Brevet FR2432978A1 — publié le 19800307

La présente invention concerne des couvercles de boite, notamment de boisson, ayant un obturateur ouvrable par enfoncement, solidaire du couvercle et porté par une partie formant un bord replié autour de 11 orifice de l'obturateur. On connaît déjà un procédé de fabrication de couvercles de boîte à obturateur, préalable à la fixation du couvercle sur le corps d'une boite, ce procédé comprenant la formation d'un obturateur par triple pliage, dans un flan de métal qui doit former le couvercle, par emboutissage d'une coupelle dans une ouverture, pliage de la paroi de la coupelle afin qu'elle forme une bande d'entretoise intermédiaire sous l'ouverture, et un panneau d'obturateur placé sous la bande d'entretoise, et délimitation au moins partielle de l'obturateur par une découpe formée dans le panneau, sous la bande d'entretoise. les couvercles de boite à obturateur du type dont l'obturateur est solidaire du couvercle et est formé au niveau d'une ouverture ou d'un orifice du couvercle sous une bande d'entretoise pliée par-dessous, autour de l'orifice, sont déjà décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 9 334 775. La structure comprend donc un couvercle de boîte à triple pliage et à patte à enfoncer, ou extrémité de boîte à triple pliage. On a consacré des efforts très importants à la détermination du meilleur procédé de fabrication d'un tel couvercle ou d'une telle extrémité. Il est très souhaitable qu'un orifice arrondi régulièrement soit formé avec une largeur maximale de bande d'entretoise ou intermédiaire afin qu'une incision linéaire délimitant 1' obturateur puisse être formée autour du panneau de l'obturateur, sous la bande intermédiaire. Au cours de cette fabrication de couvercles, on a supposé que le couvercle devait etre formé en premier, et l'obturateur et la bande intermédiaire ensuite, par des opérations convenablesd'emboutissage et d'incision. On considérait que, si le panneau circonférentiel de coopération avec un mandrin et la boucle, destinés à la fixation du couvercle sur le corps d'une boîte, étaient placés sur le couvercle après emboutissage de l'obturateur à triple pli et découpe de la ligne d'incision, l'obturateur pourrait se rompre au niveau de cette ligne. Dans les opérations de fabrication, cette caractéristique ne doit pas être possible, même lorsque le nombre de ruptures ne représente qu'un petit pourcentage. Cependant, les couvercles de boîte à triple pliage, réalisés par mise en oeuvre de la séquence connue, ne donnent pas entièrement satisfaction. le problème principal est dû au fait que, lorsqu'un obturateur à triple pliage est formé dans un couvercle, les emboutissages nécessaires à la formation de 1' ou verture, de la bande intermédiaire et de l'obturateur comprennent l'allongement du métal du couvercle autour de l'orifice. lorsque le panneau de soudure, le panneau de coopération avec le mandrin et la boucle qui sont circonférentiels sont formés en premier, l'emboutissage du métal, nécessaire à la formation de ces éléments, limite la quantité de métal disponible lors de l'emboutissage de l'ouverture de l'obturateur. la nature des métaux qui peuvent être utilisés est limitée. le formage par emboutissage de l'orifice n'est pas symétrique, l'emboutissage est limité, et l'allongement du métal pose des problèmes surtout dans la partie de ltou- verture qui est adjacente au bord du couvercle. En outre, tout emboutissage qui peut perturber les rayons adjacents au panneau périphérique de coopération avec le mandrin provoque un bombement du couvercle lorsque le contenu de la boîte est sous pression par exemple lors de la pasteurisation. En conséquence, le pli triple est très étroit et la bande intermédiaire est très petite. La découpe qui entoure l'obturateur sous la bande intermédiaire doit être très proche de l'orifice et elle tend à réduire l'avantage du pli triple, C'est-à-dire la formation d'une ouverture arrondie et régulière sans bord net pouvant couper les doigts de l'utilisateur: Enfin, la formation d'un obturateur à triple pli d'un côté d'un couvercle préalablement formé nécessite des outils satisfaisant à des