, récipient dans lequel : une face sommitale du pion central est bombée vers l'intérieur du récipient ; la paroi latérale du pion central est conique à ouverture angulaire moyenne comprise entre 10° et 50° ; la hauteur H hors tout du fond et la dimension D transversale hors tout du corps mesurée au niveau du pion, sont telles que : H > 0,2 - D la dimension d transversale du pion central, mesurée dans une zone médiane de celui-ci, et la dimension D transversale hors tout du corps mesurée au niveau du pion, sont telles que : d > 0,3 - D la hauteur Hv de la voûte, mesurée entre le plan de pose et sa jonction avec le pion central, et la hauteur H hors tout du fond, sont telles que : Hv > 0,2 - H S001 B096 FR - B1135 Version : TQD Grâce à ce dimensionnement du fond, la formation de mousse est minimisée lors du remplissage. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : - l'assise présente une extension Dext transversale externe telle que : Dext > 0 8 D - - l'assise présente une extension Dext transversale externe et une extension transversale interne Dint telles que : Dint > 0,8 Dext - l'extension Dext transversale externe et l'extension transversale interne Dint telles que : Dint > 0,9 Dext - l'ouverture angulaire moyenne de la paroi latérale du pion central est de 14° environ ; - la hauteur H hors tout du fond et la dimension D transversale hors tout du corps sont telles que : H 0,4-D - la dimension d transversale du pion central et la dimension D transversale hors tout du corps sont telles que : d 0,4-D - la hauteur Hv de la voûte et la hauteur H hors tout du fond sont telles que : Hv 0,25 - H 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 coupe illustrant un premier exemple de réalisation d'un récipient dont le fond est conçu pour minimiser la formation de mousse lors du remplissage ; la figure 2 est une vue en coupe de détail illustrant un deuxième exemple de réalisation d'un fond de récipient ; la figure 3 est une vue similaire à la figure 2, illustrant un troisième exemple de réalisation d'un fond de récipient. S001 B096 FR - B1135 Version : TQD Sur la figure 1 est représenté un exemple de réalisation d'un récipient 1 formé par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique telle que du polyéthylène téréphtalate (PET). Ce récipient, en l'espèce une bouteille, comprend un corps 2 cylindrique (pouvant être de section carrée ou circulaire), qui s'étend suivant un axe X principal. Le corps 2 se prolonge, d'un côté supérieur, par une épaule 3 elle- même prolongée par un col 4 définissant un buvant, par lequel le récipient 1 est rempli et vidé. D'un côté inférieur opposé au col 4, le corps 2 se prolonge par un fond 5 qui comprend, en premier lieu, une assise 6 annulaire définissant un plan 7 de pose continu perpendiculaire à l'axe X principal. Les figures 2 et 3 illustrent des variantes de réalisation possible du fond 5. Le fond 5 comprend, en deuxième lieu, une voûte 8 conique périphérique qui s'étend à partir de l'assise 6 vers une zone centrale du fond 5. La voûte 8 peut se raccorder à l'assise 6 annulaire par une joue 9 annulaire, comme illustré sur les exemples de réalisation des figures 1 et 2, ou directement, comme illustré sur l'exemple de réalisation de la figure 3, moyennant un congé de raccordement dont on néglige les proportions. La voûte 8 peut être, en section, sensiblement droite, comme illustré sur les exemples de réalisation des figures 1 et 2, ou légèrement bombée - c'est-à-dire à convexité tournée vers l'intérieur du récipient 1 - comme illustré sur l'exemple de réalisation de la figure 3. Le fond 5 comprend, en troisième lieu, un pion 10 central qui s'étend axialement dans la zone centrale du fond 5 à partir d'un bord intérieur de la voûte, vers l'intérieur du récipient 1. Le pion 10 central comprend une face 11 sommitale bombée c'est-à-dire à convexité tournée vers l'intérieur du récipient 1 - et une paroi 12 latérale conique qui relie la voûte à la face sommitale. On note : D l'extension transversale (mesurée perpendiculairement à l'axe X) hors tout du corps, mesuré au niveau du pion 10 central (c'est-à-dire au-dessous d'un plan transversal tangent à la face 11 sommitale) ; D est un diamètre lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution ; S001 B096 FR - B1135 Version : TQD Dext l'extension transversale externe de l'assise 6, mesurée au niveau du périmètre extérieur de celle-ci, à sa jonction avec le corps 2 (Dext est le diamètre externe de l'assise 6 lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution) ; Dint l'extension transversale interne de l'assise 6, mesurée au niveau de sa jonction avec la voûte 8 (Dint est le diamètre interne de l'assise 6 lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution) ; d la dimension transversale moyenne du pion 10 central, mesurée dans une zone médiane de celui-ci (d est le diamètre moyen du pion 10 central lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution ; lorsque le cône formé par la paroi 12 latérale du pion 10 central est à génératrice droite, la dimension d est mesurée à mi-hauteur de la paroi 12 latérale entre sa jonction avec la périphérie interne de la voûte 8 et la face 11 sommitale) ; A l'ouverture angulaire moyenne de la voûte 8, B l'ouverture angulaire moyenne de la paroi 12 latérale, H la hauteur hors tout du fond 5, mesurée au plus haut de la face 11 sommitale, Hv la hauteur de la voûte 8, mesurée entre le plan 7 de pose et la jonction de la voûte 8 avec le pion 10 central. Un choix judicieux des dimensions précédentes permet de minimiser de manière significative la quantité de mousse formée lors du remplissage du récipient 1 avec un liquide ayant tendance à mousser. Plus précisément, on choisit ces dimensions de manière que les valeurs de l'ouverture