Brevet FR2356487A1 — publié le 19780127

La présente invention concerne un procédé de réalisation de lignes de rupture, c'est-è-dire de lignes de moindre résistance destinées à rendre "invio lables" des capsules de surbouchage. Ce procédé consiste è réaliser, par Laser, une série de trous dans la paroi de la capsule après sa mise en place sur le goulot dlun récipient. Pour g#arantir les consommateurs contre les possibilités de prélèvement ou de substitution frauduleuse de produit dans les récipients après mise dans le commerce, il est courant d'utiliser des capsules de bouchage comportant une ligne de rupture constituée par une série de trous ou de fentes pratiqués dans la paroi de leur jupe. Ces lignes de rupture rendent inévitable une déchirure visible des capsules lors de la première ouverture. Ces capsules a ligne de rupture permettent étalement llutilisation de timbres fiscaux incorporés aux capsules, la ligne de rupture garantissant l'administration contre toute possibilité de réemploi frauduleux des capsules avec leurs timbres fiscaux. Les capsules de bouchage comportant des lignes de rupture telles que celles décrites dans le brevet français 1.373.744 sont généralement des capsules relativement épaisses et résistantes. Celles réalisées en aluminium ont normalement une épaisseur de paroi de l'ordre de 0,25 mm. Ces lignes de rupture sont réalisées lors de la fabrication des capsules avant mise en place sur le goulot. L'épaisseur des parois des capsules de bouchage leur permet de supporter, sans détérioration, les opérations de mise en place et de sertissage à des cadences industrielles, ceci malgré la présence de lignes de rupture qui ne jouent leur tôle que lors de la première ouverture du récipient. Lorsque les récipients sont obturés par des bouchons ou opercules suffisamment résistants en eux-mêmes tels que les traditionnels bouchons en liège, on utilise couramment pour des raisons d'esthétiques et, aussi, pour donner une garantie supplémentaire d'inviolabilité des capsules fragiles dites de surbonchage, mises en place après le bouchage proprement dit. Ces capsules permettent également la fiscalisation individuelle des récipients. Les capsules de surbouchage en aluminium ont couramment une épaisseur maximale de 0,04 mm, celles en plomb étain de 0,10 mm et celles en plastique de 0,5 mm. Si les capsules de bouchage en aluminium d'épaisseur 0,25 mm sont rigides et résistantes, les capsules de surbouchage, dont l'épaisseur est réduite à 0,04 mm, sont molles et facilement déchirables. Le plomb plaqué étain, dont la malléabilité est particulièrement recherchée pour coopérer i#ntimement avec le profil de la bague du col de la bouteille, est d'une fragilité telle que la plus infime amorce de déchirure provoque la destruction de la capsule lors de sa pose et du sertissage sur le col de sa bouteille. Quant aux capsules en matière plastique à paroi mince et souple, elles ont un diamètre très sensiblement inférieur au diamètre de la bague de la bouteille. Pour les mettre en place, on distend très fortement la jupe par des doigts écarteurs jflsqu a un diamètre supérieur au plus grand diamètre du col. Après mise en place de la capsule, la jupe se contracte élastiquement sur le col en épousant son contour. On arrive ainsi à utiliser des capsules de diamètre 28 mm sur des cols dont la bague fait jusqu'à 34 mm de diamètre. Ces capsules sont utilisées sur des cols de bouteille comportant une bague à section "carrée". Une telle bague entraîne obligatoirement une très forte déformation de la capsule de surbouchage sous la forme d'une protubérance annulaire à mi-hauteur de la jupe de la capsule, laquelle coopère intimement avec les contours de la bague. La fragilité des matériaux avec lesquels sont réalisées les capsules de surbouchage ne suffit, cependant, pas pour entralner leur détérioration dès la première ouverture d'où nécessité d'une ligne de préincision facilitant la rupture de la jupe. On a donc songé à réaliser des lignes de rupture sur les capsules de surbouchage avant leur pose sur le col de la bouteille. Il s'est rapidement avéré qu'il n'était pas possible de réaliser ces lignes de rupture sur les cap sules de surbouchage lors de leur fabrication, avant mise en place sur les cols de récipients. Un nombre vraiment trop important de telles capsules affaiblies par des lignes de rupture ne supportent plus sans détérioration les opérations de mise en place et de sertissage. Il parait alors logique de réaliser ces lignes de rupture sur la capsule sertie sur la bague de la bouteille. Un usinage mécanique entraine inévitablement des bavures, des surfaces à angle vif, des amorces de fissures incontrôlables dans une paroi de faible épaisseur. MEeme si, grâce à des précautions exceptionnelles, on peut, à titre expérimental, réaliser et mettre en place des capsules de surbouchage à lignes de rupture, il