Brevet FR2983840A1 — publié le 20130614

Récipient empilable comprenant un fond voûté à large surface de contact L'invention a trait aux récipients, et plus particulièrement aux récipients empilables, c'est-à-dire conformés pour pouvoir être empilés les uns sur les autres et munis à cet effet d'un fond et d'un col sensiblement complémentaires de manière que le col d'un récipient sous-jacent puisse venir s'insérer dans le fond d'un récipient identique supérieur. Les récipients empilables trouvent leur utilité dans de nombreuses applications où les récipients ne sont pas regroupés par petits nombres (par exemple de 6 à 8 récipients pour une utilisation domestique) puis conditionnés en packs sous film rétractable, mais empilés directement les uns sur les autres pour être palettisés, la palette une fois remplie pouvant alors être conditionnée sous film étirable. On comprend qu'il soit nécessaire de stabiliser au mieux les récipients, pour éviter tout écroulement des piles avant qu'il ne soit procédé au conditionnement final. Il en va de la sécurité des personnels impliqués et de l'intégrité des récipients. On connaît du brevet US 7 699 171 (Consolidated Container Company) un bidon de forme sensiblement cubique, d'une capacité comprise entre une pinte (environ 0,5 I) et 5 gallons (environ 19 I), et de préférence de 1 gallon (environ 3,8 I), dont le fond définit une réserve d'empilement conique définissant un périmètre correspondant au périmètre d'une partie d'épaule d'un bidon de structure identique. La méthode d'empilement consiste à grouper manuellement les récipients par paires, à emballer chaque paire sous film rétractable puis à positionner les paires ainsi constituées sur une palette. Une fois formée une première couche de récipients, une deuxième couche de récipients groupés et emballés sous film par paires est empilée sur la première couche, en imbriquant les récipients de la deuxième couche sur le sommet de ceux de la première. Il est indiqué qu'un « verrouillage » est réalisé entre un récipient supérieur et un récipient inférieur identique, et plus précisément entre une partie en creux du fond du récipient supérieur et la partie d'épaule du récipient identique inférieur. S001 B090 FR - B1134 TQD Ce « verrouillage » n'apparaît pas clairement défini, mais on peut toutefois comprendre qu'il est réalisé localement, sur le récipient supérieur au niveau d'une réserve en creux formée dans (ou adjacente à) la réserve d'empilement, et sur le récipient inférieur au niveau d'un lèvre formée à la périphérie de la partie d'épaule. Les récipients décrits dans ce document, et leur technique d'empilement - liée à la forme des récipients - présentent plusieurs inconvénients. Premièrement, la répartition des efforts est insuffisante. Plus précisément, les surfaces en contact entre le récipient supérieur et le récipient identique inférieur (assurant la reprise des efforts dus au poids du récipient supérieur et des éventuels récipients qui reposent sur celui-ci dans la pile) sont localisées à proximité de zones subissant de brusques variations de courbure (typiquement une lèvre formée à la périphérie de la partie d'épaule), susceptible de constituer des amorces de rupture. Deuxièmement, en raison de la forme et du dimensionnement des zones (sur le fond et sur l'épaule) destinées à coopérer, l'emboîtement par verrouillage proposé ne présente pas en soi une rigidité suffisante pour permettre un empilement libre des récipients. On comprend que c'est pour compenser ce manque de rigidité naturelle de l'empilement qu'il est préconisé de regrouper et mettre sous film les récipients par paires. Troisièmement, le groupement et la mise sous film des récipients par paire, qui peut se justifier pour la palettisation de bidons de grande capacité (typiquement les récipients de 5 gallons évoqués dans le brevet précité), n'est pas réaliste pour des récipients de capacité moyenne ou faible (typiquement une pinte), dont les cadences modernes de production, jusqu'à 50 000 récipients par heure, sont impossibles à respecter par les opérateurs chargés de la formation et de la mise sous film des paires et de leur palettisation. Quatrièmement, le centrage d'un récipient supérieur par