Brevet FR2375104A1 — publié le 19780721

L'invention concerne un obturateur de bouchage en matière élastique pour goulot de bouteilles et récipients, comportant essentiellement une jupe à bord inférieur mince pénétrant avec jeu dans le goulot et prolongée par un élément annulaire à deux lèvres. Les obturateurs de bouchage en matière élastique, selon I i l'invention, sont plus particulièrement destinés aux bouteilles et récipients en verre ou en matière thermoplastique. Ils sont appelés, ci-après, simplement "obturateur". L'étanchéité d'un dispositif de bouchage s'obtint habituellement soit sur le rebord supérieur du goulot par un joint applique par une pression axiale sur ce rebord > soit sur la surface interne du goulot par un obturateur pénétrant avec serrage à l'intérieur du goulot comme les bouchons de liège traditionnels. Les joints assurant ltétanchéité sur le rebord supérieur du goulot dans le plan dit "plan de verrerie" sont le plus souvent des joints plats constitués par une épaisseur de matière plastique coulée dans le fond d'une capsule métallique. Pour assurerrune bonne étanchéité dans le cas de produits sous pression, les joints doivent être fortement plaqués sur le rebord par une force suffisante pour entraîner une déformation élastique du joint La capsule doit être très rigide et suffisamment bien sertie pour maintenir par la suite le joint fortement appliqué sur le "plan de verrerie11, ceci malgré la pression interne qui tend à le soulever. Ces joints sont en général légèrement enveloppants pour assurer une étanchéité complémentaire sur la périphérie du goulot, comme cela est représenté par exemple dans les brevets français 1 332 800 et 2 231 578. Malgré ces précautions, la moindre ébréchure de la verrerie ou le moindre défaut de sertissage de la capsule compromet l'étanchéité.L'obligation d'appliquer le joint avec une forte pression sur le plan de-verrerie au moment du sertissage, d'avolr des rebords de goulot sans ébréchure, ni défaut, constituent de fortes sujetions qui rendent délicate l'opération de bouchage en particulier lorsque l'on utilise des bouteilles en verre allégé relativement fragile. Pour ces raisons, on a songé à réaliser des obturateurs assurant l'étanchéité sur la surface interne du goulot, comme les bouchons de liège. Pour économiser la matière première, les obturateurs en matière plastique de ce type sont généralement en forme de cuvette constituée d'-une jupe mince qui s'enfonce avec serrage à l'intérieur du goulot de la bouteille, et d'un fond fermant la jupe. Le fond peut être à l'extrémité inférieure ou supérieure de la jupe, pour un obturateur fermant un récipient debout. Pour la simplicité de l'exposé, le diamètre intérieur du goulot sera appelé, ci-après, simplement "diamètre du goulot". Par suite des différences dimensionnelles très importantes admises sur ie diamètre intérieur des goulots ainsi que les défauts géométriques, les jupes des obturateurs sont parfois munies de petites saillies ou d'une lèvre horizontale mince dans le but d'améliorer l'étanchéité. De tels obturateurs sont très largement utilisés, et conviennent avec un minimum d'inconvénients au bouchage de bouteilles contenant des liquides non gazeux. Par contre, ils ne sont pas susceptibles de boucher les récipients contenant des liquides gazeux, ou très volatels, pour lesquels le système de bouchage doit résister à des pressions internes élevées pouvant atteindre 12 bars, ceci même si les goulots sont ovalises ou s'ils ont le diamètre maximal admis par les normes. La présente invention remédie aux inconvénients précités et réalise un obturateur en matière élastique souple pour bouteilles et récipients, permettant d'assurer l'étanchéité sur la surface interne des goulots de bouteilles ou récipients, en admettant de larges différences dimensionnelles et une géométrie Imparfaite, ceci même avec une pression interne importante. L'obturateur selon l'invention comporte essentiellement trois parties - un fond rigide se trouvant à la partie sl'pérleure, - une jupe rigide à bord inférieur mince, jupe