L'invention se rapporte à la fabrication des récipients, tels que bouteilles ou pots, obtenus par formage, et plus précisément par soufflage ou étirage soufflage, à partir d'ébauches en matière thermoplastique.

Pour fabriquer un récipient suivant la technique du soufflage, on commence par chauffer une ébauche (qu'il s'agisse d'une préforme ou d'un récipient intermédiaire ayant subi une première opération de soufflage à partir d'une préforme) à une température supérieure à la température de transition vitreuse de la matière constitutive de l'ébauche. On introduit ensuite l'ébauche dans un moule, puis on effectue le soufflage de l'ébauche en y injectant un gaz (tel que de l'air) sous haute pression (généralement supérieure à 25 bars).

La technique de l'étirage soufflage consiste, outre le soufflage, à étirer l'ébauche au moyen d'une tige coulissante, afin de minimiser le désaxement du récipient et d'uniformiser autant que possible la répartition de la matière.

Un récipient comporte une paroi latérale (également dénommée corps), un col qui s'étend à partir d'une extrémité supérieure du corps, et un fond qui s'étend à partir d'une extrémité inférieure du corps, à l'opposé du col. Le fond du récipient définit une assise, généralement à la jonction avec le corps, et par laquelle le récipient peut reposer sur une surface plane (telle qu'une table).

Le moule comprend une paroi définissant une cavité destinée à conférer sa forme au corps du récipient. Cette cavité est fermée, à une extrémité inférieure, par un fond de moule destiné à conférer sa forme au fond du récipient.

L'un des buts principaux visés aujourd'hui par les fabricants est la diminution de la quantité de matière utilisée, ce qui se traduit par une réduction du poids des récipients, quelle que soit la destination de ceux-ci (liquides plats, liquides gazéifiés, liquides introduits chauds dans les récipients). En contrepartie de cet allégement des récipients, on tente d'accroître leur rigidité au moyen d'artefacts liés soit au procédé de fabrication, soit au design, car la rigidité structurelle liée à la seule biorientation (orientation moléculaire axiale et radiale par rapport à l'axe central longitudinal du récipient) apparaît insuffisante. Il arrive même que certains cahiers des charges (notamment pour des applications de remplissage à chaud ou HR - heat résistant) préconisent dans le même temps la réduction du poids et l'accroissement de la rigidité structurelle du récipient, ce qui accroît les difficultés de conception de celui-ci. Dans les applications HR, la rigidité structurelle du récipient peut être accrue par voie thermique au moyen d'une thermofixation (en anglais heat set) de la matière, consistant à maintenir le récipient en contact avec la paroi chauffée du moule, ce qui accroît le taux de cristallinité de la matière.

S'agissant plus particulièrement du fond du récipient, sa rigidité structurelle peut en outre être accrue (ou contrôlée) par voie mécanique au moyen d'un surétirage local de la matière, au moyen d'un moule muni d'une paroi fixe à l'empreinte du corps du récipient, et d'un fond de moule à l'empreinte du fond du récipient, ce fond de moule étant monté mobile par rapport à la paroi. Le récipient est d'abord soufflé au- delà de sa forme finale, dans une position basse du fond de moule, puis le fond de moule est déplacé vers une position haute correspondant à la forme finale du récipient.

Cette technique, dénommée "boxage", illustrée dans la demande de brevet français FR 2 938464 (SIDEL) ou son équivalent américain US 2012/031916, permet d'améliorer la tenue mécanique du fond du récipient, notamment au niveau de l'assise.

Dans un tel moule, un interstice est prévu entre le fond de moule, monté sur un vérin de guidage, et la paroi pour maintenir entre ces deux pièces un jeu fonctionnel ayant une double fonction : d'une part, permettre le déplacement sans coincement du fond de moule par rapport à la paroi ; d'autre part, former un évent de décompression permettant l'évacuation de l'air piégé entre le moule et le récipient au cours du soufflage.

Cette technique donne satisfaction mais demeure perfectible.

En effet, le jeu fonctionnel entre le moule et le fond de moule ne peut être inférieur à la précision de guidage du vérin, qui est de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres pour une course de l'ordre de 20 à 30 mm.

