EP2989015B1

EP2989015B1 - Récipient muni d'un fond déformable à double arche

Info

Publication number: EP2989015B1
Application number: EP14727586.1A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Hermel
Original assignee: Sidel Participations SAS
Current assignee: Sidel Participations SAS
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: US20160304233A1; WO2014174210A1; CN105050903A; CN105050903B; FR3005035A1; EP2989015A1; FR3005035B1

Description

L'invention se rapporte au domaine des récipients, tels que bouteilles ou pots, en matière plastique, obtenus par soufflage ou étirage soufflage à partir d'une ébauche (qu'il s'agisse d'une préforme ou d'un récipient intermédiaire ayant subi une opération de présoufflage d'une préforme), et comprenant un corps, qui se prolonge à une extrémité supérieure par un col par lequel le remplissage et le vidage du récipient sont réalisés, et, à une extrémité inférieure, par un fond qui ferme le récipient.
Les opérations de soufflage et d'étirage soufflage, réalisées dans un moule à l'empreinte du récipient, confèrent à la matière une certaine rigidité, résultant de la double orientation que celle-ci subit, à la fois axialement (parallèlement à l'axe général du moule - ou du récipient) et radialement (perpendiculairement à l'axe).
Cette rigidité n'est toutefois pas toujours suffisante pour permettre au récipient de résister aux contraintes tant externes qu'internes auxquelles il est soumis au cours de son cycle de vie, dès son remplissage.
Les contraintes internes comprennent, pour l'essentiel, la température ou la pression du contenu.
Il est connu de procéder à une thermofixation (c'est-à-dire une cristallisation par voie thermique) pour augmenter la résistance du récipient aux déformations résultant de contraintes thermiques subies lors d'un remplissage à chaud (de l'ordre de 90°C pour certaines boissons telles que les jus de fruit pasteurisés ou encore le thé). Mais la thermofixation, en raison de son coût et de son temps de cycle élevé, ne peut être généralisée aux applications plus ordinaires telles que l'eau plate.
Il est également connu de recourir à des formes de fond particulières, dénommées pétaloïdes, comprenant des pieds en saillies, dont les sommets définissent un plan de pose pour le récipient, séparés par des vallées profondes, qui offrent une résistance accrue à la pression interne élevée induite par certains contenus (notamment les boissons carbonatées). Les fonds pétaloïdes, en raison de la complexité de leurs formes et de la profondeur de leurs vallées (cette profondeur représente en général au moins 50% du diamètre hors tout du fond), nécessitent toutefois une quantité de matière relativement importante, qui les rend inadaptés aux applications ordinaires telles que l'eau plate, pour lesquelles on cherche au contraire à minimiser la quantité de matière employée.
Les contraintes externes comprennent, pour l'essentiel, les efforts de compression axiale auxquels sont soumis les récipients palettisés, chaque récipient supportant le poids de la colonne de récipients qui le surplombe. Si les récipients thermofixés et/ou à fond pétaloïde supportent généralement bien ce type de contrainte, grâce à leurs performances mécaniques accrues, les récipients dévolus aux applications ordinaires telles que l'eau plate les supportent plus difficilement, et des phénomènes d'écrasement sont parfois à déplorer lors de la palettisation de ce type de récipient.
Il est connu de rigidifier le fond de ces types de récipients au moyen de nervures radiales qui s'étendent depuis une zone centrale du fond et débordent du fond au travers du plan de pose formé par celui-ci, cf. par ex. le brevet français FR 2 932 458 (SIDEL) ou son équivalent américain US 2009/308835 . Les performances offertes par ce fond sont bonnes, mais il est cependant souhaitable de les améliorer pour minimiser les risques d'écrasement et ainsi favoriser la stabilité des palettes. Il est à noter que le seul creusement des rainures, qui pourrait rigidifier le fond, n'est pas nécessairement une bonne solution, car elle entraîne une plus grande difficulté à souffler le fond (en d'autres termes, elle diminue la soufflabilité du récipient - c'est-à-dire sa capacité à être correctement soufflé). Il est connu du document JPH0939934A un récipient en matière plastique comprenant un corps, qui s'étend suivant un axe principal, et un fond qui s'étend à une extrémité inférieure du corps, le fond étant pourvu de pieds qui sont formés par des excroissances en saillie vers l'extérieur du récipient et s'étendent depuis une zone centrale du fond incluant une pastille issue de moulage par injection de la préforme dont est issu le récipient, et où la matière est restée sensiblement amorphe, les pieds étant munis de sommets qui s'étendent dans un plan de pose commun, le fond les pieds étant séparés deux à deux par des gorges en creux qui s'étendent radialement à partir d'une zone centrale du fond, chaque pied présentant deux flancs qui bordent chacun latéralement une gorge et les flancs de deux pieds adjacents qui bordent une même gorge forment entre eux, au niveau du plan de pose et dans un plan transversal à la direction radiale d'extension de la gorge, un angle obtus au sommet. Un premier objectif est de proposer un récipient dont le fond présente, à quantité de matière égale, des performances mécaniques améliorées, ou des performances identiques à quantité de matière réduite.
Un deuxième objectif est de proposer un récipient dont le fond présente une soufflabilité améliorée.
Un troisième objectif est de proposer un récipient dont le fond lui confère une meilleure résistance mécanique à l'écrasement sous compression axiale.
A cet effet, il est proposé un récipient selon la revendication 1 annexée. Sous compression axiale, l'angle A a tendance à s'ouvrir, ce qui permet une légère compression axiale du fond, ayant pour conséquence une augmentation de la pression du contenu du récipient, et donc une plus grande rigidité de celui-ci.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