dont le diamètre extérieur maximal est sensiblement inférieur au diamètre minimal prévu pour les goulots correspondants, cette jupe pénétrant ainsi avec un jeu important dans les goulots, même ceux de diamètre minimal, - un élément annulaire prolongeant le bord inférieur de la jupe, cet élément annulaire comportant essentiellement deux lèvres se raccordant selon une section en V. L'une des lèvres orientée vers le bas se trouve sensiblement dans le prolongement de la jupe. Son diamètre maximal est de très peu inférieur au diamètre minimal prévu pour le goulot en sorte qu'elle pénètre avec un faible jeu dans les goulots de tolérance minimale.L'autre lèvre orientée sensiblement à l'équerre s'étend latéralement, autour de la portion supérieure de la lèvre précédente. Son plus grand diamètre est supérieur au diamètre maximal prévu pour les goulots dans lesquels elle ne peut ainsi pénétrer en aucun cas, sans déformation. L'élément annulaire à deux lèvres en V se raccorde avec le bord inférieur mince de la jupe, ceci par sa portion circulaire de plus faible diamètre se trouvant à la partie supérieure de l'élément annulaire et correspondant sensiblement à la pointe du V. Les deux lèvres circulaires de ltélément annulaire en V ont de préférence leurs extrémités amincies, ce qui donne de la souplesse à ces extrémités, tandis que leur zone de raccordement correspondant au raccordement des deux branches du V est relativement épaisse et rigide. Ainsi lorsque l'on descend progressivement l'obturateur dans l'axe d'un goulot, la lèvre inférieure pénètre dans le goulot avec un faible jeu jusqu'à ce que la lèvre latérale bute sur le rebord de ce goulot. Si l'on poursuit le mouvement de descente de l'obturateur en exerçant une pression de haut en bas,les deux lèvres se déforment. La lèvre latérale pénètre dans le goulot én se retournant vers le haut et en s'aplatissant sur la surface interne du goulot. Elle entraîne la lèvre inférieure qui vient s'appuyer plus bas par son extrémité ami n- cie sur la surface interne du goulot.Ainsi l'élément annulaire se retourne vers l'extérieur en pivotant globalement autour du bord inférieur mince de la jupe constituant une zone charnière circtS-aire. L'extrémité amincie de la lèvre inférieure appliquée sur la surface interne du goulot assure l'étanchéité du récipient et ceci pour des goulots dont la tolérance sur ie diamètre interné peut être de l'ordre de 1/10e de ce diamètre. L'étanchéité de tels obturateurs est excellente même pour des pressions élevées de l'ordre de 13 bars. Pour des pressions de cet ordre, il faut évidem-' ment que l'obturateur ne soit pas expulsé par la pression interne, et pour cela soit prévoir un dispositif auxiliaire tel qu'une capsule de surbouchage sertie ou vissée sur l'extérieur du goulot, soit réaliser l'obturateur en matériau adhérant particulièrement bien à la surface interne du goulot. L'invention sera mieux comprise par la description ci-après d'un exemple particulier et par l'examen des dessins correspondants. La figure 1 représente en coupe l'obturateur selon l'invention posé sur un goulot de bouteille avant-enfoncement dans le goulot pour assurer l'étanchéi- té du récipient. La figure 2 représente le même obturateur mis en place dans le goulot. La figure 3 représente en coupe un obturateur du même genre associé à une capsule de surbouchage métallique. La figure 4 représente en coupe un obturateur dont le fond se présente sous la forme d'un dispositif verseur anti goutte. Sur la figure 1, on voit un obturateur selon l'invention destiné à obturer un goulot (1) dont le diamètre interne D est compris entre deux limites minimale D1 et maximale D2, correspondant aux tolérances des normes de verrerie. Cet obturateur est composé d'un fond (2), d'une jupe (3) de hauteur (h1) et de diamètre extérieur (cl,) nettement inférieur au diamètre intérieur minimal (D1) du goulot (1) dont l'obturateur doit assurer l'étanchéité. Cette jupe (3) a un bord inférieur mince d'épaisseur (e). Elle est prolongée par un élément annulaire (4) relativement massif à section