Brevet FR2472515A1 — publié le 19810703

La présente invention concerne la fabrication d'ar- ticles en métal au départ de pièces à usiner qui sont façonnées en ces articles par étirage, forgeage et/ou n'importe quel autre processus de production sans copeaux et avec l'emploi d'agents lubrifiants et qui, après leur façonnage, sont revêtus d'un certain nombre de couches protectrices. Conformément à la présente in- vention, on a recours, lors de la mise en oeuvre du pro- cédé de production sans copeaux, à des agents lubrifiants qui sont solubles dans un liquide contenant des agents liants qui sont déposés à partir du liquide et sur l'ar- ticle, de façon à former la couche protectrice. La présente invention est décrite ci-dessous par rap- port à la fabrication de récipients en métal étirés ou forgés. La description donne ainsi une expression concrète à l'idée de l'invention, quant à un domaine de produit spé- cifique, bien que la description ne doive pour autant pas être considérée comme limitant la nature générale del'idée de l'invention. Le point de départ usuel de la fabrication des réci- pients étirés réalisés en métal, est une ébauche circulaire qui est étirée en forme de cuvette dont les parois conser- vent l'épaisseur de paroi de l'ébauche circulaire, la cuvet- te ainsi formée étant ensuite forgée de façon à engendrer un corps de récipient étfréet forgé, ladite épaisseur de paroi étant réduite au cours de l'opération de forgeage, le diamètre de la cuvette demeurant, de préférence, sensi- blement inchangé. La matière doit être lubrifiée d'une certaine manière, afin de permettre la mise en oeuvre des opérations d'étirage et de forgeage. A cette fin, on a recours à un lubrifiant qui est soigneusement éliminé par lavage après les opérations d'étirage et de forgeage, les surfaces étant ensuite séchées afin de permettre l'applica- tion subséquente d'un revêtement enrobant sur la matière étirée et forgée, ou bien on revêt l'ébauche circulaire d'une matière métallique ou plastique qui a pour effet de réduire la friction au cours des opérations d'étirage et de forgeage et qui, dans certains cas, améliore également l'ouvrabilité de la matière de base. En résumé, le pro- cédé normal de fabrication d'un récipient à l'aide de lubrifiant comporte les étapes qui suivent: 1) étirage de l'ébauche circulaire en forme de cuvette; 2) forgeage de la cuvette de manière à engendrer le corps du récipient 3) rognage de la bouche du récipient; 4) lavage soigneux des surfaces du corps du récipient; 5) séchage soigneux des surfaces du corps du récipient; 6) revêtement interne et externe en vue d'engendrer une couche de base; 7) séchage et durcissement de la couche de base; 8) décoration; 9) séchage et durcissement de la décoration; ) peinture du corps du récipient par pulvérisation interne; 11) séchage et durcissement de la peinture résultant de la pulvérisation interne; 12) façonnage final de la bouche du corps du récipient (réduction du diamètre de la bouche et déplacement vers l'extérieur du bord de la bouche); 13) inspection 14) emballage. Les points 1-3 et 12 concernent les mesures à prendre qui sont nécessaires en vue de produire un récipient étiré à partir d'une ébauche circulaire, tandis que les points 13-14 concernent des opérations supplémentaires qui sont en elles-mêmes nécessaires en combinaison avec la fabri- cation du récipient. Les points 4-11 concernent des mesures qui sont destinées à la fabrication de récipients étirés convenant à la conservation du contenu et également à l'application sur ces récipients de la décoration et de l'information souhaitées. Par conséquent, l'utilisation de lubrifiants demande un lavage soigneux dans l'état - actuel de la technique et le volume d'eau quiet nécessa-ire à cette fin, est étonnamment important. Une consommation d'eau d'approximativement 500 m3 par jour est nécessaire à une installation de production relativement petite. Les substances qui contaminent l'eau de lavage sont es- sentiellement constituées d'huile et de sulfates, en même temps que de particules du métal utilisé pour la fabri- cation du récipient. L'eau de lavage ne peut pas être envoyée directement dans le système des égoûts publics et cette eau de lavage doit être nettoyée avant de pouvoir être évacuée. Ainsi que l'introduction le mentionne, dans certaines circonstances, l'état actuel de la technique exige que les surfaces en métal de l'ébauche circulaire soient pourvues d'un revêtement sous la forme d'une matière métallique ou plastique avant de procéder à l'étirage. Après l'étirage, ce revêtement