En d'autres termes, ce jeu fonctionnel est du même ordre de grandeur que l'épaisseur de matière du récipient final. La matière a par conséquent tendance, lors du soufflage, à fluer dans l'interstice lorsque le fond de moule est en position basse. La matière ainsi pincée forme, lorsque le fond de moule est déplacé vers sa position haute, un mince bourrelet de matière qui persiste sur le récipient final. Ce bourrelet, formant une saillie sur l'assise du récipient, nuit à la stabilité de celui- ci.

Une première solution peut consister à ébavurer le récipient, par découpe ou par abrasion. Mais cette solution n'est pas réaliste à l'échelle industrielle, compte tenu des cadences de production (plusieurs dizaines de milliers de récipients par heure et par machine de soufflage).

Une deuxième solution peut consister à adjoindre au vérin un dispositif de guidage de précision (par exemple à billes), de façon à réduire le jeu fonctionnel entre le fond de moule et la paroi du moule. Mais cette solution se heurte à des difficultés pratiques, car l'encombrement du dispositif de guidage nécessiterait de modifier en profondeur l'architecture du moule, alors même que la place est comptée tout autour de celui-ci, compte tenu notamment de la présence de canalisations et branchements nécessaires à la circulation de fluides de régulation de température (chauffe et/ou refroidissement) dans la paroi du moule.

Une troisième solution peut consister à anticiper la commande de remontée du fond de moule, afin que la matière n'ait pas le temps de s'intercaler entre la paroi du moule et le fond de moule. Dans ces conditions toutefois, la matière destinée au fond du récipient est insuffisamment étirée, et l'assise se révèle mal formée, ce qui réduit l'intérêt du boxage.

En outre, la réduction du jeu fonctionnel entre le fond de moule et la paroi du moule est de nature à entraver l'évacuation de l'air présent dans le moule, avec un risque de malformation du récipient (à temps de cycle égal) ou de réduction du temps de cycle (à qualité du récipient égale).

Un objectif de l'invention est de proposer une technique de fabrication de récipients, applicable à tous types de récipients, ayant une assise correctement formée et présentant à la fois une bonne rigidité et une bonne stabilité.

A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un moule pour la fabrication, à partir d'une ébauche, d'un récipient ayant un corps et un fond muni d'une assise périphérique qui s'étend sensiblement perpendiculairement au corps à partir d'une extrémité inférieure de celui-ci, ce moule comprenant :

une paroi ayant une surface interne déterminant l'empreinte du corps du récipient et délimitant une cavité, cette surface interne se terminant, à une extrémité inférieure, par une ouverture, la paroi définissant, au-delà de la cavité, une réserve en creux débouchant dans la cavité par l'ouverture ;

un fond de moule mobile par rapport à la paroi entre une position sortie, dans laquelle le fond de moule est écarté de l'ouverture, et une position rentrée dans laquelle le fond de moule est emboîté dans la réserve, le fond présentant une surface supérieure définissant une surface d'assise déterminant l'empreinte de l'assise du récipient et qui s'étend à l'aplomb de l'ouverture.

Dans ce moule :

- la paroi présente un lamage qui délimite supérieurement la réserve en creux et qui s'étend au droit et autour de l'ouverture, sensiblement perpendiculairement à l'axe central ;

la surface supérieure du fond de moule définit une face périphérique qui s'étend dans le prolongement de la surface d'assise autour de celle-ci, à l'aplomb du lamage.

Une telle configuration du moule permet de réaliser un plan de joint sensiblement horizontal entre la paroi du moule et le fond de moule. Le récipient soufflé dans un tel moule est dépourvu de saillie axiale sur son assise, au bénéfice de sa stabilité.

