Brevet FR2099514A1 — publié le 19720317

la présente invention se rapporte aux récipients dits sans goint d'assemblage ou soudure. Elle concerne plus particulièrement les récipients constitués d'un corps unitaire étiré pourvu de parois latérales sans soudure et d'un fond qui en fait intégra-5 lement partie, et comprennent en outre une extrémité réunie par un double joint d'assemblage ou de soudure à la partie supérieure des parois latérales sans soudure. Les récipients de ce type, par constraste avec les récipients à joint d'assemblage classique^ conviennent particulièrement dans 10 l'industrie des "boîtes pour "boissons ou la bière, pour des raisons esthétiques. Actuellement, la boîte classique à soudure latérale, présentant deux extrémités à double soudure, domine dans l'industrie des "boissons ou de la bière, mais l'aspect de ce récipient laisse "beaucoup à désirer. En particulier, la soudure laté-15 raie de la "boîte classique nuit à l'expression et aux illustrations effectuées sur celle-ci. Bien que des efforts appréciables aient été tentés pour réduire au minimum le relief de la soudure latérale, et par suite l'entrave ou la discontinuité apportée à l'étiquetage et aux illustrations, cette soudure latérale est res-20 tée préjudiciable à l'aspect, même sur les boîtes les plus séduisantes pour boissons ou bière. Afin de débarrasser le récipient à boisson ou bière de la soudure latérale de vilain aspect, au cours des années, des efforts appréciables ont été tentés pour développer tin récipient 25 comprenant un corps constitué d'une paroi latérale sans soudure et d'un fond qui en fait intégralement partie. En général, ces efforts tombent dans une de deux catégories selon le métal utilisé, l'aluminium ou l'acier. On considère l'aluminium désirable pour la fabrication des 30 boîtes sans soudure en raison de la ductilité de ce métal. Cette ductilité permet de donner à l'aluminium une forme cupulaire, de l'étirer à nouveau, et d'en aplanir les parois aisément, dans presque toute configuration désirée. Par exemple, les Brevets ÏÏ.S.A. N° 3«34-9«956 et 3*34-3.670 décrivent différentes configura-35 tions du' panneau de fond d'une boîte sans soudure étirée dans un flan d'aluminium. La configuration représentée à la Figure 3 de ces Brevets est particulièrement compliquée et sert d'exemple du haut degré de ductilité de l'aluminium. Bien que l'aluminium ait été utilisé commercialement pour 40 les récipients sans soudure, il présente certains inconvénients 71 26475 2 2099514 qui ont liaité son acceptation dans l'industrie de la bière et des boissons. Sans aucun doute le défaut le plus significatif est le prix de l'aluminium. Les boîtes sans soudure étant utilisées comme emballages perdus dans cette industrie, et devant par suite 5 représenter une faible fraction du prix de vente du produit, il importe particulièrement que la boîte sans soudure soit très bon marché. Un autre inconvénient de l'aluminium réside dans sa faible résistance à la pression interne produite par le contenu de la 10 boîte. Approximativement, la boîte pour boisson ou bière doit pouvoir supporter une pression interne de 6,9 bars. Si la résistance est assez faible pour permettre le retournement du fond sous une pression interne inférieure, la boîte ne convient pas pour les boissons gazeuses telles que la bière et les boissons sans alcool. 15 Dans certains cas où une plus grande résistance à la pression a été assurée, la stabilité, ou possibilité de la boîte à se tenir debout, a été diminuée. Dans d'autres cas, on a donné une plus grande épaisseur au fond, ce qui exige une plus grande quantité d'aluminium coûteux. 