radiale en V formé par deux lèvres se raccordant sensiblement à l'équerre. La lèvre inférieure (5) dans le prolongement de la jupe (3) est limitée à l'extérieur par une surface sensiblement cylindrique de hauteur (h3) et de diamètre (d2) légèrement inférieur au diamètre intérieur minimal (D1) du goulot (1). Cette lèvre (5) va en s'amincissant vers l'extrémité inférieure ce qui lui donne une certaine souplesse. La deuxième lèvre (6) s'étend latéralement en se raccordant à la partie supérieure de la pretière lèvre (5). Elle va également en s'amincissant à son extrémité latérale, ce qui lui don ne également de la souplesse . Son extrémité latérale amincie (8) a un diamètre (d3) supérieur au diamètre intérieur maximal (D2) du goulot.Avec ses deux branches ou lèvres (5) et (6) à extrémités amincies et se raccordant sensiblement à ltéquerre par leurs parties les plus épaisses, I'élément annulaire (4) a une section sensiblement en V dont les deux extrémités sont effilées tandis que le fond du V correspondant au raccordement des deux lèvres (5) et (6) a une épaisseur de sensiblement : e + d2 - dl Le raccordement de l'élément annulaire (4) avec la partie inférieure amincie de la jupe (3) se fait sensiblement par la pointe du V correspondant au diamètre minimal de l'élément annulaire (4) comme représenté figure 1. Du fait de l'amincissement du bord inférieur de la jupe (3), la zone de raccordement (7) entre la jupe et l'élément annulaire (4) constitue une zone charnière circulaire d'épaisseur (e) autour de laquelle l'élément circulaire (4) bascule en se retournant globatement vers l'extérieur lorsque l'on enfonce ltob- turateur dans le goulot sous l'effet d'une force axiale (F). Lorsque l'obturateur descend progressivement dans le goulot (l) la lèvre latérale (6) appuie d'abord sur le bord du goulot (1) comme représenté figure 1, puis bascule en arrière en entra'nuant la lèvre inférieure (5). Le fait que les deux lèvres (5) et (6) aient leurs extrémités amincies leur donne de la souplesse et leur permet de se déformer en s'écartant comme représenté figure 2. La lèvre inférieure (5) vient s'appliquer fermement contre la surface interne du goulot en étirant son bord aminci. Elle assure une excellente étanchéité latérale, pour le produit se trouvant à l'intérieur du récipient. Dans le cas de récipient contenant un produit sous pression, la pres sion interne P du produit contribue également à appiiquer la lèvre (5) contre la paroi comme représenté figure 2. Cette pression P s'exerçant sur le fond (2) de l'obturateur tend simultanément à le refouler à l'extérieur. Mais alors l'extré- mité effilée (8) de la lèvre latérale (6) fait office de coin. Elle s'arcboute sur la paroi latérale du goulot (t) et contribue à maintenir en place l'obturateur. Ceci est vrai sur les goulots à surface intérieure cylindrique comme représenté sur la figure 2, mais à fortiori pour les goulots dont la surface intérieure va en stévasant vers le bas. On peut remarquer que cet obturateur est également efficace en cas de mise en dépression du récipient, ou de pression s'exerçant de l'extérieur du récipient. En ce cas, c'est la lèvre latérale (6) qui s'Oppose à l'introduction de tout produit étranger vers l'intérieur. Pour que la mise en place d'un obturateur selon l'invention soit possibie, on voit sur la figure 2 que la lèvre latérale (6) doit pouvoir basculer sans difficulté et trouver place entre la jupe (3) et le goulot (1). Si la jupe n'a pas un diamètre extérieur cylindrique, mais va en s'élargissant à partir de la zone de raccordement (7) sur une hauteur (h2) comme représenté sur les figu res 1 et 2, il importe que h2 # d3 - d1 . Le diamètre (d3) optimal de la lè- 2 vre latérale (6), la hauteur (h3) de la lèvre inférieure (5) seront déterminés par des essais en fonction du diamètre du goulot, des caractéristiques mécaniques du matériau de l'obturateur ainsi que de la pression à laquelle doit pouvolr ré sister l'obturateur.Pour des goulots de dimensions courantes, on réalise des ob d3 - d2/2 turateurs où la hauteur (h3) est au maximum + 2,5 mm et d3 au maximum égal à D2 (1 + 0,08). 