Brevet FR2326343A1 — publié le 19770429

La présente invention vise è résoudre le problème de la fermeture hermétique de récipients, notamment de récipients en verre, à l'aide d'une cape de bouchage comportant un joint d'éétanchéité. Plus particulièrement, l'invention concerne un proc cédé qui réalise d'une manière caractéristique une telle fermeture hermétique. L'invention prévoit également des ensembles fonctionnels comportant un Joint et une cape, propres à réaliser des fermetures étanchés ou hermétiques selon ce procédé. Actuellement, les joints d'étanchéité associés à une cape destinée à la fermeture hermétique de récipients, notamment des récipients en verre, tels que bouteilles, flacons, bocaux et similaires, sont soit constitués par des pièces moulées en caoutchouc, soit formés par des couches de composés ou de mastics à base de latex de caoutchouc ou à base de vinyle. Ces Joints en caoutchouc assurent une étanchéité parfaite tant aux gazs qu'aux liquides, même en cas de variation de pression à l'int6- rieur du récipient par rapport à l'atmosphère environnante. D'autre par, le caoutchouc ou les mastics constituent une incidence importante sur le prix de revient des bouchons ou dispositifs de bouchage hermétique à cape, surtout lorsque l'obtention d'un tel Joint en caoutchouc implique des pertes de matières par frottement, ainsi que dans l'opération de-moulage. En outre il existe également des cas d'incompatibilité entre le caoutchouc ou les mastics ssu Joint et laXmPtière contenue dans le récipient. Des Joints en résines synthétiques thermoplastiques, surtout sous forme d'articles moulés, ont déJà été proposés. Cependant on connait bien les difficultés qui stopposent à leur utilisation, surtout lorsqu'on exige une étanchéité parfaite aux pressions tant internes qu'externes vis-à-vis de gaz ou de liquide. Ces difficultés trouvent leur raison d'être a plus consistante dans la nature même de la matière, pratiquement exempte de toute élasticité ou de toute possibilité d'adaptation point par point aux surfaces en regard, surtout sur des surfaces en verre, ce qui interdit à de tels Joints d'en épouser parfaitement les irrégularités, Si minimes soient-elles. Pour tenter d'améliorer cette étanchéité, on a proposé com me éléments d'étanchéité, des pièces moulées en résine synthétique, en général des polyéthylènes qui se composent en substance d'un disque mince portant au centre un coprs propre à pénétrer à l'intérieur du récipient et dont le diamètre externe est prévu pour s'encastrer à force contre la surface interne du ssolrdulrécipient. Cette surface, qui résulte du souffrage du verre, est parfaitement lisse et exempte de tout défaut ou irrégularité de telle sorte que conjointement aurait corps de pénétration qui coopère avec elle, cette surface présente les conditions idéales pour assurer une étanchéité efficace. Malheureusement, les diamètres internes des cols des récipients dans les dimensions commerciales courantes, sont susceptibles de variations dans les limites considérables, dues aux exigences de la technologie de fabrication, Si bien que le dit coprs de pénétration, que lton peut fabriquer à des tolérances relativement précises, ne peut absorber ces variations beaucoup plus amples du diamètre interne des cols de récipients. I1 s' ensuit que si le diamètre Interne du col est trop faible, le corps de pénétration ou bouchon du dispositif de bouchage ne parvient pas à pénétrer, même en le forçant, alors que si le dit diamètre interne présente un diamètre excessif, le corps de pénétration n'y trouvera pas assez de contrainte pour un ≈ustage suffisamment serré, ce qui dans les deux cas compro- met l'étanchéité du dispositif. Dans le but de concilier les avantages des Joints en matière plastique avec les problèmes d'étanchéité laissés pratiquement å l'état de demi-solution par les systèmes du genre sommairement exposés dans ce qui précéde la présente invention propose en substance un procédé de bouchage hermétique de récipients, notamment de récipients de verre, tolE que flacons, bouteilles, bocaux et similaires, à l'aide d'une cape ou d'un collier de serrage fixé par un système mécanique quelconque au col du récipient, procédé par lequel, un joint formé par un mince disque de matière plastique, préalablement placé à l'intérieur de la cape de fermeture du récipient est non salement serré le long de son bord périphérique entre le fond de la cape et l'épaisseur du bord annulaire du plan de l'embouchure du col du récipient, mais aussi engagé à force dans cette embouchure par une partie centrale du disque dont les dimensions sont sensiblement inférieures à celles que l'on peut prévoir pour le diamètre intérieur du dit col de manière que cette partie centrale se déforme vers l'intérieur du col, de telle sorte qu'en dépassant de peu le dit plan de l'em- bouchure, la