Brevet FR2473014A1 — publié le 19810710

La présente invention concerne un récipient consti- tué par un corps et une plaque de fond de carton laminé avec une matière plastique, ainsi qu'un procédé et un dis- positif pour le fabriquer. Plus particulièrement, l'invention conce:rne un ré- cipient dans lequel la partie superposée latérale du réci- pient adhère complètement jusqu'à une distance de 2 à 3 mil- limètres de l'extrémité supérieure, et la partie pliée vers le haut de l'extrémité inférieure du corps adhère sur la partie pliée vers le bas de la périphérie de la plaque de fond; l'invention concerne aussi un procédé et un appareil de fabrication du corps et de la plaque de fond de ce ré- cipient. Des feuilles de papier laminées avec une matière plastique sont couramment utilisées pour des récipients destinés à contenir des liquides. Dans un grand nombre de ces récipients, des jus de fruits, du vin de riz, etc. sont en contact avec une partie laminée avec des feuilles de pa- pier, des feuilles d'aluminium, de la résine synthétique ou autre, afin de faciliter le bon écoulement à la tempé- rature ambiante, et les récipients sont fermés hermétique- ment avec des couvercles en forme de pellicule. En général, le liquide doit être chauffé à une température élevée pour la fermeture du récipient à la chaleur. Dans ce cas, si une région de 2 à 3 mm de la partie superposée latérale à partir de l'extrémité supérieure de la coupelle n'adhère pas complètement, le contenu suinte de l'extrémité supéri- eure de cette coupelle vers l'extérieur, par effet capil- laire. Cela nuit à la fermeture à chaud du couvercle, dont il résulte une étanchéité incomplète. Cela permet au con- tenu de fuir vers l'extérieur, à l'air de pénétrer etc. Ainsi, ce récipient ne convient pas pour contenir des li- quides qui s'écoulent à la température ambiante. La partie superposée d'une ébauche est généralement assemblée liné- airement sur une certaine largeur. Mais, comme le montre la coupe de la Figure 2, la partie assemblée ne se prolonge pas jusqu'à la surface d'extrémité intérieure. Sur cette figure, la référence 1 désigne un corps de coupelle et la référence 2 une partie superposée aux deux extrémités de l'ébauche de la coupelle. Dans certains cas, l'extrémité latérale de l'ébauche qui se trouve à l'intérieur du ré- cipient est biseautée jusqu'à une certaine distance à par- tir de l'extérieur. La partie non biseautée est pliée vers l'extérieur et les extrémités latérales du corps sont su- perposées l'une sur l'autre et sont assemblées de manière que seule la partie du corps laminée avec du polyéthylène soit en contact avec le liquide à l'intérieur du récipient. Cela élimine l'infiltration du liquide quand le bord laté- ral est coupé et exposé au liquide. Dans tous les cas, dans un récipient courant, collé en forme de coupelle, et destiné à contenir des liquides, la partie assemblée est telle que le montre la Figure 2. Etant donné que le liqui- de à l'intérieur du récipient est porté à une température élevée quand le couvercle est fixé à chaud, le liquide s' infiltre par effet capillaire vers l'extérieur, à partir d'une partie b non fermée. Cela nuit à la fermeture à chaud et pose des problèmes de fabrication. En général, au moment du collage de la partie laté-- rale superposée du corps du récipient pour former ce corps, la surface de contact d'un émetteur à'ultrasons avec la partie latérale supérieure superposée est plane. Cependant, si la partie latérale superposée est fixée avec cet émetteur d'ultrasons courant, l'adhérence diminue progres- sivement à partir du centre de la surface de contact de l'émetteur vers l'intérieur et l'adhérence aux deux extré- mités, particulièrement dans les parties qui se trouvent à2 ou 3 millimètres des extrémités, n'est pas complète. Si une tentative est faite pour faire adhérer complètement ces parties, des problèmes apparaissent tels que des fis- sures vers le milieu de la partie latérale superposée. Un dispositif est généralement utilisé pour compri- mer à chaud la plaque de fond du récipient. Ce dispositif consiste en un moule extérieur à compression qui reçoit la