Récipient en matériau thermoplastique

Abstract

 Récipient, notamment bouteille, en matériau thermoplastique fabriqué par soufflage ou étirage-soufflage d'une préforme chauffée, ce récipient (1) étant destiné à contenir un liquide plat et possédant un fond (3) sensiblement bombé à concavité tournée vers l'extérieur définissant une assise (4) annulaire périphérique sensiblement plane pour son appui sur un support (7), ledit fond (3) étant muni de plusieurs cannelures (5) rayonnant à partir du centre du fond,
caractérisé en ce que chaque cannelure (5), dans sa région d'intersection de l'assise (4) annulaire, possède une portion (8) de largeur sensiblement accrue et en ce que les deux bords (10) de cette portion de la cannelure sont courbes avec des courbures de relativement grands rayons et à concavités respectives tournées l'une vers l'autre.

Description

[0001] La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux récipients, notamment aux bouteilles, en matériau thermoplastique fabriqués par soufflage ou étirage-soufflage d'une préforme chauffée, et plus spécifiquement à ceux de ces récipients qui sont destinés à contenir un liquide plat et qui possèdent un fond sensiblement bombé à concavité tournée vers l'extérieur définissant une assise annulaire périphérique sensiblement plane pour leur appui sur un support, ledit fond étant muni de plusieurs cannelures rayonnant à partir du centre.

[0002] Les fabricants expriment le souhait permanent de produire de tels récipients dans les conditions les plus économiques possibles, c'est-à-dire avec une consommation minimale d'énergie (énergie électrique essentiellement), d'air comprimé et avec des cadences de production accrues, ainsi qu'avec une quantité minimale de matière première.

[0003] La mise en oeuvre d'une moindre quantité de matière première conduit à des récipients dont les parois sont très peu épaisses et qu'il est nécessaire de renforcer mécaniquement par des cannelures. Il en est ainsi également du fond qui non seulement est réalisé bombé à concavité tournée vers l'extérieur, mais doit en outre être renforcé par des cannelures ou reliefs d'autres formes qui, généralement, sont d'étendue rayonnante, notamment radiale pour des récipients de forme générale ronde. Au surplus, pour procurer un renforcement mécanique de l'assise du fond et assurer son indéformabilité afin qu'elle demeure sensiblement plane, il est connu que certaines au moins des cannelures rayonnantes du fond débordent sur le talon du fond (c'est-à-dire sur la partie périphérique du fond qui se relève pour assurer la jonction avec le corps du récipient), lesdites cannelures entaillant alors l'assise.

[0004] Une part importante de la consommation d'énergie utilisée pour le fonctionnement d'une installation de fabrication de récipients du type visé est employée à la production d'air sous pression (haute pression de l'ordre de 40x10⁵ Pa pour le soufflage, moyenne pression le présoufflage) et les recherches portent actuellement sur des machines agencées pour souffler des récipients sous une pression notablement plus faible, par exemple de l'ordre de 20 à 25x10⁵ Pa, conjointement avec des cadences de soufflage aussi élevées que possible.

[0005] Or une basse pression de soufflage telle qu'il vient d'en être fait mention permet certes de conformer correctement la matière thermoplastique dans les parties de formes simples du récipient final, mais se révèle insuffisante pour systématiquement conformer correctement les parties de formes complexes. Il en est ainsi en particulier de l'assise du fond dans laquelle les cannelures présentent une double courbure (courbure transversale de la cannelure, courbure de la cannelure dans son étendue rayonnante pour le franchissement de l'assise) qui se combine avec la forme générale curviligne de l'assise (qui est ronde dans un récipient généralement cylindrique de révolution). Il peut donc apparaître une malformation de la cannelure au franchissement de l'assise (par exemple les bords de la cannelure tendent à s'écarter l'un de l'autre, éventuellement en combinaison avec une forme irrégulière d'un bord ou des deux bords).