l'angle A au sommet entre les flancs est compris entre 90° et 150°.
l'angle A au sommet entre les flancs est d'environ 120°.
chaque flanc présente une concavité tournée vers l'extérieur du récipient.
la profondeur de la gorge est telle que $\frac{H}{D} ≅ \frac{1}{20}$
les flancs bordant une même gorge définissent, dans un plan parallèle au plan de pose, une ouverture angulaire B maximale, mesurée sur l'axe du corps, supérieure à l'ouverture angulaire C définie par le sommet de chaque pied, mesurée dans le plan de pose sur l'axe du corps.
l'ouverture angulaire B maximale des flancs est telle que $\frac{B}{C} ≅ 2$
le fond du récipient présente deux régions concentriques, à savoir une région centrale et une région périphérique, séparées par un décrochement axial médian qui s'étend annulairement de manière continue, de sorte que la région centrale se trouve décalée axialement par rapport à la région périphérique vers l'intérieur du récipient ;
les gorges se prolongent au-delà du plan de pose sur une paroi latérale externe du fond.

D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue réaliste de dessous, en perspective, d'un récipient en matière plastique ;
la figure 2 est une vue en perspective réaliste, à échelle agrandie, montrant le fond du récipient de la figure 1 ; pour une meilleure compréhension des formes du fond, on a laissé des traits marquant la courbure des surfaces de celui-ci ;
la figure 3 est une vue réaliste en plan de dessous du récipient ;
la figure 4 est une vue partielle en coupe du récipient de la figure 3, selon le plan de coupe IV-IV ;
la figure 5 est une vue de côté montrant la silhouette du récipient, en trait plein, en l'absence de contrainte, et en pointillés sous une contrainte de compression axiale, avec, en médaillon, un détail centré sur une partie du fond déformée par la compression axiale.