partie adhérente de l'extrémité inférieure du corps du récipient et la périphérie de la plaque de fond et un outil de moiletage tournant à l'intérieur de ce moule. Etant donné que la partie de l'outil de moletage amenée en contact avec la partie adhérente précitée dans le sens de la rotation comporte un grand nombre de parties en creux et en relief, des fissures -se forment conduisant à des fuites du contenu, etc. Un objet essentiel selon l'invention est donc de proposer un récipient constitué par un corps et une pla- que de fond en carton laminé avec une matière plastique comme matière première, et dans lequel la partie laté- rale superposée du corps adhère complètement et la par- tie pliée vers le haut de l'extrémité inférieure du corps et la partie pliée vers le bas de la périphérie de la plaque de fond adhère complètement pour obtenir une étan- chéité excellente; un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un appareil de fabrication de ce récipient. Dans le but d'obtenir ces résultats, ainsi que d'autres, l'invention concerne donc un récipient qui se caractérise par le fait que la partie latérale superposée du corps adhère parfaitement jusqu'à une distance de 2 à 3 mm de l'extrémité supérieure, et dontla partie pliée vers le haut de l'extrémité inférieure du corps et la partie pliée vers le bas de la périphérie de la plaque inférieure adhérente entr'elles. Selon un autre objet, l'invention concerne un dispositif de formation destiné à fabriquer ce récipient et comprenant un dispositif de soudage par ultrasons, com- prenant un émetteur d'ultrasons avec..une partie décalée entre une surface de contact et la partie latérale super- posée du récipient à deux ou troismm de l'extrémité supé- rieure, et une surface de contact avec la partie au- dessous des deux à trois mm de l'extrémité supérieure *t473614 et un moule extérieur à compression dans lequel peuvent être placés la circonférence extérieure de la partie adhé- rente de la périphérie de la plaque de fond et le corps, ledit moule. comprenant une ouverture circulaire en son centre pour un arbre de moletage et dont le diamètre est suffisamment supérieur à celui de l'arbre; et un outil de moletage en forme de disque destiné à comprimer vers l'extérieur la partie adhérante contre la paroi intérieure dudit moule, avec une paroi circonférentielle extérieure en contact avec la partie adhérante de l'extrémité infé- rieure du corps du récipient et la plaque de fond, et une rainure annulaire d'une certaine largeur dans la partie centrale, l'outil de moletage tournant autour de son axe et également le long de la paroi intérieure de l'ouverture circulaire. Selon un autre aspect encore, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un récipient du type décrit ci-dessus, ce récipient comprenant un corps et une plaque de fond fabriqués avec le dispositif de formation. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre et sur les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels La Figure 1 représente un récipient assemblé de type courant, la Figure 2 est une coupe partielle à grande échelle de la partie assemblée du récipient de la figure 1, montrant particulièrement la partie de 2 à 3 mm au-dessous de l'extrémité supérieure du récipient selon l'invention, et en coupe suivant la ligne B- B de la Figure 3, la Figure 3 est une coupe suivant-la ligne A-A de la partie assemblée à 2 ou 3 mm de l'extrémité supérieure durécipient de la. figure 4, la Figure 4 représente un récipient assemblé selon l'invention, la Figure 5 est une vue en perspective d'un premier 247301 4' mode de réalisation de l'émetteur d'un dispositif de sou- dage aux ultrasons selon l'invention,'- la Figure 6 est une vue en perspective de la partie de contact de l'émetteur de la Figure 5, la Figure 7 est une coupe partielle montrant la ma- nière dont le soudage est effectué par le dispositif de soudage aux ultrasons selon l'invention, la Figure 8 est une vue en perspective montrant la forme d'un émetteur d'ultrasons selon un second mode de réalisation et destiné au récipient selon l'invention, la Figure 9 est une vue de face de l'émetteur