WO2008078033A2 - Bouteille en plastique a fond champagne et son procede de fabrication - Google Patents

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WO2008078033A2
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Alain Colloud
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Sa Des Eaux Minerales D'evian Saeme
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D1/00—Containers having bodies formed in one piece, e.g. by casting metallic material, by moulding plastics, by blowing vitreous material, by throwing ceramic material, by moulding pulped fibrous material, by deep-drawing operations performed on sheet material
    • B65D1/02—Bottles or similar containers with necks or like restricted apertures, designed for pouring contents
    • B65D1/0223—Bottles or similar containers with necks or like restricted apertures, designed for pouring contents characterised by shape
    • B65D1/0261—Bottom construction
    • B65D1/0284—Bottom construction having a discontinuous contact surface, e.g. discrete feet

Definitions

  • the present invention relates to a champagne-type bottle, that is to say the bottom has a dome having an outwardly oriented concavity, which is intended in particular, but not exclusively, to contain a carbonated beverage . More particularly, the invention relates to a plastic bottle comprising a body extending longitudinally along a central axis from a neck to a lower end and having a predetermined thickness, and a bottom, said bottom comprising a connected skirt.
  • a continuously rounded concavity dome facing outward and extending from the peripheral support zone to a vertex located substantially on the central axis, and grooves having a bottom and extending radially between the skirt and the dome to define between them feet of the peripheral support zone.
  • the grooves have a longitudinal bottom line extending on the bottom of said grooves in their direction of radial elongation.
  • domes provided with reinforcing grooves are known, for example documents FR-A-2 300 707 and WO-A-03/091117.
  • Champagne bottoms therefore have the disadvantage of having a relatively high weight due to the presence of a relatively thick dome to withstand a given internal pressure.
  • the present invention therefore aims to optimize the bottom of a bottle, either to withstand a higher pressure to constant weight, or to reduce the weight of a current bottom for a given drink.
  • the subject of the present invention is a bottle of the aforementioned type, characterized in that the line The bottom of the grooves has a direction forming a pronounced angle with the direction tangent to the dome at the outlet of the bottom of said grooves in the dome.
  • the bottom of the grooves connected at an angle to the dome can be used to transmit radial forces on the periphery of the skirt, which would limit the possibility of flattening the dome and avoid the dome turns sometimes noted.
  • the side walls of the grooves form flanges substantially perpendicular to the dome and extending over the height of a lower portion thereof, which would create reinforcements similar to ribs.
  • the grooves open into a lower part of the dome delimited vertically, compared to a part top of the dome, by the outlet of the bottom of said grooves.
  • the annular lower portion of the dome has a thickness substantially equal to the predetermined thickness of the body, while the upper portion of the dome has a minimum thickness significantly greater than said predetermined thickness. This results in a weight saving thanks to the combined effect of grooves reinforcing this lower part of the dome.
  • the variation in thickness between the annular lower part and the upper part of the dome is of course not discontinuous, but with a certain progressivity.
  • the thickness of the upper part may be substantially variable and in particular increasing towards the apex which corresponds to the point of injection of the preform.
  • the thickness of the lower portion does not vary significantly, of the order of a few tens of percent, and reaches a value almost equal to the predetermined thickness at the feet of the support zone, unlike Champagne funds of the prior art for which one seeks a significant thickness in this area of support to strengthen it.
  • the angle formed between the direction of the bottom of the grooves and the direction tangent to the dome at the outlet is between 90 degrees and 150 degrees, and is preferably equal to 120 degrees; indeed, an angle greater than 150 degrees should not sufficiently block the top of the dome while an angle less than 90 degrees would result in a greater material use without improving the resistance to pressure;
  • the bottom line of the grooves has a curved profile with a radius of curvature increasing from the skirt to the dome; so as to form a more pronounced angle at the outlet in the dome than at the outlet in the skirt;
  • the minimum thickness of the upper part of the dome is equal to at least twice the predetermined thickness, and preferably approximately equal to three times said predetermined thickness; which makes it possible to confer sufficient resistance to this part in which the plastic is less stretched, but without, however, excessively increasing the bottom;
  • the thickness of the upper part of the dome varies in a range from one to three times the minimum thickness, in order to avoid the accumulation useless plastic material, especially towards the summit;
  • the top of the dome has a recessed pint of concavity oriented outwardly, which promotes the spreading of the preform around the central axis to better distribute the plastic on the upper part of the dome;
  • the height of the grooves at the outlet in the dome is between 30 and 60% of the height of the dome measured on its outer face, and preferably about 40%; which allows a good compromise between economy of material, resistance to pressure and aesthetic appearance;
  • the bearing zone comprises feet having, in radial section, a rounded profile of radius of curvature which is clearly smaller than the minimum radius of curvature of the dome and which extends circumferentially over a major part of the periphery of the support zone; the small radius of curvature of the feet increasing their resistance to the support force on a support and their cumulative circumferential length distributing this contact force.
  • thermo-blowing the preform in the mold with a drawing rod in contact with the bottom of the mold is carried out; preform, and characterized in that one adjusts the parameters of thermo-blow and advance of the drawing rod so as to obtain a thickness in the lower annular portion of the dome substantially equal to the predetermined thickness of the body of the bottle and a minimum thickness of the upper part of the dome significantly larger than said predetermined thickness.
  • thermo-blow Thanks to the use of standard preform and the increasing possibilities of setting parameters of thermo-blow, it is particularly easy to switch from a production of bottles according to the invention to a conventional production, or to manage these two types of production on a site, for example to produce a natural water declined with different degrees of fizzing.