Sur la figure 1 est représenté un récipient 1, en l'occurrence une bouteille, réalisé par étirage soufflage à partir d'une préforme en matière thermoplastique, par exemple en PET (polyéthylène téréphtalate). Ce récipient 1 est destiné à accueillir un contenu plat (notamment de l'eau plate).
Ce récipient 1 comprend, à une extrémité supérieure, un col 2 fileté, muni d'un buvant 3. Dans le prolongement du col 2, le récipient 1 comprend dans sa partie supérieure une épaule 4 allant en s'évasant dans la direction opposée au col 2, cette épaule 4 étant prolongée par une paroi latérale ou corps 5, de forme généralement cylindrique de révolution autour d'un axe X principal du récipient 1.
Le récipient 1 comprend en outre un fond 6 qui s'étend à l'opposé du col 2, à partir d'une extrémité inférieure du corps 5. On note D une dimension transversale hors tout du fond 6, mesurée à sa jonction avec le corps 5. Lorsque le contour du récipient 1 est circulaire, comme dans l'exemple illustré, la dimension D transversale hors tout du fond 6 correspond à son diamètre hors tout.
Le fond 6 est pourvu de pieds 7 formés par des excroissances en saillie vers l'extérieur du récipient 1, et qui s'étendent depuis une zone 8 centrale du fond 6, laquelle zone 8 centrale s'étend en creux vers l'intérieur du récipient 1 et inclut une pastille 9 issue de moulage par injection de la préforme dont est issu le récipient 1, et où la matière est restée sensiblement amorphe.
Chaque pied 7 présente une face 10 inférieure voûtée à concavité tournée vers l'extérieur du récipient 1. Comme illustré sur la figure 4, cette face 10 inférieure s'étend radialement en pente douce (inférieure ou égale à 10° environ par rapport à un plan transversal perpendiculaire à l'axe X du récipient) depuis la zone 8 centrale, jusqu'à une face 11 sommitale, ci-après dénommée plus simplement sommet, qui forme la partie la plus saillante du pied 7. Les sommets 11, qui forment la partie la plus saillante des pieds 7, s'étendent dans un plan 12 transversal commun, dit plan de pose, par lequel le récipient 1 peut reposer sur une surface plane telle qu'une table.
Comme cela est visible sur les figures 2 et 3, sur lesquelles on a rempli deux des sommets 11 par un motif en nid d'abeille, afin de bien matérialiser leur emprise, les sommets 11 présentent, dans le plan 12 de pose un contour en éventail, et se raccordent à une paroi 13 latérale externe du fond par un congé 14 à grand rayon. On note C l'ouverture angulaire moyenne définie par le sommet 11 de chaque pied 7, mesurée dans le plan 12 de pose et centrée sur l'axe X (figure 3).
Comme illustré sur les figures 2 et 3, le fond 6 est pourvu d'une série de gorges 15 en creux qui s'étendent radialement à partir de la zone 8 centrale et séparent les pieds 7 deux à deux. Comme on le voit sur les figures 2 et 4, les gorges 15, qui forment en vue de dessous (figure 3) un motif étoilé, s'étendent radialement au-delà du plan 12 de pose, et présentent chacune une portion 16 d'extrémité externe qui remonte sur la paroi 13 latérale externe du fond 6. Pour plus de clarté, on a, sur les figures 2 et 3, rempli une gorge 15 par un motif en pointillés. Dans l'exemple illustré, le fond 6 comprend sept gorges 15 (et sept pieds 7), mais ce nombre pourrait être inférieur (au moins trois) ou supérieur (par exemple jusqu'à onze gorges 15 et pieds 7).
En raison de la faible hauteur des pieds 7, le fond 6 ne saurait être considéré comme un fond pétaloïde. Plus précisément, comme illustré sur la figure 4, chaque gorge 15 présente une profondeur H, mesurée au droit du plan 12 de pose entre celui-ci et le fond de la gorge 15, telle que : $\frac{H}{D} \leq \frac{1}{10}$
Plus précisément, dans l'exemple illustré, H et D sont dans un rapport tel que : $\frac{H}{D} ≅ \frac{1}{20}$
Par comparaison, dans un fond pétaloïde, la profondeur des vallées à l'aplomb du plan de pose est dans un rapport de l'ordre inférieur à 1/5 avec la dimension transversale hors tout du fond.
Comme on le voit sur la figure 5, et plus particulièrement dans le médaillon associé à celle-ci, chaque gorge 15 présente, en section verticale (dans un plan parallèle à l'axe X et perpendiculaire au rayon suivant lequel s'étend la gorge), un profil en forme d'arche (en d'autres termes en U évasé), à concavité tournée vers l'extérieur du récipient 1.
Ainsi qu'illustré sur les figures 2 et 3, chaque pied 7 présente deux flancs 17 qui bordent chacun latéralement une gorge 15, de sorte qu'une gorge 15 est bordée latéralement par deux flancs 17 appartenant respectivement aux deux pieds 7 adjacents encadrant cette gorge 15. Pour une meilleure visibilité on a, sur les figures 2 et 3, grisé, par un motif à points, deux flancs 17 de part et d'autre d'une même gorge 15 (elle-même remplie par un motif en pointillés).
Comme illustré sur la figure 5, et plus visiblement dans son médaillon, les flancs 17 bordant une même gorge 15 forment entre eux, au niveau du plan 12 de pose et dans un plan transversal à la direction radiale d'extension de la gorge 15 et parallèle à l'axe X, un angle A obtus au sommet.
