Brevet FR2065484A1 — publié le 19710730

i 2065484 La présente invention concerne, d'une façon générale/ des extrémités en tâle pour récipients et une méthode et un moyen pour les fabriquer et, en particulier, la technique du formage d'extrémités de récipients ayant un panneau à arracher 5 délimité par un tracé rainé, lequel panneau peut être retiré à la main sans employer d'outil spécial ou d'ouvre-boîte, et la méthode et un moyen pour rainer ces extrémités de récipients. Les extrémités de récipients pour les boîtes dites à ouverture facile, telles que les boîtes à bière, à boissons 10 gazeuses, à jus de fruits, et leurs équivalents sont, en général, fabriquées en métal, de préférence en aluminium ou alliage d'alu-minum, et ont une épaisseur allant de 0,203 mm à 0,381 mm environ. Il est de pratique courante de munir la surface intérieure des récipients, de même que les extrémités du récipient, de revêtements 15 de protection, en particuliercpand les récipients doivent être remplis de boissons gazeuses, de jus de fruits et d'autres liquides qui pourraient réagir avec le métal du récipient et, ou bien, attaquer ce dernier» Pour faciliter l'arrachement d'un panneau à arracher il est nécessaire de rainer laplupart des métaux assez 20 profondément pour laisser une mince bande résiduelle continue de métal le long de la ligne rainée. Toutefois, on a remarqué que la réduction de l'épaisseur de la tôle parrainage de façon; .'laissa: une .épaisseur rrépiduelle.'-qui-. soifcafacileiâent arrachée a souvent pour résultat une fissure ou une rupture du revêtement de protection 25 de la surface intérieure du métal le long de la ligne rainée du fait des tensions et des charges de compression élevées produites par le déplacement du métal pendant l'opération de rainage. Dans ce cas, une détérioration du revêtement intérieur met le métal du récipient à nu en contact avec le contenu du récipient, 30 ce qui peut nuire à la qualité du contenu du récipient et peut provoquer la corrosion du métal dénudé. Un objectif de la présente invention consiste à .réduire la possibilité d'endommager les revêtements de la surface intérieure des extrémités de récipients pendant l'opération de 35 rainage. Selon la présente invention, il est fourni une méthode de rainage de l'extrémité de récipient métallique afin d'y ménager un panneau à arracher, comprenant les opérations suivantes : appuyer l'extrémité d'un récipient sur une matrice enclume, 40 déplacer un outil à rainer sur la face supérieure de l'extrémité BAD ORIGINAL 70 38169 2 2065484 des récipients, et rainer l'extrémité du récipient à la profondeur voulue avec l'outil à rainer, caractérisée par le fait qu'on travaille simultanément la partie inférieure de la tôle pour effectuer une répartition des tensions normalement produites dans 5 le métal pendant l'opération de rainage en déplaçant l'outil à rainer sur la face supérieure du récipient en coïncidence avec une nervure en forme de dôme arqué se trouvant sur la matrice enclume. En outre, l'invention fournit une extrémité de récipient rainée pour délimiter un panneau arrachable au moyen d'une 10 enclume originale sur laquelle se trouve : une nervure formant dôme arqué qui fait travailler le métal dans la partie intérieure de la tôle et répartit à l'intérieur les tensions de travail. L'invention va maintenant être décrite en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels : 15 La Figure 1 est une vue en plan de dessus d'une extrémité de récipient dans laquelle est ménagé un panneau à arracher délimité par une ligne d'affaiblissement rainée par la méthode de la présente invention; La Figure 2 est une vue en coupe fragmentaire du jeu de 20 matrices à rainer classique de la technique antérieure; La Figure 3 est une vue en coupe fragmentaire, à une échelle quelque peu supérieure,d'un jeu de matrices à rainer utilisé dans la forme préférée de la présente invention; La Figure 4 est une vue en coupe fragmentaire d'un jeu de 25 matrices à rainer qui a une forme modifiée de la présente invention. La Figure 5 est une vue en coupe fragmentaire d'une extrémité de récipient rainée, eclo-nla présente invention; et La Figure 6 est une vue en coupe fragmentaire d'une 30 extrémité de récipient rainée par une méthode classique. En se référant à la Figure 1, la référence 20 désigne généralement un panneau d'extrémité de récipient à ouverture facile type, qui peut avoir une partie à arracher délimitée par une ligne rainée 22 ménagée dedans sèlon