rapport à un récipient inférieur, indispensable au « verrouillage » préconisé, nécessite un positionnement précis des récipients lors de l'empilage, sauf à admettre un guidage des récipients par glissement du col du récipient inférieur contre la réserve d'empilement conique du récipient supérieur. Un tel guidage, générateur de chocs, est susceptible S001 B090 FR - B1134 TQD d'endommager la réserve d'empilement conique et/ou l'opercule pelable fermant le col du récipient inférieur. Cinquièmement, s'il est affirmé en substance que le récipient peut être de faible capacité (1 pinte), on voit mal comment adapter la forme du fond à un tel récipient, à large col (c'est-à-dire dont le col est relativement large par rapport au corps du récipient), réduisant ainsi l'espace disponible au niveau de l'épaule. On connaît par ailleurs du document EP 0 698 557 des récipients empilables de section rectangulaire, conçus pour localiser les reprises d'efforts d'empilement dans les coins de portions rectangulaires supérieures des récipients. En revanche, les récipients sont dimensionnés pour qu'il demeure un espace entre leurs surfaces inclinées, et que celles-ci ne soient pas en contact. Cette technique présente un inconvénient majeur : l'espace préconisé entre les surfaces coniques, nécessaire à la localisation des efforts sur les parties périphériques planes des récipients, induit un jeu latéral de positionnement des récipients lors de l'empilement. Ce jeu, cumulé sur une pile de trois récipients (ou plus) rend la pile naturellement instable et donc susceptible de se renverser. Un premier objectif est par conséquent de proposer un récipient empilable dont la structure confère à l'empilement une bonne rigidité structurelle en l'absence de tout conditionnement, notamment en vue de permettre une palettisation sans risque. Un deuxième objectif est de proposer un récipient empilable dont le positionnement sur un récipient identique sous-jacent soit simple et facile. Un troisième objectif est de proposer un récipient empilable dont la résistance à la compression due à l'empilement soit élevée. Un quatrième objectif est de proposer un récipient empilable assurant une bonne répartition des efforts dus à l'empilement. Un cinquième objectif est de proposer un récipient à large col facilement empilable. Un sixième objectif est de proposer un récipient empilable répondant à au moins l'un des objectifs précités tout en présentant une bonne soufflabilité. A cet effet, il est proposé un récipient empilable en matière plastique, comprenant un corps s'étendant suivant un axe principal et S001 B090 FR - B1134 TQD ayant une extension D transversale hors tout, une épaule dans le prolongement du corps d'un côté supérieur, un col dans le prolongement de l'épaule, et un fond dans le prolongement du corps d'un côté inférieur, l'épaule comprenant, sous le col, une portée tronconique et, à sa jonction avec le corps, une face périphérique définissant un plan d'appui sensiblement perpendiculaire à l'axe principal, cette face périphérique d'appui étant séparée de la portée tronconique par un décrochement axial, le fond comprenant : une assise annulaire définissant un plan de pose complémentaire de la face périphérique d'appui et présentant une extension Dext transversale externe ; une voûte conique qui s'étend à partir de l'assise vers une zone centrale. Dans ce récipient : - l'extension Dext transversale externe de l'assise et l'extension D transversale hors tout du corps sont tels que : Dext > 0,8 D - la voûte présente une section périphérique d'appui complémentaire de la portée tronconique de l'épaule, qui s'étend entre l'assise et un pion central propre à englober le col d'un récipient sous-jacent, - le plan de pose et la section périphérique d'appui de la voûte définissent une surface de contact dont la projection sur le plan de pose présente une superficie Sc telle que : Sc S >0,4 où S est la superficie de l'aire délimitée par un périmètre extérieur de l'assise. Des essais ont démontré qu'une telle conception permet, conjointement, d'obtenir une bonne coaxialité des récipients empilés, au bénéfice de la stabilité de l'empilement, de bien répartir la charge transmise par les récipients