Brevet FR2286069A1 — publié le 19760423

La présente demande, qui résulte des recherches de MM. Bernard RAIJHANN et Jean-Yves GABORIEAU, a trait à un nouveau dispositif de fermeture en matière thermoplastique pouvant être fixé d'une manière hermétique dans une ouverture pratiquée dans une feuille, telle que par exemple une paroi sensiblement plane d'une boîte de conserve, et pouvant être enlevé facilement. On a déjà proposé des obturateurs de ce genre qui sont formés sur place et retenus dans l'ouverture par une lèvre mobile escamotable qui se trouve à l'intérieur du récipient. Un obturateur de ce genre est decrit dans le brevet FR 2.052.045 déposé le 9.7.1969. Au lieu de former cet obturateur sur place on a également déjà proposé de le former en deux parties distinctes qui sont réunies sous l'action d'une mise en tension interne à travers une ouverture de la feuille de façon que les bords de l'ouverture soient pris entre les bords des parties de l'élément ; l'élément est ensuite soumis à un chauffage par ultra-son et à une seconde mise en tension Ce procédé est décrit dans le brevet FR 2.094.200 déposé le 6.2.70. Dans la pratique l'utilisation de ces obturateurs et du procédé de leur fixation ont donné des résultats satisfaisants du point de vue conditionnement, mais même en fixant l'obturateur, décrit dans le FR 2.052.045 par le procédé breveté par le brevet FR 2.094.200, il restait néanmoins un obstacle à leur utilisation à une très grande échelle : la cadence de la production était nettement ralentie au moment de la réunion de l'obturateur au couvercle. En outre, le fait que l'anneau de préhension, qui doit permettre l'en lèvement de l'obturateur, ait été placé sur la surface du couvercle constituait un risque d'arrachement partiel ou d'ouverture involontaire prématurée. La présente invention vise donc, en premier lieu, une augmentation de la cadence de production tout en améliorant encore, si possible, la qualité de la fermeture en la rendant insensible aux conditions de manutention les plus dures. Elle concerne un dispositif de fermeture en matière thermoplastique dont la partie formant obturateur peut être fixée d'une manière hermétique dans une ouverture pratiquée dans une paroi plane rigide d'un récipient dans laquelle elle est retenue par une partie annulaire sensiblement rigide qui prend appui sur le bord intérieur de la paroi entourant l'ouverture et qui, sous l'effort d'une traction exercée vers l'extérieur du récipient, se rabat en direction de l'axe de symétrie de l'obturateur ce qui permet d'enlever facilement le dispositif ; la partie annulaire rabattable est reliée à la partie centrale de l'obturateur par une zone charnière ou d'articulation placée nettement en dessous du plan de la surface de la paroi rigide, et sur le reste de sa hauteur elle est séparée de la partie centrale par une fente circulaire qui permet l'introduction d'un élément annulaire, de section sensiblement égale à celle de ladite fente, formant coin de verrouillage; les parois latérales de la fente et de l'élément annulaire sont orientées de telle façon que ces deux parties ne puissent se séparer que sous l'action volontaire d'une force extérieure. Cet élément annulaire de verrouillage, dont la largeur est légèrement supérieure à celle de la fente peut être réuni à l'obturateur proprement dit, de différentes façons, telles que par exemple par une bande suffisamment solide pour permettre l'utilisation dudit élément annulaire comme anneau de prqhension. L'élément annulaire de verrouillage peut également constituer le rebord d'un disque plein dont la partie centrale est fixée à la partie centrale de l'élément formant obturateur, cette dernière étant reliée à la partie péri phérique par une couronne circulaire et par deux zones concentriques d'articulation, l'une à l'intérieur et l'autre à ltextérieur de la couronne. L'invention vise également un procédé pour la fixation d'un obturateur tel qu'ilvient d'être décrit ; selon ce procédé, après la mise en place de l'élé- ment thermoplastique, la zone de cet élément qui est en contact avec le bord de la feuille à laquelle il doit être réuni, est chauffée localement jusqu a ce que ladite zone atteigne un début de ramollissement ; à ce moment l'élément annulaire est introduit dans la fente en écartant légèrement la branche extérieure de fa çon à ce que, entre le bord de la feuille rigide et la zone de l'élément obturateur qu'il touche, il se crée un contact hermétique. De préférence le chauffage localisé se fait par ultrason. Pour maintenir ce contact intime d'une façon permanente, il est utile d'augmenter encore la rigidité de la paroi dans la partie qui entoure l'ou- verture. Le