  • FIG. 1 is a partial front view of a bottle made according to the invention
  • FIG. 2 is a view from below of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view from below of FIG. 1 and
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2.
  • FIG 1 is partially shown a bottle for containing a carbonated beverage.
  • This bottle comprises a body 1 which extends longitudinally along a central vertical axis Z between an upper end connected to a neck provided with a closure system, not shown, and a lower end Ib.
  • the lower end of the body Ib corresponds to at the height of the body from which its section decreases to form a bottom 2.
  • the body 1 has a uniform circular section, but it could include reliefs or grooves and therefore a section that is not constant over its entire height .
  • the body 1 is formed by a thin wall of plastic, such as for example a polyester and more particularly PET.
  • the body 1 has a thickness e1 hereafter called "predetermined thickness", which is relatively small in order to save the plastic material.
  • the predetermined thickness is 0.4 mm, but it could vary substantially depending on the internal pressure and the dimensions of the bottle.
  • this thickness can vary between 0.3 and 0.5 mm. It's about a body of cylindrical section with a diameter of about 75 mm, but it could be an oval or polygonal section.
  • the bottom 2 comprises a skirt 3 connected to the lower end Ib tangent thereto.
  • the skirt 3 extends downwards to a peripheral support zone 5, visible in FIG. 2, on which the bottle is intended to rest in a vertical position.
  • the outer diameter of the skirt 3 decreases from the lower end Ib to the bearing zone 5 so that it has a diameter of about 30% less than the diameter of the body 1. This decrease is here continuous and according to the profile of a curve, which favors its resistance to pressure.
  • the central portion of the bottom 2 comprises a dome 7 whose apex 7a is centered on the axis Z.
  • This dome 7 has the overall shape of a hemisphere.
  • the base 7b of the dome connected to the peripheral support zone 5 takes a shape a little more curved than an ideal sphere.
  • the dome 7 has a continuous rounded profile, except possibly in a region limited to the vertex 7a as explained below, and preferably with a symmetry of revolution about the Z axis. Indeed, discontinuities or marked changes of direction in the wall of the dome would not allow it to resist the deformations and transmit the pressure supported to the bearing zone 5.
  • Grooves 9 extend in a radial direction relative to the central axis Z between the skirt 3 and the dome 7, so that they define between them feet 11 of the peripheral support zone 5. In the embodiment shown, these grooves 9 are six in number, but their number could be odd and vary between three and a dozen.
  • each foot 11 has a rounded radial profile of constant thickness.
  • the rounded profile of the feet 11 has a small radius of curvature, much lower than the minimum radius of curvature of the dome, which allows them to resist without deformation at higher pressures than a flat bearing area.
  • the circumferential width of the grooves 9 is constant over their radial elongation and less than the circumferential width of the feet 11 arranged between them.
  • the set of feet 11 extends circumferentially over a major part of the periphery of the bearing zone 5 on which the weight of the bottle rests.
  • the cross section of the grooves 9 has the shape of a V with a rounded bottom. Therefore, it is possible to define on these grooves a bottom 9a in the form of a line shown in broken lines in FIGS. 1 to 3. On either side of this bottom line 9a extend lateral walls (9b , 9c) grooves. It would be the same with grooves having a profile "U".
  • each groove 9 opens into the dome 7 at a zone 9d said outlet.
  • This outlet 9d is defined as a zone, and not a point, since each groove 9 is connected to the dome 7 by a radius of curvature connection profile r, and not a sharp angle. This of course for the purpose of not creating stress concentrations. But it will be noted that this radius of curvature r is very small, especially with respect to the radius of curvature of the rounded bottom line 9a of the grooves or the dome 7, and more than ten times less than these radii. Thus, when considering the bottom 9 of a groove and the wall of the dome 7 in this outlet area 9d, these form an angle a. between them, regardless of the radius of curvature of the connection.
  • the direction D of the bottom line 9a of a groove 9 forms with the tangent to the dome T, oriented towards the central axis Z, a pronounced angle ⁇ at the outlet 9d, that is to say at the ends of the radius connecting profile r connecting these zones.
  • pronounced angle is meant an angle of at least a few tens of degrees greater than a closed angle and less than a flat angle.
  • this angle ⁇ is between 90 degrees and 150 degrees, and preferably about 120 degrees, as in the embodiment shown.
  • the set of outlets 9d of the groove bottoms defines a virtual line 7c, shown in broken lines in FIGS. 2 to 3.
  • This separation line 7c delimits the dome 7 at a lower portion 15 extending to the zone d peripheral support 5, and an upper portion 16 extending from this line 7c to the top 7a of the dome.
  • the lower part 15 therefore corresponds to an annular surface into which the grooves 9 open.
  • each of the grooves 9 forms a rigid spacer extending up to the periphery of the skirt 3, which would block the dome 7 radially at the separation line 7c, and thus avoid flattening the upper part 16. Such a blocking could not be obtained with funds from groove tangentially connected to the dome, or by a large radius of curvature.
  • the side walls (9b, 9c) form wings substantially perpendicular to the lower part of the dome 15 and large width from their connecting line, unlike wings that would widen in the case of connected grooves tangentially to the dome.
  • This arrangement of the grooves 9 does not increase the weight of the bottom 2 relative to the front bottom having a thick dome, but increases the resistance to the internal pressure. The ratio of pressure resistance to bottom weight is thus increased.
  • the profile of the bottom lines 9a of the grooves is not necessarily rectilinear to play this role of spacer transmitting the forces. Indeed, as in the embodiment shown, it may be advantageous to provide that the bottom lines 9a of the grooves extend longitudinally along a curved line having a radius of curvature increasing from the skirt 3 to the dome 7, that is that is analogous to the form of a comma. This allows a more tangential connection of the grooves 9 at the top of the skirt 3 where the depth of the grooves decreases. While the profile of bottom lines 9a of the grooves is closer to a straight line at the dome 7.