constitue une partie ou la totalité de la base destinée à recevoir une ou plusieurs couches protec- trices qui recouvrent les surfaces matérielles du produit formé. Dans certaines applications typiques, le but du revêtement de l'ébauche circulaire est d'augmenter l'ou- vrabilité de l'ébauche circulaire lorsqu'Elle est étirée, tandis que dans d'autres applications, le revêtement a une fonction lubrifiante. On peut appliquer le revêtement par mise en oeuvre de divers procédés, par exemple par revête- ment électrolytique, auquel cas la matière sous forme li- quide est appliquée à des surfaces préalablement nettoyées, cette opération étant suivie d'un séchage afin d'engendrer une pellicule sèche. Des exemples de cette dernière tech- nique sont donnés, par exemple, dans les brevets des Etats- Unis d'Amérique NO 3 114 725 et 3 206 848. Le brevet suédois SE 326 935 décrit un procédé pour augmenter l'ouvrabilité d'une matière à façonnabilité comparativement faible par le revêtement électrolytique de cette matière d'une mince couche d'une matière à façonnabilité supérieure. L'étirage a ensuite lieu en utilisant des lubrifiants et sans un quelconque chauffage préalable, de façon à éviter l'alliage à la jonction entre le revêtement et la matière de base. Ainsi, selon ce brevet suédois, le revêtement a lieu avant l'étirage de la matière. D'autre part, conformément à la présente invention, les surfaces de la matière reçoivent leurs revêtementsprotecteurs après l'achèvement des opérations d'étirage. - Le brevet suédois SE 363 130 illustre également un procédé de prétraitement de la matière, par exemple un -10 feuillard ou une tôle, par une couche protectrice cons- tituée d'un polymère organique filmogène, soluble dans l'eau, ladite couche protectrice étant susceptible de servir de lubrifiant préalablement, par exemple, au lami- nage, à l'étirage ou au forgeage. Ainsi, ce dernier brevet décrit également un procédé au cours de la mise en oeuvre duquel le revêtement a lieu avant que la matière ne soit reformée. Ce procédé est tout particulièrement destiné à engendrer une surface qui convient à un émail- lage ultérieur. Le brevet britannique GB 1 517 732 décrit l'utilisa- tion d'un étirage.et d'un forgeage pour la production de récipientsà paroies minces réalisés en acier. Conformé- ment à-ce procédé, au moins un côté d'une tôle est revêtu d'une résine organique, après quoi la tôle revêtue de résine est chauffée jusqu'à ce que la résine adhère au métal et de manière à provoquer le durcissement de cette résine. Les ébauches circulaires à partir desquelles le récipient est ulétrieurement étiré, sont ensuite découpées à l'emporte- pièce. La résine sert de lubrifiant à la fois au cours des opérations d'étirage et de forgeage. La ré- sine contient également un additif lubrifiant lorsque cela se révèle nécessaire. Le brevet britannique en question décrit également un procédé conformément auquel la matière est revêtue avant l'étirage d'une couche qui subsiste sur la paroie du récipient après l'étirage. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 108 099 décrit un procédé de fabrication de récipient étirés conformément auquel le lubrifiant fait partie de la couche protectrice du récipient, outre le fait de servir de lu- brifiant et d'agent de refroidissement après l'opération d'étirage. Ainsi, ce brevet des Etats-Unis d'Amérique décrit également comment, avant la mise en oeuvre de l'opération d'étirage, la matière de base est revêtue d'une matière additionnelle qui, d'une part, permet la mise en oeuvre de l'étirage réel et qui, d'autre part, fait partie de la couche protectrice donnée au récipient après l'achèvement de l'opération d'étirage. On y fait une référence tout à fait spécifique au fait que le choix approprié du lubrifiant conduit à un fini surfacique après l'étirage, qui convient à l'impression ou à la peinture directe, sans nécessiter de lavage préalable. Cependant, une fois l'opération d'étirage achevée,- le récipient est toujours séché au four. Le revêtement additionnel sur la matière de base peut bien évidemment s'appliquer par mise en oeuvre de divers procédés, par exemple par application au rouleau ou par retrait, etc. L'emploi d'agents lubrifiants et d'agents de refroidis- sement en combinaison avec des opérations d'étirage, conformément auquel le lubrifiant est éliminé par lavage après l'achèvement de l'opération d'étirage, constitue un procédé que l'on met normalement en oeuvre. Les lubri- fiants n'ont d'autre but que de lubrifier et de refroidir. Comme exemples de brevets qui ont