20 En raison des susdites difficultés associées aux récipients sans soudure constitués d'aluminium, des efforts appréciables ont été tentés pour utiliser l'acier, ou l'acier revêtu, qui est la matière la plus couramment utilisée pour la boîte sans soudure classique. Cependant, malgré le plus faible prix de l'acier par 25 rapport à l'aluminium, la boîte sans soudure en acier n'a été ni fabriquée ni vendue sur une base commerciale étendue. Une des raisons pour laquelle la boîte sans soudure en acier n'a pas été acceptée réside dans les difficultés du revêtement de l'intérieur, au fond. L'angle correct d'étirage de la feuille d'a-30 cier détermine jusqu'à un certain point la configuration du fond de la boîte. La forme résultante du fond est d'un revêtement difficile. Bien que le revêtement ne soit pas particulièrement critique dans une boîte en aluminium, ce n'est pas le cas avec la boîte en acier. Eu fait, la boîte d'acier qui ne porte pas un revête-35 ment correct est inutilisable pour la bière ou les boissons. Naturellement, la configuration du fond doit également assurer la résistance nécessaire aux pressions de 6,9 bars. Afin d'obtenir une telle résistance dans les boîtes de la technique antérieure, on doit utiliser pour le flan un acier de très fort calibre. Ceci 4-0 exige naturellement une plus grande quantité d'acier coûteux et/ 71 26475 3 2099514 ou -un plus grand aplatissement afin de réduire l'épaisseur de la paroi latérale à une valeur sensiblement inférieure à celle du fond de fort calibre. Par suite, les récipients d'acier étiré de la technique antérieure n'ont pas été commercialement acceptés de 5 manière appréciable par l'industrie de la bière et des boissons. La présente invention a en général pour objet de réaliser un récipient d'acier sans soudure commercialement acceptable pour l'industrie des boissons et de la bière. Elle a plus particulièrement pour objet un récipient en acier 10 sans soudure perfectionné permettant un revêtement uniforme et adéquat. L'invention a encore pour objet un récipient d'acier sans soudure perfectionné résistant à une pression élevée. Elle a en outre pour objet un récipient d'acier sans soudure 15 perfectionné présentant une large base de support empêchant son renversement. L'invention a aussi pour objet un récipient d'acier sans soudure perfectionné comprenant un minimum d'acier. Selon l'invention, un récipient d'acier capable de supporter 20 tme pression interne de 6,9 bars comprend un corps unitaire pourvu de parois latérales sans soudure pratiquement cylindriques et un fond formant intégralement partie de ces parois latérales à leur extrémité inférieure. Le fond présente une surface extérieure pratiquement tronconique partant en descendant intérieurement 25 des parois latérales en direction de l'axe du récipient, un cordon annulaire partant de la première surface tronconique et constituant une surface annulaire de support du récipient, une surface intérieure pratiquement tronconique partant en remontant intérieurement du cordon annulaire en direction de l'axe du récipient* 30 et un panneau central évidé en dôme partant en remontant intérieurement de la surface tronconique intérieure jusqu'à l'axe du récipient . Afin d'assurer un revêtement adéquat et uniforme de l'intérieur de la boîte au fond, la surface tronconique intérieure peut 35 obliquer en remontant intérieurement selon un angle supérieur à 5° par rapport à l'axe du récipient. Un tel angle découvre l'intérieur du cordon annulaire pour assurer le revêtement correct et uniforme, même quand la surface tronconique oblique intérieurement en descendant selon un angle inférieur à 50° par rapport à 40 11 axe de la boîte. 