de la Figure 8, la Figure 10 est une vue en perspective montrant la forme de la partie de contact de l'émetteur de la Figure 8, la Figure Il montre la manière dont le soudage est effectué par le dispositif de la Figure 8, la Figure 12 est une vue en perspective d'un outil de moletage utilisé pour former la partie inférieure d'un récipient courant, la Figure 13 montre lé dispositif de formation du fond du récipient selon l'invention, et la Figure 14 est une vue en perspective de 1' outil de moletage du dispositif de formation de fond selon l'in- vention. L'objet essentiel de l'invention est donc de réa- liser un récipient comprenant un corps de récipient et une plaque de fond en carton laminé avec une manière plas- tique comme matière première, et dans lequel la partie latérale superposée du corps adhère complètement, et la partie pliée vers le haut de l'extrémité inférieure du corps adhère complètement sur la partie pliée vers le bas de la périphérie de la plaque de fond, pour obtenir une excellente étanchéité; l'invention concerne aussi un pro- cédé et un appareil de fabrication de ce récipient. La Figure 4 représente le récipient selon l'invention dans lequel le joint latéral à 2 ou 3 mm de l'extrémité supé- rieure, désigné par la référence 3, est formé par une partie entièrement collée avec un adhésif pour éliminer les problèmes de la technique antérieure. La Figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la Figure 4. Comme le montre la Figure 2 qui est une coupe suivant la ligne B-B de la Figure 4, dans la partie du joint latéral entre 2 à 3 mm de l'extrémité supérieure, la fermeture est in- complète, laissant une partie b non fermée. Dans la par- tie qui se trouve au-dessous de ces 2 à 3 mm de l'extré- mité supérieure, cela présente peu de problèmes pour la fermeture à chaud du couvercle de sorte que cette con- dition est acceptable. Cependant, en assurant une ferme- ture complète de la partie 3 (partie complètement fermée) entre 2 et 3 mm de l'extrémité supérieure, la fermeture à chaud avec un couvercle à haute température peut se faire de façon complète. En ce qui concerne le procédé et l'appareil de soudage de la partie superposée du corps du récipient selon l'invention, les Figures 5 et 6 représentent un premier mode de réalisation d'un émetteur d'ultrasons d'un dispositif de soudage aux ultrasons selon l'inven- tion, dans lequel une rainure longitudinale légèrement épaulée est formée au milieu de la surface de contact de l'émetteur, les deux cotés de la rainure de la surface de contact étant progressivement épaulées vers le centre pour obtenir un résultat excellent. Sur ces figures, la référence 4 désigne des premières parties épaulées, la référence 5 désigne une seconde partie épaulée et la ré- férence 6 une rainure longitudinale centrale tandis que la référence 7 désigne les surfaces de contact. Les di- mensions de l'émetteur d'ultrasons sont les suivantes La différence de hauteur entre les surfaces de contact 7 et la seconde partie épaulée 5 est 0,02 mm, la largeur de la surface inférieure de l'émetteur est 12,7 mm, les côtés des surfaces de contact mesurent chacun 4,5 mm, la longueur 247301I4. des surfaces de contact est 152,4 mm, la longueur de cha- cune des premières parties épaulées 4 est 11,2 mm, la longueur de la seconde partie épaulée est 90 mm, la pro- fondeur de-la rainure longitudinale centrale 6 est 0,02mm et sa largeur est 3,7 mm. Avec un dispositif de soudage aux ultrasons comportant cet émetteur, le soudage de la partie superposée du corps de l'ébauche est effectué à kHz, sous 3 kW, selon le procédé de mise en place d'ébauche, et le diamètre du cylindre d'air est 75 mm. Durée de contact Durée de Pression Charge (secondes) maintien d'air (secondes). (kg/cm2) 0,3 0,1 - 0,3 4,9 50 - 6o 0,35 0,1 - 0,3 4,2 50 - 60 o,4 0,1 - 0,3 3,5 - 4,9 50 - 60 Avec ce procédé, il est possible de souder toute la surface sans fissures. La Figure 7 est une coupe par- tielle de l'assemblage latéral soudé aux ultrasons. Sur cette figure, les symboles A et B désignent les bords aux extrémités de l'ébauche, C désigne une partie biseautée et D un calibre