supérieurs aux récipients inférieurs, tout en garantissant une bonne soufflabilité, nécessaire à une production à l'échelle industrielle. Les caractéristiques supplémentaires suivantes peuvent être prévues, individuellement ou en combinaison : S001 B090 FR - B1134 TQD l'épaule comprend un décrochement axial séparant la face périphérique d'appui de la portée tronconique, et le fond comprend une joue annulaire interne axiale complémentaire du décrochement. une hauteur H de la joue et une largeur L du plan de pose sont telles que : L 0,5 Le corps 2 se prolonge, d'un côté inférieur, par un fond 3, et, d'un côté supérieur opposé au fond 3, par une épaule 4 elle-même prolongée par un col 5 définissant un buvant. Le col 5 est agencé, par exemple fileté, pour permettre la fixation amovible d'un bouchon 6. Le corps 2 présente une extension transversale (c'est-à-dire mesurée dans un plan perpendiculaire à l'axe X principal) hors tout notée D. (D est la mesure du diamètre externe du corps 2 lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution comme dans l'exemple illustré sur les figures 4 et 5, ou la mesure d'un côté du corps 2 en section lorsque celui-ci est de section carrée). Dans l'exemple représenté, le récipient 1 est à col 5 large, c'est-à- dire que le diamètre du col 5, noté Dc, est supérieur au tiers de l'extension D hors tout du corps 2. L'épaule 4 forme une transition entre le col 5 et le corps 2. L'épaule 4 comprend, sous le col 5, une portée 7 tronconique dont l'angle d'ouverture, noté A, mesuré par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du récipient, est compris entre 5° et 40°, et de préférence d'environ 25°. Comme illustré sur la figure 6, la portée 7 tronconique n'est pas jointive avec le corps 2, l'épaule 4 comprenant une face 8 périphérique d'appui, annulaire, qui définit un plan d'appui perpendiculaire (ou sensiblement perpendiculaire) à l'axe X principal et présente une largeur L, mesurée transversalement. S001 B090 FR - B1134 TQD Cette face 8 périphérique d'appui est séparée de la portée 7 tronconique par un décrochement 9 qui s'étend axialement, c'est-à-dire sensiblement parallèlement à l'axe X principal du récipient 1, ou de préférence, comme dans l'exemple illustré sur la figure 6, forme une légère dépouille ayant un angle au sommet fermé. Cet angle au sommet est par exemple compris entre 15° et 45° environ (typiquement, cet angle au sommet est de 20° environ). On note H la hauteur, mesurée axialement, du décrochement 9. Comme cela est visible sur la figure 6, le fond 3 est conformé pour 10 accueillir la partie supérieure (épaule 4 et col 5) d'un récipient 1 identique sous-jacent, de manière à permettre l'empilement des récipients 1. Plus précisément, le fond 3 est partiellement conformé de manière complémentaire à l'épaule 4, de sorte à permettre l'empilement par 15 simple insertion de l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent dans le fond 3 du récipient supérieur. Ainsi, le fond 3 comprend, en premier lieu, une assise 10 annulaire qui définit un plan 11 de pose continu, complémentaire de la face 8 périphérique d'appui de l'épaule 4 et s'étend dans un plan 20 perpendiculaire à l'axe X principal. On note : S la superficie de l'aire délimitée par un périmètre 12 extérieur de l'assise 10 (à une jonction entre le plan 11 de pose et le corps 2), c'est-à-dire la superficie de l'aire hors tout du fond 3, projetée dans le plan de la face 8 d'appui (parallèlement à l'axe X du 25 récipient 1), et Dext l'extension transversale externe de l'assise 10, mesurée au niveau du périmètre 12 extérieur de celle-ci (Dext est la mesure du diamètre externe de l'assise 10 lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution comme dans l'exemple illustré sur les 30 figures 4 et 5), L'assise 10 annulaire définit par ailleurs une joue 13 annulaire interne axiale complémentaire du décrochement 9, qui s'étend axialement à partir du plan 11 de pose vers l'intérieur du récipient 1. La joue 13 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe X principal (lorsque 35 le décrochement 9 s'étend sensiblement parallèlement à l'axe X principal), ou forme de préférence, comme illustré sur les figures 6 et 7, une légère