L'angle A au sommet entre les flancs 17 bordant une même gorge 15 est de préférence compris entre 90° et 150°. Selon un mode de réalisation préféré, illustré sur les figures, l'angle A est d'environ 120°.
Chaque flanc 17 est de préférence concave, à concavité tournée vers l'extérieur du récipient 1. Comme on le voit bien dans le médaillon de la figure 5, le rayon de courbure du flanc 17 est très supérieur à celui de la gorge 15. Selon un mode de réalisation préféré, le rapport entre le rayon de courbure de la gorge 15 et celui du flanc 17 est inférieur à 1/10, et notamment de l'ordre de 1/15. Les flancs 17 forment ainsi, de part et d'autre de la gorge, une arche secondaire ouverte, dont la fonction sera mise en lumière ci-après.
Chaque flanc 17 se raccorde, d'une part, au sommet 11 du pied 7, d'autre part, à la gorge 15, par des congés à faible rayon.
Par ailleurs, comme on le voit bien sur les figures 2 et 3, chaque flanc 17 présente, vue de dessous, un contour en forme d'empennage de flèche, qui va s'évasant depuis une pointe située au voisinage de la zone 8 centrale jusqu'à une portion centrale élargie au droit du plan 12 de pose, puis va s'amincissant depuis la portion centrale jusqu'à une pointe située au droit de la paroi 13 latérale externe du fond 6.
Conjointement, deux flancs 17 bordant une même gorge 15 définissent, dans un plan parallèle au plan 12 de pose, une ouverture angulaire B maximale (centrée sur l'axe X et mesurée dans le plan 12 de pose entre les bords externes des portions centrales des flancs 17). L'ouverture angulaire B est, de préférence, supérieure à l'ouverture angulaire C définie par chaque sommet 11. Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures, l'ouverture angulaire B est dans un rapport avec l'ouverture angulaire C définie par chaque sommet, tel que : $\frac{B}{C} ≅ 2$
Comme on le voit sur les figures, et plus nettement sur les figures 2 et 3, le fond 6 du récipient 1 peut également être subdivisé en deux régions concentriques, à savoir une région 18 centrale annulaire entourant la zone 8 centrale du fond 6, et une région 19 périphérique annulaire entourant la région 18 centrale, séparées par un décrochement 20 annulaire qui s'étend axialement sur une hauteur prédéterminée. Ce décrochement 20 est sensiblement médian par rapport au fond 6, c'est-à-dire que la région 18 centrale et la région 19 périphérique présentent sensiblement la même extension radiale.
Le décrochement 20 s'étend de manière continue, c'est-à-dire qu'il n'est interrompu ni au droit des gorges 15 mais s'étend jusqu'au fond de celles-ci, ni au droit des pieds 7, mais s'étend à cheval sur ceux-ci, y compris sur leurs faces 10 inférieures et sur leurs flancs 17.
Dans le mode de réalisation représenté, où le récipient 1 est de forme sensiblement cylindrique de révolution autour de son axe X, le décrochement 20 forme un anneau à contour circulaire.
Par la présence du décrochement 20 axial, la région 18 centrale du fond 6 se trouve légèrement décalée en hauteur par rapport à la région 19 périphérique vers l'intérieur du récipient 1.
Le décrochement 20 a pour fonction de maintenir la stabilité du récipient 1 en induisant une rigidification du fond 6 dans sa région médiane.
Ainsi structuré, le fond 6 présente une bonne soufflabilité (grâce notamment à la grande ouverture angulaire A des flancs 17), tout en conférant au récipient 1 de meilleures performances mécanique qu'un récipient ordinaire à quantité de matière équivalente.
En effet, sous l'effet d'une compression axiale (indiquée par la flèche sur la figure 5) exercée sur le col 2 du récipient 1 reposant à plat sur son plan 12 de pose, les flancs 17 se déforment en s'ouvrant (c'est-à-dire ouvrant l'angle A) et en s'aplatissant en direction du plan 12 de pose, comme illustré en pointillés sur le médaillon de la figure 5.
Il en résulte une légère déformation par compression axiale du fond 6, qui entraîne une translation de l'ensemble du corps 5 (sans déformation notable de celui-ci, en raison de sa structure annelée à faibles rayons de courbures) en direction du plan 12 de pose, comme illustré en pointillés sur la figure 5.
Cette déformation générale a pour effet de mettre sous pression le contenu du récipient 1, et en conséquence d'augmenter la rigidité du récipient 1, au bénéfice de sa résistance à la compression axiale. Le fond 6, et plus généralement le récipient 1, se comportent ainsi comme un ressort de compression dont la raideur croît avec la force de compression appliquée axialement.
Le décrochement 20 permet de limiter la déformation axiale du fond 6 en formant un piston qui forme une butée de fin de course qui, sous l'effet d'une forte contrainte de compression axiale, vient rejoindre le plan 12 de pose et accroît ainsi la surface de contact du récipient avec son support.
Il résulte de ces avantages qu'il est possible de palettiser le récipient 1 sans risque majeur de déformation, ce qui permet d'accroître la productivité et de faciliter la manutention des palettes.