s'est avéré que ces capsules ne pouvaient supporter sans détérioration les incidents de manutention. Il était donc nécessaire de trouver une solution industrielle au problème d'inviolabilité. On a pu constaté que l'action mécanique est technologiquement inutilisable pour obtenir une parfaite effièee#té de ces lignes de rupture au niveau de l'inviolabilité. Il faut faire appel, alors, à une autre technologie. Le laser a jusqu'ici éte rdservé à des utilisations exceptionnelles dans des techniques de précision ou le prix et la difficulté de mise en oeuvre pouvaient être négligés. On utilise ainsi des faisceaux laser pour des observations scientifiques, des interventions chirurgicales, la métrologie ... On utilise bgatiémept la concentration ponctuelle d'énergie des faisceaux laser pour effectuer des soudures ou des perforations profondes dans des tôles métalliques épaisses, mais il ne vient pas à l'idée d'utiliser cette technique sophistiquée pour l'usinage des feuilles minces dans des fabrications industrielles de grande série. Or, il est apparu que, contrairement à ce que l'on pouvait penser, la technologie du faisceau laser permettait de réaliser économiquement, à des cadences industrielles, des lignes de rupture sur des capsules de surbouchage posées et serties sur le col de bouteille. On pourrait, d'ailleurs de la même façon, réaliser des lignes de rupture sur des feuilles d'emballage mises en place sur des objets quelconques. Le rayonnement monochromatique concentré en un ou plusieurs points déterminés a une énergie suffisante pour réaliser avec rapidité et précision des lignes de rupture efficaces au plan de l'inviolabilité, sans modifier pour autant les caractéristiques essentielles de la capsule de surbouchage. Il est apparu ainsi qu'un faisceau laser,provoquant une fusion locale sans enlèvement de matière, réalise des trous ou des lignes de fusion sans angle vif, dont le pourtour est même renforcé par un bourrelet correspondant à la matière repoussée de l'emplacement des trous vers leur périphérie. On réalise, ainsi, dans la paroi des capsules des lignes de trous sans angle vif ni amorce de fissure pouvant entraîner de façon imprévisible la rupture des ponts subsistant entre les trous. Cet usinage peut s'effectuer sur des capsules après mise en place sur les goulots donc, sans provoquer aucun rebut lors du surbouchage. On peut régler de façon très précise l'émission de faisceau laser, ceci tant en position qu'en durée pour que, dans aucun cas, la paroi du goulot ne puisse être détériorée lors de la réalisation des trous dans la paroi de la capsule. Les lignes de rupture effectuées peuvent être horizontales et paral vièles à l'orifice du goulot ; elles servent, dans ce cas, à ltouverture facile. Pour l'inviolabilité, elles seront, de préférence, effectuées verticalement, parallèlement à l'axe du goulot, en-dessous de sa bague, cette disposition assurant la meilleure inviolabilité. Pour éviter des déchirures intempestives au cours des manipulations, on doit cependant éviter de créer une zone de fragilité excessive à l'intersec- tion de la ligne de rupture et du bord inférieur de la jupe de la capsule. 7.1 est donc recommandé de laisser quelques distances, au moins deux millimetres, entre le bord de la jupe et le bord du trou le plus proche. L'invention sera mieux comprise par l'exemple décrit ci-après et illustré par les figures jointes. La figure 1 représente, en élévation, un col à bague. La figure 2 représente, en élévation, une capsule à ligne de déchi rL-rS verticale, mise en place sur le col. La figure 3 représente, en élévation, une capsule à ligne de déchi- rure horizontale. La figure 4 représente, en élévation à grande echelle, un détail d'une ligne de déchirure verticale réalisée au moyen d'une molette à dent. La figure 5 représente, à la même échelle, une coupe de la paroi de la même capsule, selon l'axe de la ligne de déchirure XX'. La figure 6 représente, en élévat or v grande échelle, un détail d'une ligne de soudure verticale réalisée par laser. La figure 7 représente, d la même échelle, une coupe de la paroi de la même capsule selon l'axe de la ligne de déchirure YY'. Sur r les figures 2 et 3, on voit que la bague (1) du col (2) de bouteIlle se manifeste sur la capsule de surbouchage (3) par une nette protubérance (4). On pourrait penser que la déformation de la jupe correspondant à cette protulrérance (4) annulaire suffit à interdire de retirer la capsule (3) sans la déténorer, puis de la remettre en place sur le même col (2) ou sur un semblable. L'expérience montre qu'il n'en est pas toujours ainsi. Il importe, donc, de faire une ligne de rupture verticale (5) comme représenté figure 2 ou horizontale (5') comme représenté figure 3 entraînant une dechirure franche lorsqu'on retire la capsule (3 ou 3') et que la partie inférieure de la jupe est distendue en passant