dépouille sensiblement identique à la dépouille du S001 B090 FR - B1134 TQD décrochement 9, permettant une mise en place aisée d'un récipient 1 par rapport à l'autre. On note Dint l'extension transversale interne de l'assise 10, mesurée au niveau de la joue 13. On notera que Dext et Dint sont les mesures respectives du diamètre interne et du diamètre externe de l'assise 10 lorsque le récipient 1 est symétrique de révolution comme dans l'exemple illustré sur les figures 4 et 5. Le fond 3 comprend, en deuxième lieu, une voûte 14 conique qui s'étend à partir de l'assise 10 - et plus précisément à partir d'un bord intérieur du décrochement 9 - vers une zone centrale du fond 3. Comme on le voit sur les figures 6 et 7, la voûte 14 est en deux parties, et comprend : - un pion 16 central, dont une paroi latérale s'étend sensiblement 15 axialement avec, de préférence, une légère conicité (avec un angle de dépouille, noté B, compris entre 10° et 20°, et de préférence d'environ 15°), ce pion 16 étant conformé et dimensionné pour englober complètement le col 5 du récipient 1 sous-jacent, - une section 17 périphérique d'appui, complémentaire de la portée 7 tronconique de l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent, cette section 17 périphérique s'étendant entre un bord supérieur de la joue 13 et un bord 18 inférieur (en l'espèce arrondi) du pion 16 central, dont on note Dp l'extension transversale, mesurée perpendiculairement à l'axe X du récipient 1 (Dp est un diamètre, dans le cas d'un récipient 1 cylindrique de révolution comme illustré dans l'exemple des figures 4 et 5). La section 17 périphérique présente en conséquence le même angle A d'ouverture que la portée 7 tronconique (compris entre 5° et 40°, et de préférence d'environ 25°). Le plan 11 de pose présente une largeur, mesurée perpendiculairement à l'axe X, sensiblement égale à largeur L de la face 8 d'appui. Pour un récipient 1 à col 5 large comme représenté, le pion 16 central présente, compte tenu du jeu nécessaire à l'insertion, un diamètre Dp intérieur dont le rapport à la dimension D transversale hors tout du corps 2 est supérieur ou égal à 0,4, et par exemple d'environ 0,5 : S001 B090 FR - B1134 TQD Dp 0,4 et par exemple : Dp 7 Lorsque, comme cela est représenté sur la figure 7, le récipient 1 est empilé sur un récipient 1 sous-jacent, l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent venant s'insérer dans le fond 3 du récipient 1 supérieur : - le plan 11 de pose du récipient 1 supérieur vient s'appliquer contre la face 8 périphérique d'appui du récipient 1 sous-jacent ; - le décrochement 9 du récipient 1 sous-jacent vient s'insérer dans la joue 13 du récipient 1 supérieur ; - la section 17 périphérique de la voûte du récipient 1 supérieur vient s'appliquer contre la portée 7 tronconique du récipient 1 sous-jacent. Le plan 11 de pose, la joue 13 et la section 17 périphérique de la voûte 14 définissent conjointement une surface de contact avec l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent. On note Sc la superficie de la projection de cette surface de contact sur le plan de la face 8 périphérique d'appui du récipient sous-jacent (c'est-à-dire sur le plan 11 de pose). La joue 13 s'étend par ailleurs axialement sur une hauteur sensiblement égale à la hauteur H du décrochement 9. Le fond 3 est dimensionné de la manière suivante : - le rapport entre l'extension Dext transversale externe de l'assise et l'extension transversale hors tout du corps est supérieur à 0,7, et de préférence supérieur à 0,8 : Dext > 08 D - et de préférence : Dext > 085 D - - de préférence, le rapport de la hauteur H de la joue 13 et de la largeur L du plan 11 de pose est compris entre 0,5 et 2 (et de préférence d'environ 0,55) : L 0,5 0 4 et de préférence : Sc 0,5 Il résulte de l'architecture qui vient d'être décrite une meilleure rigidité structurelle de l'empilement des récipients 1 ainsi conçus et une meilleure répartition des efforts de compression exercés sur un récipient sous-jacent, en raison notamment : de l'importance de la surface d'appui (également dénommée interface) entre les deux récipients 1 superposés, ce qui maximise les frottements et accroît la tenue de l'empilement ; du