Brevet FR3014852A1 — publié le 20150619

Récipient comprenant un fond muni d'une voûte évolutive L'invention a trait aux récipients dont le fond comporte une assise annulaire définissant un périmètre de pose, à contour polygonal formé d'une pluralité de côtés et de sommets, et un pion central ayant une paroi latérale globalement tronconique de révolution autour de l'axe principal et qui se raccorde au reste du fond par un congé de raccordement. Des récipients présentant une telle structure sont réalisés pour répondre à des impératifs techniques ou esthétiques. Parmi les récipients de ce type, répondant à des impératifs techniques, on trouve des récipients empilables, ces derniers étant 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 un creux ménagé dans le fond d'un récipient identique supérieur, le fond de celui-ci reposant sur une épaule du récipient sous-jacent. Pour permettre un tel empilement, le fond de chaque récipient est muni d'une assise annulaire définissant un plan de pose complémentaire d'une face périphérique d'appui définie sur l'épaule d'un récipient sous-jacent, et d'un pion central destiné à accueillir le col du récipient sous-jacent. L'empilement des récipients soumet ceux-ci à d'importants efforts de compression axiale qui peuvent induire des déformations par flambage, susceptibles de provoquer un écroulement de la pile. L'expérience montre que les récipients à section polygonale (typiquement carrée ou rectangulaire) offrent une meilleure résistance au flambage que les récipients à section circulaire (ou ovale). On tend donc à privilégier la section polygonale pour la fabrication des récipients empilables. Dans le présent contexte, les termes « polygone » et « polygonal » ne renvoient pas seulement à une géométrie parfaite (purement mathématique et théorique) dans laquelle les côtés du polygone sont des segments de droite et ses sommets des points, mais recouvre également des géométries approchées dans lesquelles les sommets du polygone sont arrondis, et dans lesquelles les côtés peuvent être courbes (typiquement sous forme d'arcs de cercle). En pratique, il va de soi que seules les géométries approchées S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD ont cours, compte tenu de difficultés qu'il y aurait à former correctement un récipient à géométrie polygonale parfaite. On peut trouver une illustration d'un récipient empilable à section carrée (selon la terminologie définie ci-dessus) dans la demande FR 2 983 840 ou son équivalent international WO 2013/088006. Ce récipient donne globalement satisfaction mais demeure perfectible : des défauts de planéité ont en effet été constatés de manière répétée dans le plan de pose. Ces défauts de planéité, qui peuvent nuire à la stabilité du récipient, semblent résulter de difficultés pour la matière à correctement prendre l'empreinte du moule dans certaines zones du fond. Des prises d'empreinte imparfaites ont surtout été constatées dans les récipients à section polygonale de faible capacité (typiquement 0,5 I), essentiellement sur les sections du plan de pose s'étendant sur les côtés du polygone. Ce phénomène trouve sans aucun doute sa cause dans l'asymétrie de révolution du récipient, puisque les récipients symétriques n'ont généralement pas de défaut de planéité du plan de pose. Une solution pour tenter d'améliorer la prise d'empreinte des fonds de récipients à section polygonale consiste à utiliser des moules de soufflage dont le fond de moule ou une partie de celui-ci est déplacée en direction du col du récipient (sa partie opposée au fond) pendant les étapes de formage afin de favoriser la prise d'empreinte du fond de récipient. L'étape de déplacement, qui permet d'accompagner la matière du fond de récipient lors du déplacement du fond de moule, est appelée "boxage" et les récipients ainsi obtenus sont nommés récipients à "fond boxé". On a toutefois constaté que si le boxage apporte une certaine amélioration, il n'en demeure pas moins que, dans certains cas, la planéité du plan de pose n'est pas parfaite. Une solution pour résoudre ce problème consisterait à modifier la forme du récipient pour le rendre symétrique de révolution. Mais, comme nous l'avons vu, cette solution ne satisferait pas aux contraintes propres à l'empilage, qui donnent la préférence à une section polygonale (typiquement carrée ou rectangulaire). En outre, quand bien même, pour certains types de récipients (y compris pour certains récipients empilables), une section symétrique de révolution est acceptable, le fait de pouvoir obtenir des récipients de section S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD polygonale avec de bonnes prises d'empreinte ouvre indéniablement des perspectives