Brevet FR2504092A1 — publié le 19821022

La présente invention est du domaine du bouchage des récipients par sertissage d'une capsule métallique et elle a pour objet une telle capsule pourvue d'amorces de dents ou plis, la capsule de l'invention étant caractérisée notamment par le nombre de ses plis. On connaît depuis fort longtemps un type de capsule métallique destinée au bouchage des récipients par sertissage, ladite capsule présentant dans l'état a elle est livrée à l'utilisateur un fond plat ou légère- ment bombé, et une jupe de sertissage constituée d'une partie cylindrique sensiblement perpendiculaire au fond auquel elle est raccordée suivant un premier rayon et d'une partie annulaire périphérique raccordée à la précédente suivant un second rayon, ladite jupe comportant des amorces de dents ou plis. Des normes, se basant sur des données expérimentales ont arrêté, pour une dimension donnée de capsule destinée au bouchage de flacons à goulots euxmêmes normalisés, une épaisseur du métal constitutif de la capsule et un nombre de dents ; ainsi pour des goulots à col normalisé de vingt-six millimètres, pour une épaisseur de métal de vingt-cinq centièmes de millimètre le nombre de dents a été arreté à vingt-et-un ; se faisant la capsule une fois sertie résiste à la pression développée par les boissons gazeuses, et en cas de pression excessive la capsule cède de manière à laisser échapper le gaz qui autrement risquerait de faire exploser le flacon. Or la Demanderesse s'est livrée à une étude expérimentale de la variation de la résistance à la pression des capsules serties, en fonction du nombre de dents ; elle a constaté ainsi que, conformément aux dispositions de la norme préconisant vingt-et-une dents, la résistance au débouchage de la capsule remplissait bien les conditions de sécurité prévues par la norme ; c'est-à-dire qu'elle offrait une resistance suffisamment grande pour assurer l'étanchéité, mais pas trop forte non plus, de ma nière à faire fonction de soupape de sécurité en cas de trop forte pression. Cependant la Demanderesse ayant eu le souci de pousser plus loin ses essais, a constaté, à sa grande surprise, que la résistance de la capsule à la pression interne augmentait jusqu'au nombre de vingt-six dents à partir de quoi elle commençait à décroître et cela de façon assez brusque. I1 s'agit 1à d'une constatation tout à fait remarquable que l'on tentera d'expliquer plus loin en vue d'ouvrir quelque peu la voie à d'éventuels perfectionnements en la matière. I1 doit être compris que le.but de la Demanderesse n'a pas été de proposer une capsule de plus grande résistance puisque le seuil de résistance conditionne la qualité d'un bouchage à la fois étanche et sûr à l'égard des explosions, mais que,découvrant des conditions de plus grande résistance de la capsule à la pression interne elle pourra proposer une capsule de plus faible épaisseur, et de ce fait, de moindre coût, ayant une aussi grande résistance que les capsules antérieures. Ainsi, l'expérimentation, menée sur des capsules convenant pour des cols normalisés de 26 m/m, a permis de constater qu'il existait, pour une qualité donnée de métal, telle que celle habituellement utilisée pour confectionner des capsules-couronnes de 21 dents, entre l'épaisseur e (exprimée en 1/100ème de mm) de la tôle de métal et le nombre N d'amorces de plis, ou dents, la relation N = 26 + (20 - e) pour laquelle se trouvait satisfaite la condition de résistance de la pression requise (à savoir 9 bar), e étant exprimé en nombre entiers de centièmes de millimètre. Ainsi, en d'autres termes, une capsule du type susvisé, conforme à l'invention peut comporter - soit 30, soit 22 dents avec une épaisseur de tôle de 24 1/100ère - soit 29, soit 23 dents avec une épaisseur de tôle de 23 1/100pane - soit 28, soit 24 dents avec une épaisseur de tôle de 22 1/100dème - soit 27, soit 25 dents avec