récepteur. L'assemblage complet est possible et aucune fis- sure n'est observée aussi bien en pré-oscillation qu'en post-ocillation (l'oscillation étant effectuée après la mise en place de l'émetteur). L'utilisation de ce dispositif de soudage aux ultrasons selon l'invention élimine le problème de la technique antérieure, à savoir que si la partie latérale superposée de l'ébauche est soudée avec un dispositif de soudage aux ultrasons classique comportant un émetteur avec une surface de contact plane, l'adhérence diminue progressivement depuis le centre vers l'extérieur de la surface de contact, de sorte que les extrémités de la partie assemblée ne sont pas soudées, que des fissures sont formées dans la partie centrale et que des fissures sont également formées lorsque les bords de l'ébauche sont 2473014.. décalés à la compression de l'émetteur pour l'oscilla- tion. En ce qui concerne le second mode de réalisation du dispositif de soudage selon l'invention, les figures 8 et 9 représentent un émetteur d'ultrasons H2 dont la for- me est telle qu'une partie épaulée 9 est formée sur un bord de la surface de contact, sur la partie latérale superposée, tandis que cette partie épaulée n'existe pas au voisinage de l'extrémité supérieure de la partie supé- posée. En ce qui concerne la manière dont fonctionne l'émetteur d'ultrasons H2 sur la partie superposée du corps du récipient, la Figure 11 montre les positions re- latives de la partie superposée et de l'émetteur, le sym- bole A désignant l'ébauche, le symbole B la partie soudée et le symbole C la position de contact de l'émetteur. Lorsqu'il est soudé aux ultrasons de cette manière, le ré- cipient se présente comme le montre la Figure 4 sur la- quelle la partie hachurée est la partie complètement sou- dée et la partie D de la soudure latérale entre 2 et 3 mm de l'extrémité supérieure est soudée sur toute sa largeur de sorte que la partie la plus sensible aux fissures est renforcée. La Figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la Figure 4 tandis que la Figure 3 est une coupe- suivant la ligne B-B. La Figure 3 montre que la partie 3 largement soudée est formée par la partie 8 non épaulée de l'émetteur d'ultrasons tandis que la partie a adhérant complètement et la partie b non fermée coexistent dans la partie soudée, au-dessous de cette partie 8. Le symbole a désigne une partie fermée par une surface inférieure 10 de l'émetteur d'ultrasons et la partie non fermée b est la partie formée par sa partie 9 épaulée. Enfin, en ce qui concerne le procédé et l'appareil de fabrication de la partie inférieure du récipient selon l'invention, la référence 17 désigne un mandrin et la ré- férence 15 désigne un moule-extérieur à compression sur les Figures 12, 13 et 14. L'extrémité inférieure d'une coupelle A est assemblée à chaud sur la partie pliée de la plaque de fond B, et C est la partie collée. La réfé- rence 12 désigne un outil de moletage et la référence 17 un trou circulaire au centre du moule extérieur, et dont le diamètre est suffisamment supérieur à celui de l'arbre Il de l'outil de moletage. Cet outil est un disque plus petit que la partie inférieure adhérente. L'outil de mole- tage tourne sur son axe ainsi que le long de la paroi in- térieure du trou circulaire au centre du moule extérieur. La partie adhérente est fortement comprimée entre le man- drin 17 et le moule extérieur 15. La paroi circonféren- tielle extérieure 18 de l'outil 12 comporte une partie conique 13 semblable à la partie conique du récipient, par exemple la coupelle représentée sur la Figure 13. Etant donné qu'une rainure annulaire 14 d'une certaine largeur est formée dans sa partie centrale, la force de compression contre la partie adhérente est élevée. Etant donné que la partie adhérente ne comporte aucune partie en creux ni en saillie dans la direction axiale et qu' elle est lisse, la partie inférieure n'est pas en forme de zigzag,.comme dans le cas courant. Aucune fissure n'est donc formée, il n'y a aucune fuite du contenu et l'aspect extérieure est meilleur. La description a été faite ci-dessus en regard d'un récipient comportant un corps