tolérances dimensionnelles étroites, si bien que ces outils ont une courte durée d'utilisation étant donné leur usure normale. Un procédé de résolution partielle des problèmes posés est la formation d'une ouverture ovale ou allongée, ayant un rayon relativement petit près du bord du couvercle. Cette ouverture n'est pas toujours souhaitable et une ouverture circulaire peut être plus avantageuse pour plusieurs raisons. Par exemple, lors de la formation d'une ouverture circulaire dans un obturateur à triple pli, le diamètre de l'obturateur est supérieur à celui de l'ouverture en tous-les points. Ainsi, lorsque l'obturateur est séparé du couvercle par enfoncement dans la boite, l'obtura- teur ne peut pas passer accidentellement par l'ouverture lorsqu'une personne boit la boisson contenue dans la boite.Dans le cas d'une structure ayant un obturateur ovale ou allongé, ceci est possible et il peut arriver que des personnes buvant dans des boites de ce type avalent accidentellement l'obturateur introduit préalablement dans la boite. T'invention remédie à ces inconvénients, par disposition de l'obturateur à un emplacement décalé du centre du couvercle, l'emboutissage de coupelle étant tel qu'il affecte une zone de métal perturbé autour de l'ouverture de l'obturateur, dans la partie périphérique du couvercle, celui-ci étant ensuite découpé dans la zone du métal perturbé, ces différentes opérations étant réalisées avant les étapes connues de~formation d'un panneau de coopération avec un mandrin, d'un panneau de soudure et d'uneboucle, qui sont circonférentiels et périphériques, pour la finition du couvercle. On peut montrer qu'une structure à obturateur à triple pli qui est bien embouti tire le métal de manière symétrique à partir d'une grande zone du flan autour de l'ouverture et dans l'ouverture. En outre, on montre que la ligne d'incision qui se trouve sous la bande intermédiaire et délimite le bord de l'obturateur, ne se rompt pas lors d'un emboutissage ultérieur au bord périphérique du couvercle. En outre, on montre que, bien que l'emboutissage d'une ouverture a une influence sur le métal du flan à une distance considérable du bord de l'ouverture, ce métal influencé n'a pas d'effet sur le formage final de la paroi de coopération avec un mandrin, du panneau de coopération avec un mandrin, etc à la périphérie du couvercle, lors d'un recouvrement avec la partie antérieurement emboutie. L'iv: permet la fabrication d'un couvercle de boite ayant un obturateur à triple pli, parmi unnombre important de types différents alliages, aussi bien d'acier que d'aluminium, et à partir d'alliages de plus faible épaisseur (plus grande légèreté) et de plus grande résistance mécanique, permettant des économies sur la matière. l'invention concerne aussi un couvercle de boîte ayant un obturateur à triple pli, dans la face du couvercle, ainsi qu'un panneau de coopération avec un mandrin, un panneau de soudure et une boucle circonférentiels autour du couvercle, facilitant la fixation à la paroi cylindrique de la boîte, l'obturateur à triple pli formant un ouverture dans le couvercle, une bande intermédiaire étant repliée vers le bas et vers l'extérieur à partir de l'ouverture afin qu'elle soit disposée sous le couvercle, un panneau placé sous l'ouverture étant relié au bord externe de l'ouverture, une ligne d'incision étant placée autour du panneau sous la bande intermédiaire afin qu'elle délimite le dessin de l'obturateur ; ce couvercle se caractérise en ce que l'obturateur est formé. sur le coté du couvercle, et l'incision est interrompue afin qu'elle forme une articulation, cette interruption étant disposée au bord du panneau de coopération avec le mandrin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une vue en plan d'un couvercle de boite ayant une ouverture circulaire qui peut être formée par mise en oeuvre du procédé de l'invention la figure 2 est une coupe transversale du couvercle de la figure 1 et à plus grande échelle, avec une partie arrachée permettant la réduction de la dimension du dessin la figure 2A est une coupe partielle d'un détail de la figure 2, représentant une variante de position de l'articulation