la présente invention, 35 quoique non destinée à être limitative de la forme des extrémités de récipient ou des .parties à arracher qui peuvent être ainsi formées. L'extrémité de récipient 20 a une bride de fixation 24 destinée à en permettre la fixation sur l'extrémité d'un corps de récipient (non représenté©)-d'une façon classique, et comporte 40 une tirette 28 fixée à la partie à arracher 22 au moyen 70 38169 3 2065A84 d'un rivet solidaire 30. Dans la technique antérieure, le rainage des extrémités de récipient indépendamment du dessin rainé qui pouvait être désiré, a été effectué au moyen d'un jeu de matrices d1estampage ou de 5 rainage, semblable à celui que l'on a représenté sur la Figure 2. Le jeu comprend une matrice à rainer supérieure 10 et une matrice enclume inférieure 11, cette dernière ayant une face supérieure plate 12 qui permet d'y appuyer comme sur une enclume le panneau d'extrémité de récipient 13 quand on le place dessus, 10 La matrice supérieure lo comporte un outil à rainer 14 dépassant vers le bas depuis sa face inférieure 15 en direction de la matrice enclume inférieure, ladite forme de la pointe reproduisant en contour la forme ou le contour du panneau à arracher. Afin de réunir les caractéristiques de durée de la matrice et d'un bon 15 rainage, la pointe à rainer a une coupe transversale verticale en forme de V tronqué avec une face utile ou inférieure plate 16 pour effectuer le rainage par déplacement. On a aussi utilisé des pointes à rainer, mais au détriment de la durée de l'outil. Dans 2o les extrémités de récipient en aluminium pour faciliter l'arrachement du panneau à arracher on désire normalement effectuer le rainage sur une partie de l'épaisseur du métal, en laissant subsister une bande d'environ 0,120 mm d'épaisseur, quoique l'épaisseur résiduelle puisse varier avec l'application particulière. Les 25 dimensions de la face utile 16 et la hauteur de la pointe pour réaliser la forme voulue et la profondeur du rainage dépendent également du type de métal ou de l'alliage utilisés et de l'épaisseur du métal à rainer. On a remarqué qu'en rainant avec cette pointe à rainer, 2q ainsi qu'on l'a décrit.- ci-dessus, le métal est écrasé ou extrudé dans une dirèction sensiblement perpendiculaire à un plan vertical coupant longitudinalement l'outil à rainer comme on l'a représenté par les flèches sur la Figure 2. Cette erî.rusicn du métal pendant l'opération de rainage provoquée par la pointe, 2g produit dans le métal des tensions non contrôlées, et fortement localisées.Quand les extrémités du récipient sont munies de revêtements intérieurs de protection 18 du type comportant des résines époxy, époxy phénoliques ou vinyliques, ces revêtements sont souvent endommagés ou brisés à l'endroit repéré 19 par des tensions 40 incontrôlées, et fortement localisées ci-dessus mentionnées produites 70 38169 4 2065484 dans le métal pendant l'opération de rainage. Cette détérioration des revêtements de protection se produit en général même si l'épaisseur résiduelle n'a pas été rompue.Il va sans dire, que ces ruptures de l'épaisseur résiduelle et certaines détériorations du revêtement 5 de protection doivent être évitées car elles mettent en contact le métal dénudé de l'extrémité du récipient avec le contenu du récipient ce qui évidemment nuit à sa qualité. Le métal nu étant en contact, le contenu du récipient peut également attaquer le métal et produire des perforations dans 1lextrémité du 10 récipient. L'objet de la présente invention consiste à minimiser cette détérioration du revêtement de-protection Çiue l'on subit actuellement dans les opérations de rainage classiques. Ceci est obtenu par une nouvelle méthode de rainage qui fait travailler 15 le métal dans la moitié inférieure de la tôle au voisinage du rainage, travail qui répartit les tensions produites dans le métal pendant l'opération de rainage et a pour résultat de réduire considérablement la tendance du revêtement à se rompre Dans la nouvelle méthode de rainage, une nervure en forme de dôme 20 arqué est utilisée sur l'élément matrice inférieur, ce qui fait travailler effectivement le métal de la moitié inférieure de la tôle pour répartir les tensions ci-dessus mentionnées . Ceci va maintenant être décrit en se référant à la Figure 3 sur laquelle un mode de réalisation préféré de l'appareil est indiqué. 