EP3060487B1

EP3060487B1 - Récipient à section évolutive entre un contour carré et un contour rectangulaire

Info

Publication number: EP3060487B1
Application number: EP14796217.9A
Authority: EP
Inventors: Michel Boukobza
Original assignee: Sidel Participations SAS
Current assignee: Sidel Participations SAS
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2034-10-06
Also published as: FR3012115B1; CN105658529B; FR3012115A1; CN105658529A; EP3060487A1; WO2015059381A1; US20160236845A1

Description

L'invention a trait au domaine des récipients en matière thermoplastique tel que PET, et plus particulièrement, bien que non exclusivement, les récipients, tels que les bouteilles, pouvant être remplis à chaud.
Un récipient est généralement fabriqué par soufflage ou étirage soufflage d'une préforme injectée, laquelle est d'abord chauffée au défilé dans un four muni d'éléments de chauffe par rayonnement, puis introduite chaude dans un moule muni d'une cavité définissant la contre-empreinte du récipient.
A titre indicatif, la température du liquide lors d'un remplissage à chaud dépasse fréquemment 60°C, et atteint couramment 90°C à 95°C (soit une température supérieure à la température de transition vitreuse du PET).
Un récipient ordinaire offre une tenue mécanique insuffisante qui, lors d'un remplissage à chaud, se traduirait par des déformations importantes résultant du choc thermique qui accompagne un tel remplissage. En outre, lors du refroidissement ultérieur du contenu, le récipient se déformerait encore, en raison de la dépression interne accompagnant la diminution de la température.
Aussi les récipients destinés au remplissage à chaud (dénommés HR, acronyme de l'expression anglaise « heat resistant ») bénéficient-ils d'une fabrication adaptée et de dispositions structurelles particulières les rendant moins sensibles aux déformations et leur permettant de conserver durablement leur forme générale.
On prévoit en général sur le récipient des zones déformables à déformation contrôlée. Ainsi, il est connu de munir le corps du récipient de panneaux qui, lors du remplissage, vont se bomber sous l'effet combiné de la température et de la pression hydrostatique, et qui, lorsque le liquide va refroidir, vont, à l'inverse, se rétracter pour accompagner la réduction du volume de liquide.
On connaît ainsi des récipients à section approximativement carrée, munis de panneaux reliés par des facettes légèrement bombées, disposées aux quatre coins du carré, et destinées à se déformer par aplatissement pour absorber la dépression accompagnant le refroidissement du contenu, cf. par ex. le brevet américain US 7 699 183 (COCA COLA).
Si, en théorie, la déformation du récipient est contrôlée, on constate dans la pratique que tel n'est pas le cas. En effet, le récipient a tendance à se déformer d'une manière globale, s'aplatissant depuis sa forme initialement carrée vers une forme en losange dans laquelle les angles entre les panneaux ne sont plus droits. Il en résulte un défaut de rigidité du récipient lors de la prise en main. Ce défaut tend à s'aggraver avec la diminution de la quantité de matière employée (ce qui est la tendance générale actuelle chez les fabricants de récipients, essentiellement pour des raisons de coût et d'évolution des normes anti-pollution).
On constate en outre que cette déformation est d'autant plus grande dans à mi-hauteur du corps.
Diverses solutions existent pour remédier à ce problème.
Une première solution, évidente, consiste à augmenter l'épaisseur du récipient.
Une deuxième solution consiste à munir le récipient d'une ceinture, cf. par ex. la demande de brevet européen EP 2 473 413 (SIDEL PARTICIPATIONS). Le document US 2011/108515 divulgue un récipient selon le préambule de la revendication 1. Mais ces solutions nécessitent toutes deux un surcroît de matière pour la fabrication du récipient, ce qui est contraire aux cahiers des charges actuels, qui requièrent au contraire une diminution de la quantité de matière employée.
Un premier objectif est de proposer un récipient offrant une meilleure résistance aux déformations, notamment dues à une dépression accompagnant le refroidissement du contenu lorsque celui-ci a été introduit à chaud.
Un deuxième objectif est de proposer une solution permettant au récipient de conserver sa forme générale lorsqu'il est soumis à une dépression interne.
Un troisième objectif est de proposer un récipient à section carrée qui n'ait pas tendance à adopter une forme en losange lorsqu'il est soumis à une dépression interne.
Afin d'atteindre au moins l'un - et de préférence l'ensemble - de ces objectifs, il est proposé un récipient en matière plastique, comprenant un corps qui s'étend suivant un axe principal, une épaule qui s'étend dans le prolongement du corps d'un côté supérieur, et un fond qui s'étend dans le prolongement du corps d'un côté inférieur, le corps comprenant quatre faces, à savoir une première paire de faces qui, en section transversale, sont parallèles entre elles, et une deuxième paire de faces qui, en section transversale, sont parallèles entre elles et perpendiculaires aux faces de la première paire, les faces de la première paire étant écartées, en section transversale au voisinage de l'épaule comme au voisinage du fond, d'une distance D et les faces de la deuxième paire étant écartées, en section transversale au voisinage de l'épaule comme au voisinage du fond, d'une distance D', ce récipient étan tel que :