déformation conséquente du Joint, due A ce dépas serment, conJointement au serrage périphérique forcé du Joint sur le bord de l'embouchure, établisse une zone annulaire stable et fiable détanchéité entre la face inférieure du dit Joint et l'arrête interne de l'eibouchure du col du récipient, quelle que soit la valeur du diamètre de cette embouchure, même dans les limites les plus éloignées de tolérance prévisibles pour les diamètres effectifs des embouchures des cols des récipients à boucher hermétiquement. Alors que le dit contact périphérique sous préssion entre le Joint et le bord annulaire de l'embouchure résulte automatiquement de l'action de fixation de la cape sur le col du récipient, la pénétration forcée de la partie centrale du Joint proprement dit, qui l'oblige à céder vers l'intérieur du col du-delà du plan géométrique de celui-ci, s'obtient en prévoyant au centre, entre la face supérieure du joint et le fond de la cape, des moyens pratiquement indéformables et formant entretoise qui contraignent la dite partie centrale du Joint è pénétrer à l'intérieur de l'embouchure du col du récipient au moment même a s'effectue le serrage de la cape. La nature èt la cnnstitution de ces moyens formant entretoise caractérisent par conséquent les divers modes possibles de réalisation pratique de l'ensemble Joint-cage qui permet le bouchage hermétique d'un récipient à l'aide d'un dispositif de bouchage 4 cape, suivant le procédé de l'invention. Les prérogatives de ce procédé, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront clairement au cours de la description détaillée qui suit de deux modes de réalisation donnés a seul titre d'exemples non limitatif en se référant au dessin annexé sur lequel La figure 1 montre en coupe diamétrale ét à échelle agrandie le disque formant Joint, en matière plastique, suivant un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel les moyens formant entretoise entre le toit et la cape sont formés sur le Joint lui-même; La figure 2 est une vue en plan du même point, en regardant dans la direction Il-Il de la fig 1. La figure 3 montre en coupe diamètrale l'ensemble joint-ca- pe qui permet la mise en oeuvre du procédé de bouchage hermétique suivant l'invention avec le Joint à nervure annulaire que montrent les fig 1 et 2. La figure 4 montre l'ensemble de la fig 3 mais pendant son utilisation pour le bouchage hermétique après application de la cape sur le col d'un récipient ou flacon pour gaz ou liquides. La figure 5 montre une vue analogue à la fig 4 qui fait ressortir l'effet de bombage central que subit le Joint en ques- tion, en présence d'une surpression à l'intérieur du récipient ainsi bouché. La figure 6 est une vue en coupe diamètre d'une variante de réalisation de l'ensemble Joint-cape dans lequel les moyens formant entretoise qui caractérisent le procédé de bouchage hermétique suivant l'invention font partie intégrante de la cape elle-même, au lieu de l'être sur le Joint. La figure 7 est une vue en coupe transversale faite suivant le plan VII-VII de la fig 6. Si l'on se réfère au aessiz.on voit que le dispositif nouveau suivant 1' invention vise à conférer à un Joint en matière plastique, notamment on matière thermoplastique, ou autres matières ayant des caractéristiques physiques analogues, telles que la cellophane, le celluloïd, etc, ou encore des matières plastiques combinées entre elles et éventuellement plaquées d' aluminium, tous les avantages qu'offrent les systèmes de bou- chage hermétique à corps pénétrant, rappelés dans le préambule de la présente description, mais sans les inconvénients qui résultent de variations dimensionnelles des embouchures, et en évitant en outre les autres défauts essentiellement dûs & la présence d'irrégularités sur les Surfaces de l'embouchure. Le disque 1 proprement dit se place de ce fait à une certaine distance axiale du fond de la cape et parallèlement au fond de celle-ci. L'ensemble formé par le Joint et la cape, tel qu'il est dç- crit ciAdessous est ensuite placé sur le bord de l'embouchure du col du récipient 5 (fie 4) après quoi ce meme ensemble est enfoncé et ancré mécaniquement et énergiquement sur la périphérie extérieure de l'extrémité du col du récipient. Cet ancrage a pour effet de donner au Joint 1 la forme contrainte représen tée fig 4 qui assure une étanchéité parfaite aux liquides ou aux gaz, même en cas de déprssion ou de surpression interne. Dans cette hypothèse (surpression interne) la forme que prend le Joint 1 est celle que montre la fig 5. Ainsi qu'on peut l'observer d'après la fig 4 , l'ancrage forcé de la cape 2 sur le col du récipient 5 détermine, parmi d'autres effets, l'application d'une pression verticale qui resserre marginalement le disque 1 entre le bord B de l'embou- chure du récipient R et la zone annulaire périphériue du fond 202 de