renforcement de la rigidité peut être obtenu, plus particulièrement dans le cas d'une paroi métallique, en déformant le bord et en le conformant de telle façon que cette zone forme un angle avec le plan de la feuille rigide. Cet angle sera de préférence de l'ordre de 450. Ainsi la déformation peut prendre la forme d'une rainure ou d'une nervure ayant une section en V dont les branches forment entre elles un angle droit. L'invention sera expliquée à l'aide d'exemples illustrés par les dessins annexés. La figure 1 représente une section passant par l'axe de symétrie de ltobturateur qui est enfoncé dans l'ouverture de la feuille La figure 2 représente une section passant par l'axe de symétrie et par la bride charnière qui joint l'obturateur à l'élément annulaire après que celui-ci ait été introduit dans la fente circulaire La figure 3 représente une section selon le même plan, au moment où le dégagement de l'obturateur vient d'être amorcé La figure 4 représente une section passant par l'axe de symétrie d'une deuxième forme d'obturateur en position fermée La figure 5 représente la meme section après le déverrouillage. Selon une première forme de réalisation préférée qui se prête en particulier à la fermeture de boîtes de conserves dont le contenu est sous pression, par exemple des boîtes à bière, le couvercle (1), qui peut être légèrement bon- bé, présente une nervure en forme de V renversé (2) qui entoure une ouverture ; dans le cas de la réalisation qui sert d'exemple, il s'agit d'une ouverture circulaire ayant un diamètre de 2 cm L'obturateur (3) qui est placé dans cette ouverture est en matière thermoplastique.De bons résultats ont été obtenus avec un polypropylène moulé par injection ayant les caractéristiques suivantes - module élastique en flexion à température anbiante : 12.300 kg/cm2 - charge de rupture : 356 kg/cm2 - allongement a la rupture : 605 Z - dureté Brinel : 695 kg/cm2 - indice de fluidité : grade 3 - point de transition vitreuse 600 C - point de fusion : 1670 C La partie centrale de l'obturateur (3) peut avoir différentes formes ; dans le premier exemple illustré pr les figures 1 à 3 elle a la forme d'une cuvette (4) dont les bords remontent sensiblement au niveau du couvercle (1).Cette partie centrale est entourée d'une partie périphérique (5) ayant sensiblement une section en U, la branche intérieure (6) étant reliée au bord surélevé de la cuvette (4) et la branche extérieure (7), de forme légèrement tronconique présentant dans sa partie supérieure une encoche (8) dans laquelle vient s'encastrer le bord (9) de l'ouverture dans le couvercle (1). La fente circulaire (10) entre les deux bras (6) et (7) de la partie périphérique (5) de l'obturateur présente à sa partie supérieure deux surfaces sensiblement parallèles (11) se terminant vers le bas en une section à peu près trapézoldale, les deux faces opposées (12) étant plus ou moins inclinees par rapport aux parois parallèles sl) et convergentes l'une vers l'autre. Le deuxième élément (13) de l'obturateur est anrailaire, et sa section est semblable à celle de la fente (10), l'épaisseur de l'élément circulaire pouvant être légèrement supérieure à la largeur de cette fente (par exemple de 0,3 mm). Il est relié par une bride (15) à la partie périphérique (5) de l'obturateur ; du côté opposé à cette bride, l'anneau présente une languette (16) qui sert à l'enlèvement de l'anneau (13) le la fente (10). La mise en place de cet obturateur se fait de la façon suivante: L'élément obturateur (3), cuvette (4) arrente vers le hast, est introduite par pression dans l'ouverture pratiquée dans le couvercle (1) jusqu'à ce que la bord libre (9) de la déformation (2) s'enclenche dans l'encoche (8) de la branche extérieure (7) de la partie périphérique (5) de l'obturatuer (3). Pour empêcher que l'ensemble ne disparaisse entièrement dans l'ouverture, il est préférable que le bord supérieur au-dessus de l'encoche (8) dans la branche (7) soit un peu élargi vers l'extérieur. Pendant cette mise en place, l'anneau (13) peut déjà être rapproché de la fente (10), mais il n'est pas encore engagé à fond. Cet enfoncement complet n'est opéré qu'après que la surface de contact entre la tranche (9) du couvercle et la surface oblique (8) de l'encoche ait subi un échauffement. De préférence on utilisera un procédé de chauffage par ultra-son dans lequel le nez (non représenté) sera appliqué à l'extérieur du fond de la cuvette (4) dans laquelle pénètre une enclume (qui n'est pas non plus représentée sur les dessins, ces deux éléments étant bien connus et décrits, par exemple, dans le brevet français précite N 2.094.200).En effet, avec ce procédé on obtient non seulement