angulaire B et des rapports H/D, d/D et Hv/H soient supérieures à une valeur minimale (Min) respective indiquée dans le tableau ci-après. Dans ce tableau, on a également indiqué les valeurs maximales (Max) préférées de ces valeurs, ainsi que les valeurs correspondant aux trois exemples concrets des figures 1, 2 et 3. Min Max Ex.1 (fig.1) Ex.2 (fig.2) Ex.3 (fig.3) B 10° 50° 10° 14° 44° H/D 0,2 0,5 0,38 0,4 0,39 d/D 0,25 0,5 0,42 0,47 0,35 I-10-1 0,20 0,5 0,28 0,25 0,27 S001 B096 FR - B1135 Version : TQD En vertu de ces choix, des essais ont démontré que le remplissage du récipient 1 génère peu de mousse, grâce à un écoulement sensiblement laminaire du liquide sur et autour du pion 10 central, puis sur la voûte 8. Peu de mousse se forme en particulier dans le volume inférieur annulaire du récipient 1, délimité intérieurement par la voûte 8 et le pion 10 central, et extérieurement par le corps 2. Parmi les hypothèses retenues pour justifier de ce constat : - la face 11 sommitale du pion 10 central doit être bombée pour minimiser les éclaboussures à l'impact du jet de liquide et en assurer une répartition radiale douce et uniforme ; - le fond 5 doit culminer suffisamment haut pour retarder l'instant où le niveau du liquide dépasse la face 11 sommitale et où le jet frappe le liquide déjà présent dans le récipient ; en d'autres termes pour maximiser l'intervalle de temps pendant lequel le jet de liquide frappe directement la face 11 sommitale bombée du pion 10 central, qui minimise les éclaboussures comme indiqué ci-dessus ; - la pente de la paroi 12 latérale du pion 10 central doit être suffisamment douce pour minimiser les risques de décollement de couche limite de l'écoulement à la jonction entre la face 11 sommitale et la paroi 12 ; - la présence de la voûte 8 conique permet de canaliser radialement en douceur l'écoulement en direction de l'assise 6. On constate que, dès lors que peu de mousse (ou aucune mousse) se forme dans le volume inférieur annulaire du récipient 1, aucune croissance de mousse n'est à noter dans le liquide lorsque le niveau de celui-ci a dépassé la face 11 sommitale du pion 10 central. Le risque de débordement de mousse (ou de liquide) par le col 4 est ainsi minimisé, et il n'est alors plus nécessaire de modifier le débit en cours de remplissage, au bénéfice de la cadence de remplissage. Les valeurs combinées de l'exemple 2 correspondent à un mode préféré de réalisation. On pourra toutefois recombiner les valeurs des trois exemples sans effet notoire sur le résultat. De même, ces valeurs étant données à titre d'exemple, elles doivent être considérées comme approximatives. L'influence du diamètre Dint intérieur et du diamètre Dext extérieur de l'assise 6 peuvent également jouer en faveur d'une diminution de la mousse lors du remplissage. S001 B096 FR - B1135 Version : TQD En particulier, il apparaît préférable que le fond 5 ait une section relativement carrée, c'est-à-dire maximisant le rapport Dext/D, avec de préférence : Dext > 0,8 D - ' De même, il apparaît préférable que l'assise 6 soit relativement étroite radialement, c'est-à-dire maximisant le rapport Dint/Dext : Dint > 0,8 Dext Et même, préférentiellement, comme dans les exemples illustrés : Dint >- 0,9 Dext ' S001 B096 FR - B1135 Version : TQD REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matière plastique comprenant un corps (2) s'étendant suivant un axe (X) principal et un fond (5) dans le prolongement d'un côté inférieur du corps (2), le fond (5) comprenant : une assise (6) annulaire définissant un plan de pose, une voûte (8) conique qui s'étend à partir de l'assise (6) vers une zone centrale, un pion (10) central qui s'étend sensiblement axialement vers l'intérieur du récipient (1) dans la zone centrale, ce récipient étant caractérisé en ce que : une face (11) sommitale du pion (10) central est bombée vers l'intérieur du récipient (1) ; la paroi (12) latérale du pion (10) central est conique à ouverture angulaire moyenne comprise entre 10° et 50° ; la hauteur H hors tout du fond (1) et la dimension D transversale hors tout du corps (2) mesurée au niveau du pion (10) central, sont telles que : H > 0,2 - D la dimension d transversale du pion (10) central, mesurée dans une zone médiane de celui-ci, et la dimension D transversale hors tout du corps (2) mesurée au niveau du pion (10) central, sont telles que : d > 0,3 - D la hauteur Hv de la voûte (8), mesurée entre le plan (7) de pose et sa jonction avec le pion (10) central, et la hauteur H hors tout du fond (5), sont telles que : Hv > 0,2 - H 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'assise (6) présente une extension Dext transversale externe telle que : Dext > 0 8 D - 3. Récipient (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'assise (6) présente une extension Dext transversale externe et une extension transversale interne Dint telles que : S001 B096 FR - B1135 Version : TQDDint Dext > 0,8 4. Récipient (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extension Dext transversale externe et l'extension transversale interne Dint telles que : Dint Dext > 0,9 5. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture angulaire moyenne de la paroi (12) latérale du pion central est de 14° environ. 6. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur H hors tout du fond (5) et la dimension D transversale hors tout du corps (2) sont telles que : H 0,4-D 7. Récipient (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la dimension d transversale du pion (10) central et la dimension D transversale hors tout du corps (2) sont telles que : d 0,4-D 8. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur Hv de la voûte (8) et la hauteur H hors tout du fond (5) sont telles que : Hv 0,25 - H S001 B096 FR - B1135 Version : TQD