tronconique, mais les mêmes effets peuvent être obtenus avec un outil de mole- tage en forme de disque comportant une paroi circonfé- rentielle extérieure verticale, avec un récipient dont le corps est cylindrique. REVENDICATIONS 1 - Récipient constitué par un corps (A) et une plaque de fond (B) en carton laminé avec une matière plas- tique, caractérisé en ce qu'une partie latérale superposée (2) du corps du récipient adhère complètement au moins dans une région (3) de quelques millimètres à partir de l'extrémité supérieure, et une partie-pliée vers le haut à l'extrémité inférieure (C) dudit corps de récipient adhère sur une partie pliée vers le bas de la périphérie de la plaque de fond. 2 - Dispositif destiné à former le corps et la par- tie de fond d'un récipient, caractérisé en ce qu'il com- porte un dispositif de soudage aux ultrasons comprenant un émetteur d'ultrasons (H1, H2) avec un épaulement entre une surface de contact (7, 8, Io) sur la partie latérale superposée du récipient, de quelques millimètres à partir de l'extrémité supérieure, et une surface de contact avec la partie au-dessous de la partie de quelques millimètres à partir de l'extrémité supérieure, le dispositif compre- nant également un moule extérieur à compression (15) dans lequel peuvent être placées la circonférence extérieure de la partie adhérente de la périphérie de la plaque de fond et le corps, ledit moule extérieur comportant un trou circulaire (16) en son centre, pour un arbre de moletage (11) et dont le diamètre est suffisamment supérieur à celui de l'arbre, et un outil de moletage (12) en forme de disque destiné à comprimer vers l'extérieur ladite partie adhérente contre la paroi intérieure du moule ex- térieur, l'outil comprenant une paroi extérieure circon- férentielle (13) en contact avec la partie adhérente de l'extrémité inférieure du corps de récipient et la plaque de fond, et une rainure annulaire (14) d'une certaine lar- geur dans sa partie centrale, ledit outil de moletage tournant autour de son axe ainsi qu'autour de la paroi intérieure du trou circulaire. 247301 4 3 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte un émetteur d'ultrasons (H1). dans lequel une rainure longitudinale (6) est formée le long de l'axe de la surface de contact dudit émetteur avec la partie latérale superposée dudit corps du réci- pient, la surface de contact (7) sur les deux côtés de la rainure longitudinale étant épaulée progressivement vers le centre. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'il comporte un émetteur d'ultrasons (H2) avec une partie épaulée (9) formée sur un côté de la sur- face de contact dudit émetteur avec ladite partie laté- rale superposée dudit oorps du récipient, ladite partie épaulée étant absente dans une partie de quelques milli- mètres à partir de l'extrémité supérieure de ladite par- tie superposée. - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la paroi circonférentielle de l'outil de moletage(12) est parallèle à l'arbre de I'out l(ll). 6 - Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la paroi circonférentielle extérieure (13) de l'outil de moletage (12) est conique de manière à épouser la forme conique dudit corps du récipient. 7 - Procédé de formation du corps et de la partie de fond d'un récipient, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à faire adhérer une partie latérale super- posée dudit corps du récipient, à former uncorps en exer- çant sur une région de ladite partie latérale superposée d'au moins quelques millimètres à partir de l'extrémité supérieure, une force supérieure à la force exercée sur les autres parties, et à faire adhérer une partie pliée vers le haut à l'extrémité inférieure dudit corps du ré- cipient avec une partie pliée vers lebas à la périphérie de la plaque de fond. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer sur la région de quelques 247301 4 millimètres à partir de l'extrémité supérieure et sur la région de quelques millimètres à partir de l'extrémité inférieure de ladite partie latérale supérieure dudit corps du récipient, une force supérieure à celle exercée sur les autres parties.