de l'obturateur sur le couvercle la figure 23 est une coupe partielle d'un détail, analogue à la figure 2A, mais représentant une autre variante ayant une articulation décalée la figure 3 est une vue en plan analogue à la figure 1 mais représentant une ouverture allongée de faible rayon près du bord du couvercle la figure 4 est une vue en plan d'un flan carré de métal permettant la fabrication d'un couvercle de boite, le flan ayant à un emplacement convenable un obturateur à triple pli qui est terminé, au-dessous d'une ouverture circulaire, la figure indiquant en trait mince la zone du métal placée autour de l'cwerture et qui est perturbée par formation de l'ouverture et de l'obturateur et, en trait interrompu, la limite circulaire du couvercle avant emboutissage des bords circonférentiels la figure 5 représente, à petite échelle, une bande ou un feuillard métallique permettant la formation d'une série de couvercles à obturateur à triple pli, les zones de métal perturbé autour des ouvertures des obturateurs étant représentées en trait mince, les limites des couvercles étant représentées en trait interrompu la figure 6 représente une bande ou feuillard à festons permettant la formation d'une série de couvercles, ayant des obturateurs triple pli, les zones de métal perturbé autour des ouvertures des obturateurs étant représentées en trait mince, les limites des couvercles étant représentées en trait interrompu; et la figure 7 représente à petite échelle une bande relativement large de métal pour couvercle à obturateur à triple pli, les zones de métal perturbé autour des ouvertures des obturateurs étant représentées en trait mince et les limites des couvercles en trait interrompu. les figures 1 et 2 représente un couvercle L de boite, de forme essentiellement classique, ayant un obturateur circulaire G ouvrable par enfoncement d'un caté du couvercle. La figure 3 est analogue à la figure 1 mais représente un obturateur G' de forme allongée. Un couvercle classique est formé avec un bord circonférentiel de connexion destiné à assurer la fixation à l'extrémité de la paroi cylindrique d'une boite. le couvercle comprend un panneau central plat 8.Celui-ci est entouré par un bord circulaire de connexion et de soudure ou raccordement, comprenant, à la limite du panneau central, un court tronçon 11 de faible rayon, replié vers le bas et qui rejoint par un tronçon 12 de plus grand rayon, un panneau 15 de coopération avec un mandrin constitué par le fond, un tronçon externe 13a du panneau de coopération avec un mandrin rejoignant une paroi 14 qui remonte et qui est aussi destinée à coopérer avec un mandrin. La crête supérieure de cette paroi est repliée au niveau d'un tronçon 15 de panneau de soudure jusqu'à un tel panneau 16 de soudure qui est circulaire, le bord externe de ce panneau étant replié vers le bas et vers l'intérieur et formant une boucle 17.Un revêtement 18 de latex destiné à assurer lt étanchéité est disposé à la partie interne du panneau de soudure ou d'étanchéité, afin que le bord circonférentiel de connexion soit terminé. La formation de ce bord du couvercle est classique et on ne la décrit pas. L'obturateur G à triple pli est formé dans le panneau central du couvercle et il comprend une partie annulaire supérieure 20 inclinée au-dessus de la surface du panneau, sur la figure 2, avec un petit angle, vers une ouverture 21 qui est circulaire comme indiqué sur la figure 1 mais qui peut entre aussi une ouverture allongée 21' comme indiqué sur la figure 3. le métal compris dans l'ouverture est replié vers le bas puis replié sur l'ouverture et forme une bande 22 intermédiaire ou d'entretoise et un panneau 23 dans lequel l'obturateur G est formé. Ainsi, le pli 24 placé entre la bande 22 et le panneau 23 est disposé sous le pli 21.Une ligne 25 d'incision ou une ligne décalée de cisaillement, non représentée, délimite l'obturateur G et est coupée ou formée autour du bord du panneau 23, près du pli 24 et sous la bande 22. la ligne 25 est continue autour du panneau sauf dans une courte zone 26 d'articulation, formant charnière, maintenant l'obturateur sur le couvercle lorsqu'il est enfoncé au cours de