Brevet FR2471927A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne des récipients et en particulier des récipients ou boîtes en matière plastique conçus pour recevoir des dessus de boite métalliques sertis, notamment de la variété facile à ouvrir. L'invention est ap- plicable particulièrement, bien que non exclusivement, à des boîtes stérilisables, c'est-à-dire aptes à subir, une fois remplies de produit et fermées, un traitement thermique de stérilisation de la boîte et de son contenu. On a déjà proposé de fixer un dessus de boîte métallique sur une boite en matière plastique sensiblement par le procé- dé même adopté depuis longtemps pour les- boîtes métalliques. Toutefois, du fait que la rigidité de matière plastique est nettement inférieure à celle de métal, l'obtention de sertis- sages satisfaisants et fiables soulève des difficultés. Cel- les-ci s'accusent dans le cas de boîtes contenant des produits alimentaires à stériliser, en raison des efforts que les boi- tes risquent de subir au cours de la stérilisation et du très haut degré d'intégrité nécessaire pour éviter la détériora- tion microbiologique du contenu. La demanderesse s'est préoccupée de réaliser une boîte en matière plastique que l'on puisse réunir par sertissage à un dessus de boite courant de manière satisfaisante et fiable au cours de longues campagnes de production. Elle a constaté que l'on peut atteindre ce but par conception judi- cieuse de l'anneau de sertissage de la boîte, c'est-à-dire de la partie de boîte qui doit faire partie du serti. Suivant un premier aspect de la présente invention, il est prévu, en combinaison, une boîte en matière plastique et un dessus de boite métallique, le dessus de boîte comportant un anneau de sertissage qui présente un flanc de cuvette tronconique et un panneau de sertissage arqué s'étendant en- tre le flanc de cuvette et un bord libre constitué par un ourlet périphérique, la boîte en matière plastique comportant un fond solidaire d'une paroi latérale, dressée vers le haut, qui présente un anneau de sertissage définissant le débouché de la boîte et conçu pour être réuni par un serti avec l'an- neau de sertissage du dessus de boîte, l'anneau de sertissage de la boîte comprenant une paroi de sertissage tronconique, un rebord orienté à peu près radialement qui offre un bord péri- phérique libre autour de la boite, et un arrondi reliant la paroi de sertissage au rebord, et étant telle que, quand le dessus de boite est en position de sertissage, les anneaux de sertissage de la boîte et du dessus de boîte sont en con- tact mutuel sensiblement continu sur toute la longueur axiale de l'anneau de sertissage de la boite, la paroi de sertissa- ge de la boite étant dans l'ensemble juxtaposée, avec contact mutuel, au flanc de cuvette du dessus de boîte, et l'arrondi ainsi que le rebord de la boite étant dans l'ensemble juxta- posés, avec contact mutuel, au panneau de sertissage du des- sus de boite, intérieurement à l'ourlet de ce dernier. Suivant un second aspect de l'invention, il est prévu, en combinaison, une boite en matière plastique comportant un fond solidaire d'une paroi latérale dressée vers le haut et qui présente un débouché, et un dessus de boîte métallique relativement rigide refermant ce débouché, ledit dessus de boite comprenant un panneau central et un anneau de sertissa- ge qui part vers le haut du pourtour du panneau central et comprend un flanc de cuvette tronconique et un panneau de sertissage arqué s'étendant entre le flanc de cuvette et un bord libre constitué par un ourlet périphérique, la paroi la- térale de la boîte présentant un anneau de sertissage qui définit ledit débouché et est destiné à être réuni par serti avec l'anneau de sertissage du dessus de boite, l'anneau de sertissage de la boite comprenant une paroi de sertissage tronconique, un