71 26475 4 2099514 Afin d'assurer la résistance nécessaire à la pression sans sacrifier la stabilité, le panneau central est évidé en dôme jusqu'à un point situé au-dessus du haut de la surface tronconique extérieure. A cet égard, on a constaté qu'il était désirable de 5 disposer par évidement le bord du panneau central bombé à une distance au-dessus de la surface de support du cordon annulaire au moins égale à 50 % de la hauteur de la surface tronconique extérieure. On a également constaté qu'il était désirable d'utiliser un rayon de dôme ne dépassant pas le double du rayon de la sur-10 face annulaire de support. Les objets et avantages de la présente invention ressorti-ront par ailleurs de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue en élévation partie en coupe d'un 15 récipient réalisé selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe du fond et des parois latérales inférieures du récipient de la Figure 1; la figure 3 est une vue en coupe du fond et les parois latérales inférieures d'tui récipient de la technique antérieure; et 20 les figures 4 (a-e) représentent diverses étapes de la fabri cation du récipient de la Figure 1. Selon la forme préférée de réalisation de la figure 1, le récipient d'acier 10 comprend un corps unitaire 12 formé des parois latérales 14 et d'un fond 16 qui en fait intégralement partie. 25 Une extrémité 18 est réunie par une double soudure à une partie, formant col rentrant, des parois latérales 14 par ailleurs pratiquement cylindriques. Selon plusieurs aspects importants de l'invention, le fond 16 présente une configuration, stable, résistant à la pression, 30 et de revêtement facile. Plus particulièrement, le fond 16 comprend une première surface tronconique extérieure 20 partant en descendant et progressant continuellement vers l'intérieur à partir des parois latérales 14, un cordon annulaire de support 22 partant de la surface tronconique extérieure 20, une seconde sur-35 face tronconique intérieure 24 partant en remontant et progressant continuellement vers l'intérieur à partir du cordon 22, et un panneau central évidé en dôme 26 partant de la surface tronconique intérieure 24 jusqu'à l'axe du récipient 10. Pour faciliter une description plus détaillée de la configu-40 ration du fond, on se référera à la figure 2. Un objet très impor 71 26475 5 2099514 tant de l'invention est de permettre un revêtement correct et uniforme d'une matière telle que par exemple un polymère d'acétate de vinyle ou de chlorure de vinyle modifié, sur l'intérieur d'un, récipient sans soudure, au moyen d'une paire de buses de pulvéri-5 sation classiques 27 à commande électrique individuelle. Le diagramme caractéristique de pulvérisation des buses 27 a été représenté au moyen des flèches 28 disposées latéralement, dirigées vers les parois latérales 14 et le fond 16. On a constaté que la configuration de fond particulièrement représentée à la figure 2 10 assure un revêtement uniforme et correct du fond 16, en cas d'utilisation de la buse classique 27 de pulvérisation. Une des difficultés que présente le revêtement du fond 16 se . J situe à l'intérieur du cordon annulaire 22, les difficultés augmentant avec l'accroissement de la concavité de celui-ci. Jusqu'à 15 un certain point, la concavité du cordon 22 est déterminée par un angle A compris entre la surface tronconique extérieure 20 et l'ar> xe du récipient 10. A mesure que l'angle A augmente, la concavité du cordon 22 diminue, réduisant ainsi les difficultés de revêtement. Toutefois, l'augmentation de l'angle A donne une base plus 20 étroite de support, ou un plus petit rayon de support Rg assuré par le cordon annulaire 22. La diminution du rayon de support Eg amoindrit la stabilité du récipient 10 ou rend son renversement plus facile. D'autre part, une réduction de l'angle A non seulement augmente la concavité du cordon annulaire 22, mais donne éga-25 lement un angle A incompatible avec l'angle d'étirage de l'acier, approximativement 45°, en outre elle empêche l'emboîtement des boîtes lorsque la partie supérieure des parois latérales 14 forme xm col rentrant ainsi que représenté à la Figure 1. Pour cette raison, l'angle A est limité à une g anime comprise entre 30 et 50°, 30 l'angle de 40° étant préféré. Avec cette gamme d'angle A, on a constaté que