25 Le jeu de matricesde rainage de la Figure 3 comprend un élément matrice supérieur llo et un élément matrice inférieur 111. La matrice supérieure porte un outil à rainer 114 qui fait saillie vers le bas en direction de l'élément matrice inférieur. L'outil à rainer a, de préférence, une coupe transversale en forme de 30 v tronqué en profil et une face utile ou inférieure 116 semblable à celle que l'on a précédemment décrite. La matrice inférieure 111 a sa face portante supérieure 112munie d'une nervure en forme de dôme arqué 200 alignée avec l'outil à rainer 114 , comme on l'a représenté , et ayant le même contour ou dessin que 35 celui de l'outil à rainer. Un panneau d'extrémité de récipient généralement repéré 113 peut avoir un revêtement de protection 118 sur sa face intérieure ou inférieure et est placé sur et supporté par la surface en forme de dôme 200 de la matrice enclume. 40 Quand on abaisse la matrice supérieure 110, l'outil 70 38169 s 2065484 à entailler vient en contact avec la tôle 113 et y pénètre produisant les tensions précédemment mentionnées mais, dans ce " cas, la surface arquée de la matrice portante fait travailler le métal de la tôle dans sa moitié inférieure de façon à répartir 5 les tensions . La répartition cbs tensionsréduit considérablement la tendance du revêtement de protection à se rompre ou à se détériorer lors de l'opération de rainage. Cette répartition des tensionspar l'utilisation de l'enclume arquée peut également réduire considérablement la formation de fissures dans le métal 10 résiduel du rainage. On a déterminé qu'avec un outil 114 ayant une largeur nominale sur sa face 116 de 0,101 mm - 0,0127 mm, le rayon de courbure 210 de l'enclume en forme de dôme est de préférence d'environ 0,254 mm, mais peut atteindre 0,381 mm. Si le rayon de 15 courbure est de beaucoup inférieur à 0,254 mm, on a remarqué que le métal peut être rainé par la nervure au lieu d'être travaillé comme on le désire dans la présente invention. La nervure 200 a,de préférence, au moins 0,050 mm de hauteur et a un rayon 203 d'environ 0,254 mm à la jonction, entr'o sa surface à dôme 20 et la face support 112. Avec les revêtements appropriés, la méthode de l'invention donne une épaisseur résiduelle de rainage qui est de 0,089 mm à 0,101 mm d ans les extrémités du récipient en aluminium nominalement d'une épaisseur d'environ 0,254 mm sans rupture du revêtement 25 intérieur . Les revêtements types pour ces extrémités en tôle ont compris, entre autres, des résinœ époxy,époxy phénoliques ou des résines vinyliques et peuvent être cuits au four ou durcis autrement aux extrémités. Une opération de durcissement* type peut être effectuée à 204°C envircç pendant 10 Eiinutets pur côté 30 mais peut être effectuée à différentes autres températures etdurées selon le revêtement, etc... En se référant aux Figures 5 et 6 qui représentent les structures de grain produites dans les extrémités du récipient rainé par la méthode perfectionnée (Figure 5) et par 35 la méthode classique (Figure 6), la différence entre ces structures de grain montre' clairement la différence dans les tensions aux extrémités. Tandis que la structure de grain dans l'extrémité rainée par la méthode perfectionnée a une orientation et un espacement uniformes près de la face inférieure des ■" 40 extrémités, et a une aire d'orientation de grain convergente entre bAD ORIGINAL 70 38169 6 2065484 les surfaces supérieure et inférieure du métal résiduel, la ■ structure de grain dans l'extrémité rainée par les méthodes classiques montre une aire d'orientation de grain convergent près de la face inférieure de l'extrémité . Ces aires d'orien-5 tation de grain convergentes représentent les aires de tensions maximales dans le métal résiduel des extrémités de récipient. Comme on l'a représenté par les flèches, le métal dans les aires de tension maximale/comprimé dans le sens vertical et extrudé horizontalement vers l'extérieur. Dans l'extrémité rainée, par la 10 méthode classique, le revêtement appliqué au métal au point de tension maximale est de la même façon soumis à de fortes tensions et à rupture comme on l'a représenté. De même, dans l'extrémité rainée suivant la méthode perfectionnée, le métal et le revêtement de la face intérieure ou inférieure du métal résiduel sont . 