en termes de créativité. Un objectif est par conséquent de proposer un récipient à section polygonale, dont le fond procure une bonne facilité de formage (également dénommée soufflabilité), afin d'obtenir un plan de pose convenable, et qui offre par ailleurs une bonne résistance mécanique aux efforts dus à la compression verticale, notamment en cas de superposition ou d'empilement. A cet effet, il est proposé un récipient en matière plastique, comprenant un corps à section polygonale qui s'étend suivant un axe principal, une épaule qui s'étend dans le prolongement du corps d'un côté supérieur, un col qui s'étend dans le prolongement de l'épaule, et un fond qui s'étend dans le prolongement du corps d'un côté inférieur, ledit fond comprenant : une assise annulaire définissant un périmètre de pose, à contour polygonal formé d'une pluralité de côtés et de sommets, sensiblement perpendiculaire à l'axe principal ; un pion central ayant une paroi latérale globalement tronconique de révolution autour de l'axe principal et qui se raccorde au reste du fond par un congé de raccordement qui présente un rayon variable en révolution autour de l'axe principal du récipient, ce rayon présentant une valeur minimale dans tout secteur délimité par un sommet du périmètre de pose, et une valeur maximale dans tout secteur délimité par un côté du périmètre de pose. Ce récipient procure à la fois une bonne soufflabilité et une bonne résistance mécanique aux efforts de compression générés par une superposition ou un empilement. En particulier, il a été constaté que le plan de pose ne souffre pas de défauts de planéité mesurables, en particulier pour les récipients de faible capacité (notamment 0,5 I). Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou combinées : le rayon du congé de raccordement présente sa valeur maximale dans tout plan bissecteur à un côté du périmètre de pose ; le rayon du congé de raccordement présente sa valeur minimale dans tout plan bissecteur à un sommet du périmètre de pose ; S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD le rayon du congé de raccordement est continûment variable entre sa valeur minimale et sa valeur maximale ; la valeur maximale et la valeur minimale du rayon du congé de raccordement sont dans un rapport compris entre 2 et 3 ; la valeur maximale et la valeur minimale du rayon du congé de raccordement sont dans un rapport d'environ 2,5 ; le périmètre de pose présente un contour carré comprenant quatre côtés et quatre sommets ; le rayon du congé de raccordement présente quatre valeurs maximales au droit des côtés, et quatre valeurs minimales au droit des sommets ; le rayon du congé de raccordement présente des variations sinusoïdales en révolution autour de l'axe principal ; l'épaule comprend, sous le col, une portée tronconique et, à sa jonction avec le corps, une face périphérique d'appui, à contour polygonal, complémentaire au périmètre de pose défini par l'assise annulaire, sensiblement perpendiculaire à l'axe principal. D'autres objets et avantages apparaîtront à la lumière de la description de modes de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective de dessous, montrant, de manière réaliste, un récipient à section polygonale ; la figure 2 est une vue de détail réaliste montrant, à échelle élargie, le fond du récipient de la figure 1 ; pour une meilleure compréhension des formes du fond, on a tracé certains traits marquant la courbure des surfaces de celui-ci ; en outre, pour matérialiser le périmètre de pose, on a rempli celui-ci par un motif en nid d'abeille, et pour matérialiser le congé de raccordement du pion central, on a rempli celui-ci par un motif à pointillés ; - la figure 3 est une en plan de dessous, réaliste, du fond de la figure 2, sur laquelle le périmètre de pose et le congé de raccordement du pion central sont également remplis, respectivement par un motif en nid d'abeille et par un motif à pointillés ; - la figure 4 est une vue en coupe aplatie du fond de la figure 3, suivant la ligne de coupe brisée IV-IV, qui montre par ailleurs S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD l'épaule d'un récipient sur lequel le fond de la figure 3 serait empilé ; les figures 5 et 6 sont des vues de détail du fond, à échelle agrandie, selon les encarts rectangulaires V et VI tracés sur la figure 4 ; la figure 7 est un diagramme illustrant les variations du rayon du congé de raccordement du pion au reste du fond, en fonction de l'angle entre le demi-plan de mesure et un demi-plan de référence centré sur un côté du périmètre de pose, sur une révolution complète autour de l'axe du récipient. Sur la figure 1 est représenté un récipient 1 formé par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique telle que PET (polyéthylène téréphtalate). Ce récipient 1, en l'espèce une bouteille, est typiquement d'une capacité de 0,5 I mais cette capacité n'est pas limitative et pourrait être supérieure, par exemple de 1,5 I Le récipient 1 comprend un corps 2 qui s'étend suivant un axe X principal. Le corps 2 est de section transversale (c'est-à-dire perpendiculairement l'axe X principal) polygonale. Les termes « polygone » et « polygonal » ont, dans la présente demande, une acception large et ne sont pas limités à la stricte définition mathématique d'une géométrie fermée constituée de segments de droite (formant les côtés du polygone), jointifs par leurs extrémités (formant les sommets ponctuels du polygone), mais couvrent des géométries approchées dans lesquelles les côtés peuvent être courbes (par exemple sous forme d'arcs de cercle), et les sommets arrondis. Selon cette définition du polygone, la section transversale du récipient illustré sur les figures (cf. notamment la figure 3) peut être qualifiée de carrée. Les côtés du polygone formé par la section transversale du corps 2 n'ont pas nécessairement la même longueur d'arc, et les angles aux sommets ne sont pas nécessairement constants. En d'autres termes, le polygone n'est pas nécessairement régulier. De même, le nombre de côtés (égal au nombre de sommets) peut être indifféremment pair ou impair. En l'espèce, dans la réalisation carrée illustrée, ce nombre est pair, égal à 4. 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 S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD par un col 5 définissant un buvant. Le col 5 est agencé (par exemple fileté) pour permettre la fixation amovible d'un bouchon 6. 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. Comme illustré sur la figure 4, la portée 7 tronconique n'est pas directement jointive avec le corps 2, l'épaule 4 comprenant une face 8 périphérique qui, dans le cas d'un récipient empilable, est une face d'appui à contour polygonal (au sens général indiqué ci-dessus) similaire à celui de la section du corps 2. En l'espèce, ce contour est donc carré. Cette face 8 périphérique d'appui s'étend sensiblement dans un plan transversal à partir d'une extrémité supérieure du corps 2, jusqu'à un bord interne formant jonction avec la portée 7 tronconique. Selon un mode de réalisation préféré, illustré sur la figure 4, la face 8 périphérique d'appui n'est pas exactement plane mais forme une légère dépouille (d'un angle de quelques degrés). Comme cela est visible sur la figure 4, le fond 3 peut être conformé pour 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 simple insertion de l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent dans le fond 3 du récipient 1 supérieur. Ainsi, dans un tel cas de récipient empilable, le fond 3 comprend, en premier lieu, une assise 9 annulaire qui s'étend dans le 25 prolongement du corps 2 et définit un périmètre 10 de pose complémentaire de la face 8 périphérique d'appui de l'épaule 4. Le périmètre 10 de pose est une bande de matière de largeur faible par rapport à l'extension transversale hors tout du fond 3. Pour faciliter l'emboîtement sur la face 8 périphérique d'appui du récipient 1 sous- 30 jacent, le périmètre 10 de pose n'est pas exactement plan mais présente, par rapport à un plan transversal, une légère contre-dépouille, comme illustré sur la figure 4. Comme illustré sur les figures 2 et 3, applicables à des récipients empilables ou non, le périmètre 10 de pose présente un contour 35 polygonal similaire à celui du récipient 1. En l'espèce, ce contour est carré (au sens indiqué plus haut). Le périmètre 10 de pose comprend une pluralité de côtés 11, droits ou courbes (comme dans l'exemple S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD illustré), et autant de zones sommitales (ci-après plus simplement dénommées sommets) 12 où se rejoignent les côtés. Comme on le voit bien sur les figures 2 et 3, où le périmètre 10 de pose est matérialisé par un motif à nid d'abeille, les sommets 12 sont arrondis (on comprend donc qu'ils ne sont pas ponctuels mais présentent une certaine longueur d'arc). Plus précisément, on a matérialisé les côtés 11 du périmètre 10 de pose par un motif à nid d'abeille relativement lâche, et les sommets 12 par un motif à nid d'abeille plus dense. Les traits de jonction entre les côtés 11 et les sommets 12 sont fournis à titre indicatif, et sont invisibles sur le récipient matériel. Dans l'exemple illustré, où le périmètre 10 de pose est régulier (il s'agit en l'espèce d'un carré), ce périmètre 10 est invariant par rotation autour de l'axe X principal d'un angle de el où N est le nombre de côtés (ou de sommets) du polygone. Par conséquent, les