l'intérieur du cordon annulaire 22 délimité en partie par l'angle A formé par la surface tronconique 20 peut être revêtu d'une manière adéquate et uniforme en assurant un angle B correct entre la surface tronconique intérieure 24 et l'axe du rê-35 cipient 10. En particulier, on a constaté que l'angle B doit se situer dans les limites de 5° à 20°. En raison de la large base de support établie par le rayon Eg, qui peut représenter approximativement 80 % du rayon Eg du récipient 10 aux parois latérales 14, et qui est un peu supérieur 40 au rayon au bord du panneau central 26, des problèmes appré- 71 26475 6 2099514 ciàblea de retournement ou de renversement de courbure se posent dans le cas de pressions internes voisines de 7 bars ou excédant cette valeur. Afin de résoudre ces problèmes de retournement, le panneau central 26 est en forme de dôme, avec un rayon déterminé 5 de courbure Eq et est évidé jusqu'à une hauteur déterminée Avec un rayon de courbure E^ ne dépassant pas le double du rayon Eg (de préférence un peu supérieur au rayon Eg du récipient), et une hauteur d'évidement Hg au bord du panneau 26 supérieure à 50% de la hauteur totale Hq de la surface tronconique 20, le panneau 10 central 26 dépasse au-dessus de la partie supérieure de cette surface 20. Avec le panneau central 26 en forme de dôme et évidé de cette manière, la résistance offerte à la pression empêche le retournement. Il semble également que le panneau central 26 facilite le revêtement adéquat et uniforme du cordon annulaire 22. 15 A titre d'exemple, les dimensions du récipient des figures 1 et 2 sont les suivantes, lorsque l'épaisseur du panneau central est de 0,3 mm : ? M 40° — 15° % - 5,15 l ■m - 8,63 M hi - 12,3* R ,ee - 21,44 M «B - 26,16 M - 33,02 M sc - 40,00 H la figure 3 représente un récipient sans soudure en aluminium de la technique antérieure. Ainsi qu'il a été dit, le revêtement du fond d'un récipient en aluminium n'a pas une importance 30 particulière, contrairement au cas d'un récipient en acier. A cet égard, on remarquera que l'angle B compris entre la surface interne 44 du fond et l'axe du récipient d'aluminium est nul, ou à peu près, l'angle A compris entre la surface extérieure 40 et l'axe du récipient étant de 37,5°• Du point de vue retournement, on re-35 marquera que le panneau central en dôme et évidé 46 ne dépasse pas au-dessus de la partie supérieure de la surface extérieure 40 qui a une hauteur totale Hq, et la hauteur d'évidement Hg au bord du panneau central 46 n'est pas égale au moins à 50 % de la hauteur ®0 . Le rayon de courbure BC du panneau central bombé 46 est 71 26475 7 2099514 plus du double du rayon Rg et presque le double du rayon Eg. Enfin, en raison de l'angle B de 0°, le rayon R-g du bord du panneau central est sensiblement égal au rayon eb. De ce qui précède il ressort clairement que la configuration 5 décrite des récipients d1 aluminium de la technique anterietîre est tout à fait différente de celle des récipients d'acier des figures 1 et 2, d'où s'ensuivent des différences appréciables dans les caractéristiques de revêtement et de retournement. Afin de se rendre compte des différences des caractéristiques de retourne-10 ment des récipients d'acier de diverses configurations de fond, on pourra se référer aux tableaux ci-dessous : RECIPIENT I : A -^ - 15° 15° 15 % " 5,00 mm H0 " 4,52 H 13,86 a EE " 27,25 st SB " 30,22 M 20 ^ - 33,02 w 44,44 n Pressions de retournement pour différentes épaisseurs de fond - Pression (bars) 6,75 6,60 5,78 Epaisseur (millimètres) 0,3 25 0,284 0,271 RECIPIENT II ^ - 15° G - 15° 30 % - 5,oo mm ïï0 - 4,52 n HI - 12,26 tt ee - 27,25 n 30,22 n 35 33,02 tt Ec - 52,76 st 71 26475 8 2099514 Pressions de retournement pour différentes épaisseurs de fond - Epaisseur (millimètres) Pression ("bars) 0,297 6,60 0,294 6,60 0,292 6,60 0,266 5,93 0,279 5,78 RECIPIENT III : /N A - 