15 soumis à une tension de beaucoup inférieure et sont beaucoup moins susceptibles d'être endommagés. De la structure de grain on voit que la nervure en forme de dôme arqué des outils de rainage perfectionnés n'a pas coupé le métal dans la partie inférieure de la tôle, mais a comprimé 20 ou fait travailler le métal sur cette surface en forme de dôme arqué pour produire une ligne de compression dans la surface sous-jacente qui est alignée avec la ligne rainée dans la face supérieure de la tôle . A noter également qu'en ayant fait travailler le métal sur la surface de la nervure 200 comme on 25 l'a représenté sur la Figure 3, la pression de la nervure sur la tôle est répartie sur la surface et n'endommage pas le revêtement de la tôle. La Figure 4 montre un jeu d'outils modifié qui est également efficace pour réduire la détérioration des revêtements 30 et la formation de fissures dans le métal résiduel. Bien que cette forme de l'invention ne soit pas aussi pratique ou souhaitable,en ce que l'outil à entailler 210 de la matrice supérieure est d'une forme spéciale incorporant un outil à rainer que spécial 214 , on a remarqué/l'aire en forme de dôme arqué 206 35 sert efficacement à faire travailler le métal de la tôle et à répartir les tensions produites par l'outil à entailler. A noter que la nervure en forme de dôme arqué 206 est plus haute que le dôme 200 représenté sur la Figure 3. On pense que la différence de hauteur de cette nervure n'est pas critique pour 40 la pratique de l'invention aussi longtemps qu'elle a au moins 70 38169 7 206548k 0,050 mm de hauteur étant donné que le travail du métal est effectué principalement par la partie supérieure seule de la nervure » Bien que les formes de l'appareil décrit ci-dessus 5 soient efficacement conçues pour atteindre les buts indiqués et pour mettre en oeuvre la nouvelle méthode de rainage des extrémités de récipient, il doit être entendu que l'invention n'est pas destinée à être limitée aux structures de matrice particulières indiquées, dans la mesure où elles sont susceptibles de modifica-10 tions limitées sans s'écarter exagérément du champ d'application des revendications en annexe. 70 38169 s 2065484 - REVENDICATIONS -1«- Une méthode de rainage de l'extrémité d'un récipient métallique afin d'y ménager un panneau à arracher, comprenant les opérations suivantes : appuyer l'extrémité d'un récipient sur une matrice enclume, déplacer un outil à rainer sur la face supérieure 5 de l'extrémité du récipient, et rainer l'extrémité du récipient à la profondeur voulue avec l'outil à rainer, caractérisée par le fait qu'on travaille simultanément la partie inférieure de la tôle pour effectuer une répartition des tensions normalement produites dans le métal pendant l'opération de rainage en déplaçant 10 l'outil à rainer sur la face supérieure du récipient en coïncidence avec une nervure en forme de dôme arqué se trouvant sur la matrice enclume. 2.- Un appareil pour rainer l'extrémité d'un récipient en métal mince afin d'y ménager une partie à arracher selon la méthode 15 de la revendication 1, comprenant une matrice enclume sur laquelle l'extrémité du récipient est appuyée en position de rainage, et un outil à entailler animé d'un mouvement de va-et-vient, pouvant se rapprocher ou s'éloigner de ladite matrice enclume, caractérisé par une nervure en forme de dôme arqué ménagée sur 20 ladite matrice enclume,tournée vers ledit outil à rainer et supportant l'extrémité du récipient, ladite nervure en forme de dôme arqué coopérant avec l'outil à rainer pendant le rainage de l'extrémité du récipient pour soumettre la partie inférieure du métal de l'extrémité du récipient à un effet de travail de façon à 25 répartir les tensions produites lors de l'opération de rainage„ 3.- Un appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la coupe transversale de. l'outil à la forme d'un V. tronqué. 4.- Un appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la face plate de l'outil à rainer en forme de V tronqué 30 a une largeur de 0,1016 - 0,0127 mm et que le rayon de courbure de la nervure en forme de dôme arqué est de 0,254 mm environ. 5.- Une paroi de récipient métallique produite avec l'appareil selon la revendication 2, et qui est munie d'une partie à arracher, laquelle y est délimitée par une ligne rainée dans la face 35 supérieure de la paroi, caractérisée par une ligne de compression, dans la face inférieure de la paroi, alignée avec ladite ligne rainée et le métal qui se trouve entre lesdites lignes étant travaillé de façon à répartir les tensions produites dans la paroi du récipient pendant l'opération de rainage. 70 38169 9 2065484 6.- Une paroi de récipient métallique selon la revendication 5, caractériséepar le fait qu'elle comporte un revêtement de protection sur sa face inférieure.-