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

la paroi du moule présente une lèvre périphérique qui s'étend intérieurement en saillie et présente une arête qui définit l'ouverture ;

- la lèvre forme, en section transversale, un angle aigu au niveau de l'arête ;

la réserve est délimitée latéralement par un alésage qui s'étend axialement dans le prolongement du lamage ;

un interstice persiste entre le lamage et la face périphérique en position rentrée du fond de moule ;

la réserve présente un alésage qui s'étend axialement dans le prolongement du lamage, et le fond de moule est pourvu d'une jupe qui s'étend axialement du côté opposé à la surface supérieure, cette jupe venant se loger dans l'alésage en position rentrée du fond de moule ;

un jeu de fonctionnement est ménagé entre la jupe et l'alésage. Il est proposé, en second lieu, un procédé de fabrication d'un récipient à partir d'une ébauche dans lequel ce procédé comprend les opérations consistant à :

introduire l'ébauche dans un moule tel que présenté ci-dessus, le fond de moule étant en position sortie,

former le récipient en injectant dans l'ébauche un fluide sous pression,

au cours du formage, déplacer le fond de moule vers sa position rentrée.

D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une section d'une unité de formage comprenant un moule équipé d'une paroi et d'un fond de moule mobile, représenté dans une position basse correspondant au début d'un cycle de formage ;

- la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, dans laquelle l'unité de formage est représentée avec le fond de moule en position haute, à la fin du cycle de formage ;

la figure 3 est une vue de détail du moule, montrant le fond de moule en position haute, le récipient étant absent pour des raisons de clarté ;

la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, montrant le fond de moule en position haute avec le récipient formé.

Sur les figures est partiellement représentée une unité 1 de formage d'un récipient 2 par étirage soufflage à partir d'une ébauche 3 - en l'espèce une préforme - en matière plastique (tel que PET).

Le récipient 2 à former présente un corps 4 qui s'étend suivant un axe X principal, un col 5 qui prolonge le corps 4 à une extrémité supérieure de celui-ci, et un fond 6 qui ferme le corps 4 à une extrémité 7 inférieure de celui-ci, opposée au col 5. Le fond 6 du récipient présente une assise 8 périphérique définissant un plan de pose sensiblement perpendiculaire à l'axe X du récipient 2 et par lequel le récipient 2 est destiné à reposer sur une surface plane telle qu'une table. Le fond 6 présente une voûte 9 centrale qui prolonge l'assise 8 vers l'axe X du récipient 2 et s'étend en saillie vers l'intérieur de celui- ci.

Comme on le voit sur la figure 2, le corps 4 du récipient 2 est cintré à son extrémité 7 inférieure, au voisinage de sa jonction avec le fond 6. Cette forme est toutefois illustrative, et le corps 4 pourrait être droit à son extrémité 7 inférieure.

Chaque préforme 3 comprend un fût 10 sensiblement cylindrique, destiné à former le corps 4 du récipient 2, un col 5 qui demeure inchangé sur le récipient 2, ainsi qu'un dôme 11 hémisphérique qui ferme le fût 10 à l'opposé du col 5 et est destiné à former le fond 6 du récipient 2.

L'unité 1 de formage comprend un moule 12, une tige 13 d'étirage, ainsi que des moyens de soufflage (non représentés) incluant notamment une tuyère, des sources de gaz sous pression et des électrovannes qui, de manière classique, sont par exemple rassemblées dans un bloc surmontant la tuyère.

Le moule 12 est par exemple du type portefeuille et comprend deux demi-moules articulés autour d'une charnière, ces deux demi-moules s'ouvrant pour permettre, au début du cycle de formage, l'introduction d'une préforme 3 préchauffée et, à la fin du cycle, l'évacuation du récipient 2 formé.

Comme cela est visible sur les figures, le moule 12 comprend une paroi 14 latérale, constituée de préférence, selon un principe connu, de deux demi-moules 14A, 14B, rapprochables ou écartables mutuellement, comprenant chacun une surface 15A, 15B usinée. Lorsque les demi-moules 14A, 14B sont au contact l'un de l'autre, ces surfaces 15A, 15B forment conjointement une surface 15 interne déterminant l'empreinte du corps 4 du récipient 2. Le moule 12 comprend encore un fond 16 de moule déterminant l'empreinte du fond 6 du récipient 2. La surface 15 interne délimite une cavité 17 dans laquelle est introduite la préforme 3 et dans laquelle se déroule le formage. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, la paroi 14, respectivement chaque demi-moule 14A, 14B, est percée de canaux 18 pour la circulation de fluides de régulation de température (chauffe et/ou refroidissement) de la paroi 14.