trait à des lubrifiants qui sont utilisés de la manière que l'on vient de décrire, on peut citer le brevet britannique NO 1 143 963 et le brevet des E.U.A. NO 4 051 805. Un autre problème que l'on rencontre en combinaison avec la fabrication de récipients étirés et forgés, consis- te à parvenir au revêtement efficace de toutes les zones de la surface interne du récipient. Un simple procédé de trempage n'est habituellement pas suffisant et il faut fréquemment recourir à des procédés conformément auxquels la matière de revêtement est pulvérisée sur les surfaces internes du récipient à partir d'ajutagoe qui sont entou- rés par le corps du récipient au cours de l'opération de pulvérisation. Les considérations qui concernent le co t imposent que la matière la plus mince possible soit uti- lisée pour la confection du récipient, ce qui engendre des problèmes lors de la combinaison des exigences re- latives à l'existence d'une base suffisamment grande et de l'aptitude à résister à la déformation lorsque le contenu est conservé sous pression, par exemple dans le cas de boissons carbonatées. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 693 828 constitue un exemple d'une inven- tion conformément à laquelle la forme de la base a été conformée avec les exigences que l'on vient juste de mentionner, en même temps que la forme de cette base satisfait également le besoin de la capacité de distribu- tion, à l'aide d'un certain nombre d'ajutages, d'une couche. de revêtement totalement enveloppante sur les surfaces internes du corps du récipient. La demanderesse connaît également la production de couches protectrices pr le revêtement électrolytique des surfaces conductrices dans d'autres contextes. La deman- deresse connait également un équipement pour le revêtement tant des surfaces internes qu'externes de corps de ré- cipients. Un procédé et un dispositif qui conviennent à cette fin sont décrits, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 094 760. Ce brevet présume que les surfaces ont déjà été traitées de telle manière qu'elles soient prêtes à recevoir un revêtement engendré par un processus électrolytique. L'utilisation du revêtement électrolytique sur les surfaces d'article réalisés en tôles métalliques est éga- lement décrit, par exemple, dans le brevet britannique GB 1 117 831 dont la description indique comment un endom- magement de la couche de peinture sur, par exemple, des boîtes de fer blanc, peut être réparé par l'intermédiaire d'un revêtement électrolytique. Il est mentionné dans ce dernier brevet que l'électrolyte est constitué d'une émulsion aqueuse et qu'après l'achèvement de l'opération de revêtement, les surfaces sont lavées en utilisant de l'eau désionisée. Il y est également mentionné que le procédé de revêtement électrolytique peut comprendre non seulement la réparation de tout dommage qui se serait pro- duit, mais également son utilisation en lieu et place d'autres formes de revêtement protecteur. Le but de ce brevet est de décrire un procédé et un dispositif de production du revêtement électrolytique et il ne concerne lui-même nullement la manière dont la surface des articles doit être préparée de façon à pouvoir recevoirle revête- ment électrolytique. Ce dernier brevet présume, par consé- quentque les surfaces soient nettoyées d'une certaine manière ou soient traitées de quelqu'autre manière, afin qu'elles puissent être recouvertes d'une couche protec- trice déposée par voie électrolytique. La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de fabrication de récipientsétirés et forgés conformément auquel le nombre des opérations de fabrication est considérablement réduit. Le lavage soi- gneux nécessaire lors de la mise en oeuvre des procédés de la technique antérieure est remplacé par une simple opération de rinçage qui utilise de l'eau désionisée, mais, en même temps, l'utilisation d'un lubrifiant est conservée afin de faciliter le déroulement de l'opération d'étirage et d'obtenir une bonne qualité et des proportions de déchetE acceptables à partir du procédé de production. Conformément à la présente invention, la fabrication d'un récipient étiré et forgé a lieu par la mise en oeuvre des étapes suivantes: 1. étirage de l'ébauche circulaire en forme de cuvette, 2. forgeage de la cuvette pour former le corps du ré- cipient 3. rognage de la bouche du récipient 4. revêtement électrolytique interne et externe simul- tané d'une couche protectrice 5. rinçage à l'eau désionisée; 6. séchage partiel 7. décoration; 8. séchage et durcissement de la décoration 9. façonnage