FR2753435A1 - Recipient, en particulier bouteille, en matiere plastique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un récipient, telle une bouteille, en matière plastique, obtenu par injection puis étirage/soufflage d'une préforme. Le fond (5) du récipient est pourvu de rainures (6) de renforcement qui débouchent à la jonction entre le fond (5) et la paroi (2) ou se prolongent légèrement sur la paroi. Selon l'invention, les rainures (6) ont leur autre extrémité (9) à la limite théorique extrême (7) de la partie centrale (8) non étirée du fond du récipient. De la sorte, les rainures ont une longueur optimale sans jamais aboutir dans de la matière non étirée, donc amorphe, et le fond possède une résistance maximale au fluage et autres contraintes.

Description

RECIPIENT, EN PARTICULIER BOUTEILLE,
EN MATIERE PLASTIOUE
L'invention est relative à un rj t ènt en matière plastique, telle une bouteille, obtenu par un procédé connu d'injection puis soufflage ou étirage puis soufflage (procédé dit dtinjection-soufflage) d'une préformé, récipient dont le fond comporte des rainures V de f renforcement, et qui est destiné, de préférencé, à contenir t un liquide non gazeux ou non gazéifie.

Il est connu, maintenant depuis de nombreuses années, de réaliser des récipients telles des bouteilles, par des - - procédés d'injection-soufflage. Une préforme, après avoir été injectée dans un moule d'injection, est conditionnée thermiquement, puis placée dans un moule de finition dans lequel elle est soufflée ou, plus couramment, étirée et- - soufflée afin d'obtenir le récipient final. Il existe des procédés dits cycle chaud dans lesquels les préformes sont injectés immédiatement avant leur conditionnement 0 - thermique en vue du soufflage final. Ces procédés se déroulent généralement sur une seule machine. Il existez aussi des procédés dits cycle froid dans lesqueVls;0les; préformes sont injectées dans une presse d'ìnjectioXn 0 séparée de la machine de soufflage et peuvent être stockées ou transportées entre le moment de l'injection et celui du - conditionnement thermique précédant le soufflage. -
La préforme, réalisée en matériau approprié, tels Ce polyéthylènetérephtalate (PET), le polyéthylènenaphtalate (PEN), ou en alliage de divers matériaux, se présente sous la forme d'un tube ouvert à l'une de ses extrémités- eÙ fermé à l'autre. L'ouverture, ou col, de la préforme correspond à l'ouverture du récipient définitif (le goulot dans le cas d'une bouteille); elle n'est pas modifiée entre - - le moment où la préforme est injectée et celui du soufflage final. Par contre, ce sont les parois et le fond de la préforme qui subissent l'étirage et/ou le soufflage pour permettre l'obtention du récipient définitif.

Un problème connu des récipients en matière plastique, quel que soit leur mode de fabrication (cycle chaud ou cycle froid) et le contenu qu'ils doivent recevoir, est celui de la tenue mécanique de leur fond. Ce dernier a tendance à se détériorer, se déformer ou éclater lorsque le récipient plein chute ou subit une surpression interne.

Ceci tient au procédé de fabrication par injectionsoufflage lui-même qui entraîne que la matière, dans la zone de fond, est moins étirée que dans les autres zones du récipient. Il faut en effet savoir que plus la matière est étirée, plus elle est résistante. En fait, l'étirage induit une modification de la cristallinité de la matière : une zone non étirée est amorphe, alors qu'une zone étirée est d'autant plus cristallisée que l'étirage est important.

Il a été envisagé de remédier à ce problème en réalisant des récipients avec un fond épais, donc avec une quantité importante de matière au fond. Cette solution n'est pas satisfaisante pour deux raisons au moins.

