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L'invention concerne des perfectionnements aux
récipients à fond de type "pétaloïde", tels que des
bouteilles, des pots, ou tout autre récipient présentant un
tel fond et obtenu soit par soufflage, ou étirage puis
soufflage, d'une préforme injectée en matière
thermoplastique (injection-soufflage) soit par extrusion
puis soufflage d'une paraison (extrusion-soufflage).
L'invention concerne tout particulièrement des
perfectionnements à de tels types de fonds.
I1 est connu depuis de nombreuses années maintenant
de réaliser des récipients ayant le type de fond
susmentionné. Diverses matières thermoplastiques ont été
utilisées jusqu'alors : à titre d'exemple, on peut citer le
polyéthylènetérephtalate (PET), le polyéthylène-naphtalate
(PEN), le polyacrylonitrile (PAN), et d'autres matières
encore: il est par ailleurs connu d'employer ces matières
soit seules, soit mélangées entre elles ou avec des
ZO additifs (liants, colorants) variés, soit en couches
superposées.
Un problème connu des récipients en matière
thermoplastique, quel que soit leur mode de fabrication 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. Cette
particularité tient aux procédés de fabrication eux-mémes
qui sont tels que la matière, dans la zone de fond, est
moins étirée que dans les autres zones,du récipient. I1 est
en effet connu que plus la matière est étirée lors du
soufflage, plus elle devient résistante. En fait, l'étirage
(ou le soufflage) induit une modification de la
cristallinité de la matière . une zone non étirée après
injection ou extrusion demeure amorphe, alors qu'une zone
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étirée devient d'autant plus cristallisée, en conséquence,
d'autant plus résistante que l'étirage est important.
Or, les préformes utilisées dans les procédés
d'injection-soufflage, de même que les paraisons utilisées
dans les procédés d'extrusion-soufflage, se présentent sous
la forme de tubes qui sont soufflés, soit étirés puis
soufflés.
L'axe longitudinal de la préforme ou de la paraison
correspond à celui du récipient final . il en résulte que,
tant lors de l'éventuel étirage que du soufflage, l'étirage
de la matière est nul ou quasiment nul au centre du fond,
et s'accroit au fur et à mesure que l'on se rapproche de la
paroi du récipient.
I1 a été envisagé de remédier à ces inconvénients en
réalisant des récipients avec un fond épais, donc avec une
importante quantité de matière au fond.
Cette solution n'est pas satisfaisante pour au moins
deux raisons .
- tout d'abord, les récipients obtenus sont assez
inesthétiques, donc difficiles à promouvoir;
- ens.uite, en raison de l'importante quantité de
matière au niveau de leur fond, ces récipients ont un prix
de revient élevé, car le coùt de la matière est l'élément
prépondérant dans le prix de revient.
Il a alors été envisagé d'alléger les fonds des
récipients pour leur conférer une esthétique acceptable et
en réduire le prix de revient.
C'est ainsi qu'on a envisagé de réaliser des
récipients avec des fonds pétaloïdes.
Ce type de récipient comporte une partie cylindrique
formant le corps du récipient et, à sa partie inférieure,
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une paroi de fond de forme générale convexe vers
l'extérieur d'où partent des pieds (typiquement 4 à 6
pieds) formés par des excroissances régulièrement réparties
sur le fond, et séparés deux à deux par une portion de la
paroi de fond convexe.
Le fond est constitué de façon telle que lorsque le
récipient vide est debout, il y ait une garde suffisante
entre la partie centrale de la paroi convexe et le plan
d'appui de la base des pieds. La garde est telle que,
lorsque le récipient rempli se déforme, soit du fait de la
masse de son contenu, soit en raison de la pression interne
régnant dans le récipient (lorsque ce dernier est, par
exemple, une bouteille remplie avec une boisson
carbonatée), il demeure stable, même si la partie centrale
se rapproche du plan d'appui lors de la déformation.
Mais les fonds pétaloïdes connus jusqu'alors
présentent l'inconvénient qu'à terme, sous l'action de la
pression interne pouvant exister dans le récipient, ils
éclatent parfois. Ceci résulte de la forme de la partie
convexe et/ou du rattachement des pieds avec cette dernière
et avec la paroi cylindrique du récipient.
Ainsi, dans certains cas, la partie convexe présente
des variations ou des inversions de courbure entre son
raccordement à la paroi du récipient et son point central .
- à titre d'exemple, la zone centrale de la partie
convexe peut être une pastille plane circulaire . dans un
tel cas, sous l'effet de la pression interne, cette zone a
parfois tendance à se déformer et à être repoussée vers le
bas du récipient, de sorte que des micro-fissures
apparaissent dans cette zone, ou bien encore, la pastille
se sépare du reste du fond;
- à titre d'exemple encore, la zone centrale de la
partie de forme généralement convexe peut se présenter sous
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la forme d'un d8me à concavité tournée vers l'extérieur .
la limite périphérique de la partie centrale constitue une
zone de rupture.
Un autre problème est qu'avec les structures connues
de fonds pétaloïdes, la hauteur du fond, donc des pieds,
doit augmenter en proportion du diamètre.