  • this arrangement of the grooves 9 may advantageously be combined with a judiciously chosen local reduction in the thickness of the dome 7 to also obtain a reduction in the weight of the bottom 2.
  • the bottom of the dome 15 has a substantially constant thickness, which is very much less than the average thickness of the upper part 16 of the dome, and even the minimum thickness e 2 of this upper part.
  • the thickness e15 of the lower portion of the dome is substantially constant and approximately equal to the predetermined thickness e 1 of the body wall.
  • the thickness of the skirt 3, but also the feet 11 of the peripheral support zone 5 and the wall of the grooves 9, is also substantially constant and equal to the predetermined thickness el of the body.
  • This provision which can be observed by a transparency beyond the separation line 7c that is almost identical to the transparency of the body, allows a substantial gain in the weight of the bottom 2 for a given pressure resistance.
  • This gain is sensitive when the thickness e15 of the lower part 15 is at least less than twice the minimum thickness e2 of the upper part 16.
  • a good compromise is obtained in the embodiment shown with a thickness el5 of the lower part 15 is approximately equal to one-third of the minimum thickness e2 of the upper part 16.
  • the minimum thickness e2 of the upper part 16 of the dome 7 is approximately equal to three times the predetermined thickness e1 of the body 1.
  • the weight of the bottom 2 by saving the material used to form the upper part 16 of the dome, and this by limiting the maximum thickness of the upper part of the dome with respect to its minimum thickness e2.
  • the weight of the upper part 16 of the dome is highly optimized.
  • a hollow stud 17 concavity oriented outwardly as the dome.
  • the stud 17 forms a recess relative to the rounded overall profile of the dome 7, but it does not decrease the pressure resistance of the dome 7 as a whole since the thickness of material is still important in this central zone of low stretch.
  • thermo-blowing mainly consists of preheating a preform, placing it in a mold with the shapes of the bottle and of dimensions much greater than the preform, injecting a hot gas at a temperature, a pressure and a determined flow, while accompanying or even assisting the expansion of the preform with a drawing rod in contact with the bottom of the preform.
  • These operations are performed in a more or less complex sequence and providing for a more or less significant cooling of the mold.
  • the adjustment of these parameters during testing and production can be done accurately through an increasingly sophisticated computer control.
  • the fact of using a standard preform has the particular advantage of simplifying the implementation of the production of bottles according to the invention, and possibly the return to a production of other types of bottle. This also allows, in addition to the economies of scale on the purchase of preforms, a simpler management of the supply and stocks on a production site where are bottled different drinks more or less carbonated, and which therefore require bottles with different pressure strengths.
  • the bottle produced according to the invention can be perfectly suitable for non-gaseous liquids, such as for example flat water, which can be packaged under pressure and create a very high pressure wave on the bottom in case of drop of the bottle.

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Abstract

Bouteille en matière plastique comprenant un corps s ' étendant longitudinalement selon un axe central depuis un col jusqu'à une extrémité inférieure et présentant une épaisseur prédéterminée, et un fond (2), le fond comprenant une jupe (3) raccordée à l'extrémité inférieure du corps et s 'étendant jusqu'à une zone d'appui périphérique (5), un dôme (7) s 'étendant depuis la zone d'appui périphérique jusqu'à un sommet (7a) situé sensiblement sur l'axe central, et des rainures (9) présentant une ligne de fond (9a) et s ' étendant radialement entre la jupe et le dôme. Les lignes de fond (9a) des rainures présente une direction formant un angle prononcé avec la direction tangente au dôme (7) au niveau du débouché (9d) du fond des dites rainures (9) dans le dôme (7).

Description

BOUTEILLE EN PLASTIQUE A FOND CHAMPAGNE ET SON PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention se rapporte à une bouteille du type à fond Champagne, c'est-à-dire dont le fond comporte un dôme présentant une concavité orientée vers l'extérieur, qui est destinée notamment, mais non exclusivement, à contenir une boisson carbonatée. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une bouteille en matière plastique comprenant un corps s ' étendant longitudinalement selon un axe central depuis un col jusqu'à une extrémité inférieure et présentant une épaisseur prédéterminée, et un fond, ledit fond comprenant une jupe raccordée à une extrémité inférieure du corps et s ' étendant jusqu'à une zone d'appui périphérique sur laquelle la bouteille repose en position verticale, un dôme continûment arrondi de concavité orientée vers l'extérieur et s ' étendant depuis la zone d'appui périphérique jusqu'à un sommet situé sensiblement sur l'axe central, et des rainures présentant un fond et s 'étendant radialement entre la jupe et le dôme pour définir entre elles des pieds de la zone d'appui périphérique. Les rainures présentent une ligne de fond longitudinale s ' étendant sur le fond des dites rainures selon leur direction d'allongement radial.