Premièrement, les récipients obtenus sont assez inesthétiques, ce qui provoque une désaffection des acheteurs. Deuxièmement, en raison de la quantité de matière importante au niveau du fond, leur prix de revient est élevé, le coût de la matière étant l'élément le plus important dans le calcul du prix de revient. Il a alors été envisagé d'alléger les fonds pour à la fois conférer une esthétique acceptable aux récipients et pour en réduire le prix de revient. Pour cela, il fallait donner aux fonds une forme particulière leur permettant de résister aux chocs et contraintes en dépit de leur faible épaisseur et du faible étirage. Un premier type de fond répondant à ces critères est le fond pétaloide. Ce type de fond présente une résistance élevée, mais il est encore coûteux et de ce fait n' est donc pas adapté au conditionnement de boissons peu ou pas gazeuses, telle de l'eau plate. Il a alors été imaginé de réaliser des fonds avec des reliefs limités ou peu accentués et avec des rainures radiales de renforcement.

La demande de brevet français nO 2 717 443 présente une bouteille possédant un fond rainuré. Les rainures partent de la périphérie du fond et aboutissent à la limite extérieure d'une zone annulaire sensiblement plane entourant une partie centrale, concave, du fond. En fait, la partie centrale, concave, du fond est la zone amorphe (non étirée) déjà mentionnée subsistant systématiquement au fond.

Des essais ont mis en évidence qu'un fond ainsi réalisé est résistant aux chutes, mais a tendance à se déformer (phénomène de fluage) lorsque la bouteille est stockée pleine pendant un certain temps. La déformation consiste en un affaissement de l'ensemble constitué par la zone annulaire plane et la partie centrale concave, ce qui provoque à terme une instabilité de la bouteille.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un récipient dont le fond résiste à la chute et au fluage.

Selon l'invention, un récipient, telle une bouteille, en matière plastique, obtenu par soufflage ou étiragesoufflage d'une préforme préalablement injectée, le récipient comportant une paroi latérale et un fond raccordé à ladite paroi latérale, le fond comportant une partie centrale non étirée et une partie périphérique reliant la partie centrale et la paroi latérale, et des rainures radiales de renforcement étant ménagées dans la partie périphérique, est caractérisé en ce que chaque rainure de renforcement s'étend de la paroi latérale jusqu'à la limite périphérique extrême théorique de la partie centrale.

Pour comprendre la notion de limite périphérique extrême théorique, il faut savoir que la partie centrale se présente sous la forme d'une pastille sensiblement cylindrique. Cependant, d'une bouteille à l'autre d'une même série, réalisée chacune avec le même type de préformes, il peut survenir de légères fluctuations dans la répartition de la matière, de sorte que la forme et les dimensions de la partie centrale peuvent légèrement varier.

A titre indicatif, un ordre de grandeur de la variation du diamètre de la pastille est de 1 millimètre à 3 millimètres pour les bouteilles actuellement réalisées sur les machines de la demanderesse.

En conséquence, pour un type de bouteille donné, il existe une limite théorique extrême à l'intérieur de laquelle la partie centrale sera nécessairement comprise, quelles qu'en soient les variations de formes et/ou de dimensions. Puisque la partie centrale est sensiblement cylindrique, il est possible de déterminer une section cylindrique au-delà de laquelle la partie centrale ne débordera en aucun cas : la surface extérieure de cette section détermine la limite périphérique extrême théorique de la partie centrale.

Grâce à l'invention, les rainures de renforcement sont beaucoup plus efficaces qu'avec la technologie décrite dans la demande de brevet 2 717 443 sus-mentionnée, dans la mesure où la surface annulaire plane, raccordant la partie centrale amorphe aux rainures, et constituant une zone de fragilisation, n'existe plus, d'une part. D'autre part, la longueur des rainures est optimisée pour qu'aucune d'entre elles ne s'achève dans la partie amorphe (si une rainure sty achevait, ce serait la cause d'une fragilisation du fond), mais s'achève le plus près possible de cette dernière. Toute la difficulté de mise au point de l'invention réside donc, pour l'homme du métier, dans la détermination de ladite limite théorique lorsqu'il doit produire un nouveau modèle de récipient incorporant un fond conforme à celui de l'invention.

Selon une autre caractéristique, chaque rainure débouche à la jonction entre le fond et la paroi du récipient.