[0006] Certains fabricants n'acceptent pas de telles malformations, même si celles-ci n'affectent pas la stabilité des récipients et bien que, étant situées sur le fond des récipients, elles demeurent pratiquement invisibles pour les utilisateurs des récipients.

[0007] L'invention a donc essentiellement pour objet de proposer des récipients de conception perfectionnée qui peuvent être soufflés à grande cadence sous une pression relativement basse, telle que par exemple 20 à 25x10⁵ Pa, tout en étant formés de façon correcte y compris dans leurs parties de formes complexes telles que les portions des cannelures du fond se combinant avec l'assise du fond.

[0008] A ces fins, un récipient tel que mentionné au préambule se caractérise, étant agencé conformément à l'invention, en ce que chaque cannelure, dans sa région d'intersection de l'assise annulaire, possède une portion de largeur sensiblement accrue et en ce que les deux bords de cette portion de la cannelure sont courbes avec des courbures de relativement grands rayons et à concavités respectives tournées l'une vers l'autre.

[0009] Grâce à cette disposition, la présence de la portion de largeur sensiblement accrue procure au flux de matière thermoplastique ramollie l'espace nécessaire à son évolution lors du processus de soufflage. Ce flux de matière thermoplastique peut ainsi suivre son parcours naturel de façon contrôlée, de sorte que se trouvent évitées les malformations antérieures résultant des difficultés rencontrées par le flux de matière dans son expansion. Il devient ainsi possible d'obtenir, avec une pression de soufflage moindre appliquée pendant un intervalle de temps bref, des récipients dont le fond présente une conformation correcte même dans ses parties de formes complexes. Il est ainsi permis d'envisager des pressions de soufflage moindre de 30 à 40% (par exemple typiquement de l'ordre de 20 à 25x10⁵ Pa) par rapport aux pressions de soufflage habituellement pratiquées (par exemple typiquement de l'ordre de 40x10⁵ Pa), et ceci avec une cadence de soufflage élevée.

[0010] Au surplus, la plus grande facilité d'expansion offerte au flux de matière lors du soufflage autorise de traiter une matière moins ramollie que traditionnellement, autrement dit une matière portée à une température moindre, par exemple inférieure de 5 à 20% à la température habituellement pratiquée.

[0011] Dans ces conditions, la mise en oeuvre des dispositions conformes à l'invention peut entraîner des économies énergétiques, et donc financières significatives.

[0012] En outre, s'agissant d'une conformation particulière donnée à des cannelures qui de toute façon sont présentes sur le fond des récipients, le surcoût dû à la mise en oeuvre de l'invention reste modique.

[0013] De préférence, les meilleurs résultats dus à l'agencement conforme à l'invention sont obtenus lorsque l'extrémité externe de la région à largeur accrue s'étend jusque sur le talon du fond.

[0014] Dans un exemple de réalisation de l'invention, les deux bords courbes délimitant la portion de largeur accrue se rapprochent l'un de l'autre progressivement sous un angle aigu.

[0015] On peut faire en sorte que la portion de chaque cannelure jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion de largeur accrue possède des bords sensiblement rectilignes et sensiblement parallèles. Mais les meilleurs résultats semblent devoir être obtenus lorsque la portion de chaque cannelure jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion de largeur accrue possède une largeur variable et que ses bords sont courbes à convexités respectives tournées en direction l'une de l'autre.

[0016] Toujours en vue d'optimiser les résultats procurés par les dispositions conformes à l'invention, il est souhaitable que les bords de la portion jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion élargie se raccordent continûment et sans point anguleux avec les bords respectifs de la portion élargie.

[0017] Dans un exemple concret de réalisation, chaque cannelure possède une profondeur sensiblement constante depuis son origine centrale jusqu'à approximativement l'assise, puis une profondeur moindre dans sa partie de largeur maximale, et enfin une profondeur progressivement décroissante dans sa partie terminale sur le talon du fond.