la cape 2 qui surmonte ce disque.1. En même temps, cependant la saillie annulaire 101 contraint la partie la plus intérieure, ou centrale du disque 1 4 pénétrer au-delà du plan géométrique de l'esbouchure, par suite de la réaction produite contre le fond 102 de la cape, que l'on peut considérer comme étant essentiellement rigide par rapport à la souplesse (même de nature non élastique) de ce Joint 1 en matière plastique. Par conséquent, alors que le bord périphérique du disque 1 est maintenu solidement sur le plan d'embouchure B par suite du serrage marginale du fond de la cape 2, la zone plus intérieure ou centrale du disque 1 sera mise en tension contre 1' arê- te interne 1 par suite de la poussée vers l'intiSieur transmise par la partie centrale du fond de la cape au disque 1 par l'entremise de la saillie annulaire 10. En l'absence de changements brusques de pression, tant dans le sens positif que dans le sens négatif entre l'intérieur et l'extérieur du récipient ainsi bouché hermétiquement, la zone centrale 201 du disque 1 qui correspond a la zone délimitée vers le haut par la nervure annulaire 101, prend une forme aplatie telle que la montre la fig 4. En présence cependant d'un brusque changement de pression dans le sens positif, c'est à dire une surpression à l'intérieur du récipient bouché hermétiquement par rapport à l'atmosphére extérieure, cette zone subira une déformation sous forme d'un bombage vers l'extérieur, tandis que la partie restante de 1' aire exposée de la face interne du Joint 1 ne subira pratiquement aucune déformation. Be bombé qui B'articule à sa périphérie sur l'extrémité correspondante de la nervure annulaire 101 transmet la résultante des tensions sur le fond pratiquement indéformable 102 et coopère positivement par cette nervure an nulaire 101 avec les tensions tangentielles du disque 1, induites par la réaction de cette nervure 101 à l'endroit du bord interne 1 dezltembduchure en renforçant ultérieurement l'effet d'étanchéité entre le joint 1 et l'embouchure à l'endroit du dit bord ou arête interne 1. il est évident à fortiori, que le même résultat pourra être obtenu dans le cas d'une dépréssion à l'intérieur du récipient ainsi bouché hermétiquement. Les%igures 6 rt 7 montrent une variante de réalisation de l'ensemble joint-cape, permettant la mise en oeuvre du procédé de bouchage selon l'invention, dans lequel les moyens formant entretoise ou de contraste qui coopèrent activement entre le fond de la cape et le dessus du disque formant joint sont cons titués par des nervures annulaires internes 202 obtenues par emboutissage vers l'intérieur de la matière située dans la zone centrale du fond de la cape 2, tandis que le Joint proprement dit est constitué dans ce cas, par un simple disque 10 de matière plastique. Ainsi qu'il ressort aisément d'un exament comparatif des figures 3 et 6 les deux modes de réalisation proposés ici à titre d'exemple sont sensiblement équivalents tout au moins pour le but principal envisagé qui consiste a obtenir un dispositif de bouchage hermétique par le procédé de l'invention. Le'Joint d'étanchéité 10 formé par un disque plat, sans saillies peut également être obtenu par le simple poinçonnage d'une bande laminée en matière plastique, tandis que pour ce qui concerne la profondeur et le diamètre de l'empreinte annulaire de la cape 202, il convient de tenir compte des mêmes considérations que celles données plus haut au sujet de la nervure annulaire 101 du disque 1. Bien que l'on ait décrit ciwdessus deux modes de réalisations donnés à seul titre d'exemple, d'ensembles cape-joint, d'étanchéité propre à permettre la mise en oeuvre pratique du procédé de bouchage hermétique selon l'invention, il est bien entendu que ces apodes de réalisation ne doivent pastetre considéres comme étant de nature à limiter le procédé lui-même, lequel à la lumière des principes nouveaux qutapporte la présente invention et de la description ci-dessus, pourra être incorporé par tout spe'cialte en ce domaine dans une gasme étendue de réalisations pratiques sans s'écarter de l'invention telle qu' elle ressort des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 10 Procédé pour le bouchage hermétique de récipients à l' aide d'une cape de fermeture et d'un joint d'étanchéité associé à cette cape, notamment pour récipients de verre, tels que fla cons,bouteilles et similaires, caractérisé en ce qu'un joint formé par un mince disque de matière plastique, préalablement mis en place à l'intérieur de la cape de bouchage devant être appliquée sur le col du récipient, non seulet nit s'applique par son bord sous une certaine pression entre le fond de la cape et au moine une épaisseur frontale du bord annulaire qui définit le plan de l'embouchure du récipient, mais est contraint, par sa partie centrale de dimensions sensiblement intérieures à celles du diamètre interne de la dite embouchure, A se tendre à l'intérieur de l'embouchure du col du flacon ou du récipient en substance au-delà de cette embouchure, de telle sorte que les tensions tangentielles induites dans le 3oint et par consd- quent cet enfoncement, en combinaison avec le dit serrage péri- phérique forcé du bord annulaire du Joint entre le bord du col de l'embouchure et la bande annulaire périphérique du fond de la cape qui le surmonte, établissent une bande annulaire fiable et précise d'étanchéité du dit Joint contre l'arête de l'embouchure proprement dite, d'une façon largement indépendante des dimensions de cette bouchure. 