les valeurs de D et D' sont sensiblement égales, c'est-à-dire qu'elles vérifient la relation suivante : $0, 95 < \frac{D'}{D} < 1, 05$
en section transversale dans une zone médiane du corps, les faces de la première paire sont écartées d'une première distance D1 et les faces de la deuxième paire sont écartées d'une deuxième distance D2 différente de D1.

Il résulte de cette forme une meilleure résistance du récipient aux déformations, notamment lors d'une dépression intérieure accompagnement le refroidissement du contenu.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

les distances D1 et D2 sont dans un rapport compris entre 0,85 et 0,95 ;
les distances D1 et D2 sont dans un rapport de 0,93 environ ;
l'une au moins des distances D1 et D2 est inférieure à la distance D ;
les distances D1 et D2 sont toutes deux inférieures à la distance D ;
le corps comprend des facettes en biseaux reliant les faces ;
en section transversale au voisinage de l'épaule comme au voisinage du fond, les facettes forment avec les faces un angle de 45° environ ;
en section transversale dans ladite zone médiane du corps, les facettes forment avec les faces de la première paire un angle strictement inférieur à 45° ;
en section transversale dans ladite zone médiane du corps, les facettes forment avec les faces de la première paire un angle compris entre 37° et 43° ;
en section transversale dans ladite zone médiane du corps, les facettes forment avec les faces de la première paire un angle de 40° environ.

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 de face réaliste montrant un récipient en matière plastique ;
la figure 2 est une vue de côté du récipient de la figure 1, tournée de 90° par rapport à cette figure ;
la figure 3 est une section transversale du récipient de la figure 1, prise indifféremment suivant le plan III-III ou le plan III'-III' ;
la figure 4 est une section transversale du récipient de la figure 1, prise suivant le plan IV-IV.