[0018] De façon préférée en pratique, le rapport dimensionnel entre la partie la plus large et la partie la plus étroite de chaque cannelure est compris entre 1,5 et 2,5, préférentiellement d'environ 2.

[0019] Les dispositions conformes à l'invention peuvent trouver application dans toutes sortes de récipients, notamment des bouteilles, en matière thermoplastique appropriés pour contenir un liquide plat, notamment pour des bouteilles destinées à contenir de l'eau de table plate. En particulier, dans un cas très courant, le fond du récipient est de forme générale ronde (le récipient étant de forme générale cylindrique de révolution) et les cannelures s'étendent alors radialement.

[0020] On soulignera que les dispositions conformes à l'invention visent préférentiellement toutes les cannelures dont le fond d'un récipient peut être pourvu. Toutefois, au moins pour certaines applications particulières, il est envisageable que seules certaines cannelures soient agencées conformément à l'invention tandis que d'autres, intercalaires, ne le sont pas.

[0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective montrant le fond d'un récipient, ici une bouteille, en matériau thermoplastique agencé conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention;
• les figures 2 et 3 sont des vues respectivement de dessous et de côté de la bouteille de la figure 1; et
• la figure 4 est une vue schématique en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 2.

[0022] Dans la description qui suit, on se réfère plus particulièrement à titre d'exemple à un récipient de forme générale cylindrique de révolution, tel qu'une bouteille, étant entendu cependant que la mise en oeuvre de l'invention n'est pas limitée à ce seul type de récipient et peut concerner des récipients ayant d'autres formes, et notamment une forme polygonale (en particulier carrée ou rectangulaire).

[0023] Il faut également souligner que les dispositions de l'invention concernent exclusivement des récipients devant contenir des liquides plats (c'est-à-dire des liquides non carbonatés), et plus spécifiquement bien que non exclusivement des bouteilles destinées à contenir de l'eau plate, notamment destinée à la boisson.

[0024] Aux figures 1 à 3 est représenté partiellement un récipient 1, ici une bouteille en matériau thermoplastique tel que le PET fabriquée par soufflage ou étirage-soufflage d'une préforme préalablement chauffée à la température de ramollissement du matériau thermoplastique. La bouteille comporte un corps 2 (visible en partie seulement) se raccordant inférieurement à un fond 3. D'une façon courante pour les bouteilles destinées à contenir des liquides plats, et notamment de l'eau plate, le fond 3 est sensiblement bombé avec une concavité tournée vers l'extérieur comme on le voit mieux sur les figures 1 et 3 et il définit une assise 4 annulaire (ici circulaire) périphérique sensiblement plane pour l'appui stable de la bouteille sur un support 7. Egalement d'une façon courante, le fond 3 est muni de cannelures 5 qui rayonnent, ici radialement, à partir d'un renfoncement central 6 et qui rigidifient mécaniquement le fond 3 de manière que l'assise 4 demeure plane en dépit du poids de la colonne de liquide qui surmonte le fond 3.

[0025] Afin d'éviter des malformations des cannelures 5 à leur traversée de l'assise 4, il est prévu, conformément à l'invention, que chaque cannelure 5, dans sa région d'intersection avec l'assise 4, possède une portion 8 de largeur sensiblement accrue définie par un contour curviligne. De préférence, comme visible sur les figures 1 à 3, l'extrémité externe de ladite portion 8 à largeur accrue s'étend jusque sur le talon 9 du fond 3 (le terme de talon désignant la partie relevée du fond 3 qui fait le raccordement avec le corps 2). De plus, les deux bords 10 définissant cette portion 8 de la cannelure 5 sont courbes avec des courbures de relativement grands rayons et à concavités respectives tournées l'une vers l'autre ; avantageusement, ces deux bords 10 courbes se rapprochent extérieurement l'un de l'autre sous un angle aigu.