rebord orienté à peu près radialement qui of- fre un bord périphérique libre autour de la boite, et un ar- rondi qui réunit la paroi de sertissage au rebord, la boite et le dessus de boite prenant pour le sertissage des posi- tions liées par une relation telle que les anneaux de sertis- sage de la boite et du dessus de boite sont en contact mutuel sensiblement continu sur toute la longueur axiale de l'anneau de sertissage de la boite, la paroi de sertissage de la boite étant dans l'ensemble juxtaposée, en contact mutuel, au flanc de cuvette du dessus de boite, et l'arrondi ainsi que le re- bord de la boite étant dans l'ensemble juxtaposés, en contact mutuel, au panneau de sertissage du dessus de boite, inté- rieurement à l'ourlet de ce dernier. De préférence,l'angle de conicité naturelle de la paroi 2471927. de sertissage de la boite est au plus égal à celui du flanc de cuvette du dessus de boite, le dessus de boîte est emman- ché à force dans la boite sur toute la longueur du flanc de cuvette, le dessus de boîte est sans aucun contact avec la boite sous réserve dudit contact sensiblement continu entre les anneaux de sertissageet l'arrondi de la boîte présente, sur sa longueur axiale, un rayon de courbure naturel sensi- blement égal au rayon de courbure de la partie juxtaposée du panneau de sertissage. Le rebord et la paroi de sertissage de la boite peuvent présenter des épaisseurs de matière sensiblement constantes, celle de la paroi de sertissage étant supérieure à celle du rebord. Avec un tel agencement et comme décrit en particulier, l'arrondi de la boite est défini entre des surfaces en sec- teur torique extérieure (concave) et intérieure (convexe), ladite surface intérieure ayant un plus grand rayon que la surface extérieure. Pour faire bien comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple une boîte à produit alimentaire stérilisable selon l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente la boîte, avant sa fermeture, en coupe verticale médiane; - la figure 2 représente à plus grande échelle la zone d'anneaux selon la figure 1 immédiatement avant qu'on n'opère le sertissage fixant à la boîte un dessus de boite facile à ouvrir, et - la figure 3 représente à grande échelle la même zone d'anneau après sertissage. Sur les dessins, on voit en 9 une boîte stérilisable pour produit alimentaire solide ou semi-liquide, façonnée par moulage par injection ou thermoformage en une matière plasti- que appropriée telle que polypropylène ou polyéthylène à hau- te densité, de préférence à perméabilité assez faible pour s'opposer à la pénétration d'oxygène. Cette boite présente un fond circulaire 10, creusé en coupelle vers l'intérieur, et une paroi latérale 11 de forme générale tronconique qui s'étend vers le haut en divergeant depuis le pourtour du fond jusqu'au débouché 18 de la boîte. Comme on le voit d'après la figure 1 et d'après la fi- gure 2 (qui est une vue grossie de la zone d'anneaux 12 de la figure 1), la paroi latérale 11 comporte un tronçon tron- conique inférieur long 13 et un tronçon tronconique supérieur court 14. Les tronçons de paroi 13 et 14 divergent tous deux à l'opposé du fond 10 de laboîte (c'est-à-dire vers le haut sur les figures); ils sont réunis par un épaulement 15, sen- siblement horizontal, qui présente une face annulaire 16 di- rigée vers le haut à l'intérieur de la boîte, et une face an- nulaire 17, sensiblement horizontale, dirigée vers le bas à l'extérieur de la boite. Ainsi qu'il apparaîtra plus loin, le tronçon de paroi 14 constitue la partie de la paroi laté- rale 11 à incorporer au serti; par conséquent, il sera dit ci-après "paroi de sertissage". Le bord terminal libre 21 de la boîte est façonné sous forme de rebord annulaire 20 rabattu vers l'extérieur (c'est- à-dire horizontal sur les figures 1 et 2), réuni à la paroi