propriétés géométriques de chaque côté 11 sont transposables aux autres côtés 11, de même que les propriétés géométriques de chaque sommet 12 sont transposables aux autres sommets 12. On s'intéresse par conséquent à un unique paire côté 11 - sommet 12, et l'on note P1 et P2 les deux demi-plans sécants sur l'axe X principal et encadrant le sommet 12, et P3 le demi-plan s'étendant à partir de l'axe X principal et encadrant, avec le plan P2, le côté 11. Les plans P1 et P2 définissent ainsi ensemble un premier secteur S1 de l'espace délimité par le sommet 12 (en d'autres termes, s'appuyant sur les extrémités du sommet 12 aux jonctions avec les côtés 11 adjacents), et les plans P2 et P3 définissent ensemble un deuxième secteur S2 de l'espace, adjacent au premier secteur S1, et délimité par le côté 11 (en d'autres termes, s'appuyant sur les extrémités du côté 11 aux jonctions avec les sommets 12 adjacents). L'assise 9 annulaire définit par ailleurs une joue 13 annulaire qui s'étend en contre-dépouille à partir d'un bord intérieur du périmètre 10 de pose, et est sensiblement complémentaire à la portée 7 tronconique du récipient 1 sous-jacent, au voisinage de la jonction de la portée 7 tronconique et de la face 8 périphérique d'appui. S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD Le fond 3 comprend, en deuxième lieu, une partie 14 centrale qui s'étend à partir de l'assise 9 - et plus précisément à partir d'un bord 15 intérieur de la joue 13, en direction de l'axe X principal. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, la partie 14 centrale est en deux parties, et comprend : un pion 16 central ayant une paroi 17 latérale globalement tronconique de révolution autour de l'axe X principal (avec un angle de conicité compris entre 10° et 20°, et de préférence d'environ 12°), ce pion 16 étant conformé et dimensionné pour englober complètement le col 5 bouché du récipient 1 sous-jacent, une voûte 18 complémentaire, au moins en partie, de la portée 7 tronconique de l'épaule 4 du récipient 1 sous-jacent, cette voûte 18 s'étendant à partir de la joue 13 en direction de l'axe X principal. La paroi 17 latérale du pion 16 est qualifiée de « globalement » tronconique dans la mesure où la paroi 17 pourrait être nervurée tout en présentant, à son sommet, une largeur plus étroite qu'à sa base. Le pion 16 se raccorde au reste du fond 3 par un congé 19 de raccordement dont on note R le rayon, mesuré dans tout plan demi-plan 20 P axial (c'est-à-dire tout demi-plan s'étendant à partir de l'axe X principal). On désigne par PO un demi-plan axial de référence s'étendant à partir de l'axe X principal et passant par le milieu de l'un des côtés 11 (situé à droite sur les figures 2 et 3). Par ailleurs, on note A l'angle entre tout plan P quelconque et le plan P0, mesuré dans la 25 direction trigonométrique (ou antihoraire) autour de l'axe X principal. Comme on le voit sur les figures 2 et 3, ainsi que sur les figures 5 et 6, le rayon R du congé 19 est variable en révolution autour de l'axe X principal, c'est-à-dire que le rayon R est une fonction variable de A. En particulier, le rayon R présente : 30 une valeur Rm minimale dans le premier secteur S1 délimité par le sommet 12 (ou dans tout secteur équivalent délimité par un sommet 12 quelconque du périmètre 10 de pose), une valeur RM maximale dans le deuxième secteur S2 délimité par le côté 11 (ou dans tout secteur équivalent délimité par un côté 11 35 quelconque du périmètre 10 de pose). Par définition, la valeur RM maximale du rayon R est strictement supérieure à sa valeur Rm minimale : S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD RM > Rm Selon un mode de réalisation particulier illustré sur les figures, où le récipient 1 présente des symétries planes (par rapport à des plans axiaux passant par les milieux des côtés 11 ou par les milieux des sommets 12), c'est-à-dire que le polygone formé par la section du récipient (ou par le périmètre de pose) est régulier, la valeur Rm minimale est mesurée dans le plan bissecteur de tout secteur S1 délimité par un sommet 12, et la valeur RM maximale est mesurée dans le plan bissecteur de tout secteur S2 délimité par un côté 11. Ainsi, dans l'exemple illustré sur les figures, où le périmètre 10 de pose (comme la section du corps 2) présente une forme carrée, le rayon R du congé 19 passe par quatre valeurs Rm minimales (au droit des sommets 12, c'est-à-dire dans les plans bissecteurs des sommets 12), et quatre valeurs RM maximales (au droit des côtés 11, c'est-à-dire dans les plans bissecteurs de tout côté 11). Il découle de cette variabilité du rayon R une meilleure soufflabilité du fond 3, c'est-à-dire une plus grande facilité - et une meilleure qualité - de formage du fond 3. En effet, la valeur relativement importante du rayon RM au droit des côtés 11 permet, dans tout secteur S2, de minimiser la quantité de matière nécessaire au formage. Compte tenu de la relative étroitesse du volume défini entre le pion 16 et le corps 2 dans le récipient 1 (surtout lorsque celui-ci est de faible capacité - typiquement 0,5 I), il en résulte un meilleur fluage de la matière vers l'assise 9 en raison de la plus grande quantité de matière dévolue à la formation du congé 19 et, en définitive, une meilleure planéité du périmètre 10 de pose. Selon un mode de réalisation préféré, le rayon R est continûment variable entre sa valeur Rm minimale et sa valeur RM maximale. On a tracé sur le diagramme de la figure 7 une courbe illustrant les variations du rayon R sur une révolution complète autour de l'axe X principal, l'angle A (mesuré en radians) variant ainsi entre la valeur nulle et 27r. On voit que, compte tenu de la définition arbitraire de l'angle nul (dans le plan bissecteur d'un côté 11) le rayon R présente sa valeur Rm minimale aux angles A = 17- A = -3n A = -5n A = n, et sa valeur 4' 4 ' 4 ' 4 ' RM maximale aux angles A=0, A =- 17 ' 3 A = n- et A =-27T. 2 S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD On notera que, dans l'exemple illustré, le rayon R présente des variations sinusoïdales (au moins en approximation) en révolution autour de l'axe X principal (c'est-à-dire en fonction de l'angle A). Par ailleurs, la valeur RM maximale et la valeur Rm minimale du rayon R sont de préférence dans un rapport compris entre 2 et 3 : RM 2 REVENDICATIONS1. Récipient (1) en matière plastique, comprenant un corps (2) à section polygonale qui s'étend suivant un axe (X) principal, une épaule (4) qui s'étend dans le prolongement du corps (2) d'un côté supérieur, un col (5) qui s'étend dans le prolongement de l'épaule (4), et un fond (3) qui s'étend dans le prolongement du corps (2) d'un côté inférieur, ledit fond (3) comprenant : une assise (9) annulaire définissant un périmètre (10) de pose, à contour polygonal formé d'une pluralité de côtés et de sommets, sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) principal ; un pion (16) central ayant une paroi (17) latérale globalement tronconique de révolution autour de l'axe (X) principal et qui se raccorde au reste du fond (3) par un congé (19) de raccordement, ce récipient étant caractérisé en ce que le congé (19) de raccordement présente un rayon (R) variable en révolution autour de l'axe (X) principal du récipient (1), ce rayon (R) présentant une valeur (Rm) minimale dans tout secteur (S1) délimité par un sommet (12) du périmètre (10) de pose, et une valeur (RM) maximale dans tout secteur (S2) délimité par un côté (11) du périmètre (10) de pose. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon (R) du congé (19) de raccordement présente sa valeur (RM) maximale dans tout plan bissecteur à un côté (11) du périmètre de pose. 3. Récipient selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le rayon (R) du congé (19) de raccordement présente sa valeur (Rm) minimale dans tout plan bissecteur à un sommet (12) du périmètre (10) de pose. 4. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayon (R) du congé (19) de raccordement est continûment variable entre sa valeur (Rm) minimale et sa valeur (RM) maximale. 5. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur (RM) maximale et la valeur (Rm) minimale du rayon (R) du congé de raccordement sont dans un rapport compris entre 2 et 3. S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD 6. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur (RM) maximale et la valeur (Rm) minimale du rayon du congé (R) de raccordement sont dans un rapport d'environ 2,5. 7. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le périmètre (10) de pose présente un contour carré comprenant quatre côtés (11) et quatre sommets (12). 8. Récipient selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rayon (R) du congé (19) de raccordement présente quatre valeurs (RM) maximales au droit des côtés (11), et quatre valeurs (Rm) minimales au droit des sommets (12). 9. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayon (R) du congé (19) de raccordement présente des variations sinusoïdales en révolution autour de l'axe (X) principal. 10. Récipient selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaule (4) comprend, sous le col (5), une portée (7) tronconique et, à sa jonction avec le corps (2), une face (8) périphérique d'appui, à contour polygonal, complémentaire au périmètre (10) de pose défini par l'assise annulaire (10), sensiblement perpendiculaire à l'axe (X) principal. S001 B119 FR - PMB13049 Version : TQD