l'ouverture de la boîte. Cette zone 26 peut se trouver vers l'intérieur du panneau 10 comme indiqué sur la figure 2, ou près du bord externe comme indiqué par la référence 26' sur la figure 2A. La ligne 25 d incision peu#t être découpée dans le panneau 23, par exemple avec un outil coupant, de manière qu'elle délimite l'obturateur, ou elle peut être formée par cisaillement avec des matrices décalées, comme indiqué précédemment. Il faut noter que l'ensemble de la ligne 25 peut traverser le panneau 23 ou que cette ligne peut traverser uniquement une petite partie du panneau de l'obturateur, le reste de la découpe étant seulement partiel dans le panneau, la découpe partielle étant telle que l'obturateur se découpe du panneau lors de son enfoncement. Une matière d'étanchéité, par exemple une cire, peut être placée au niveau de la ligne 25 d'incision comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3 905 513 et 3 980 200.En outre, cette ligne d'in cision peut ne pas traverser le panneau du tout, mais elle peut être telle que le simple enfoncement de l'obturateur vers le bas rompt ou cisaille le métal au niveau de la ligne et sépare l'obturateur du panneau. L'obturateur G peut être en forme de coupelle comme indiqué par la référence 23a ou peut être plat ou en forme de coupelle dans l'autre sens, de toute manière convenable, afin que la rupture et la déchirure du métal au niveau de la ligne 25 soit facilitées lors de l'enfoncement de l'obtura- teur. La formation de 11 obturateur G et de l'ouverture à triple pli au-dessus suit une procédure déterminée, que ltobtura teur soit circulaire comme indiqué sur la figure 1 ou allongé comme indiqué sur la figure 3. Cette procédure de formation comprend l'emboutissage d'une coupelle dans les limites de l'ouverture, après expansion de la paroi latérale de la coupelle, et l'aplatissement de la paroi et du fond afin que la bande intermédiaire 22 et le panneau 23 soient formés sous l'ouverture. les opérations réelles d'emboutissage peuvent être des opérations essentiellement classiques et qu'on ne décrit pas en détail. il faut noter que deux dimensions importantes concernent les opérations d'emboutissage. Une première dimension a, indiquée sur la figure 2, est la largeur -de la bande intermédiaire 22 placée sous l'ouverture. Il est souhaitable que cette bande 22 soit aussi large que possible afin qu'une ligne 25 délimitant l'obturateur G dans le panneau 23 se trouve totalement sous la bande intermédiaire, et que l'obturateur G soit plus large que l'ouverture 21. l'autre dimension b représentée sur la figure 2 est la distance mesurée entre le bord de l'ouverture et le bord de la boite terminée, et elle est avantageusement déterminée sous la forme de la distance au tronçon 11 formé au bord du panneau 10. Il est souhaitable que cette dimension b soit faible afin que le bord de l'ouverture soit proche du bord de la boîte terminée. Cette caractéristique facilibe la coulée du contenu de la boîte et rend plus facile la consommation de la boisson contenue. Dans des opérations classiques dans lesquelles les plis du couvercle et son bord sont formés avant l'obturateur, on constate que la quantité de métal qui se trouve au bord du couvercle ne suffit pas à l'obtention d'un bon emboutissage. le rayon, au bord de l'ouverture, doit être très petit comme indiqué sur la figure 3 et comme cité précédemment. La figure 2B représente une articulation 26" d'obturateur dans le cas d'un pli triple interrompu, l'interruption 27 se trouvant au niveau de l'articulation 26" comme représenté. Cette construction à pli triple interrompu est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 951 298 et on ne la décrit pas plus en détail mais on note que, lorsqu'un couvercle est formé avec cette construction et selon l'invention, l'arsiculation peut être très rapprochée du bord du couvercle, l'articulation se trouvant au bord comme indiqué sur la figure 2E. Tout métal en excès au niveau de l'articulation 26" du pli interrompu peut être absorbé dans les opérations ultérieures de formation de la t périphérie. Un obturateur G à triple pli est formé dans un flan 13 représenté sur la figure 