20 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait qu'il est essentiellement constitué par des moyens for ment entretoise ou éléments dt contrainte, disposés préalablement entre le fond de la cape et une zone centrale de la fac. supérieure du Joint logé dans cette cape afin de solliciter en arrière une partie centrale de ce Joint auwdel du plan géométrique de l'embouchure du récipient, tandis que l'application de la cape au récipient & pour effet de serrer marginalement le joint entre le bord frontal de l'embouchure et la partie périphérique du fond de la cape qui le surmonte ci qui a pour ef- fet de produire la dite sollicitation de la face inférieure du Joint autour de l'arête interne de l'embouchure, ainsi que la fermeture hermétique qui s'ensuit, indépendaiment des dimensions de l'embouchure, en raison de la tension de sollicitation induite dans la matière constitutive du Joint à l'endroit de la couronne délimitée entre ces moyens de contrainte et le profil de l'embouchure, qui leur est extérieurement concentrique et équidistant. 30 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les dits moyens formant entretoise ou éléments de contrainte, comprennent des saillies qui font parties intégrante du joint et ou de la cape ou qui sont constitués par des corps entretoises distincts, interposés au centre entre le Joint et le fond de la cape, éventuellement après fixation 4 l'un ou l'autre de ces deux éléments. 40 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les dits moyens formant entretoise sont constitués par un élément cylindrique, même creux, qui fait partie intégrante du joint proprement dit et présente un profil sensiblement en forme de disque, cet élément cylindrique faisant saillie coaxialement par rapport au disque sur une face de celui-ci. 50 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'élément cylindrique a un diamètre sensiblBment inférieur au diamètre interne de l'embouchure du récipient à boucher par cet ensemble de telle sorte qu'après avoir placé le dit Joint sur le bord de:l'embouchure, une partie déterminée du joint en forme de couronne annulaire, forme un pont entre cet élément et le bord de l'embbuchure. 60 Procédé suivant la revendication 5 se caractérisant par le fait que le dit élément cylindiue est constitué par une nervure annulaire qui fait saillie au centre de la face du Joint en fOrme de disque de matière plastique qui est tournée vers le fond de la cape destinée 4 entourer périphériquement le disque en question, la saillie ou hauteur de cette nervure sur la face du disque étant subordonnée å un degré déterminé de pénétration du disque lui-mEme à l'intérieur de l'ouverture de l'embouchure du récipient à boucher. 70 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les moyens formant entretoise, ou moyens de contrainte pour permettre l'Bnfoncement libre mais sous pression du'joint à l'intérieur de l'ouverture de l'emboubhure du récipient à boucher, au moment de l'application mécanique de la cape sur le récipient proprement dit, comportent des impressions ou autres formes en relief, constituées par des parties de ma tière de la cape proprement dite, qui font saillie à l'intérieur de la cape elle-même vers un joint simple formé par un disque plat inséré dans la dite cape. 80 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les dits moyens formant entretoise qui font saillie à l'intérieur de la cape se composent d'une nervure centrale, moulée vers l'intérieur de la matière formant la cape suivant une forme circulaire, coaxiale au fond central de la cape et dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui de l'embouchure du récipient à boucher. 90 Procédé suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'ensemble joint-cape, pourvu de moyens de poussée axiale coopérant entre le Joint et la cape, afin de pouvoir refouler vers l'intérieur une partie centrale u pinot au-delà du plan de l'embouchure du récipient, ces moyens présentant des dimensions relativement restreintes par rapport à itembouchure proprement dite, de matière à déterminer une fermeture étanche par contrainte tension entre le joint et 1'arête interne du bord de l'embouchure.