Brevet FR3045434A1 — publié le 20170623

Préforme à fond concave à épaisseur évolutive L'invention a trait à la fabrication des récipients à partir de préformes en matière plastique, notamment en polytéréphtalate d'éthylène (PET). Plus précisément, l'invention concerne une préforme destinée au formage d'un récipient par soufflage ou étirage soufflage au sein d'un moule à l'empreinte du récipient. Un récipient comprend ordinairement une paroi latérale généralement symétrique de révolution, qui s'étend suivant un axe central, un col qui s'étend dans le prolongement de la paroi latérale et par lequel le récipient est destiné à être rempli et vidé, et un fond qui s'étend transversalement à partir d'une extrémité inférieure du corps et par lequel le récipient est destiné à reposer sur une surface plane. Une préforme comprend ordinairement un corps de forme sensiblement cylindrique (destiné à former la paroi latérale du récipient), un col ouvert qui s'étend dans le prolongement du corps à partir d'une extrémité supérieure de celui-ci, et dont il est séparé par une collerette (le col demeure inchangé au cours du processus de formage du récipient), ainsi qu'un fond qui ferme le corps à une extrémité inférieure de celui-ci (et destiné à former le fond du récipient). Quelle que soit la forme du fond du récipient à former, la grande majorité des préformes ont un fond de forme convexe, hémisphérique ou plus généralement bombée vers l'extérieur, cf. par ex. la demande de brevet européen EP 2 697 024 (Sidel) ou son équivalent américain US 2014/030461. Or, dans leur grande majorité, les récipients ont un fond concave. On comprend donc qu'au cours du formage, la matière du fond doit, à partir d'un profil convexe, se retourner pour adopter un profil concave. Ce retournement induit dans la matière des contraintes qui peuvent générer des microfissures. De telles microfissures sont susceptibles de se propager lorsque le récipient est mis sous pression. On note même des cas de rupture dans certaines applications (c'est typiquement le cas de certains récipients à fond pétaloïde, pourvus d'une alternance de pieds en saillie et de vallées en creux et destinés aux boissons carbonatées). Le risque de fissuration (et de rupture) est aggravé par la tendance du marché, en quête d'économies de matière et de réduction des émissions polluantes, à imposer une diminution du poids 3045434 2 (et donc de l'épaisseur) des préformes. Ce risque est également aggravé par l'augmentation des cadences de production (plusieurs dizaines de milliers de récipient produits par heure et par machine), qui induit une diminution du temps de cycle de fabrication individuel du récipient. Il en 5 résulte une diminution du temps de contact du récipient avec le moule, et donc un refroidissement moins bon du récipient. Ajoutons que certaines matières plastiques (c'est notamment le cas du PET, très largement employées dans la fabrication des récipients) ont un effet mémoire de forme, c'est-à-dire qu'après avoir été déformées 10 plastiquement à partir d'une forme initiale stable (vitreuse dans le cas d'une préforme en PET), ces matières subissent, au cours du temps, des contraintes internes qui les fait tendre vers leur forme initiale. Dans le cas des récipients, cet effet mémoire induit des déformations non désirées sur les fonds des récipients, qui deviennent alors instables 15 et dont la résistance mécanique diminue, accompagnant une diminution de la garde (c'est-à-dire la distance, mesurée axialement, entre le centre du fond et le plan de pose défini par celui-ci). En première approche, on pourrait imaginer qu'il suffit de rendre concave le fond des préformes, comme illustré dans la demande de 20 brevet américain US 2013/0244050 (Husky). Si une telle forme permet effectivement d'amoindrir l'effet mémoire, en revanche il faut malheureusement constater qu'elle ne suffit pas à résoudre le problème de la fissuration, qui se révèle plus subtil qu'il n'y paraît. En particulier, même obtenus à partir de préformes à fond 25 concave, les fonds pétaloïdes souffrent souvent du phénomène de fissuration, surtout sur les bords internes des pieds, à la jonction avec une voûte centrale du fond. On observe d'ailleurs, ce qui peut expliquer en partie ce phénomène, que cette jonction forme également, au niveau moléculaire, la limite entre une zone (les pieds) dans laquelle la matière 30 est relativement étirée (et donc assez cristalline) et une zone (le centre) dans laquelle la matière est relativement plus amorphe. Un objectif est par conséquent de proposer une préforme dont la géométrie permette de diminuer les risques de fissuration. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, une préforme de récipient 35 en matière plastique, qui comprend : un corps symétrique de révolution autour d'un axe central, 3045434 3 un col ouvert qui s'étend dans le prolongement du corps à partir d'une extrémité supérieure de celui-ci, et un fond qui ferme le corps à partir d'une extrémité inférieure de celui-ci, le fond étant symétrique de révolution autour de l'axe 5 central et ayant une concavité centrale et un bourrelet en saillie autour de cette concavité, le fond présentant une épaisseur E variable, mesurée à partir d'une face externe, cette préforme étant telle que, dans tout plan de coupe passant par l'axe central, l'épaisseur E du fond vérifie les critères géométriques (R4.1), 10 (R4.2) et (R4.3) ci-après, étant donnés : l'abscisse curviligne mesurée sur la face externe, à partir de l'axe central qui en fait office d'origine ; L la demi-longueur curviligne totale du fond, mesurée sur la face externe à partir de l'axe central jusqu'à l'extrémité inférieure du 15 corps ; une valeur de l'abscisse S curviligne telle que 0,2 - L 0,3 - L ; S2 une valeur de l'abscisse S curviligne telle que 0,4 - L S2 0,6. L ; E0 l'épaisseur de la préforme à l'extrémité inférieure du corps ; [0;S1] une section centrale du fond, définie par une abscisse S curviligne 20 comprise entre l'origine et Si ; [Si; S2] une section intermédiaire du fond, définie par une abscisse S curviligne comprise entre Si et S2 ; [S2; Li une section périphérique du fond, définie par une abscisse S curviligne comprise entre S2 et L ; 25 (R4.1) dans la section [0;S1] centrale du fond, l'épaisseur E de la préforme est telle que : 0,65- E0 REVENDICATIONS1. Préforme (1) de récipient en matière plastique, qui comprend un corps (3) symétrique de révolution autour d'un axe (X) central, un col (5) ouvert qui s'étend dans le prolongement du corps (3) à partir d'une extrémité supérieure de celui-ci, et un fond (7) qui ferme le corps (3) à partir d'une extrémité (8) inférieure de celui-ci, le fond (7) étant symétrique de révolution autour de l'axe (X) central et ayant une concavité (9) centrale et un bourrelet (10) en saillie autour de cette concavité (9), le fond (7) présentant une épaisseur E variable, mesurée à partir d'une face (17) externe, cette préforme (1) étant caractérisée en ce que, dans tout plan de coupe passant par l'axe (X) central, l'épaisseur E du fond (7) vérifie les règles géométriques (R4.1), (R4.2) et (R4.3) ci-après, étant donnés : S l'abscisse curviligne mesurée sur la face (17) externe, à partir de l'axe (X) central qui en fait office d'origine ; L la demi-longueur curviligne totale du fond (7), mesurée sur la face (17) externe à partir de l'axe (X) central jusqu'à l'extrémité (8) inférieure du corps (3) ; S1 une valeur de l'abscisse S curviligne telle que 0,2.1, ; S2 une valeur de l'abscisse S curviligne telle que 0,4-L S2 ; E0 l'épaisseur de la préforme (1) à l'extrémité (8) inférieure du corps (3) , [0;51] une section centrale du fond (7), définie par une abscisse curviligne comprise entre l'origine et S1 ; [S1;S2] une section intermédiaire du fond (7), définie par une abscisse curviligne comprise entre S1 et S2 ; [S2; 1] une section périphérique du fond (7), définie par une abscisse curviligne comprise entre S2 et L ; (R4.1) dans la section [0;51] centrale du fond (7), l'épaisseur E de la préforme (1) est telle que : 0,65 .E0 2. Préforme (1) selon la revendication 1, dans laquelle, dans la section 5 [0;S1] centrale du fond (7), l'épaisseur E de la préforme (1) est telle que : 0,70 . E0 3. Préforme (1) selon la revendication 2, dans laquelle, dans la section [0;S1] centrale du fond (7), l'épaisseur E de la préforme (1) est telle que : 10 E 0,75 . E0 4. Préforme (1) selon la revendication 3, dans laquelle, dans la section [S1;S2] intermédiaire du fond (7), l'épaisseur E de la préforme (1) est telle que : 15 E 0,70 . Eo 5. Préforme (1) selon l'une des revendications précédentes, qui vérifie en outre la règle géométrique (R1) suivante : 0,2 . D 6. Préforme (1) selon la revendication 5, dans laquelle : d 0,35 D 7. Préforme (1) selon l'une des revendications précédentes, qui vérifie 30 en outre la règle géométrique (R2) suivante : 0,02 . D 8. Préforme (1) selon la revendication 7, dans laquelle : h 0,05.D 3045434 16 9. Préforme (1) selon l'une des revendications précédentes, qui vérifie en outre la règle géométrique (R3) suivante : 4° 10. Préforme selon la revendication 9, dans laquelle : 30° 11. Moule (20) pour le formage d'une préforme (1) selon l'une des revendications précédentes, qui comprend : 15 - un corps (21) de moule ayant une paroi (22) latérale à l'empreinte d'une face externe du corps (3) de la préforme (1) et un fond (23) de moule à l'empreinte d'une face externe du fond (7) de la préforme (1) ; un noyau (24) à l'empreinte d'une face (18) interne de la préforme 20 (1).