Des fonds de ce type sont utilisés pour des bouteilles contenant des boissons carbonatées générant une pression intérieure élevée. En effet, le dôme de ces fonds dit « Champagne » présentent une bonne aptitude pour supporter la pression interne de par sa forme géométrique continûment arrondie et douce, c'est-à-dire sans relief marqué susceptible de générer des concentrations de contraintes mécaniques. Néanmoins, le raccordement de ce dôme avec la jupe au niveau de la zone d'appui périphérique pose des problèmes de stabilité de la bouteille, car sous l'effet de la pression interne, la zone d'appui peut gonfler de manière dissymétrique sur une portion angulaire. C'est la raison pour laquelle il est connu de prévoir des rainures périphériques qui définissent des pieds renforcés par rapport à une zone d'appui annulaire continue. Toutefois, dans l'art antérieur, ces rainures ont été raccordées au dôme de manière tangente, c'est-à-dire avec une orientation du fond de la rainure formant un angle quasiment plat avec la tangente au dôme, ou encore avec un large rayon de courbure au niveau du raccordement, dans le but de ne pas créer de zone de faiblesse dans le dôme et par conséquent de pouvoir réduire son épaisseur par rapport au fond Champagne traditionnel en verre. Mais l'épaisseur du dôme est tout de même restée supérieure à celle du corps de la bouteille, et ce depuis son sommet jusqu'à la zone d'appui afin de préserver aussi la résistance du dôme dans son ensemble. De tels dômes pourvus de rainures de renfort sont connus, par exemple des documents FR-A-2 300 707 et WO-A-03/091117.
Les fonds Champagne ont donc pour inconvénient de présenter un poids relativement élevé dû à la présence d'un dôme relativement épais pour résister à une pression interne donnée. Or, il est un souci constant de réduire le poids des bouteilles en plastique afin de limiter la quantité de matière première nécessaire et de limiter l'impact de l'emballage sur l'environnement.
La présente invention a donc pour but d'optimiser le fond d'une bouteille, soit pour supporter une pression supérieure à poids constant, soit pour diminuer le poids d'un fond actuel pour une boisson donnée.
A cet effet, la présente invention a pour objet une bouteille du type précité, caractérisée en ce que la ligne de fond des rainures présente une direction formant un angle prononcé avec la direction tangente au dôme au niveau du débouché du fond des dites rainures dans le dôme.
Il est apparu, notamment au cours d'essais à 40° pendant 72 heures, que les bouteilles ainsi réalisées supportaient mieux la pression interne que les bouteilles antérieures comparables . Ceci notamment par rapport à des bouteilles analogues en termes de dimensions et de poids, qui présentent un fond pétaloïde convexe. En outre, par rapport à ces fonds, la hauteur des rainures séparant les pieds est sensiblement réduite et l'aspect esthétique est amélioré .
Ces résultats surprenants peuvent être attribués à deux facteurs. D'une part, le fond des rainures raccordées avec un angle au dôme peut permettre de transmettre des efforts radiaux sur la périphérie de la jupe, ce qui limiterait les possibilités d'aplatissement du dôme et éviterait les retournements du dôme parfois constatés. D'autre part, les parois latérales des rainures forment des ailes sensiblement perpendiculaires au dôme et s 'étendant sur la hauteur d'une partie inférieure de celui-ci, ce qui créerait des renforts analogues à des nervures.
On notera toutefois que pour accorder les rainures au dôme, on privilégiera un profil arrondi présentant un rayon de courbure non nul, plutôt qu'un angle vif. Mais un tel rayon de courbure restera significativement inférieur aux dimensions caractéristiques du fond, et notamment au rayon de courbure de la ligne de fond arrondie des rainures. Les directions de la ligne de fond et de la tangente au dôme sont alors bien entendu déterminées aux extrémités du profil de raccordement arrondi.
Les rainures débouchent dans une partie inférieure du dôme délimitée verticalement, par rapport à une partie supérieure du dôme, par le débouché du fond des dites rainures . Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, la partie inférieure annulaire du dôme présente une épaisseur sensiblement égale à l'épaisseur prédéterminée du corps, tandis que la partie supérieure du dôme présente une épaisseur minimale significativement supérieure à ladite épaisseur prédéterminée. Il en résulte un gain de poids grâce à l'effet combiné de rainures renforçant cette partie inférieure amincie du dôme.
La variation d'épaisseur entre la partie inférieure annulaire et la partie supérieure du dôme, ne se fait bien entendu pas de manière discontinue, mais avec une certaine progressivité. L'épaisseur de la partie supérieure peut être sensiblement variable et notamment croissante vers le sommet qui correspond au point d'injection de la préforme. Par contre, l'épaisseur de la partie inférieure ne varie pas de manière importante, de l'ordre de quelques dizaines de pourcents, et atteint une valeur quasi égale à l'épaisseur prédéterminée au niveau des pieds de la zone d'appui, contrairement à des fonds à Champagne de l'art antérieur pour lesquels on cherche une épaisseur importante dans cette zone d'appui pour la renforcer.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on a recours en outre, à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
- l'angle formé entre la direction du fond des rainures et la direction tangente au dôme au niveau du débouché est compris entre 90 degrés et 150 degrés, et est de préférence égal à 120 degrés ; en effet, un angle supérieur à 150 degrés ne devrait pas bloquer suffisamment la partie supérieure du dôme tandis qu'un angle inférieur à 90 degrés entraînerait une utilisation de matière plus importante sans améliorer la résistance à la pression ; - la ligne de fond des rainures présente un profil courbe avec un rayon de courbure croissant depuis la jupe jusqu'au dôme ; de manière à former un angle plus prononcé au niveau du débouché dans le dôme qu'au niveau du débouché dans la jupe ;
- l'épaisseur minimale de la partie supérieure du dôme est égale à au moins deux fois l'épaisseur prédéterminée, et de préférence environ égale à trois fois ladite épaisseur prédéterminée ; ce qui permet de conférer la résistance suffisante à cette partie dans laquelle le plastique est moins étiré, mais sans toutefois alourdir excessivement le fond ;
- en dehors du sommet du dôme correspondant à un point d'injection de la matière plastique, l'épaisseur de la partie supérieure du dôme varie dans une plage d'une à trois fois l'épaisseur minimale, afin d'éviter l'accumulation de matière plastique inutile, notamment vers le sommet ;
- le sommet du dôme comporte un téton en creux de concavité orientée vers l'extérieur, ce qui favorise l'étalement de la préforme autour de l'axe central pour mieux répartir la matière plastique sur la partie supérieure du dôme ;
- la hauteur des rainures au niveau du débouché dans le dôme est comprise entre 30 et 60% de la hauteur du dôme mesurée sur sa face extérieure, et de préférence d'environ 40% ; ce qui permet un bon compromis entre l'économie de matière, la résistance à la pression et l'aspect esthétique ;
- la zone d'appui comprend des pieds présentant en section radiale un profil arrondi de rayon de courbure nettement inférieur au rayon de courbure minimal du dôme et s ' étendant circonférentiellement sur une majeure partie de la périphérie de la zone d'appui ; le faible rayon de courbure des pieds augmentant leur résistance à la force d'appui sur un support et leur longueur circonférentielle cumulée répartissant cette force de contact.