final de la bouche du corps du réci- pient (réduction du diamètre de la bouche et déplacement vers l'extérieur du bord de la bouche; 10. inspection; 11. emballage. A la lecture de la liste ci-dessus, on voit que par rapport au procédé antérieur normalement utilisé, les étapes 4-7 et 10-11 ont été éliminées du procédé antérieur et remplacées par les nouvelles étapes 4-6, avec comme résultat que le nombre d'opérations de fabrication a été réduit de 14 à 11. Après le rognage du récipient conformémertau point 3 ci-dessus, on applique une couche de peinture sur les sur- faces interne et externe du récipient par mise en oeuvre d'un procédé connu sous le nom d'électro-peinture, confor- mément auquel l'électrolyte se présente sous la forme d'une dispserion aqueuse contenant des agents liants ion'sés. L'électro-peinture se déroule sans lavage préalable, ce qui est rendu possible parce que le lubrifiant utilisé au cours de l'opération d'étirage est soluble dans l'électrolyte dans lequel le récipient est situé au cours de l'opération de peinture. Au surplus, la substance choisie comme lu- brifiant en est une qui n'exerce aucun effet nuisible sur le contenu, quant au goût, à la teinte ou à l'aspect. L'électro-peinture ne se limite pas à l'emploi d'un équi- pement de peinture spécial et peut s'utiliser en combinai- son avec tous les procédés et dispositifs qui, conformément à l'état actuel de la techniqueengendrent un revêtement satisfaisant sur les surfaces du corps du récipient. Les surfaces sont rincées après l'opération de peinture en se servant d'eau désionisée. L'opération de rinçage s'est révélée être une manière très simple d'éliminer le résidu de l'électrolyte subsistant sur les parois du récipient. On a constaté, non sans surprise, qu'un lubrifiant constitué de polyéthylène-polypropylène dispersé dans un mélange d'éther monoéthylique de glycol et d'eau mani- festait les propriétés nécessaires quant à son aptitude lubrifiante, sa solubilité dans l'électrolyte et son absence d'effet nuisible sur le contenu du récipient. Conformément à l'une de ses formes de réalisation préférées, le lubrifiant contient les ingrédients qui suivent: 0 polyéthylène- polypropylène 20-30 % en poids de préférence approxima- tivement 25 % en poids éther monoéthylique de glycol 30-40 % en poids de préférence approximati- vement 35 % en poids eau de préférence approximati- vement -50 % en poids % en poids. L'électrolyte est constituée d'eau dans laquelle le lubrifiant est présent en solution et dans laquelle des agents liants ionisés sont dispersés de façon à ce que l'électrolyte contienne les agents liants suivants: _ résine acrylique, approximativement de préférence approximativement _résine de polyester, approximativement de préférence, approximativement résine de mélamine plastifiée approximativement de préférence approximativement -résine de mélamine monomère, approximativement solvants hydrosolubles, comme des alcools ou des éthers monoéthy- liques de glycol, approximativement de préférence approximativement 0-9 % en 0-3 % en 0-9 % en -9 % en 0-4 1-3 % en % en poids poids poids poids poids poids 0-1 % en poids 0,5-3,0 % en poids 2 % en poids - -solvants insolubles dans l'eau, tels que l'isodécanol, l'alcool isotri- décylique, le dodécanol et le tétra- décanol, approximativement 0,5-2,0 %O en poids de préférence approximativement 1 % en poids plus des amines primaires, secon- daires ou tertiaires possédant un pH de 7,8 à 8,6 et, lorsqu'un revêtement blanc est né- cessaire, du bioxyde de titane à raison d'approximativement 4-5 % en poids Par conséquent, l'invention a pour objet un procédé simplifié par rapport à l'état actuel de la technique, de revêtement de récipients forgés, par des couche pro- tectrices. Outre l'élimination de l'opération de lavage déjà mentionnée plus haut, la présente invention permet de parvenir à l'application particulièrement rationnelle de couches protectrices, en même temps qu'à l'élimination des particules indésirables de la couche protectrice par l'intermédiaire d'une opération-de rinçage simple pour laquelle on se sert d'eau désionisée. Conformément à l'état actuel de la technique qui a été appliquée jusqu'à présent, la fabrication de récipients à partir d'une tôle métallique, par exemple des boîtes en fer blanc, a recours à l'emploi d'une couche de revête- ment que l'on applique sur la tôle avant l'étirage du récipient, ou d'un lubrifiant que l'on élimine complète- ment des surfaces du récipient par lavage avant l'appli- cation de la couche protectrice. L'invention diffère de l'état