de sertissage par un arrondi 22. La paroi de sertissage 14 présente une épaisseur de matière uniforme; de même, le rebord 20 a une épaisseur de matière uniforme. Cette épaisseur du rebord est nettement in- férieure à l'épaisseur de la paroi de sertissage, les parties d'épaisseurs différentes étant réunies par l'arrondi 22, dont l'épaisseur diminue progressivement depuis la paroi de sertis- sage jusqu'au rebord. Les surfaces radialement extérieure 40, concave, et radialement intérieure 41, convexe, qui délimitent l'arrondi sont situées sur des secteurs toriques respectifs engendrés par des cercles ayant des centres et 02 et des rayons R1 et R2 respectivement. Les faces inférieure 42 et supérieure 43 délimitant le rebord 20 sont tangentielles aux faces radialement extérieure 44 et radialement intérieure délimitant la paroi de sertissage 14. Le dessus de boite 19 (figure 2) à poser sur la boite est un fond de boite courant de la variété facile à ouvrir, façonné par estampage en aluminium ou fer-blanc. Il comporte un panneau central plat 24, et un anneau de sertissage 25 qui entoure le panneau central et présente un flanc de cuvette tronconique 26 qui le relie d'un seul tenant avec le panneau central par un talon circulaire 60. Le flanc de cuvette di- 2471 927 verge à partir du panneau central, c'est-à-dire vers le haut sur la figure 2. Le panneau central 24 comporte une section amovible 27 (représentée en partie seulement) dont le pourtour est déli- mité par une ligne d'amorce de déchirure 28. L'utilisateur peut détacher de manière connue la section amovible en la déchirant suivant cette ligne 28, au moyen d'une tirette non représentée qui lui est fixée, pour accéder au contenu du récipient. Outre le flanc de cuvette 26, l'anneau de sertissage 25 comprend un panneau de sertissage arqué 29 qui rejoint le fond de cuvette et se fond avec lui par son pourtour inté- rieur. Le long de son bord extérieur, le panneau de sertissa- ge est rabattu sur lui-même vers l'intérieur pour former un ourlet 31 à bord libre coupé 32. Comme on le voit d'après la figure 2, le rayon de cour- bure de l'ourlet 31 est faible par rapport à celui du reste du panneau de sertissage 29. Outre l'ourlet, le panneau 29 comporte une partie moyenne principale 70, à grand rayon de courbure, qui s'étend d'une manière générale radialement au- tour du dessus de boite et porte extérieurement l'ourlet 31, et une partie marginale intérieure 71, à rayon de courbure intermédiaire entre ceux de l'ourlet 31 et de la partie mé- diane 70. On voit qu'il n'existe pas de brusque transition entre la partie moyenne 70 et l'ourlet 31 ni entre la partie et la partie marginale 71; dans ces régionsle rayon de courbure varie afin que les diverses parties du panneau de sertissage se rejoignent uniment de part et d'autre. Sur la boîte, le rebord 20, l'arrondi 22 et la paroi de sertissage 14 constituent ensemble un anneau de sertissage destiné à assurer, d'une manière qu'on exposera en détail, la fixation fiable et hermétique du dessus de boite sur la boîte. Cet anneau de sertissage est désigné sur la figure 2 par la référence générale 50. La figure 3 représente le serti terminé. D'après cette figure, on voit que l'anneau de sertissage 50, vu en coupe droite, a été refaçonné de façon à prendre la forme d'un U retourné présentant des branches intérieure 51 et extérieure 52 sensiblement parallèles. L'anneau de sertissage 25 a été 2471927, refaçonné de manière à épouser étroitement l'anneau de ser- tissage 50. De ce fait, il présente trois sections sensible- ment parallèles 53, 54, 55 reliées en série, les sections 53 et 55 formant les faces intérieure et extérieure du serti et la section 54 étant interposée entre les branches 51 et 52 pour les séparer l'une de l'autre. L'anneau de sertissage présente aussi des coudes majeur 56 et mineur 