Dans une mise en oeuvre préférée, chaque rainure se prolonge légèrement sur la paroi. Ainsi, la résistance mécanique du récipient, à la jonction entre le fond et la paroi, est accrue, notamment lors de chutes ou chocs engendrant des contraintes au niveau de la jonction.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en regard des figures annexées sur lesquelles sont illustrées de manière non limitative et non exhaustive des applications ou variantes possibles de l'invention;
- la figure 1 est une vue latérale d'une bouteille en matière plastique comportant un fond conforme à l'invention;
- la figure 2 est une vue de dessous d'un mode de réalisation du fond de la bouteille de la figure 1;
- la figure 3 est une vue en coupe BB du fond de la figure 2;
- la figure 4 est une vue latérale d'une variante de réalisation d'une bouteille, dans laquelle chaque rainure se prolonge sur la paroi latérale;
- la figure 5 est une vue de dessous du fond de la bouteille de la figure 4;
- la figure 6 est une vue en coupe BB du fond de la figure 5;
- les figures 7 et 8 sont des vues de dessous de variantes possibles pour le fond conforme à l'invention.

L'invention s'applique à des récipients, bouteilles ou autres, de formes et dimensions variées. Ainsi, sur les figures l à 6, on a illustré le cas où les récipients sont des bouteilles dont le corps serait de section généralement cylindrique et dont le fond serait circulaire.

Il est bien entendu que l'invention peut s'appliquer à des récipients dont les fonds ne sont pas nécessairement circulaires, d'une part, et dont la section du fond n'est pas nécessairement liée à celle des corps, d'autre part.

Ainsi, à titre d'exemple, il est encore possible d'appliquer l'invention à des récipients avec un corps de section polygonale et un fond polygonal, ou bien à des récipients ayant un corps polygonal et un fond circulaire, ou un corps circulaire et un fond polygonal.

Pour illustrer ces possibilités, les figures 7 et 8 montrent des fonds de section sensiblement carrée. La description qui en est faite permettra à l'homme du métier d'appliquer l'invention à toute autre forme de fond (rectangulaire, polygonal, etc...).

Sur la figure 1 est représentée une bouteille destinée à contenir une boisson plate ou non gazeuse ou non gazéifiée. Cette bouteille est obtenue par injectionsoufflage d'une matière plastique appropriée, tels le polyéthylènetérephtalate (PET), le polyéthylènenaphtalate (PEN), un alliage ou mélange de ces matériaux ou d'autres matériaux encore.

La bouteille comporte un goulot 1, relié à la paroi 2 de la bouteille par l'intermédiaire d'une épaule 3 par exemple de forme tronconique lorsque la paroi 2 est cylindrique.

La paroi est pourvue de cannelures 4 périphériques servant à son renforcement. Enfin, la bouteille comporte un fond 5 avec des rainures 6 de renforcement qui, dans le mode de réalisation illustré par cette figure 1, débouchent à la jonction entre la paroi 2 et le fond 5.

Le fait que les rainures 6 débouchent à la jonction entre la paroi 2 et le fond 5 limite les risques de rupture au niveau de cette jonction en cas de choc ou autre évènement pouvant générer des contraintes à ce niveau.

Le fond 5, visible en détail sur les figures 2 et 3, comporte plusieurs rainures 6 de renforcement. Dans l'exemple illustré, le fond comporte cinq rainures. Il est clair qu'un nombre plus ou moins important de rainures pourrait être utilisé. Il est cependant préférable qu'au moins trois rainures soient présentes, d'une part. Par ailleurs, il est préférable que les rainures soient régulièrement réparties à la surface du fond. Ainsi, dans l'exemple illustré où cinq rainures sont présentes, deux rainures successives sont séparées par un angle de 720.