15° 10 ^ - 15° % " 5,00 mm i o m 4,52 " Hi - 10,97 " ee ~ 27,25 " 15 30,22 « Rg - 33,02 - R0 - 64,21 " Pressions de retournement pour différentes épaisseurs de fond - Epaisseur (millimètres) Pression (bars) 20 0,300 6,86 0,297 6,75 0,294 6,75 0,289 6,35 RECIPIENT IV : 25 30 a: - 40° "b" - 15° % - 4,87 m Ho - 8,33 N ÏÏI - 13,76 tt rE ~ 23,59 n rb - 26,16 tt 33,02 ■ Eo - 34,08 n 71 26475 9 2099514 Pressions de retournement pour différentes épaisseurs de fond -Epaisseur (millimètres) Pression (bars) 0,307 8,67 0,271 7,20 0,279 6,86 RECIPIENT V : 10 - 40° ir - 15° % - 5,15 mm Ho - 8,63 n HI - 11,04 tt rE - 23,44 n - 26,16 n «S - 33,02 H E0 - 40,00 n 15 Pressions de retournement pour différentes épaisseurs de fond -Epaisseur (millimètres) Pression (bars) 0,307 9,07 0,303 8,53 20 0,300 8,33 0,297 8,53 0,292 8,23 0,287 8,13 0,279 7,06 25 0,274 7,^5 On voit qu'une plus grande résistance au retournement est établie pour les plus grands angles de A pour une épaisseur donnée. On voit également que la plus grande résistance au retournement est établie lorsque le panneau central bombé est plus évidé, 30 et lorsque le rayon de courbure Rç est assez faible, bien qu'un rayon de courbure trop petit offre une moins grande résistance. On peut former le récipient sans soudure de l'invention représenté aux figures 1 et 2, en utilisant un certain nombre d'opérations décrites aux figures 4- (a-e). Le procédé débute avec un 35 flan d'acier 50 de 0,3 mm ainsi que représenté à la figure 4a. Le flan 50 est alors étiré pour former une cupule 52, étiré à nou- 71 26475 10 2099514 veau pour former une cupule 54 de moindre diamètre, et les parois sont aplanies pour former une cupule allongée $6 ainsi que représenté aux figures 4 ("b-d) respectivement. On remarquera l'angle d'étirage de 45° représenté à la figure 4b, et l'angle de 40° de 5 nouvel étirage et d'aplanissement des parois représenté aux figures 4c et d. Cet angle de 40° d'aplanissement de parois est conservé durant la formation du dôme de la figure 4e, et devient l'angle de la surface tronconique extérieure 20. Un poinçon 58 et une matrice bombée 60, de forme appropriée pour réaliser la confi-10 guration du fond 16 représentée à la figure 2, sont également représentés à la figure 4e. Les formes de poinçon 58 et de matrice 60 assurent la configuration du fond 16 comprenant la surface tronconique 20, le cordon annulaire 22, la surface tronconique 24, et le panneau central 26. Les parois latérales 14 du récipient 10 15 non terminé peuvent alors être parées, pourvues d'un col rentrant et d'un rebord préalablement à la double soudure de l'extrémité 18 sur leur partie supérieure. La configuration ainsi obtenue du fond 16 permet au cordon 22 de reposer sur la partie plane d'une autre extrémité 18 de boîte à l'endroit du col rentrant des pa-20 rois latérales ainsi que représenté à la figure 1. Pour plus amples détails relatifs aux diverses opérations décrites aux figures 4 (a-e) on pourra se référer à la demande de Brevet Française déposée ce jour au nom de la présente Demanderesse pour "Procédé et appareil pour la fabrication de boîtes métalliques sans joint 25 d'assemblage ou soudure notamment pour boissons". Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux dispositions ici décrites et représentées; on pourra apporter à celles-ci diverses modifications sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 71 26475 2099514 REVENDICATIONS 1. Récipient en acier capable de supporter une pression interne de 6,9 bars, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un corps unitaire pourvu de parois latérales sans joint d'as- 5 semblage pratiquement cylindrique et un fond formant intégralement partie des parois latérales à leur extrémité inférieure, et une extrémité réunie par un double joint à l'extrémité supérieure des parois latérales, le fond présentant une surface tronconique