57 aqui ré- unissent les sections par paires 53, 55 et 55, 54, au sommet et à la base respectivement du serti. En gros (mais non ri- goureusement), la section 53 est formée par le flanc de cu- vette 29, tandis que les sections 54, 55 et les coudes 56, 57 sont formés par le panneau de sertissage 29. Le procédé adopté pour réaliser le serti peut être tra- ditionnel. Selon un procédé préféré, la boite, sur le sommet de laquelle le dessus de boite repose librement, subit par- dessous une poussée qui la soulève et l'applique contre un mandrin de sertissage, lequel vient porter face à face contre la face radialement intérieure du flanc de cuvette 26 du dessus de boite, puis une pression axiale est appliquée à 1' ensemble boite-dessus de boite afin d'enfoncer suivant l'axe de la boite, le dessus de boite jusqu'en position voulue. Alors que le mandrin de sertissage maintient le dessus de boite dans cette position, un premier et un second galets de sertissage entrent successivement en contact avec l'anneau de sertissage 25 du dessus de boite et appliquent des pressions dirigées radialement vers l'intérieur afin que le premier galet réunisse et verrouille l'un dans l'autre le panneau de sertissage 29 et le rebord de boite 20 et que le second galet confère par compression au serti résultant l'étanchéité né- cessaire. Pendant la réalisation du serti, le mandrin de sertissa- ge oppose une réaction aux forces appliquées radialement vers l'intérieur au dessus de boite par les galets de sertissage en portant contre le flanc de cuvette comme indiqué ci-dessus. L'effet de soutien et de positionnement ainsi exercé sur le dessus de boîte est essentiel, mais non suffisant en soi pour assurer un bon façonnage du serti. La demanderesse a constaté que, pour obtenir ce résultat, il est souhaitable ou essen- tiel d'établir les relations suivantes: 2471927.1 (1) L'angle de conicité 91 (figure 2) de la paroi de sertissage 14 doit être au plus égal, et de préférence infé- rieur, à l'angle de conicité 2 du flanc de cuvette 26. Typi- quement, 81 est compris entre 0 et 50 et G2' entre 5 et 90. Il est préférable que 02 présente par rapport à 81 un écart en plus compris entre 2 et 4 . (2) Le dessus de boite inséré dans la boîte doit porter positivement contre celle-ci sur toute la longueur du flanc de cuvette considérée-de bas en haut à partir du talon 60. Le jeu négatif existant dans la zone d'emmanchement doit être compris entre des limites basse et haute qui représentent respectivement 0,1% et 1,0% de la valeur appropriée du dia- mètre de la boite. (3) Le dessus de boîte ne doit pas porter contre l'épau- lement 15 de la boite. Le jeu nominal prévu entre la face inférieure du panneau central 24 et la face supérieure 16 de l'épaulement doit être au moins suffisant. pour couvrir les tolérances de fabrication, de façon que le dessus de boite ne vienne pas toucher l'épaulement. L'épaulement ne joue qu'un rôle faible ou nul dans l'opération de sertissage en tant que telle et peut être supprimé dans certaines applications. Il est toutefois intéressant pour constituer une protubérance empêchant les doigts d'entrer en contact avec le bord brut subsistant sur la boîte lorsqu'on a détaché la partie amovi- ble 27 du dessus de boîte 19; à cette fin, on fait en sorte que le pourtour intérieur de la face supérieure de l'épaule- ment 15 soit décalé radialement vers l'intérieur par rapport à la ligne d'amorce de déchirure 28, comme représenté. (4) L'arrondi 22 de la boîte doit avoir un rayon inté- rieur R2 sensiblement égal au rayon extérieur R3 de la partie marginale intérieure du panneau de sertissage 29. (5) La paroi de sertissage 14 doit avoir une hauteur suffisante pour que une fois le dessus de boite enfoncé par le mandrin de sertissage jusque dans la-position prévue par rapport à la boîte, pour permettre