Chaque rainure se termine, vers le centre du fond de la bouteille à la limite extrême théorique, matérialisée par un cercle 7 en trait interrompu, de la partie centrale 8 qui n a pas subi d'étirage lors de la transformation de la préforme en bouteille. On sait, par expérience, qu'il subsiste toujours une partie centrale appelée pastille de matière non étirée, centrée sur le fond du récipient; on sait par ailleurs que, d'une bouteille à l'autre, cette pastille est quasiment cylindrique et que son diamètre varie dans des limites déterminables, de l'ordre de 1 à 3 mm pour une bouteille de 1,5 litre.

De toutes manières, si la pastille a un trop grand diamètre ou est trop excentrée, il en résulte une bouteille ayant par ailleurs de mauvaises qualités, qui est donc généralement rejetée lors d'un contrôle qualitatif ultérieur.

L'homme du métier est donc en mesure, à partir de ses connaissances, de déterminer, pour un type de bouteille donné, ladite limite extrême de la pastille.

Partant de cela, la détermination de cette limite permet de réaliser des rainures de longueur et donc d'efficacité optimale. Aucune rainure ne vient mourir dans la partie centrale 8 en matière non étirée : ainsi, aucune amorce de rupture n'est créée. Par ailleurs, les rainures sont au plus près de la matière non étirée dont il en résulte qu'il n'existe pas de zone annulaire plate de fragilisation entre la zone de matière non étirée et l'extrémité 9 des rainures la plus proche de la matière non étirée.

Comme visible sur la figure 3, qui est une vue en coupe BB de la figure 2, de façon connue en soi, le fond 5 présente un aspect général concave, à concavité tournée vers l'extérieur du récipient, de sorte que l'assise du récipient est réalisée à la périphérie du fond, à proximité de la jonction entre le fond 5 et la paroi 2.

La partie centrale 8 du fond, puisqu'elle est non étirée, présente une épaisseur supérieure à celle des autres parties de la bouteille, en particulier celle de la zone où sont ménagées les rainures 6 de renforcement. Cette épaisseur supérieure est schématisée par un trait fin 10 au-dessus d'un trait plus épais il sur cette figure 3.

Comme visible sur cette figure, les rainures 6 viennent mourir à la limite 7 théorique de cette partie centrale 8, sans empiéter dedans.

De préférence, comme illustré par cette figure, une partie 12 au moins de la partie centrale 8 est repoussée vers le haut du récipient, de sorte que la concavité du fond est accentuée au niveau de cette partie 12.

Cette forme particulière, donnée au centre, compense l'absence d'étirage de la matière dans cette zone, et évite encore plus que le centre ne flue lorsque le récipient est plein.

Les figures 4 à 6 illustrent une variante de réalisation de 1 l'invention dans laquelle les rainures se prolongent légèrement sur la paroi 2, afin de renforcer la jonction entre le fond 5 et la paroi 2.

Par légèrement , il faut entendre que la prolongation est de quelques millimètres. Si, par exemple, la profondeur des rainures est de l'ordre de 3 millimètres, une prolongation comprise entre 3 et 10 millimètres est suffisante pour assurer le renfort entre le fond et la paroi.

Les rainures ont donc une extrémité 13 ménagée dans la partie inférieure de la paroi 2, à quelques millimètres au-dessus de sa jonction avec le fond.

A cette différence près, les autres éléments des figures 4, 5 et 6 correspondent respectivement à ceux des figures 1, 2 et 3; les mêmes références sont reprises et la description des figures 1, 2 et 3 s'applique donc à celle des figures 4 à 6, respectivement.

Sur les figures 7 et 8 sont illustrées deux variantes de fonds dont la section n'est pas circulaire, mais en forme de carré curviligne, c'est-à-dire générée à partir d'un carré dont les côtés et les coins présentent une courbure vers l'extérieur.

Sur la figure 7, le fond 14 est pourvu de huit rainures 15 de renforcement, venant mourir à la limite 16 extérieure théorique de la partie centrale 17 non étirée, d'une part, et débouchant à la jonction entre le fond 14 et la paroi 18, d'autre part.

De préférence, comme illustré par cette figure, les rainures 15 sont régulièrement espacées les unes par rapport aux autres.