Sur les figures 1 et 2 est représenté un récipient 1 (en l'occurrence une bouteille) en matière plastique telle que PET. Dans l'exemple illustré, le récipient est d'une capacité de 0,5 l, mais cette capacité pourrait être de n'importe quelle valeur appropriée ou connue, qu'elle soit inférieure (typiquement 0,33 l ou 0,25 l) ou supérieure (typiquement de 1,5 l, ou encore de 2 l).
Le récipient 1 comprend plusieurs parties, à savoir un corps 2, une épaule 3 qui s'étend dans le prolongement du corps 2 à partir d'une extrémité supérieure de celui-ci, un col 4 qui surmonte l'épaule 3, et un fond 5 qui s'étend dans le prolongement du corps 2 à partir d'une extrémité inférieure de celui-ci.
Le corps 2, qui forme la majeure partie du volume du récipient 1, s'étend suivant un axe X principal reliant approximativement le centre géométrique du col 4 et celui du fond 5. En supposant que le récipient 1 est destiné à être posé à plat sur un plan horizontal, l'axe X du récipient définit une direction verticale, tout plan orthogonal à l'axe X étant qualifiée de transversale et toute direction perpendiculaire à l'axe X étant qualifiée de radiale.
L'épaule 3 complète le volume du récipient 1 et forme une jonction sensiblement conique entre le corps 2 et le col 4. Le fond 5 ferme transversalement le corps 2 vers le bas.
Ce récipient 1, obtenu par soufflage, ou de préférence par étirage soufflage à partir d'une ébauche (c'est-à-dire une préforme ou un récipient intermédiaire ayant subi un premier soufflage non définitif) est particulièrement destiné à être rempli à chaud, la température du liquide de remplissage pouvant atteindre 95°C, soit une température qui peut être supérieure à la température de transition vitreuse du récipient 1, tout dépendant de son matériau (rappelons que la température de transition vitreuse du PET est d'environ 80°C).
Selon un mode de réalisation préféré illustré sur les figures 1 et 2, le corps 2 est symétrique par rapport à un plan P médian situé sensiblement à mi-distance des extrémités du corps 2. Dans ce mode de réalisation, le corps 2 présente, au niveau du plan P médian, une ceinture 6 où le corps 2 est cintré, c'est-à-dire que ses dimensions transversales sont réduites.
La ceinture 6 divise le corps 2 en une section 7 supérieure, qui s'étend entre la ceinture 6 et l'épaule 3, et une section 8 inférieure, symétrique de la section 7 supérieure par rapport au plan P médian, et qui s'étend entre la ceinture 6 et le fond 5.
Le corps présente, dans sa section 7 supérieure comme dans sa section 8 inférieure, quatre faces qui s'étendent sensiblement verticalement de l'épaule 3 (respectivement du fond 5) à la ceinture 6, à savoir :

une première paire de faces 9 latérales qui, en section transversale, sont parallèles entre elles,
une deuxième paire de faces 10 latérales qui, en section transversale, sont parallèles entre elles et perpendiculaires aux faces 9 de la première paire.