l'action des galets de sertissage, le talon 60 ayant alors la position indiquée sur la figure 3-, les anneaux de sertissage 25, 50 du dessus de boite et de la boîte portent l'un contre l'autre sur une zone de contact qui s'étend sans interruption du talon 60 du 247192Z 1 dessus de boîte jusqu'au bord libre 21 de la boite. (6) L'épaisseur de la paroi de sertissage 14 doit être supérieure à celle du rebord 20. Avantageusement, l'épaisseur de la paroi de sertissage est de 0,65 à 0,75 mm et celle du rebord, de 0,40 à 0,50 mm. Une boite stérilisable 9 qui se prête, ainsi que l'a constaté la demanderesse, à former des sertis satisfaisants et fiables avec des dessus de boite faciles à ouvrir, du type vendu par la demanderesse sous la désignation EO22B, est fa- çonnée par thermoformage en polypropylene et présente un an- neau de sertissage 50 répondant à la spécification suivante: Hauteur hors tout 5,6 mm Diamètre hors tout (au niveau du bord libre 21) 71,5 mm Diamètre intérieur (au niveau de l'épaulement 15) 65 mm Largeur radiale du rebord (20) 0,9 mm Epaisseur de matière du rebord (20) 0,5 mm Hauteur de la paroi de sertissage (14) 3,5 mm Angle de conicité (O1) de la paroi de sertissage (14) 5 Epaisseur de la paroi de sertissage (14) 0,7 mm Rayon extérieur (R1) de l'arrondi (22) 1,5 mm Rayon intérieur (R2> de l'arrondi (22) 2,3 mm Avec ces dimensions, le dessus de boite, en position de sertissage, présente un jeu négatif de 0,075 mm par rapport à la boite au niveau du coude 60, et un interstice de 1,3 mm existe entre les faces opposées 16 et 27 au niveau de l'épau- lement 15. Le champ d'application de l'invention n'est pas limité au cas décrit en particulier de boites pour produits alimen- taires stérilisables, mais s'étend aussi à des boites pour autres produits et à des boîtes qui n'ont pas à être stérili- sées. La boîte peut être façonnée par thermoformage ou par moulage par injection, en polyéthylene à haute densité, poly- propylene ou autre matière thermoplastique appropriée. Le dessus de boîte peut être soit en plaque de fer blanc ou d' acier adéquat, soit en aluminium, il peut-être ou non de la variété facile à ouvrir. 2471 92' REVEND I CAT IONS 1. Combinaison d'une boîte en matière plastique et d'un dessus de boîte métallique caractérisée en ce que le dessus de boîte (19) comporte un anneau de sertissage (25) qui pré- sente un flanc de cuvette tronconique (26) et un panneau de sertissage arqué (25) s'étendant entre le flanc de cuvette et un bord libre (32) constitué par un ourlet périphérique (31), la boîte en matière plastique comportant un fond (10) solidaire d'une paroi latérale (13) dressée vers le haut, qui présente un anneau de sertissage (50) définissant le dé- bouché de la boite et conçu pour être réuni par un serti avec l'anneau de sertissage (25) du dessus de boîte, l'anneau de sertissage de la boîte comprenant une paroi de sertissage tronconique (14), un rebord (20) orienté à peu près radiale- ment qui offre un bord périphérique libre (21) autour de la boîte, et un arrondi (22) reliant la paroi de sertissage au rebord, et étant telle que, quand le dessus de boite est en position de sertissage, les anneaux de sertissage de la boîte et du dessus de boite sont en contact mutuel sensiblement continu sur toute la longueur axiale de l'anneau de sertissa- ge de la boîte, la paroi de sertissage de la boîte étant dans l'ensemble juxtaposée, avec contact mutuel, au flanc de cu- vette du dessus de boîte, et l'arrondi ainsi que le rebord de la boîte étant dans l'ensemble juxtaposés, avec contact mu- tuel, au panneau de sertissage du dessus de boîte, intérieu- rement à l'ourlet de ce dernier. 2. Combinaison selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle de conicité naturelle (O1) de la paroi de sertissage (14) de la boite est au moins égal à l'angle de conicité naturelle (e2) du flanc de cuvette (26) du dessus de boîte. 