un échauffement, et par là un ramollissement dans une zone et à un degré bien déterminés, mais encore, avant que la surface de l'encoche soit suffisament ramollie pour permettre une conformation sous pression de la matière thermoplastique sur la tranche du couvercle ; les surfaces en contact ont été nettoyées complètement de tùus les corps étrangers, même microscopiques, par action des ultrasons comme de nombreuses expériences ont pu le démontrer. Cette action ne dure qu'environ 1/10e de seconde et elle est suivie immédiatement de l'introduction de l'anneau (13) maintenu à la température ambiante dans la fente (10) (fig. 2). Comme il est préférable qu'une fois cette opération terminée le diamètre extérieur de la branche (7) soit légèrement supérieur à celui de l'ouverture pratiquée dans le couvercle, l'action de l'anneau (13) sera celle d'un coin et le contact entre la tranche (9) et l'encoche (8) sera remforcée par une action mécanique. Cette action n'est pas nécessaire pour obtenir l'herméticité désirée, mais elle est très utile pour la maintenir car les manipulations que ces boites ont souvent à subir, pourraient mettre à rude épreuve le seul contact obtenu par ultra-son. Les boîtes ainsi fermées, même si leur contenu est sous pression, peuvent se conserver aussi longtemps que dans un emballage classique. Leur ouverture (fig. 3) est des plus simples : en tirant sur la languette (16) l'anneau de verrouillage est dégagé et sert maintenant comme anneau de préhension , En passant un doigt dans 1V ouverture (14) de cet anneau et en tirant dans une direction passant par la bride (15) et parallèle à l'axe de symétrie de l'obturateur, l'encoche (8) se dégage, d'abord dans le prolongement du point de fixation de la bride, ensuite sur tout le pourtour et l'ouverture se fait sans qu il soit nécessaire d'exercer une force violente. De ce qui précède on peut conclure qutil sera même possible de refermer une boîte entamée, certes non pas pour une nouvelle longue période de conservation, mais, suivant le contenu, pour quelques heures ou même pour quelques jours. Aussi est-il conseillé de fixer la languette de préhension (16) d'une façon visible mais pas trop solide, soit au couvercle même, soit à une partie de l'obturateur pour permettre de déceler toute ouverture frauduleuse. Dans une autre réalisation illustrée par les figures 4 et 5 les deux élements du dispositif de fermeture, c'est-àdire, l'obturateur (3') et l'élément de verrouillage (13') peuvent rester réunis sur tout leur périmetre même après l'ouverture du récipient. Dans ce cas les éléments sont renversés, c' est-àdire que la fente (10') est ouverte vers le bas, vers l'intérieur de la boîte et l'é lément annulaire (13') est orienté vers l'extérieur et est reuni à une partie centrale pleine et épaisse (17) par une couronne circulaire (18). Le fond de la cuvette (4') comporte deux zones d'articulation circulaires (19) et (20) concentriques, reliées par une couronne circulaire (21) rigide, la zone d'articulation (20) entourant la partie épaissie (22) qui joint par exemple par frottement sur la cuvette (4) à une partie angulaire (23) surélevée de la partie centrale épaisse (17) de l'élément de verrouillage. Sur la figure 4 l'élément annulaire (13') est placé dans la fente circulaire (10') et remplit sa fonction de verrouillage. Pour dégager ce verrau il suffit d'appuyer de l'extérieur sur la partie centrale (22) de la cuvette (4'); cette partie étant reliée par deux zones d'articulation (19) et (20) à la partie périphérique (5'), elle se déplace facilement vers l'intérieur en passant par un point mort lorsque les deux zones d'articulation (19) et (20) se trouvent dans un même plan parallèle à celui du couvercle (1). Par ce mouvement le fond de la cuvette (4') de concave devient convexe et repousse la partie centrale (17) de l'élément de verrouillage vers l'intérieur de la boîte. Camme la couronne (18) est rigide elle entraîne l'élément annulaire (13') qui se dégage de la fente (10'). Il faut remarquer ici que de préférence la branche intérieure (6') de la partie périphérique (5') en U (renversé) est plus longue que la branche extérieure (7') et que lorsque l'élément annulaire (13') arrive en fin de course, il a dégagé complètement la branche extérieure (7') mais reste contact avec la branche intérieure (6') ; de cette façon, même après le déverrouillage les deux élements de ltobturateur (3') restent réunis sur leur circonférence et il devient plus facile de les dégager de l'ouverture dans le couvercle. Ce dégagement peut se faire soit à l'aide d'une languette (non représentée) fixée par exemple à la partie périphérique (5') de l'élément obturateur (3'), soit