De préférence encore, les rainures 15 sont régulièrement disposées par rapport aux lignes caractéristiques constituées par les diagonales ou les médiatrices du carré.

De préférence, comme illustré par cette figure 7, aucune rainure n'est disposée de façon à aboutir dans un coin du carré. Des essais ont en effet mis en évidence que des rainures aboutissant dans un coin favorisent la rupture dans ce coin au lieu de la renforcer.

De préférence, la partie centrale 17 comporte une zone centrale 19 repoussée vers le haut du récipient.

Sur la figure 8 est illustré un mode préféré de disposition des rainures 20 sur un fond 21 de section carrée curviligne, dans le cas où quatre rainures sont présentes. Afin que les rainures, d'une part, n'aboutissent pas dans les coins, d'autre part, soient régulièrement espacées les unes par rapport aux autres, et enfin soient régulièrement disposées par rapport aux lignes caractéristiques du fond, les quatre rainures sont portées par les médiatrices du carré. Elles partent de la limite théorique extrême 22 de la partie centrale 23 et débouchent à la paroi 24.

De préférence, la partie centrale 23 comporte une partie 25 repoussée vers le haut du récipient.

Sur les figures 7 et 8, les rainures 15 et 20, respectivement, ont été représentées comme venant mourir à la jonction entre le fond et la paroi du récipient. Il est bien entendu qu'elles pourraient se prolonger sur la paroi, comme illustré par les figures 4 à 6.

L'enseignement des descriptions des figures 1 à 8 permet à l'homme du métier d'adapter l'invention sans difficulté à des fonds ayant des formes différentes de ceux décrits.

L'invention n'est par ailleurs pas limitée aux modes de réalisation décrits; elle en embrasse toutes les variantes et équivalents.

En particulier, sur les figures, les rainures sont droites. On pourrait tout à fait envisager des rainures ayant un profil sinueux.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 - Récipient en matière plastique, obtenu par soufflage, ou étirage-soufflage d'une préforme préalablement injectée, le récipient comportant une paroi latérale (2; 18; 24) et un fond (5; 14; 21) raccordé à ladite paroi latérale, le fond comportant une partie centrale (8; 17; 23) non étirée et une partie périphérique reliant la partie centrale à la paroi, des rainures (6; 15; 20) de renforcement étant ménagées dans la partie périphérique, caractérisé en ce que chaque rainure (6; 15; 20) s'étend de la paroi latérale jusqu'à la limite extrême théorique (7; 16; 22) de la partie centrale non étirée.

2 - Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rainures débouchent à la jonction entre le fond (5; 14; 21) et la paroi (2; 18; 24).

3 - Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rainures se prolongent légèrement sur la paroi (2; 18; 24) et ont donc une extrémité (13) ménagée sur la paroi.

4 - Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que les rainures (6; 15; 20) de renforcement sont régulièrement réparties à la surface de fond (5; 14; 21).

5 - Récipient selon l'une des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisé en ce que le fond n'étant pas circulaire, mais présentant des lignes caractéristiques, telles des diagonales et/ou des médiatrices, les rainures (15; 20) sont régulièrement disposées par rapport aux dites lignes caractéristiques.

6 - Récipient selon la revendication 5, caractérisé en ce que, le fond (14; 21) ayant une section en forme de carré curviligne, c'est-à-dire générée à partir d'un carré dont les côtés et les coins présentent une courbure vers l'extérieur, les rainures (15; 20) de renforcement sont réparties de façon à s'étendre entre la limite extrême théorique (16; 22) de la partie centrale (17; 23) non étirée et les côtés du fond.

7 - Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé en ce que le fond (5; 14; 21) présente un aspect général concave, à concavité tournée vers l'extérieur du récipient, et l'assise du récipient est réalisée à la périphérie du fond, à proximité de la jonction entre le fond et la paroi.

8 - Récipient selon l'une des revendications 1 à 6 précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie (12; 19; 25) de la partie centrale (8; 17; 23) est repoussée vers le haut du récipient.