La surface 15 interne s'étend autour d'un axe central confondu avec l'axe X du récipient 2 à former. La surface 15 interne se termine, à une extrémité supérieure, par un trou 19 au travers duquel s'étend le fût 10 de la préforme 3 et, à une extrémité inférieure opposée, par une ouverture 20.

La paroi 14 latérale définit, au-delà de la cavité 17, une réserve 21 en creux complémentaire du fond 16 de moule et dans laquelle celui-ci vient s'emboîter. Selon le mode de réalisation préféré, illustré sur les figures, la réserve 21 est au moins partiellement formée à l'aide d'usinages réalisés dans des pièces 21A, 21B rapportées respectivement sur chacun des demi-moules 14A, 14B. Dans une variante, la réserve 21 est réalisée par usinage des demi-moules 14A, 14B, qui ont alors une plus grande extension verticale, comme visible sur les figures 3 et 4.

La réserve 21 débouche dans la cavité 17 par l'ouverture 20. Comme on le voit sur les figures, et plus précisément sur les figures 2 et 3, la paroi 14 du moule 12 présente une lèvre 22 périphérique qui s'étend intérieurement en saillie et présente une arête 23 qui définit l'ouverture 20 et correspond, sur le récipient 2, à l'extrémité 7 inférieure du corps 4. La lèvre 22 forme, en section transversale, un angle A aigu au niveau de l'arête 23, ce qui traduit le caractère cintré du corps 4 du récipient 2 au voisinage du fond 6. L'angle A est supérieur ou égal à 30°, et de préférence supérieur ou égal à 60°. Selon un mode préféré de réalisation illustré sur les figures, l'angle A est de l'ordre de 65°.

Comme cela est visible sur la figure 1, la réserve 21 est délimitée supérieurement - c'est-à-dire du côté de la cavité 17 - par un lamage 24 formé par une face transversale périphérique tournée à l'opposé de la cavité 17. Ce lamage 24 s'étend au droit et autour de l'ouverture 20, sensiblement dans un plan horizontal (c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe X).

Selon un mode particulier de réalisation illustré sur les figures, la réserve 21 présente un alésage 25 qui s'étend axialement dans le prolongement du lamage 24. Selon un mode particulier de réalisation illustré sur les figures, et plus particulièrement visible sur les figures 3 et 4, le moule 12 présente un congé 26 de raccordement à la jonction entre le lamage 24 et l'alésage 25.

Le fond 16 de moule est monté déplaçable axialement par rapport à la paroi 14 entre une position sortie, dans laquelle le fond 16 de moule est écarté de l'ouverture 20, et une position rentrée, dans laquelle le fond 16 de moule est emboîté dans la réserve 21 en obturant l'ouverture 20. La mobilité du fond 16 de moule vise à permettre, au cours du formage, un surétirage du fond 6 du récipient 2, au cours d'une opération appelée boxage lors de laquelle le fond 16 de moule, initialement en position sortie, est déplacé vers sa position rentrée. A cet effet, le fond 16 de moule est par exemple monté sur un vérin pneumatique ou hydraulique (non représenté).

Dans la configuration illustrée sur les figures - donnée à titre d'exemple illustratif - où le récipient 2 est orienté col 5 en haut, la position sortie du fond 16 de moule correspond à une position basse, et sa position rentrée à une position haute.

Le fond 16 de moule présente une surface 27 supérieure qui, en position haute du fond 16 de moule, ferme la cavité 17 en obturant l'ouverture, complétant ainsi l'empreinte contre laquelle est appliquée la matière lors du formage du récipient 2.

La surface 27 supérieure définit, en premier lieu, une surface 28 d'assise à l'empreinte de l'assise 8 du récipient 2. La surface 28 d'assise s'étend de manière périphérique autour de l'axe X et perpendiculairement à celui-ci (c'est-à-dire horizontalement), à l'aplomb de l'ouverture 20, à l'intérieur du périmètre délimité par celle-ci.