une épaisseur de tôle de 21 1/100me - soit 26 dents avec une épaisseur de tôle de 20 1/100ème Bien entendu, il est clair que la capsule la plus intéressante économiquement sera la capsule comportant 26 dents, avec une épaisseur de 20 centièmes puisque ce sera la plus économique en métal. La présente invention sera mieux comprise grace aux explications qui vont être données en relation avec les figures de la planche unique annexée dans laquelle - la fig. 1 est une illustration partiellement coupée d'une capsule-du genre concerné par l'invention ; la partie gauche de la figure représentant la capsule placée sur un col de récipient, la partie droite représentant la même après sertissage, - la fig. 1A est une coupe selon AA de la figure précédente d'une capsule comportant 21 dents, - la fig. 1B est une coupe analogue d'une capsule comportant 26 dents, - la fig. 1C est une coupe analogue d'une capsule comportant 30 dents et, - la fig. 2 est un diagramme expérimental sur lequel est portée la résistance à la pression de capsules pour col normalisé de 26 m/m, en fonction du nombre des plis ou dents de sertissage, et de l'épaisseur de métal. Sur la partie gauche de la fig. 1, une capsule du genre auquel se rapporte l'invention est représentée dans l'état où elle est livrée à l'utilisateur, c'est-à-dire à l'usine d'embouteillage ; une telle capsule comprend essentiellement un fond 1 plat ou légèrment bombé, une jupe 2 de sertissage constituée d'une partie 3 approximativement cylindrique sensiblement perpendiculaire au fond 1 auquel elle est raccordée suivant un premier rayon 4 et d'une partie annulaire périphérique raccordée à la pré cédente suivant un second rayon 5 ; la jupe 2 comporte des plis 6, ou amorces de dents, équiréparties. La capsule comporte, en outre, sur la face intérieure de son fond et de la partie supérieure de sa jupe un revêtement plastique d'étanchéité 7. Dans l'état ot elle se présente sur la partie gauche de la figure, la capsule peut coiffer l'extrémité supérieure d'un col, ou goulot, de récipient conformé pour la recevoir. Cette extrémité supérieure comporte essentiellement un rebord en surplomb 8. L'opération de sertissage consistera à enfoncer autour de la capsule une bague de diamètre intérieur égal au diamètre extérieur de la capsule après sertissage, dont la surface intérieure rabattra vers le bas la périphérie de la capsule ; ce faisant les plis serefermeront et les parties arrondies suivant le second rayon 5 viendront prendre place sous le rebord en surplomb8 pour s'y agripper ; ce sont ces parties en creux vues de 1' extérieur, qui remplis- sent la fonction de rétention de la capsule sur le goulot. L'ouverture du flacon, sous l'effet de la pression interne de gaz, implique que ces parties arrondies, ougriffes, franchissent le rebord 8 ; ce franchissement s'accompagnera nécessairement d'un écartement des griffes les unes des autres. Se reportant maintenant aux figures 1A, 1B et 1C, on va tenter d'expliquer comment le nombre de dents ou plis peut influencer la résistance à l'ouverture sous l'effet de la pression interne. Ona représenté sur ces dernières figures ce qui est vu de dessus dans une coupe suivant un plan AA perpendiculaire à l'axe 9 du flacon -: les lignes 10, 10' et 10" représentent, développées suivant une droite, le bord coupé du rebord du flacon, tandis que les lignes brisées, en traits épais, représentent la tranche de la capsule ; il apparait bien à l'examen successif de ces figures que, pour une longueur développée donnée de la tranche de la capsule, plus petit est l'espacement a entre deux plis consécutifs, plus petite est la hauteur b de ces plis, ce qui se comprend aisément ; il apparait aussi que, plus petite est la hauteur b, plus petite est aussi la profondeur c d'engagement des griffes sous le rebord ; on constate alors que la surface des griffes en prise sous le rebord décroît