Une bouteille telle que définie ci-dessus peut être avantageusement réalisée selon un procédé de fabrication dans lequel on fournit :
- une préforme standard présentant un évidement intérieur cylindrique terminé par un hémisphère ;
- un moule de forme correspondant aux dimensions extérieures d'une bouteille telle que définie ci-dessus, et dans lequel on effectue une opération de thermo-soufflage de la préforme dans le moule avec une tige d'étirage en contact avec le fond de la préforme, et caractérisé en ce que l'on ajuste les paramètres de thermo-soufflage et d'avance de la tige d'étirage de manière à obtenir une épaisseur dans la partie annulaire inférieure du dôme sensiblement égale à l'épaisseur prédéterminée du corps de la bouteille et une épaisseur minimale de la partie supérieure du dôme nettement plus importante que ladite épaisseur prédéterminée.
Grâce à l'utilisation de préforme standard et aux possibilités croissantes de réglage de paramètres de thermo-soufflage, il est particulièrement aisé de passer d'une production de bouteilles selon l'invention à une production classique, ou de gérer ces deux types de production sur un site, par exemple pour produire une eau naturelle déclinée avec différents degrés de pétillement.
D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention ressortiront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue partielle de face d'une bouteille réalisée selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue de dessous de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective de dessous de la figure 1 et,
- la figure 4 est une vue en coupe rapportée selon la ligne IV-IV de la figure 2.
Sur les différentes figures des références identiques désignent des éléments identiques ou similaires .
A la figure 1, est représentée partiellement une bouteille destinée à contenir une boisson carbonatée. Cette bouteille comprend un corps 1 qui s'étend longitudinalement selon un axe vertical central Z entre une extrémité supérieure reliée à un col muni d'un système de fermeture, non représenté, et une extrémité inférieure Ib. L'extrémité inférieure du corps Ib correspond à la hauteur du corps à partir de laquelle sa section diminue pour former un fond 2. Le corps 1 a une section circulaire uniforme, mais il pourrait comporter des reliefs ou cannelures et par conséquent une section qui n'est pas constante sur toute sa hauteur .
Comme on le voit mieux à la figure 4, le corps 1 est formé par une paroi mince en matière plastique, telle que par exemple un polyester et plus particulièrement du PET. Le corps 1 présente une épaisseur el appelée par la suite "épaisseur prédéterminée", qui est relativement réduite afin d'économiser la matière plastique. A titre d'exemple dans le mode de réalisation présenté, l'épaisseur prédéterminée est de 0,4 mm, mais elle pourrait varier sensiblement en fonction de la pression interne et des dimensions de la bouteille. Pour une bouteille d'eau gazeuse d'une contenance variant entre 25 cl et 2 litres, cette épaisseur peut varier entre 0,3 et 0,5 mm. Il s'agit d'un corps de section cylindrique d'un diamètre de l'ordre de 75 mm, mais il pourrait s'agir d'une section ovalisée ou polygonale .
Le fond 2 comprend une jupe 3 raccordée à l'extrémité inférieure Ib de manière tangente à celui-ci. La jupe 3 s'étend vers le bas jusqu'à une zone d'appui périphérique 5, visible à la figure 2, sur laquelle la bouteille est destinée à reposer en position verticale. Le diamètre extérieur de la jupe 3 décroît de l'extrémité inférieure Ib à la zone d'appui 5 de sorte que celle-ci présente un diamètre inférieur d'environ 30% par rapport au diamètre du corps 1. Cette décroissance est ici continue et selon le profil d'une courbe, ce qui favorise sa résistance à la pression.
La portion centrale du fond 2 comporte un dôme 7 dont le sommet 7a est centré sur l'axe Z. Ce dôme 7 présente globalement la forme d'un hémisphère. Toutefois, la base 7b du dôme raccordée à la zone d'appui périphérique 5, prend une forme un peu plus incurvée qu'une sphère idéale. En tout état de cause le dôme 7 présente un profil arrondi continu, sauf éventuellement dans une région limitée au sommet 7a comme explicité ci-après, et de préférence avec une symétrie de révolution autour de l'axe Z. En effet, des discontinuités ou des changements de direction marqués dans la paroi du dôme ne permettraient pas à celui-ci de résister aux déformations et de transmettre la pression supportée à la zone d'appui 5.
Des rainures 9 s'étendent selon une direction radiale par rapport à l'axe central Z entre la jupe 3 et le dôme 7, de sorte qu'elles définissent entre elles des pieds 11 de la zone d'appui périphérique 5. Dans le mode de réalisation représenté, ces rainures 9 sont au nombre de six, mais leur nombre pourrait être impair et varier entre trois et une dizaine.