au niveau de la bague (1). Il s'est avéré que l'on pouvait réaliser de telles lignes de rupture (S ou 5') lors de la fabrication de la capsule elle-même, avant sa mise en place sur le col (2) sous peine de voir cette ligne de rupture remplir sa fonction à contre-temps, et la capsule se déchirer lors de sa mise en place. il s'est avéré que l'on ne pouvait, non plus, réaliser cette ligne de déchirure avec suffisamment de précision avec les procédés d'usinage courant après mise en place sur le goulot (2). Mème si en prenant des précautions exceptionnelles on arrive à réaliser avec une molette à dent une rupture du genre de celle représentée figures 4 et 5, on s'aperçoit que cette ligne de rupture est constituée de trous présentant des aretes vives et des amorces de fissure (6) qui rendent la ligne de rupture trop fragile. La capsule se déchire de façon intempestive et aléatoire lors des manipulations. C'est le phénomène bien connu de fissuration sous contrainte (Stress cracking).Le matériau de la capsule étant d'ailleurs repoussé contre la surface résistante du goulot, la molette n'arrive généralement pas à perforer complétement la capsule et imprime seulement un sillon de profondeur mal définie, par repoussement de matière sur les cotés.Le temps d'usinage de telles lignes de rupture sur les capsules en place serait long et le résultat incertain, malgré toutes les précautions possibles. Un faisceau laser peut etre dirigé sur la capsule (3) après mise en place. Le faisceau agit à distance sur la capsule sans qu'il soit nécessaire de tenir compte des tolérances dimensionnelles des cols, ou d'exiger un positionnement trop précis. On peut balayer rapidement une certaine hauteur de la jupe de la capsule (3) avec un faisceau émis par impulsions donnant des effets ponctuels sur la capsule traçant ainsi une ligne interrompue (5). On peut aussi utiliser un émetteur continu defni w Ulaser, le faisceau étant réfléchi par un miroir cylindrique à facettes en rotation et donnant ainsi des impacts discontinus sur la capsule. On s'aperçoit, alors, que chaque impqct du faisceau laser entraîne une fusion ponctuelle du matériau et, par suite des perforations dfiords-arron- dis sans amorce de fissure, comme représenté figures 6 et 7. Le matériau fondu sous l'impact du rayon laser est au contraire refoulé sur le bord des trous Pt dessine des bourrelets (7) évitant toute amorce de rupture fortuite. La ligne de rupture verticale (5) est la plus efficace contre la fraude. Cette ligne se déchire lorsqu'elle est distendue au passage de la bague (1) selon la protubérance (4). En faisant tourner le récipient autour de l'axe du goulot alors qu'il est dans l'axe d'un émetteur laser intermittent, il est également possible de réaliser des lignes de rupture horizontales (5'), comme représenté figure 3. Si la ligne de rupture (5') est en-dessous du goulot, elle se déchirera lorsqu'on soulèvera la capsule et que l'on voudra lui faire franchir la bague (1). Une ligne de rupture réalisée au-dessus de la bague peut être également réalisée pour faciliter le décapsulage de la tête par l'utilisateur. Ainsi, on a fait d'excellentes lignes de déchirure (5 ou 5') sur des capsules en polyéthylène haute pression d'épaisseur 0,5 mm. La longueur d'onde des rayons laser utilisés était de 10,6 ma. L'émetteur laser était un émetteur à C 02 de puissance 200 W. I1 nty a pas d'usure mécanique par contact direct de l'outil avec la capsule. La précision dimension- nelle d'un usinage au laser est de l'ordre de - 5 p alors que celle d'un usinage mécanique n'est normalement pas supérieure à 0,1 mm, généralement de l'ordre de 0,5.mm. La durée de réalisation au laser d'une ligne de déchirure de 30 mm sur une capsule de 50 mm de hauteur de jupe est inférieure à une seconde. Il est tout à fait concevable qu'un rayonnement laser dissocié en plusieurs faisceaux par un effet optique soit en mesure de traiter simultanément plusieurs capsules. La ligne de déchirure est arrêtée a une distance ( ) du bord inférieur de la jupe. Cette distance (a) est au minimum de 2 mm. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de réalisation de ligne de rupture sur une capsule, caractérisé par le fait que la ligne est réalisée par effet laser, après mise en place de la capsule sur le col d'une bouteille. 21 - Prolfiédé de réalisation de ligne de rupture selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'elle est réaliser sous forme d'une série de trous de forme et de dimension choisies, obtenus par l'impact d'un faisceau laser 3/ - Procédé de réalisation d'une ligne de rupture selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'elle cst réalisée sous forme d'une ligne continue de fusion obtenue par l'impact d'un faisceau laser. 4/ - Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur du faisceau laser travaille en cadence sur la ligne d'embouteillage.