Ainsi que représenté sur la figure 3, en section transversale au voisinage de l'épaule (plan de coupe III-III de la figure 1) comme au voisinage du fond (plan de coupe III'-III' de la figure 1), les faces 9 de la première paire sont écartées d'une distance D, et les faces 10 de la deuxième paire sont écartées d'une distance D' égale ou sensiblement égale à la distance D entre les faces 9 de la première paire, l'expression « égale ou sensiblement égale » signifiant que l'écart entre les distances D et D' est strictement inférieur à 5%.
En d'autres termes : $D' ≅ D$
avec : $0, 95 < \frac{D'}{D} < 1, 05$
Les faces 9 de la première paire ont de préférence la même largeur, notée L1. Les faces 10 de la deuxième paire ont également, de préférence, la même largeur, notée L2. Les largeurs L1 et L2 sont avantageusement égales ou sensiblement égales (au sens indiqué ci-dessus) : $L 1 ≅ L 2$
avec : $0, 95 < \frac{L 1}{L 2} < 1, 05$
En section transversale au voisinage de l'épaule 3 comme au voisinage du fond 5, les faces 9, 10 latérales sont ainsi inscrites dans un contour carré (ou quasiment carré) de côté D. Par abus de langage, on assimile à un carré un rectangle dont les côtés D, D' sont égaux ou sensiblement égaux au sens indiqué ci-dessus, en admettant par conséquent une variation de 5%.
En revanche, en section transversale dans une zone médiane du corps 2 (en l'espèce au voisinage de la ceinture 6), les faces 9 de la première paire sont écartées d'une distance D1, tandis que les faces 10 de la deuxième paire sont écartées d'une distance D2 différente de D1, le terme « différent » signifiant que l'écart entre D1 et D2 est supérieur ou égal à 5%.
Comme le récipient 1 peut admettre une symétrie de rotation d'un quart de tour autour de son axe X principal, on peut arbitrairement décréter que D2 est strictement supérieure à D1 : $D 2 > D 1$
au sens où : $\frac{D 1}{D 2} \leq 0, 95$
Le rapport entre D1 et D2 ne dépasse toutefois pas 15%. Dans ce cas, les distances D1 et D2 sont dans un rapport tel que : $0, 85 \leq \frac{D 1}{D 2} \leq 0, 95$
Dans l'exemple illustré, ce rapport est de 0,93 environ : $\frac{D 1}{D 2} ≅ 0, 93$
En d'autres termes, en section transversale dans la zone médiane précitée, les faces 9, 10 sont inscrites dans un contour rectangle dont les côtés ont pour longueurs respectives D1 et D2, le terme « rectangle » signifiant, par opposition au carré défini ci-dessus, que le rapport entre ses côtés est supérieur ou égal à 5%.
En section transversale dans cette même zone médiane, les faces 9 de la première paire ont avantageusement la même longueur L1'. De même, les faces 10 de la deuxième paire ont avantageusement la même longueur L2'.
L'une au moins des distances D1 et D2 est de préférence inférieure à la distance D ; avantageusement, les distances D1 et D2 sont toutes deux inférieures à la distance D, de sorte que, comme illustré sur la figure 4, le rectangle dans lequel se trouve inscrit le corps 2 en section transversale au voisinage du col 4 comme au voisinage du fond 5 est strictement inclus dans le carré dans lequel se trouve inscrit le corps 2 en section transversale au voisinage du col 4 comme au voisinage du fond 5 (en pointillés sur la figure 3).
Comme on le voit bien sur les figures 1 et 2, les distances entre les faces 9, 10 parallèles deux à deux varient continûment le long de l'axe X du corps 2, respectivement de la valeur D (que l'on peut considérer maximale lorsque le plan de la section considéré est aussi proche que possible de l'extrémité supérieure ou, inversement, inférieure du corps 2) à la valeur D1, et de la valeur D à la valeur D2.
En d'autres termes, la largeur du corps 2, mesurée transversalement, diminue progressivement - et non brusquement - depuis les extrémités du corps 2 jusqu'à sa zone médiane.
Selon un mode de réalisation préféré, le corps 2 comprend en outre des facettes 11 en biseaux reliant les faces 9, 10.
Comme on le voit sur la figure 3, en section transversale au voisinage de l'épaule (dans le plan III-III) comme au voisinage du fond (dans le plan III'-III'), les facettes 11 forment de préférence avec les faces 9, 10 un angle A de 45° environ.
En revanche, cet angle n'est pas constant le long de l'axe X du récipient 1. En effet, en section transversale dans ladite zone médiane du corps 2, les facettes 11 forment avec les faces 9 de la première paire un premier angle A1 strictement inférieur à 45°, tandis qu'inversement les facettes 11 forment avec les faces 10 de la deuxième paire un angle A2 strictement supérieur à 45°, complémentaire de l'angle A1 : $A 1 + A 2 = 90 °$
Selon un mode particulier de réalisation préféré, l'angle A1 est compris entre 37° environ (auquel cas l'angle A2 est de 53° environ) et 43° environ (auquel cas l'angle A2 est de 47° environ). De préférence, l'angle A1 est de 40° environ (l'angle A2 étant alors de 50° environ).
Comme on le voit bien sur les figures 3 et 4, les facettes 11 donnent au corps 2 une section transversale sensiblement octogonale. On peut cependant, par abus de langage, qualifier de carrée cette section, compte tenu de la largeur sensiblement plus faible des facettes 11 devant celle des faces 9, 10.
L'évolution d'une section sensiblement carrée (au voisinage des extrémités du corps 2) à une section sensiblement rectangulaire (dans une zone médiane du corps 2) évite une déformation en losange du corps 2 lorsque celui-ci est soumis à une dépression interne.
En effet, la section rectangulaire du corps 2 dans la zone médiane tend, sous l'effet d'une dépression dans le récipient 1, à s'aplatir encore par diminution de la distance D1 et augmentation conjointe de la distance D2, sans altération notable de la perpendicularité des faces 9 aux faces 10. On a illustré en trait mixte sur la figure 4 la section ainsi déformée du corps 2.
Cette déformation contrôlée est favorisée par les facettes 11, dont l'angle A1 tend à se refermer tandis qu'à contrario l'angle A2 tend à s'ouvrir, comme illustré par le trait mixte de la figure 4 .
Cette déformation contrôlée permet de maintenir la rigidité du récipient 1, notamment lors de sa prise en main, et également d'en préserver l'esthétique, l'aplatissement du corps 2 dans la zone médiane demeurant imperceptible pour le consommateur.
Comme on le voit sur les figures 1 et 2, des panneaux 12 déformables peuvent être inclus dans les faces 9, 10, de sorte à absorber une partie des déformations dues aux variations de pression dans le récipient 1.
En outre, des raidisseurs 13 peuvent également être prévus, notamment sur les facettes 11 pour limiter les déformations de celles-ci et ainsi favoriser la déformation contrôlée de la section rectangulaire du corps 2 dans la zone médiane, comme révélé ci-dessus.