Claims

Récipient (1) en matière plastique comprenant un corps (5), qui s'étend suivant un axe (X) principal, et un fond (6) qui s'étend à une extrémité inférieure du corps (5), le fond (6) étant pourvu de pieds (7) qui sont formés par des excroissances en saillie vers l'extérieur du récipient (1) et s'étendent depuis une zone (8) centrale du fond (6), laquelle zone (8) centrale s'étend en creux vers l'intérieur du récipient (1) et inclut une pastille (9) issue de moulage par injection de la préforme dont est issu le récipient (1) et où la matière est restée sensiblement amorphe, les pieds (7) étant munis de sommets (11) qui s'étendent dans un plan (12) de pose commun, les pieds (7) étant séparés deux à deux par des gorges (15) en creux qui s'étendent radialement à partir d'une zone (8) centrale du fond (6), chaque pied (7) présentant deux flancs (17) qui bordent chacun latéralement une gorge (15), récipient où les flancs (17) de deux pieds (7) adjacents qui bordent une même gorge (15) forment entre eux, au niveau du plan (12) de pose et dans un plan transversal à la direction radiale d'extension de la gorge (15), un angle (A) obtus au sommet, chaque gorge (15) présentant une profondeur H, mesurée au droit du plan (12) de pose entre celui-ci et le fond de la gorge (15), telle que : $\frac{H}{D} \leq \frac{1}{10}$
où D est une dimension transversale hors tout du fond (6), mesurée à sa jonction avec le corps (5).
Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle A au sommet entre les flancs (17) est compris entre 90° et 150°.
Récipient (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle A au sommet entre les flancs (17) est d'environ 120°.
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque flanc (17) présente une concavité tournée vers l'extérieur du récipient (1).
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la profondeur de la gorge (15) est telle que $\frac{H}{D} ≅ \frac{1}{20}$
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les flancs (17) bordant une même gorge (15) définissent, dans un plan parallèle au plan (12) de pose, une ouverture angulaire B maximale, mesurée sur l'axe (X) du corps (5), supérieure à l'ouverture angulaire C définie par le sommet (11) de chaque pied (7), mesurée dans le plan (12) de pose sur l'axe (X) du corps (5).
Récipient (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ouverture angulaire B maximale des flancs (17) est telle que $\frac{B}{C} ≅ 2$
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (6) du récipient présente deux régions concentriques, à savoir une région (18) centrale et une région (19) périphérique, séparées par un décrochement (20) axial médian qui s'étend annulairement de manière continue, de sorte que la région (18) centrale se trouve décalée axialement par rapport à la région (19) périphérique vers l'intérieur du récipient (1).
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gorges (15) se prolongent au-delà du plan (12) de pose sur une paroi (13) latérale externe du fond.