La surface 27 supérieure définit, en deuxième lieu, un pion 29 central à l'empreinte de la voûte 9. Ce pion 29 s'étend en saillie axiale à partir de la surface 28 d'assise, intérieurement à celle-ci. En position haute du fond 16 de moule, le pion 29 fait complètement saillie au-delà de l'ouverture 20 vers l'intérieur de la cavité 17.

La surface 27 supérieure définit, en troisième lieu, une face 30 périphérique qui s'étend radialement dans le prolongement de la surface 28 d'assise, extérieurement à celle-ci. La face 30 périphérique s'étend ainsi à l'aplomb du lamage 24, extérieurement au périmètre délimité par l'ouverture 20. La face 30 périphérique est parallèle au lamage 24, et s'étend horizontalement, c'est-à-dire dans un plan perpendiculaire à l'axe X central.

La face 30 périphérique et le lamage 24 définissent conjointement, lorsque le fond 16 de moule est en position haute (figures 2 à 4), un plan 31 de joint périphérique. Compte tenu de l'orientation du lamage 24 et de la face 30 périphérique, le plan 31 de joint s'étend horizontalement, sensiblement perpendiculairement à l'axe X.

En position haute du fond 16 de moule, un contact n'est pas nécessairement réalisé entre le fond 16 de moule et la paroi 14 du moule 12, au niveau du plan 31 de joint. Selon un mode préféré de réalisation, il persiste en effet, en position haute du fond 16 de moule, un interstice au niveau du plan 31 de joint. Cet interstice remplit une fonction d'évent, visant à permettre l'évacuation de l'air piégé entre le récipient 2 et le moule 12 à la fin du formage. Cela permet de former correctement l'assise 8, notamment à sa jonction avec l'extrémité 7 inférieure du corps 4. A défaut, il pourrait persister une bulle (ou des bulles) d'air à cette jonction, ce qui déformerait l'assise 8 et, à tout le moins, pourrait en réduire la largeur au détriment de la stabilité du récipient 2.

L'interstice défini au niveau du plan 31 de joint en position haute du fond 16 de moule est de préférence de l'ordre du dixième de millimètre. Cette valeur est inférieure à l'épaisseur de matière du récipient 2 en fin de soufflage, ce qui évite (ou limite) à tout le moins le fluage de la matière à la fin du soufflage, lorsque le fond 16 de moule est en position haute.

Ainsi qu'illustré sur les figures, le fond 16 de moule est pourvu d'une jupe 32 cylindrique qui s'étend axialement du côté opposé à la surface 27 supérieure pour venir se loger dans l'alésage 25 en position haute du fond 16 de moule. La jupe 32 présente un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de l'alésage 25, de sorte que soit ménagé entre la jupe 32 et l'alésage 25 un jeu de fonctionnement de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres.

Un chanfrein 33 est, en outre, avantageusement prévu à la jonction entre la jupe 32 et la surface 27 supérieure. Comme illustré sur la figure 3, en position haute du fond 16 de moule, le chanfrein 33 vient se positionner en regard du congé 26 de raccordement. Il en résulte une meilleure canalisation du flux d'air évacué de la cavité 17 au niveau du fond 16 de moule, lors du soufflage du récipient 2.

Selon un mode de réalisation illustré sur les figures, le fond 16 de moule comprend en outre une collerette 34 qui s'étend radialement en saillie à partir de la jupe 32, à une extrémité inférieure du fond 16 de moule opposée à la surface 27 supérieure. En position haute du fond 16 de moule, cette collerette 34 vient se loger dans un évidement 35 complémentaire formé dans la paroi 14 latérale au-delà de l'alésage 25. La collerette 34 et l'évidement 35 forment conjointement une chicane permettant de dévier radialement le flux d'air évacué de la cavité 17 lors du formage du récipient 2, tout en réduisant simultanément la pression de l'air au bénéfice d'une meilleure évacuation de celui-ci.

Le moule 12 décrit ci-dessus présente les avantages suivants.

Premièrement, l'horizontalité du plan 31 de joint entre le fond 16 de moule et la paroi 14 du moule évite la formation, sur le fond 6 du récipient 2, d'une bavure en saillie axiale qui nuirait à la stabilité du récipient 2. Il se peut néanmoins qu'une bavure 36 existe sous forme d'une collerette ou d'un ou plusieurs appendices s'étendant dans un plan horizontal, dans le prolongement radial de l'assise 8. Une telle bavure 36 radiale ne nuit toutefois pas à la stabilité du récipient 2.