Claims

Récipient (1) en matière plastique, comprenant un corps (2) qui s'étend suivant un axe (X) principal, une épaule (3) qui s'étend dans le prolongement du corps (2) d'un côté supérieur, et un fond (5) qui s'étend dans le prolongement du corps (2) d'un côté inférieur, le corps comprenant quatre faces (9, 10), à savoir une première paire de faces (9) qui, en section transversale, sont parallèles entre elles, et une deuxième paire de faces (10) qui, en section transversale, sont parallèles entre elles et perpendiculaires aux faces (9) de la première paire, les faces (9) de la première paire étant écartées, en section transversale au voisinage de l'épaule (3) comme au voisinage du fond (5), d'une distance D et les faces (10) de la deuxième paire étant écartées, en section transversale au voisinage de l'épaule (3) comme au voisinage du fond (5), d'une distance D' égale ou sensiblement égale à la distance D, les valeurs de D et D' étant telles que : $0, 95 < \frac{D'}{D} < 1, 05$
ce récipient (1) étant caractérisé en ce que, en section transversale dans une zone médiane du corps (2), les faces (9) de la première paire sont écartées d'une première distance D1 et les faces de la deuxième paire (10) sont écartées d'une deuxième distance D2 différente de la distance D1.
Récipient (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les distances D1 et D2 sont dans un rapport compris entre 0,85 et 0,95.
Récipient (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les distances D1 et D2 sont dans un rapport de 0,93 environ.
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des distances D1 et D2 est inférieure à la distance D.
Récipient (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les distances D1 et D2 sont toutes deux inférieures à la distance D.
Récipient (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps comprend des facettes (11) en biseaux reliant les faces (9, 10).
Récipient (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que, en section transversale au voisinage de l'épaule (3) comme au voisinage du fond (5), les facettes (11) forment avec les faces un angle de 45° environ.
Récipient (1) selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que, en section transversale dans ladite zone médiane du corps (2), les facettes (11) forment avec les faces (9) de la première paire un angle strictement inférieur à 45°.
Récipient (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, en section transversale dans ladite zone médiane du corps (2), les facettes (11) forment avec les faces (9) de la première paire un angle compris entre 37° et 43°.
Récipient (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que, en section transversale dans ladite zone médiane du corps (2), les facettes (11) forment avec les faces (9) de la première paire un angle de 40° environ.