Comme on peut le voir sur la demi-vue gauche de la figure 4, la jupe 3 et le dôme 7 sont raccordés ensemble par les pieds 11 de la zone d'appui périphérique 5, qui présentent un profil arrondi de rayons très nettement supérieurs à l'épaisseur de la paroi dans cette zone et bien inférieurs aux rayons de courbure du dôme. Ainsi, chaque pied 11 présente un profil radial arrondi d'épaisseur constante. Le profil arrondi des pieds 11 présente un faible rayon de courbure, nettement inférieur au rayon de courbure minimal du dôme, ce qui leur permet de résister sans déformation à des pressions plus importantes qu'une zone d'appui plane.
On notera que la largeur circonférentielle des rainures 9 est constante sur leur allongement radial et inférieure à la largeur circonférentielle des pieds 11 agencés entre celles-ci. L'ensemble des pieds 11 s'étend donc circonférentiellement sur une majeure partie de la périphérie de la zone d'appui 5 sur laquelle repose le poids de la bouteille.
La section transversale des rainures 9 a la forme d'un V à fond arrondi. Par conséquent, on peut définir sur ces rainures un fond 9a se présentant sous forme d'une ligne représentée en traits discontinus aux figures 1 à 3. De part et d'autre de cette ligne de fond 9a s'étendent des parois latérales (9b, 9c) des rainures. Il en serait de même avec des rainures ayant un profil en « U ».
Le fond de chaque rainure 9 débouche dans le dôme 7 au niveau d'une zone 9d dite de débouché. Ce débouché 9d est défini comme une zone, et non pas un point, étant donné que chaque rainure 9 est raccordée au dôme 7 par un profil de raccordement de rayon de courbure r, et non pas un angle vif. Ceci bien entendu dans le but de ne pas créer des concentrations de contraintes . Mais on notera que ce rayon de courbure r est très faible, notamment par rapport au rayon de courbure de la ligne de fond 9a arrondie des rainures ou encore du dôme 7, et plus de dix fois inférieur à ces rayons. Ainsi, lorsque l'on considère le fond 9 d'une rainure et la paroi du dôme 7 dans cette zone de débouché 9d, ceux-ci forment un angle a. entre eux, abstraction faite du rayon de courbure du raccordement .
Plus précisément, la direction D de la ligne de fond 9a d'une rainure 9 forme avec la tangente au dôme T, orientée vers l'axe central Z, un angle prononcé α au niveau du débouché 9d, c'est-à-dire aux extrémités du profil de raccordement de rayon r reliant ces zones. Par "angle prononcé", il faut entendre un angle d'au moins quelques dizaines de degrés supérieur à un angle fermé et inférieur à un angle plat. Préférentiellement, cet angle a est compris entre 90 degrés et 150 degrés, et de préférence d'environ 120 degrés, comme dans le mode de réalisation représenté.
L'ensemble des débouchés 9d des fonds de rainures définit une ligne virtuelle 7c, représentée en traits discontinus sur les figures 2 à 3. Cette ligne de séparation 7c délimite le dôme 7 en une partie inférieure 15 s 'étendant jusqu'à la zone d'appui périphérique 5, et une partie supérieure 16 s 'étendant depuis cette ligne 7c jusqu'au sommet 7a du dôme. La partie inférieure 15 correspond donc à une surface annulaire dans laquelle débouchent les rainures 9. On notera que les caractéristiques géométriques indiquées sont définies par rapport à la surface extérieure du fond 2, étant donné que cette surface extérieure est définie précisément par un moule, tandis que la surface intérieure est obtenue par déformation sous la pression de l'air chaud injecté lors de l'opération de thermo-soufflage, et donc plus sujette à des variations de géométrie.
Il apparaît que cette disposition des rainures 9 par rapport au dôme 7 améliore la résistance à la pression interne du fond 2. Il semblerait que, d'une part, le fond de chacune des rainures 9 forme une entretoise rigide s ' étendant jusqu'à la périphérie de la jupe 3, ce qui permettrait de bloquer radialement le dôme 7 au niveau de la ligne de séparation 7c, et donc d'éviter un aplatissement de la partie supérieure 16. Un tel blocage ne pourrait pas être obtenu avec des fonds de rainure raccordés au dôme de manière tangente, ou par un large rayon de courbure. D'autre part les parois latérales (9b, 9c) forment des ailes sensiblement perpendiculaires à la partie inférieure 15 du dôme et de largeur importante dès leur ligne de raccordement, contrairement à des ailes qui iraient en s ' élargissant dans le cas de rainures raccordées de manière tangentielle au dôme. Cet agencement des rainures 9 n'augmente pas le poids du fond 2 par rapport au fond antérieur comportant un dôme épais, mais augmente la résistance à la pression interne. Le rapport résistance à la pression/poids du fond est donc augmenté.
Néanmoins le profil des lignes de fond 9a des rainures n'est pas nécessairement rectiligne pour jouer ce rôle d' entretoise transmettant les efforts. En effet, comme dans le mode de réalisation représenté, il peut être avantageux de prévoir que les lignes fond 9a des rainures s'étendent longitudinalement selon une ligne courbe présentant un rayon de courbure croissant depuis la jupe 3 vers le dôme 7, c'est-à-dire analogue à la forme d'une virgule. Ceci permet un raccordement plus tangentiel des rainures 9 au niveau du sommet de la jupe 3 où la profondeur des rainures diminue. Tandis que le profil des lignes de fond 9a des rainures est plus proche d'une ligne droite au niveau du dôme 7.