4, avant formation du couvercle. L'emboutissage de l'obturateur est réalisé par mise en oeuvre des opérations classiques qu'on ne décrit pas enldétail. La première opération est l'emboutissage d'une coupelle délimitant l'ouverture 21. Cette coupelle doit être suffisamment profonde pour qu'elle donne suffisamment de métal pour l'expansion des parois et pour qu'elle permette ensuite la formation de la bande intermédiaire 22 et du panneau 23 de l'obturateur, comme indiqué précédemment. L'emboutissage formant cette coupelle tire le métal du flan à une distance importante de l'ouverture 21 comme indiqué par la zone perturbée 30 de la figure 4.Cette perturbation du métal, due à la pression de la matrice et à la traction d'une partie du métal au delà de sa limite d'élasticité, apparaît facilement lorsque la coupelle a été formée. lors de l'emboutis- sage d'une ouverture circulaire, la zone perturbée 30 forme un cercle autour de l'ouverture, le métal étant disponible de tous les côtés de l'ouverture.En conséquence, lorsque l'obturateur à triple pli est proche du bord de la boîte, la zone perturbée 30 peut dépasser la limite 31 du couvercle dans le flan B. Cependant, la zone perturbée ne doit pas dépasser le bord du flan et ainsi, l'obturateur G doit être placé près d'un coin du flan, comme représenté. lors de l'utilisation d'autres dessins de flans qui ne sont pas carrés comme celui de la figure 4, avec une réduction notable du métal consommé, la formation des obturateurs à triple pli dans la feuille de métal peut être nécessaire avant la découpe des flans et la zone perturbée 30 peut meme devoir atteindre d'autres zones adjacentes du couvercle comme indiqué sur les figure 6 et 7 et comme décrit dans la suite présent mémoire. lorsque l'obturateur à triple pli a été embouti dans le flan 3, d'autres opérations d'emboutissage assurent la découpe du couvercle circulaire dans le flan et la formation des différents tronçons, panneaux et boucle 17 à la périphérie du panneau 10 afin que le couvercle soit terminé. il faut noté que ces différents tronçon, panneaux et boucle peuvent se trouver dans la zone de métal perturbée autour de ltouverture 2#I, surtout si cette ouverture doit être proche du bord du couvercle terminé. Cependant, on constate que cette zone perturbée 30 n'a pas d'effet important sur la formation des panneaux, des tronçons arrondis et de la boucle externe 17. On constate en ouk e que l'emboutissage de la partie périphérique externe du couvercle ne provoque pas un allongement du métal au niveau de l'ouverture 21 d'une manière qui peut entraîner la rupture de la ligne 25 d incision ou qui peut détériorer le panneau 23 de l'obturateur. les couvercles de boîtes sont habituellement formés à partir de feuillards ou de feuilles ou tôles métalliques plates et non à partir de flansindividuels B comme représenté sur la figure 4. La figure 5 représente une feuille continue et rectiligne 35 ayant une largeur suffisante pour la formation des parties extérieures 31 des couvercles. Des obturateurs à triple pli sont formés dans cette bande à des endroits les plaçant près des coins auxquels il existe un excès de métal si bien que le dessin de métal perturbé reste dans la bande. La figure 6 représente une bande 36 à festons dans laquelle les couvercles sont décalés et donnent un arrangement plus compact de dessins31, avec une réduction au minimum de la matière perdue. les obturateurs à triple pli sont formés dans ce cas dans la bande à des emplacements compris entre les ondulations si bien que la zone perturbée 30 du métal, autour des obturateurs, atteint les limites des couvercles adjacents 31. lorsque les obturateurs sont formés avant découpe de ces limites, ce recouvrement du métal perturbé ne pose pas de problèmes. La figure 7 représente un bande métallique relativement large 37 ayant des rangées de couvercles formées suivant un dessin hexagonal décalé, en nids d'abeille permettant l'obtention d'un nombre maximal de couvercles pour une quantité donnée de feuille métal lique. Habituellement, une telle bande large est traitée par découpe en une seule étape de plusieurs lignes de couvercles. Auparavant, la ligne