I1 en résulte que, pour des récipients de diamètre
important, mais de faible hauteur, les pieds sont assez
disgracieux.
L'invention a donc pour but de remédier aux
inconvénients susmentïonnés et a pour objet un récipient
ayant un fond pétaloïde résistant et dont les proportiôns
restent acceptables en toutes circonstances:
Selon l'invention, un récipient possédant une paroi
sensiblement cylindrique, et un fond de type pétaloïde
prolongeant cette paroi, ledit fond comportant une paroi de
forme générale convexe vers l'extérieur, d'où partent au
moins trois pieds formés par des excroissances
régulièrement réparties à la périphérie du fond et séparés
deux à deux par une portion de la paroi de fond convexe,
est caractérisé en ce que la paroi de fond est
hémisphérique, à l'exception d'une zone marginale
périphérique de raccordement avec la paroi cylindriques en
ce que ladite zone marginale présente une courbure avec une
inflexion, de sorte que le raccordement entre la paroi de
fond et la zone marginale périphérique, de même que le
raccordement entre la paroi cylindrique et la zone
marginale périphérique s'effectuent de façon quasiment
tangentielle: et en ce que l'extrémité supérieure de chaque
pied est raccordée à la paroi cylindrique.
Ainsi, un récipient présentant les caractéristiques
susmentionnées résout l'ensemble des problèmes évoqués.
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I1 est résistant car, d'une part, la présence d'une
paroi hémisphérique permet de répartir uniformément les
contraintes dues à la surpression interne ou à la masse du
contenu. I1 n'existe donc plus de zone privilégiée où sont
susceptibles de se produire des amorces de rupture.
D'autre part, la zone marginale de raccordement est,
quant à elle, en mesure de se déformer sous l'action des
contraintes, ce qui réduit d'autant plus les contraintes
subies par la paroi hémisphérique. Cependant, la situation
et la courbure de la zone marginale sont telles que la
déformation est limitée et les risques de rupture
inexistants . en effet, dans la zone marginale, la matière
est fortement étirée, donc la résistance mécanique est
élevées par ailleurs, la forme de sa courbure (infléchie)
lui permet de se déformer sans que la matière s'étire
davantage; en outre, le raccordement de façon quasiment
tangentielle à la paroi périphérique, d'une part, et à la
partie hémisphérique, d'autre part, empêche l'apparition de
zones de rupture ou de déchirure: enfin, puisque
l'extrémité supérieure de chacun des pieds est raccordée à
la paroi périphérique, une réaction mécanique s'exerce
entre les extrémités supérieures de deux pieds voisins et
la partie marginale infléchie située entre lesdits pieds,
limitant la déformation de la partie marginale sous l'effet
de contraintes.
Cette structure permet de garder des proportions
acceptables quelles que soient les dimensions du récipient:
il suffit, par exemple, de choisir un rayon de courbure
approprié pour la partie hémisphérique et/ou de déplacer
l'emplacement du centre de courbure relativement à l'axe
longitudinal du récipient, ou bien encore, d'adapter la
courbe et les dimensions de la zone marginale.
Selon une autre caractéristique, le raccordement de
chaque pied en direction du pale central de la partie
hémisphérique s'effectue sensiblement tangentiellement.
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Ainsi,. l'absence de rupture de pente ou, au plus,
l'existence d'une faible pente à cette jonction entre les
pieds et la zone hémisphérique supprime les zones de
fragilisation.
Dans un mode de réalisation, ledit raccordement
s'effectue à proximité immédiate du p8le central de la
partie hémisphérique.
Ainsi, les pieds et ladite partie se renforcent
mutuellement. Ceci présente un avantage considérable
lorsque le récipient est réalisé par soufflage d'une
préforme préalablement injectée . en effet, dans ce cas, le
pôle central du récipient est constitué par le point
d'injection de la matière. Or, il est connu que ce pôle est
une zone fragile. Le renfort mutuel exercé entre les pieds
et la partie hémisphérique augmente donc fortement la tenue
du récipient.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaitront à la lecture de la description qui suit, faite
en regard des figures annexées sur lesquelles .
- la figure 1 est une we de côté d' une bouteille en
matière plastique à laquelle l'invention est applicable;
- la figure 2 est une we schématique, de dessous,
d'un fond conforme à l'invention;
- la figure 3 est une we partielle en coupe AA de la
figure 2;
- la figure 4 est une vue partielle en coupe BB de la
figure 2;
- la figure 5 est une we partielle en coupe AA du
fond de la figure 2 lorsque celui-ci est déformé sous
l'effet de contraintes internes;
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- les figures 6 A, 6 B, 6 C illustrent la façon dont
la hauteur relative du fond peut varier sur des récipients
de même diamètre.
Le récipient représenté sur la figure 1 est une
bouteille 1, destinée par exemple à contenir une boisson
gazeuse ou carbonatée. Elle est réalisée en une matière
thermoplastique connue en soi (PET, PAN, ou autre) ou en un
mélange de diveses matières, par extrusion-soufflage ou
injection-soufflage de sa matière constitutive. C'est en
effet à ce type de récipient que l' invention s' applique de
façon préférentielle.