2 Dans les figures 1. et 2, le diamètre externe du fond (2) est supéri-eur au diamètre D du goulot, mais on peut aussi bien avoir un fond de diamètre plus faible par exemple de diamètre D1. L'obturateur peut alors s'enfoncer compléte ment dans le goulot. Dans le cas particulier représenté figures i et 2, on a un obturateur en polyuréthane de dimensions : d1 = 14 mm ; d2 = 15,8 mm ; d3 = 19 mm ; hl = 4mm; h2 = 3 mm ; h3 = 4,1 mm ; e = 0,8 mm pouvant obturer parfaitement un goulot de diamètre intérieur D compris entre D1 = 16 mm et D2 = 17,5 mm. Des obturateurs analogues ont également été réalisés avec un mélange de polyéthylène et de polyisobutylène. Mis en place sur des goulots en verre de types courants, des obturateurs de ce type résistent aisement à des pressions ainsi que des dépressions de l'ordre de 1 bar. Ces obturateurs peuvent facilement être associés à un dispositif qui les maintient en place malgré des pressions internes élevées. Ce dispositif peut être, par. exemple, une capsule de surbouchage sertie-à languette ou une capsule à vis comme celle représentée en (9) figure 3. Ce peut aussi bien être un "muselet" analogue à ceux utilisés sur les bouteilles de vin mousseux. Ces obturateurs restant alors parfaitement étanches tant qu'ils ne sont pas expul sés. Associés à des capsules deturbouchage, ces obturateurs donnent toute sa tisfaction même pour des pressions de l'ordre de 13 bars. L'obturateur selon l'invention, comportant un élément annulaire à section en V pivotant autour d'une zone charnière peut avoir des applications très diverses. On peut, par exemple, donner au fond (2) la forme d'un dispositif verseur antigoutte tel que décrit dans lebrevet français N 2 248 343, et tel que représenté figure 4. Ces dispositifs verseurs, de l'art antérieur, sont généralement réali sés en polyéthylène. Le problèmedtétanéité de ces dispositifs verseurs se pré sente principalement en-tre le goulot (l) et la jupe rentrante (13) plutôt qu' entre le dispositif verseur lui-même (12) et l'opercule (10). L'étanchéité est généralement assurée par la jupe qui rentre avec un léger serrage dans le goulot comme représenté dans le brevet N 2 248 343. Mais si le récipient est chauffé, par exemple pour une opération de pasteurisation, le polyéthylène se détend et le serrage n'est plus assuré. Le dispositif à élément annulaire en Vi selon la figure 4, permet de conserver une bonne étanchéité entre jupe et goulot. REVENDICATIONS 10) Obturateur en matière plastique pour goulot de récipient de diamètre D compris entre deux limites Dî et D2 comportant une jupe rigide à bord inférieur mince, caractérisé par le fait que la jupe (3) a un diamètre maximal (d1) sensiblement inférieur au diamètre minimal (D1) du goulot et que celle-ci est prolongée vers le bas par un élément annulaire (4) à deux lèvres se raccordant selon une section en V, l'une des lèvres (5) orientée vers le bas sens-iblement dans le prolongement de la jupe > ayant un diamètre maximal (d2) peu inférieur au diamètre minimal (D2) du goulot, correspondant à un faible jeu entre la lèvre (5) et le goulot (1), tandis que l'autre sèvre (6) s'étendant latéralement a son diamètre maximal (d3) supérieurau diamètre maximal (D2) du goulot, le raccordement (7) entre le bord inférieur mince de la jupe (3), et l'élément annulaire (4) se faisant pas sa portion circulaire de plus faible diamètre correspondant sensiblement à la pointe de la section en V. 2 ) Obturateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux lèvres (5) et (6) de l'élément annulaire se raccordent sensiblement à ltéquerre. 30) Obturateur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par Je fait que les deux lèvres (5) et (6) de l'élément annulaire ont leurs extrémités amincies. 4 ) Obturateur selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la hauteur maximale (h3) de la lèvre inférieure (5) est sensiblement égale à d3 - d2 + 2,5 mm tandis que le diamètre maximal (d3) 2 de la lèvre latérale (6) est sensiblement égale à D2 (1 + 0,08).