Deuxièmement, dans l'hypothèse où une telle bavure 36 existe, son épaisseur (égale à l'épaisseur du plan 31 de joint) est suffisamment faible pour être à peu près imperceptible par l'utilisateur final du récipient 2, au bénéfice de la qualité perçue de celui-ci.

Troisièmement, l'horizontalité du plan 31 de joint permet de minimiser l'épaisseur de l'éventuelle bavure 36 formée dans celui-ci par la matière fluant hors de la cavité 17 à la fin du formage du récipient 2. La quantité de matière prélevée sur l'assise 8 (que l'on peut donc considérer comme gaspillée) est par conséquent minimale, au bénéfice de la bonne conformation et de la rigidité structurelle de l'assise 8.

Quatrièmement, grâce à la séparation entre, d'une part le plan 31 de joint, localisé au voisinage de l'ouverture 20, et d'autre part le jeu de fonctionnement ménagé entre l'alésage 25 et la jupe 32, il devient inutile de minimiser ce jeu de fonctionnement. L'on peut donc choisir un vérin de guidage moins précis mais plus robuste, au bénéfice d'une meilleure fiabilité du moule 12. Il en résulte également une meilleure évacuation de l'air présent dans la cavité, grâce à la détente que subit l'air entre la paroi 14 du moule 12 et le fond 16 de moule.

La fabrication du récipient 2 est réalisée comme suit.

La tige 13 étant rétractée, on commence par introduire la préforme

3 préchauffée dans le moule 12 ouvert. Le fond 16 de moule est alors en position basse. Le moule 12 est refermé puis la tige 13 est déplacée en direction du fond 16 de moule jusqu'à venir y plaquer la matière de la préforme 3 ainsi étirée, cependant qu'un gaz (typiquement de l'air) sous une pression de présoufflage (de l'ordre de 5 à 7 bars) est injecté dans la préforme 3.

Lorsque la tige 13 atteint le fond 16 de moule en y plaquant la matière, le fond 16 de moule se trouve toujours dans sa position basse. La pression de présoufflage n'est pas suffisante pour plaquer la matière intimement contre la paroi 14 du moule 12 ; il est nécessaire pour cela d'injecter dans le récipient 2 en formation un gaz (typiquement de l'air) à une pression de soufflage supérieure à la pression de présoufflage (en pratique la pression de soufflage est de l'ordre de 20 à 30 bars).

La remontée du fond 16 de moule est de préférence initiée pendant l'opération de soufflage, de manière à conférer à la matière du fond 6 un léger surétirage favorable à l'orientation des molécules et à la prise d'empreinte de la matière sur la surface 27 supérieure du fond 16 de moule.

Le caractère aigu de l'angle A formé par la lèvre 22 au niveau de son arête 23 limite le fluage radial de la matière au niveau du lamage 24, la matière ayant plutôt tendance à subir une expansion axiale en demeurant à l'intérieur du périmètre délimité par l'ouverture 20. Dans l'hypothèse où de la matière flue à l'extérieur du périmètre de l'ouverture 20, cette matière est en faible quantité et forme au niveau du plan 31 de joint, en position haute du fond 16 de moule, une bavure 36 de faible épaisseur et de faible extension radiale, comme illustré sur la figure 4.

Lorsqu'on souhaite réaliser une thermofixation, la pression de soufflage est maintenue temporairement dans le récipient 2 ainsi formé pour maintenir celui-ci en contact avec la paroi 14 chauffée, de façon à assurer une thermofixation de la matière par accroissement de sa cristallinité, et ainsi accroître la résistance mécanique du récipient 2 lors de son remplissage à chaud.

La tige 13, maintenue en contact (via la matière du fond 6 du récipient 2) contre le fond 16 de moule pendant la remontée de celui-ci, est ensuite retirée, l'intérieur du récipient 2 est mis à l'air libre, et le récipient 2 est évacué avant que le cycle ne soit répété pour le récipient suivant.