dans certains cas, où la pollution du contenu n'est pas à craindre, par enfoncement de l'ensemble de la fermeture. Cette deuxième réalisation peut également être envisagée dans une utilisation toute différente, à savoir comme soupape de sécurité. Dans cet emploi, elle est placée dans une surface plane d'un récipient quelconque mais avec les éléments inversés, c'est-àdire que le fond de la cuvette fait saillie vers l'in térieur du réceptacle. Dans ce cas il est également préférable d'inverser ou de supprimer toute déformation de la paroi à proximité de l'ouverture. Les zones d'articulation (19) et (20) seront calculées de telle façon que la cuvette résiste à une certaine pression, mais qu'une fois cette pression intérieure dépassée, l'obturateur soit dégagé. De nombreuses variantes pourront bien entendu être portées à cette réalisation, comme à la précédente, selon les besoins. REVENDICATIONS 1) Dispositif de fermeture en matière thermoplastique dont l'élément formant obturateur peut être fixée d'une manière hermétique dans une ouverture pratiquée dans une paroi plane rigide d'un récipient dans laquelle elle est re tenue par une partie annulaire sensiblement rigide qui prend appui sur le bord intérieur de la feuille entourant l'ouverture et qui sous l'effort d'une trac tion sur l'obturateur exerce vers l'extérieur du récipient se rabat en direction de l'axe de symétrie dudit obturateur autour d'une zone charnière ou d'articula tion caractérisé en ce que la zone charnière qui relie la partie annulaire ra battable à la partie centrale de l'obturateur est placée nettement en dessous du plan de la surface de la paroi rigide, et que sur le reste de sa hauteur la par tie rabattable est séparée de la partie centrale par une fente circulaire dans laquelle est introduite un élément annulaire de verrouillage dont la section est sensiblement égale à celle de ladite fente, les parois latérales de la fente et de l'élément annulaire étant orientées de telle façon que ces deux parties ne puissent se séparer que soua l'action volontaire d'une force extérieure. 2) Dispositif de fermeture selon la revendication i caractérisé en ce que la largeur de la section de l'élément annulaire est dans la partie qui péne tre dans la fente2 légèrement supérieure à celle de ladite fente. 3) Dispositif selon la revnedication 1, caractérisé en ce que l'élément annulaire est reuni à ltelement obturateur. 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'élément annulaire est réuni à l'élément obturateur par une bride qui relie les bords extérieurs de ces deux éléments. 5) Dispositif de fermeture selon les revendications 1 et 3 caractérisée en ce que l'élément annulaire de verrouillage est constitué par le rebord d'un disque plein dont la partie centrale est fixée à la partie centrale de l'élément formant obturateur, cette dernière étant reliée à la partie périphérique par une couronne circulaire et par deux zones concentriques d'articulation, l'une a l'in térieur et l'autre à l'extérieur de ladite couronne. 6) Procédé pour la fixation de l'obturateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que, après la mise en place de l'élément obturateur thermoplas tique, la zone de cet élement qui est en contact avec le bord de la feuille, à laquelle il doit être réuni, est chauffée localement jusqu'à ce que ladite zone atteigne un début de ramollissement et qu'à ce minent lélement annulaire soit introduit dans la fente en l'écartant de façon qu'entre le bord de la feuille rigide et la zone de l'élément obturateur arec lequel il est en contact il se crée une liaison hermétique. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le chauffa- ge localisé se fait par ultra-son. 8) Paroi rigide pourvu d'une ouverture destinée à recevoir un dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la rigidité est renforcée dans la partie de la paroi qui entoure l'ouverture. 9) Paroi selon la revendication 8 caractérisé en ce que le renfôrce- ment de la rigidité dans le cas d'une paroi métallique est obtenue par une déformation de la paroi qui entoure l'ouverture. 10) Paroi selon les revendications 8 et 9 caractérisée en ce que la déformation consiste en une conformation de la zone directement adjacente à l'ouverture de façon a ce qu'elle forme un angle avec le plan de la paroi. 11) Paroi selon les revendications 8, 9 et 10 caractérisée en ce que la zone directement adjacente à l'ouverture formé avec le plan du couvercle un angle de 450. 12) Paroi selon les revendications 8i9 et 10 caractérisée en ce que la zone directement adjacente forme une rainure ou une nervure ayant une section en V dont les branches forment entre elles un angle droit.