extérieure partant en descendant intérieurement des parois latéra-10 les en direction de l'axe du récipient selon un angle compris dans les limites de 30° à 50° » un cordon annulaire partant de la surface tronconique extérieure et constituant une surface annulaire de support du récipient, ayant un rayon inférieur à 90 % du rayon du récipient mesuré aux parois latérales, une surface tron-15 conique intérieure partant en remontant intérieurement du cordon annulaire en direction de l'axe du récipient selon un angle compris dans les limites de 5° à 20°, et un panneau évidé bombé remontant intérieurement à partir de la surface tronconique intérieure, ce panneau central dépassant sensiblement au-dessus de la 20 partie supérieure de la surface tronconique extérieure, à l'axe du récipient. 2. Récipient selon la revendication 1, dont le bord du panneau central bombé est évidé d'une distance égale au moins à la moitié de la hauteur de la surface tronconique intérieure. 25 3. Récipient selon la revendication 2, dont le rayon du pan neau central bombé ne dépasse pas le double du rayon de la surface annulaire de support. 4. Récipient selon la revendication 3 dont l'angle compris entre la surface tronconique extérieure et l'axe du récipient est 30 pratiquement de 40°. 5. Récipient selon la revendication 4, dont l'angle compris entre la surface tronconique et l'axe du récipient se situe dans les limites de 10 à 20°. 6. Récipient selon la revendication 5i dont l'extrémité supé-35 rieure des parois latérales présente un col rentrant, l'angle de la surface tronconique intérieure par rapport à l'axe du récipient permettant à la surface annulaire de support de reposer sur 71 26475 12 2099514 et d'être supportée par la partie plane de l'extrémité à double joint d'assemblage. 7. Récipient en acier effectivement capable de supporter une pression interne de 6,9 bars sans retournement du fond, caractéri- 5 sé en ce qu'il comprend en combinaison, un corps unitaire pourvu de parois latérales sans joint d'assemblage, pratiquement cylindriques, un fond formant intégralement partie de ces parois à leur extrémité inférieure, et une extrémité à double joint d'assemblage située à une partie à col rentrant des parois latérales 10 à leur extrémité supérieure, le fond comprenant une surface extérieure partant en descendant intérieurement des parois latérales en direction de l'axe âu récipient, un cordon annulaire partant de la dite surface extérieure et constituant une surface annulaire de support du récipient, la surface extérieure s'étendant vers 15 l'intérieur suffisamment pour permettre à la surface annulaire de support de reposer sur la surface pratiquement plane d'une extrémité d'un récipient pratiquement identique, une surface intérieure partant en remontant continuellement vers l'intérieur à partir du cordon annulaire en direction de l'axe du récipient, et un paDr 20 neau central bombé évidé remontant intérieurement à partir 4e la surface intérieure jusqu'à l'axe du récipient, le panneau central dépassant au-dessus de la partie supérieure de la surface extérieure. 8. Eécipient selon la revendication 7» dont le bord inféri-25 eur du panneau central bombé a un rayon inférieur à 80 % du rayen maximal du récipient aux parois latérales. 9* Récipient selon la revendication 8 dont le bord du panneau central bombé est évidé d'une distance au moins égale à 5C % de la hauteur de la surface extérieure par rapport à la surface 30 annulaire de support aux parois latérales. 10. Eécipient selon la revendication 9, dont la surface extérieure, pratiquement tronconique, forme un angle compris dans les limites de 30 à 50° par rapport à l'axe du récipient. 11. Récipient selon la revendication 10 dont la surface inté-35 rieure, pratiquement tronconique, forme un angle compris dans les limites de 10 à 20° par rapport à l'axe du récipient. BAD ORIGINAL