3. Combinaison selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'angle de conicité naturelle (e) de laparoi de sertissage (14) de la boîte est compris entre 0 et 5 , et 1' angle de conicité naturelle (O2) du flanc de cuvette (26) du dessus de boîte, entre 5 et 90. 4. Combinaison selon la revendication 2 ou 3, caractéri- sée en ce que l'angle de conicité naturelle (O) de la paroi de sertissage (14) de la boîte présente, par rapport à l'angle de conicité naturelle (02) du flanc de cuvette (26) du dessus de boîte, un écart en plus compris entre 2 et 4 . 5. Combinaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dessus de boîte, en position de sertissage, est emmanché à force dans la boîte sur toute la hauteur du flanc de cuvette (26) du dessus de boite. 6. Combinaison selon la revendication 5, caractérisée en ce que le jeu négatif existant dans la zone d'emmanchement à force est compris entre 0,1 et 1,0% de la valeur appropriée du diamètre du récipient. 7. Combinaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, lorsqu'il est en posi- tion de sertissage, le dessus de boîte est sans aucun contact avec la boîte, sous réserve dudit contact sensiblement conti- nu entre les anneaux de sertissage. 8. Combinaison selon l'une quelconque des revendications présédentes, caractérisée en ce que l'arrondi (22) de la boî- te présente un rayon naturel intérieur (R2) sensiblement égal au rayon naturel extérieur (R3) du point correspondant du panneau de sertissage (25) du dessus de boîte quand le des- sus de boîte est en position de sertissage. 9. Combinaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le rebord (20) et la pa- roi de sertissage (14) de la boîte ont chacun une épaisseur de matière sensiblement constante, l'épaisseur de la paroi de sertissage étant supérieure à celle du rebord. 10. Combinaison selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'épaisseur de la paroi de sertissage (14) est com- prise entre 0,65 et 0,75 mm et l'épaisseur du rebord, entre 0,40 et 0,50 mm. 11. Combinaison d'une boîte en matière plastique, compor- tant un fond solidaire d'une paroi latérale dressée vers le haut et qui présente un débouché, et d'un dessus de boîte métallique relativement rigide refermant ce débouché, carac- térisée en ce que ledit dessus de boite (19) comprend un pan- neau central (24) et un anneau de sertissage (25) qui part vers le haut du pourtour du panneau central et comprend un flanc de cuvette tronconique (26) et unpanneau de sertissage il arqué (29) s'étendant entre le flanc de cuvette et un bord libre (32) constitué par un ourlet périphérique (31), la pa- roi latérale de la boîte présentant un anneau de sertissage (50) qui définit ledit débouché et est destiné à être réuni par serti avec l'anneau de sertissage (25) du dessus de boîte, l'anneau de sertissage de la boîte comprenant une paroi de sertissage tronconique (14), un rebord orienté à peu près radialement (20) qui constitue un bord périphérique libre (21) autour de la boite, et un arrondi (22) qui réunit la paroi de sertissage (14) au rebord (20), la boite et le-des- sus de boîte prenant pour le sertissage des positions liées par une relation telle que les anneaux de sertissage de la boite et du dessus de boite -sont en contact mutuel sensible- ment continu sur=toute la longueur axiale de l'anneau de ser- tissage de la boîte, la paroi de sertissage de la boîte étant dans l'ensemble juxtaposée, en contact mutuel, au flanc de cuvette du dessus de boite et-l'arrondi ainsi que le rebord de la boite étant dans l'ensemble juxtaposés, en contact mu- tuel, au panneau de sertissage du dessus de boite, intérieure- ment à l'ourlet de ce dernier. 12. Boite en matière plastique pour combinaison selon l'une quelconque des revendicaitons 1 à 12.