déport de l'assise 10 (et donc de la face 8 périphérique d'appui) vers la périphérie du récipient 1 (résultant de la valeur du rapport Dext Dproche de 1) - de la perpendicularité du plan 11 de pose par rapport à l'axe X du récipient et du caractère carré de l'assise 10 (résultant de la valeur du rapport -HL proche de 1), ces deux facteurs limitant le risque de basculement d'un récipient 1 par rapport au récipient 1 sous-jacent ; - de l'importance de la surface de contact entre la section 17 périphérique de la voûte 14 et la portée 7 tronconique du récipient 1 sous-jacent, qui permet de réaliser un centrage plus aisé et plus rapide des récipients 1 lors de leur empilement. Selon un mode particulier de réalisation, -HL est égal à 0,65 environ, sc -s égal à 0,55 environ, etD égal à 0,85 environ, ce qui constitue un bon compromis entre la rigidité structurelle du récipient (que l'on S001 B090 FR - B1134 TQD souhaite maximiser) et sa soufflabilité (que l'on souhaite également maximiser mais qui peut s'avérer varier en raison inverse de la rigidité). Il est par ailleurs préférable de maintenir le rapport entre l'extension Dint transversale interne et l'extension Dext transversale externe de l'assise 10 entre 0,7 et 0,95 : Dint 0,7 S001 B090 FR - B1134 TQD REVENDICATIONS1. Récipient (1) empilable en matière plastique, comprenant un corps (2) s'étendant suivant un axe (X) principal et ayant une extension D transversale hors tout, une épaule (4) dans le prolongement du corps (2) d'un côté supérieur, un col (5) dans le prolongement de l'épaule (4), et un fond (3) dans le prolongement du corps (2) d'un côté inférieur, l'épaule (4) comprenant, sous le col (5), une portée (7) tronconique et, à sa jonction avec le corps (2), une face (8) périphérique définissant un plan d'appui sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) principal, le fond (3) comprenant : une assise (10) annulaire définissant un plan (11) de pose complémentaire de la face (8) périphérique d'appui et présentant une extension Dext transversale externe ; - une voûte (14) conique qui s'étend à partir de l'assise (10) vers une zone centrale ; caractérisé en ce que : l'extension Dext transversale externe de l'assise et l'extension D transversale hors tout du corps sont tels que : Dext > 0,8 D - - la voûte (14) présente une section (17) périphérique d'appui complémentaire de la portée (7) tronconique, qui s'étend entre l'assise (10) et un pion (16) central propre à englober le col (5) d'un récipient (1) sous-jacent, le plan (11) de pose et la section (17) périphérique d'appui de la voûte (14) définissent une surface de contact dont la projection sur le plan (11) de pose présente une superficie Sc telle que : Sc S > 0 4 où S est la superficie de l'aire délimitée par un périmètre (12) extérieur de l'assise (10). 2. Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaule (4) comprend un décrochement (9) axial séparant la face (8) périphérique d'appui de la portée (7) tronconique, et le fond (3) comprend une joue (13) annulaire interne axiale complémentaire du décrochement (9). S001 B090 FR - B1134 TQD 3. Récipient (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que une hauteur H de la joue (13) et une largeur L du plan (11) de pose sont telles que : L 0,5 4. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport entre une extension Dint transversale interne et une extension Dext transversale externe de l'assise est tel que : Dint 0,7 5. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portée (7) tronconique présente une ouverture angulaire (A) comprise entre 5° et 40°. 6. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport L/H est d'environ 0,65. 7. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport Sc/S est d'environ 0,55. 8. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portée (7) tronconique est pourvue de raidisseurs (19). 9. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (3) est muni d'un pion (16) central pourvu de raidisseurs (20). 10. Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pion (16) présente un diamètre Dp intérieur dont le rapport à la dimension D transversale hors tout du corps (2) est supérieur ou égal à 0,4. S001 B090 FR - B1134 TQD