actuel de la technique par le fait que les lubri- fiants n'empêchent pas l'application d'une couche pro- tectrice sur les surfaces du récipient, en dépit du fait que, conformément à l'invention, les lubrifiants ne sont pas éliminés par lavage des surfaces du récipient avant le recouvrement de ces dernières de couches protectrices et qu'ils ne font pas partie du revêtement. L'effet technique conforme à la présente invention est obtenu par- ce que les lubrifiants sont solubles dans l'électrolyte dans lequel les agents liants sont présents en dispersion et à partir duquel les agents liants sont subséquemment déposés par voie électrolytique sur les surfaces du ré- cipient. Ainsi, la solubilité des lubrifiants dans l'électrolyte signifie que les surfaces du récipient seront débarrassées des traces résiduelles du lubrifiant en combinaison avec le revêtement par les couches pro- tectrices, opération qui est nécessaire pour la majorité des applications. On a décrit la présente invention ci-dessus par rap- port à l'emploi d'un revêtement électrolytique des surfaces des articles étirés. La présente invention peut évidem- ment également être appliquée à d'autres procédés de re- vêtement, à condition que les agents lubrifiants soient solubles dans le liquide qui contient un ou plusieurs agents liants qui forment les couches protectrices après l'achèvement du traitement. De manière similaire, la présente invention peut évidemment aussi s'appliquer à la fabrication d'articles autres que les récipients et pour la fabrication desquels on met en oeuvre des procédés qui ne forment pas de copeaux. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un article à partir d'un métal revêtu d'une couche protectrice, conformément auquel une pièce à usiner est façonnée en l'article par étirage, forgeage et/ou n'importe quel autre procédé non producteur de copeaux, avec emploi d'agents lubrifiants, ledit ar- ticle étant ensuite revêtu de la couche protectrice, caractérisé en ce que l'on introduit l'articles après l'opération de formage ou de façonnage, dans un liquide contenant un certain nombre d'agents liants, les agents lubrifiants précités étant enlevés de l'article en les dissolvant dans le liquide et lesdits agents liants sont déposés sur l'article de façon à former une couche pro- tectrice. 1.5 2. Procédé de fabrication suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de formage implique l'étirage de la pièce à usiner, cet étirage étant suivi d'un forgeage de manière à engendrer un récipient. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce qu'au moins la première couche protectrice est formée par dépôt électrolytique d'agents liants à partir du liquide. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'agent lubrifiant se présente sous la forme de polyéthylène-polypropylène dis- persé dans un mélange d'éther monoéthylique de glycol et d'eau. 5. Procédé suivant la fabrication 4, caractérisé en ce que la composition de l'agent lubrifiant est la sui- vante: -polyéthylène-polypropylène 20-30 %,' en poids de préférence approximativement 25 5' en poids -éther monoéthylique de glycol 30-40 % en poids de préférence approximativement 35 % en poids -eau 30-50 50 en poids de préférence approximativement 40 % en poids 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 4 et 5, caractérisé en ce que l'électrolyte est constitué d'eau dans laquelle des agents lubrifiants sont présents en solution et dans laquelle des agents liants ionisés sont dispersés, de façon que l'électrolyte contien- ne les agents liants qui suivent: résine acrylique approximativement de préférence approximativement résine de polyester approximativement de préférence approximativement résine de mélamine plastifiée, appro- ximativement de préférence approximativement résine de mélamnine monomère approxi- mativement solvants hydrosolubles tels qu'alcools ou éthers monoéthyliques de glycol, approximativement de préférence approximativement solvants insolubles dans l'eau, tels qu'isodécanol, alcool isotridécy- lique, dodécanol et tétradécanol, approximativement de préférence approximativement 0-9 % 0-3 % 0-9 Y, -9 % 0-4 1-3 en en en en poids poids poids poids % en poids % en poids 01 % en poids 0,5-3 % en poids 2 % en poids 0,5-2 % en poids 1 % en poids plus amines primaires, secondaires ou tertiaires possédant un pH de 7,8 à 8,6. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que lorsqu'on dépose une couche protectrice qui est de teinte blanche, l'électrolyte contient du bioxyde de titane à raison d'approximativement 4 à 5 % en poids.