Ce récipient comporte un corps 2 formant une paroi
cylindrique, surmonté d'une épaule 3, aboutissant à un col
4, terminé par un goulot 5 fileté ou adapté de toute autre
manière pour recevoir un bouchon (non représenté).
Le fond comprend des pieds 6 formés par des
excroissances partant d'une paroi 7 hémisphérique à
convexité tournée vers l'extérieur. L'extrémité supérieure
de chaque pied aboutit au corps 2.
Comme visible sur la figure 2, les pieds 6 sont
régulièrement répartis sur le fond et sont séparés deux à
deux par une portion de la paroi 7 hémisphérique.
Dans l'exemple, six pieds ont été représentés. Un
nombre différent pourrait âtre présent.
Comme visible sur les figures 3 et 4, la partie
convexe 7 hémisphérique d'op partent les pieds 6 est
raccordée à la paroi cylindrique 2 (corps) du récipient 1
par une zone marginale 8 de raccordement présentant une
courbure avec une inflexion 9. Les rayons de courbure R1,
R2 de part et d'autre du point d'inflexion 9 sont
déterminés pour que le raccordement de la zone marginale 8
d'une part à la paroi 2 du récipient, et, d'autre part, à
la partie convexe 7 hémisphérique se fasse quasiment
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tangentiellement, c'est-à-dire sans qu'il y ait de rupture
notable de pente dans les zones de raccordement, de façon à
ne pas créer de point de fragilisation au niveau de ces
zones.
De préférence, le rayon de courbure R de la partie 7
hémisphérique est choisi de façon à être compris entre 80 %
et 120 % du rayon de la paroi cylindrique 2 du récipient 1.
Des valeurs plus faibles que la limite basse
mentionnée imposent la présence d'une zone marginale 7 de
largeur trop importante, d'une part et entrainent
l'apparition de pieds de hauteur relative importante par
rapport au récipient.
Des valeurs supérieures à la limite haute mentionnée
entrainent des difficultés pour dessiner une zone infléchie
ayant une efficacité mécanique certaine.
La hauteur des pieds 6 est déterminée pour qu'une
garde existe entre le p8le central 10 de la partie 7
hémisphérique et le plan passant par la surface d'appui 11
de chacun des pieds 6.
L'extrémité au bord supérieur 12 de chacun des pieds
est raccordé directement à la paroi 2.
De préférence, la jonction entre les pieds 6 et la
paroi 2 s'effectue tangentiellement, comme illustré par les
figures 3 et 4.
Enfn, de préférence, la jonction entre chaque pied 6
et la partie 7 hémisphérique, en direction du p8le central
10 de cette dernière s'effectue de façon quasi
tangentielle.
Dans le mode de réalisation illustré, cette jonction
s'effectue à proximité immédiate du p8le central 10.
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Zaa figure 5 illustre en coupe la forme que prend le
fond sous l'action d'une contrainte (surpression interne ou
liquide pesant).
En fait, c'est essentiellement la zone marginale 8,
située entre deux pieds 6 qui se déforme pour absorber la
contrainte. La partie hémisphérique 7, quant à elle, ne
subit pas de déformation sensible. En fait, la zone
marginale prend une courbure avec une convexité tournée
vers l'extérieur, prolongeant la courbure de la partie
hémisphérique. Sur cette figure, la forme initiale des
parties 7 et 8 est représentée en trait interrompu.
Cependant, étant donné que les pieds 6 ont leur
extrémité supérieure raccordée à la paroi 2, cet agencement
des pieds limite la déformation globale du fond.
Comme le montrent les figures 6 A à 6 C, en jouant
sur le rayon R de courbure de la paroi hémisphérique 7
et/ou sur les dimensions et/ou la forme (largeur et/ou
pente moyenne et/ou rayons de courbure R1, R2) de la zone
marginale, on parvient à faire varier la hauteur relative
du fond et du récipient.
Ainsi, sur la figure 6 B, le diamètre du récipient
est identique à celui de la figure 6 A, le rayon de
courbure Rb de la partie 7 hémisphérique est identique à
celui Ra de la partie correspondante de la figure 6 A, mais
la zone marginale sur la figure 6 B est plus large.
I1 en résulte que la hauteur Hb de la partie
hémisphérique est plus faible sur la figure 6 B, de sorte
que la hauteur globale du fond de la figure 6 B est plus
petite que celle Ha du fond de la figure 6 A.
Sur la figure 6 C, le rayon de courbure Rc de la zone
hémisphérique est inférieur à celui Ra ou Rb des figures 6
A et 6 B, et la largeur de la zone marginale et sa pente
moyenne, sont identiques à celles de la figure 6 A. Il en
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résulte que, la hauteur Hc du fond de la figure 6 C est
inférieure à celle Ha du fond de la figure 6 A.
L'invention n'est pas limitée aux modes de
réalisation décrits: elle en embrasse au contraire toutes
les réalisations équivalentes.