d'obturateurs à triple pli est formée, la feuille étant ensuite disposée en vue de la découpe suivant les profils 31. La zone de métal perturbée autour de l'ouverture, comme indiqué par la référence 30, pénètre à nouveau au-delà des bords des couvercles adjacents 31, et on constate que ce phénomène n'a pas d'effet sur la finition des couvercles. Bien entendu, diverses modifications peuvent êre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. R DICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un couvercle de boîte, comprenant un obturateur, avant la fixation du couvercle sur le corps d'une boite, ledit procédé étant du type qui comprend la formation d'un obturateur à triple pli dans un flan de métal qui doit former ultérieurement le couvercle, par emboutissage d'une coupelle dans une ouverture, le pliage de la paroi de la coupelle afin qu'elle forme une bande intermédiaire d'entretoise placée sous l'ouverture et un panneau d'obturateur placé sous la bande intermédiaire, et la délimitation au moins partielle de l'obturateur par une découpe formée dans le panneau placé sous la bande intermédiaire, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la disposition de l'obturateur à un emplacement décalé par rapport -au centre du couvercle, l'emboutissage de la coupelle étant tel qu' il affecte une zone de métal perturbé qui entourel'ouverture de l'obturateur et pénétrant dans la partie périphérique du couvercle, puis la découpe du flan du couvercle, ces étapes étant réalisées avant la formation, à la périphérie du couvercle, d'un panneau de coopération avec un mandrin, d'un panneau de soudage et d'une boucle, placés à la circonférence, afin que le couvercle soit terminé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la formation de l'obturateur à triple pli comprend la délimitation de l'obturateur par une découpe formée dans le panneau qui se trouve sous la bande intermédiaire, cette découpe laissant une courte partie non coupée qui constitue une articulation reliant l'obturateur au panneau lorsque l'obturateur a été séparé du panneau par enfoncement. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé ence que la découpe est formée par une incision. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la découpe est à assurée par cisaillement avec décalage permettant la séparation de l'obturateur du panneau. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la découpe traverse le panneau sauf dans une partie d'articulation adjacente au centre du flan. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2, 5 et 4, caractérisé en ce que la découpe traverse complètement le panneau sauf au niveau d'une partie d'articulation adjacente au bord extérieur du flan. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bande intermédiaire est disposée autour de l'ouverture sauf au niveau d'une courte partie d'articulation, et une simple partie métallique décalée est disposée entre l'ouverture et le panneau au niveau de la partie d'articulation. 8. Couvercle de boîte comportant un obturateur à triple pli dans une face et un panneau de coopération avec un mandrin, un panneau de soudage et une boucle, placés circonférentiellement autour du couvercle afin que la f-ixation de celui-ci sur la paroi cylindrique d'une boité soitlàcilftée, l'obturateur à triple pli délimitant une ouverture dans le couvercle, une bande intermédiaire étant repliée sous l'ouverture et à l'extérieur de celle-ci afin qu'elle soit disposée sous le couvercle, le panneau disposé sous l'ouverture étant relié au bord externe de celle-ci, une incision étant formée dans le panneau sous la bande intermédiaire afin qu'elle délimite l'obturateur, ledit couvercle étant caractérisé en ce que l'obturateur est placé sur le côté du couvercle, et l'incision est interrompue au niveau d'une articulation, cette intèrruption se trouvant au niveau du bord du panneau de coopération avec un mandrin. 9. Couvercle selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pli de la bande intermédiaire est interrompu au niveau de la partie d'articulation, et l'obturateur est raccordé au panneau par un simple décalage au niveau de cette interruption.