De plus, cet agencement des rainures 9 peut être avantageusement combiné à une réduction locale judicieusement choisie de l'épaisseur du dôme 7 pour obtenir aussi une réduction du poids du fond 2. En effet, comme cela est visible à la figure 4, la partie inférieure 15 du dôme présente une épaisseur el5, sensiblement constante, qui est très nettement inférieure à l'épaisseur moyenne de la partie supérieure 16 du dôme, et même à l'épaisseur minimale e2 de cette partie supérieure. Ainsi, en plus de l'augmentation de la résistance, on peut obtenir une réduction du poids du fond. Plus particulièrement, l'épaisseur el5 de la partie inférieure 15 du dôme est sensiblement constante et approximativement égale à l'épaisseur prédéterminée el de la paroi du corps.
On notera toutefois qu'il n'est pas question de réaliser un changement brutal d'épaisseur sous forme d'une arête circulaire au niveau de la ligne de séparation. Il faut donc entendre par épaisseur el5 de la partie inférieure 15 et épaisseur minimale e2 de la partie supérieure 16 du dôme une épaisseur mesurée un peu à distance de la ligne de séparation 7c, comme indiqué sur la figure 4 par les références el5 et e2. Néanmoins, cette transition d'épaisseur est suffisamment marquée pour être visible à l'œil nu sous forme d'une variation d'opacité du dôme 7.
On notera que l'épaisseur de la jupe 3, mais aussi des pieds 11 de la zone d'appui périphérique 5 et de la paroi des rainures 9, est aussi sensiblement constante et égale à l ' épaisseur prédéterminée el du corps . Cette disposition, qui peut être constatée par une transparence au-delà de la ligne de séparation 7c quasi-identique à la transparence du corps, permet un gain sensible du poids du fond 2 pour une résistance à la pression donnée. Ce gain est sensible dès lors que l'épaisseur el5 de la partie inférieure 15 est au moins inférieure à deux fois l'épaisseur minimale e2 de la partie supérieure 16. Un bon compromis est obtenu dans le mode de réalisation représenté avec une épaisseur el5 de la partie inférieure 15 environ égale au tiers de l'épaisseur minimale e2 de la partie supérieure 16. Ou autrement dit, lorsque l'épaisseur minimale e2 de la partie supérieure 16 du dôme 7 est environ égale à trois fois l'épaisseur prédéterminée el du corps 1.
Bien entendu, il est possible de diminuer le poids du fond 2 en économisant la matière utilisée pour former la partie supérieure 16 du dôme, et ce en limitant l'épaisseur maximale de la partie supérieure du dôme par rapport à son épaisseur minimale e2. En améliorant l'étirement et l'étalement de la matière plastique de la préforme pour obtenir une variation de l'épaisseur maximale par rapport à l'épaisseur minimale e2 dans un rapport au plus égal à 3, le poids de la partie supérieure 16 du dôme est fortement optimisé. Pour l'épaisseur maximale, on exclura toutefois la zone du sommet 7a du dôme qui correspond généralement à un point d'injection de la matière plastique dans la préforme centré sur l'axe Z, étant donné qu'il est quasiment impossible d'obtenir un étirement de cette zone.
L'homme du métier comprendra que plus la hauteur h du fond des rainures 9 au niveau des débouchés 9d est importante, plus la partie inférieure 15 du dôme est étendue et donc plus est important le gain de poids . Néanmoins, cette hauteur ne peut pas s'approcher de la hauteur H du dôme, mesurée à son sommet 7a, sous peine de former un angle de raccordement α plat diminuant l'effet de blocage des rainures et au risque de poser des problèmes de tenue à la pression des rainures 9 elles-mêmes, notamment au niveau de leur face latérale (9b, 9c) . De plus, en augmentant la hauteur h du fond des rainures , on augmente leur impact visuel . Un bon compromis entre ces exigences peut être obtenu avec une hauteur h du fond des rainures 9 au niveau de leur débouché 9d comprise entre 30 et 60% de la hauteur H du dôme 7, et préférentiellement d'environ 40% comme dans le mode de réalisation représenté.
Dans le but d'obtenir un bon étalement de la matière plastique dans la partie supérieure 16 du dôme 7, on prévoit au sommet 7a du dôme un téton en creux 17, de concavité orientée vers l'extérieur comme le dôme. Lorsque la matière plastique de la préforme thermosoufflée vient d'abord en contact avec ce téton 17, elle subit un premier étirage plus prononcé que si elle rencontrait un dôme parfaitement hémisphérique, du fait du rayon de courbure inférieur de ce téton 17. Le téton 17 forme un décrochement par rapport au profil global arrondi du dôme 7, mais il ne diminue pas la résistance à la pression du dôme 7 dans son ensemble étant donné que l'épaisseur de matière est toujours importante dans cette zone centrale de faible étirement .