[0026] Grâce à cet agencement, on crée une zone d'expansion dans laquelle, lors du formage par soufflage ou étirage-soufflage du récipient 1, le flux de matière ramollie en déplacement peut se répandre librement et épouser fidèlement le contour souhaité malgré la double courbure que présente cette région de la cannelure.

[0027] Il est possible de prévoir que la portion de chaque cannelure jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion 8 à largeur accrue possède des bords sensiblement rectilignes et sensiblement parallèles, autrement dit présente une conformation courante.

[0028] Cependant, pour faciliter le déplacement du flux de matière et améliorer au mieux la conformation de la cannelure dans cette région, il s'est avéré souhaitable qu'en outre, comme illustré aux figures 1 à 3, la portion 11 de chaque cannelure 5 jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion 8 à largeur accrue possède une largeur variable et que ses bords 12 soient courbes à convexités respectives tournées en direction l'une de l'autre. Dans ce cas, il est préférable de faire en sorte que les bords 12 de la portion 11 jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion 8 élargie se raccordent continûment et sans point anguleux avec les bords 10 respectifs de la portion 8 élargie. Chaque cannelure 5 possède alors un contour continûment curviligne. Dans l'exemple de réalisation concret visible aux figures 1 et 2, le rapport dimensionnel entre la partie la plus large et la partie la plus étroite de chaque cannelure 5 est compris entre 1,5 et 2,5, et est typiquement d'environ 2.

[0029] Comme représenté à la figure 4, chaque cannelure 5 possède une profondeur p₁ sensiblement constante depuis son origine centrale jusqu'au voisinage de l'assise 4, puis une profondeur p₂ légèrement moindre dans sa partie de largeur maximale en correspondance avec l'assise 4, et enfin une profondeur p₃ progressivement décroissante dans sa partie terminale sur le talon 9 du fond 3.

Revendications

1. Récipient, notamment bouteille, en matériau thermoplastique fabriqué par soufflage ou étirage-soufflage d'une préforme chauffée, ce récipient (1) étant destiné à contenir un liquide plat et possédant un fond (3) sensiblement bombé à concavité tournée vers l'extérieur définissant une assise (4) annulaire périphérique sensiblement plane pour son appui sur un support (7), ledit fond (3) étant muni de plusieurs cannelures (5) rayonnant à partir du centre du fond, caractérisé en ce que chaque cannelure (5), dans sa région d'intersection de l'assise (4) annulaire, possède une portion (8) de largeur sensiblement accrue et en ce que les deux bords (10) de cette portion de la cannelure sont courbes avec des courbures de relativement grands rayons et à concavités respectives tournées l'une vers l'autre.

2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité externe de la portion à largeur accrue s'étend jusque sur le talon (9) du fond.

3. Récipient selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux bords (10) courbes se rapprochent extérieurement l'un de l'autre sous un angle aigu.

4. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion (11) de chaque cannelure (5) jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion (8) à largeur accrue possède une largeur variable et en ce que ses bords (12) sont courbes à convexités respectives tournées en direction l'une de l'autre.

5. Récipient selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bords (12) de la portion jouxtant, du côté du centre du fond, la susdite portion élargie se raccordent continûment et sans point anguleux avec les bords (10) respectifs de la région élargie.

6. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport dimensionnel entre la partie la plus large et la partie la plus étroite de chaque cannelure (5) est compris entre 1,5 et 2,5.

7. Récipient selon la revendication 6, caractérisé en ce que le rapport dimensionnel est d'environ 2.

8. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque cannelure (5) possède une profondeur (p₁) sensiblement constante depuis son origine centrale jusqu'à approximativement l'assise (4), puis une profondeur (p₂) moindre dans sa partie de largeur maximale, et enfin une profondeur (p₃) progressivement décroissante dans sa partie terminale sur le talon (9) du fond.

9. Récipient selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que son fond (3) est de forme générale ronde et en ce que les cannelures (5) s'étendent radialement.

Dessins