La réalisation des formes géométriques extérieures indiquées précédemment est obtenue aisément par la forme du moule dans laquelle est thermo-soufflée la bouteille. La question de l'obtention des épaisseurs indiquées, et plus particulièrement de la transition d'épaisseur entre les parties inférieure et supérieure (15, 16) du dôme, nécessite plus de savoir-faire et des essais de l'homme du métier. Par exemple, il est connu d'utiliser des préformes présentant des variations d'épaisseur locales sensibles pour obtenir des épaisseurs déterminées dans certaines zones par la bouteille thermo-soufflée. Mais les campagnes d'essais menées ont montré qu'il était tout à fait possible d'obtenir les épaisseurs optimum en ajustant les paramètres de l'opération de thermo-soufflage de la bouteille, tout en utilisant une préforme parfaitement standard, c'est-à-dire dans laquelle l'espace intérieur de la préforme a la forme d'un cylindre terminé par un hémisphère. Pour rappel, l'opération de thermo-soufflage consiste principalement à préchauffer une préforme, à la placer dans un moule aux formes de la bouteille et de dimensions bien supérieures à la préforme, à insuffler un gaz chaud à une température, une pression et un débit déterminés, tout en accompagnant, voire en assistant, l'expansion de la préforme avec une tige d'étirage en contact avec le fond de la préforme. Ces opérations sont effectuées selon une séquence plus ou moins complexe et en prévoyant un refroidissement plus ou moins important du moule. De plus, l'ajustement de ces paramètres en cours d'essais, puis en production, peut être fait de manière précise grâce à un contrôle informatisé de plus en plus sophistiqué. Le fait d'utiliser une préforme standard a notamment pour avantage de simplifier la mise en place de la production des bouteilles selon l'invention, et éventuellement le retour à une production d'autres types de bouteille. Cela permet aussi, outre les économies d'échelles sur l'achat des préformes, une gestion plus simple de l'approvisionnement et des stocks sur un site de production où sont embouteillées différentes boissons plus ou moins carbonatées, et qui nécessitent donc des bouteilles avec des résistances à la pression différentes.
Le mode de réalisation décrit n'est nullement limitatif, les indications géométriques données pouvant varier sensiblement selon le volume et la section de la bouteille, et selon la nature de la boisson. A ce titre, il faut noter que la bouteille réalisée selon l'invention peut parfaitement convenir à des liquides non gazeux, comme par exemple de l'eau plate, qui peuvent être conditionnés sous pression et créent de l'onde de pression très élevée sur le fond en cas de chute de la bouteille.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bouteille en matière plastique comprenant un corps (1) s ' étendant longitudinalement selon un axe central (Z) depuis un col jusqu'à une extrémité inférieure (Ib) et présentant une épaisseur prédéterminée (el) , et un fond (2), ledit fond comprenant une jupe (3) raccordée à l'extrémité inférieure du corps et s 'étendant jusqu'à une zone d'appui périphérique (5), un dôme (7) continûment arrondi de concavité orientée vers l'extérieur et (uniquement pour extension) s 'étendant depuis la zone d'appui périphérique jusqu'à un sommet (7a) situé sensiblement sur l'axe central (Z), et des rainures (9) présentant un fond et s 'étendant radialement entre la jupe et le dôme, les rainures présentant une ligne de fond longitudinale (9a) s 'étendant sur le fond des dites rainures selon leur direction d'allongement radial, caractérisée en ce que la ligne de fond (9a) des rainures présente une direction (D) formant un angle prononcé (α) avec la direction (T) tangente au dôme (7) au niveau du débouché (9d) du fond des dites rainures (9) dans le dôme (7) .
2. Bouteille selon la revendication précédente, dans laquelle l'angle (α) formé entre la direction (D) du fond des rainures (9) et la direction (T) tangente au dôme (7) au niveau de leur débouché (9d) est compris entre 90 degrés et 150 degrés, et est de préférence égal à 120 degrés .
3. Bouteille selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la ligne de fond (9a) des rainures présente un profil courbe de rayon croissant depuis la jupe (3) jusqu'au dôme (7) .
4. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les rainures (9) débouchent dans une partie inférieure (15) du dôme (7) délimitée verticalement, par rapport à une partie supérieure (16), par le débouché (9d) du fond des dites rainures, et dans laquelle la partie inférieure (15) du dôme présente une épaisseur (el5) sensiblement égale à l'épaisseur prédéterminée (el) , tandis que la partie supérieure (16) du dôme présente une épaisseur minimale (e2) significativement supérieure à ladite épaisseur prédéterminée (el) .
5. Bouteille selon la revendication 4, dans laquelle l'épaisseur minimale (e2) de la partie supérieure (16) du dôme est égale à au moins deux fois l'épaisseur prédéterminée (el), et de préférence environ égale à trois fois ladite épaisseur prédéterminée.
6. Bouteille selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle, en dehors du sommet (7a) du dôme correspondant à un point d'injection de matière plastique, l'épaisseur de la partie supérieure (16) du dôme varie dans une plage de une à trois fois l'épaisseur minimale (e2).
7. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le sommet (7a) du dôme comporte un téton en creux (17) de concavité orientée vers l'extérieur.
8. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la hauteur (h) des rainures (9) au niveau du débouché (9d) dans le dôme (7) est comprise entre 30 et 60% de la hauteur du dôme mesurée sur sa face extérieure, et de préférence d'environ 40%.
9. Bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la zone d'appui (5) comprend des pieds (11) présentant en section radiale un profil arrondi de rayon de courbure nettement inférieur au rayon de courbure minimal du dôme et s ' étendant circonférentiellement sur une majeure partie de la périphérie de la zone d'appui.
10. Procédé de fabrication d'une bouteille selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on fournit :
- une préforme standard présentant un évidement intérieur cylindrique terminé par un hémisphère ;
- un moule de forme correspondant aux dimensions extérieures de la bouteille, et dans lequel on effectue une opération de thermo-soufflage de la préforme dans le moule avec une tige d'étirage en contact avec le fond de la préforme, caractérisé en ce que l'on ajuste les paramètres de thermosoufflage et d'avance de la tige d'étirage de manière à obtenir une épaisseur (el5) dans la partie inférieure (15) du dôme (7) sensiblement égale à l'épaisseur prédéterminée (el) du corps (1) de la bouteille, et une épaisseur minimale (e2) de la partie supérieure (16) du dôme significativement supérieure à ladite épaisseur prédéterminée (el) .
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