en même temps que c ; cette surface est représentée en hachures. I1 semble que la force d'agrippage, exprimée en termes de pression interne provoquant l'ouverture, dépende de plusieurs facteurs, à savoir - en premier lieu, et de façon positive, de la surface (hachurée) des parties comprises sous le rebord, ou encore, mais d'une autre façon, de la valeur de c - en second lieu, et de façon positive, de la hauteur b des plis du fait que plus b est petit, plus petit est le bras de levier s'opposant à l'écar- tement nécessaire à l'ouverture du pli. Or le premier de ces facteurs varie en sens inverse du nombre de dents, tandis que le second varie dans le même sens. Donc le nombre de dents influence à travers deux facteurs variant de façon inverse la force d'agrippage.Bien que l'étude théorique de cette influence soit possible, on notera qu'à la connaissance de la Demanderesse, elle n'avait jamais été faite et que c'est le mérite de celle-ci d'avoir procédé à une étude expérimentale du phénomène. Les résultats de cette étude expérimentale sont illustrés sur la fig. 2 dans laquelle les pressions P de débouchage sous l'effet de la pression interne sont portées en ordonnées, contre le nombre de dents porté en abscisses ; cette étude expérimentale a été faite avec des capsules adaptées à un goulot normalisé de 26 m/m ; la pression P est la pression maximale à laquelle résiste une capsule sertie ; on a ainsi soumis à épreuve des capsules ayant un nombre de dents variant de 20 à 30, réalisées dans des tales d'épaisseur variant par centième de 20 à 25/100ème de millimètre ; ces essais ont fourni la famille de courbes de la fig. 2. Pn est la pression à laquelle doivent selon la norme résister les capsules.On a constaté que, pour chaque épaisseur de tôle, la résistance croissait avec le nombre de dents jusqu'à environ 26 dents puis décroissait, et que au fur et à mesure que l'épaisseur de la tôle des capsules était plus mince, les courbes se trouvaient décalées vers le bas ; on a constaté aussi une certaine symétrie de l'évolution de là résistance par rappport au nombre de 26 dents. On a pu alors formuler la règle tout à fait empirique, mais reflétant bien cependant la réalité ; que le nombre N de dents assurant la tenue à la pression de la norme, pour une tôle d'une certaine épaisseur e exprimée en centième de m/m, était égale à vingt-six plus ou moins la différence entre 20 et l'épaisseur de la tôle, soit N = 26 + t20 - e) Ainsi, pour une épaisseur de tôle pouvant être de 19, 20, 21, ou 22 centiemes de millimètre, le nombre de dents sera compris entre 24 et 28.S'appliquant à une capsule couronne destinée au bouchage de flacons normalisés de 26 mm, la fréquence des plis ou dents de la partie annulaire périphérique, dont le développement est d'environ 10 cm, sera comprise entre 2,4 et 2,8 plis par centimètre du périmètre de ladite partie annulaire, ou encore exprimée en distance, mesurée sur le périmètre de la dite partie annulaire, séparant les sommets de deux plis consécutifs, sera comprise entre 3,5 et 4,1 mm, étant entendu que de telles caractéristiques de nombre ou de fréquence de dents s'entendentpour des caractéristiques mécaniques du métal égales ou très voisines à celles préconisées par la norme. I1 doit être enfin signalé que deux avantages très importants ont résulté de l'utilisation de tôles de plus faibles épaisseurs et notamment de tôle de 20/100ème. En premier lieu, l'utilisation d'une épaisseur de tôle plus faible exige de la machine de sertissage un effort moindre, par exemple alors qu'une force de 340 kg devait être exercée sur la bague de sertissage pour rabattre la périphérie des capsules de 25/100sème d'épaisseur, les capsules d'une épaisseur de 20/100ème n'exigent plus qu'une force de l'ordre de 250 à 270 Kgs ce qui se traduit par une usure moindre des pièces, cames et autres, de la machine à sertir et un fonctionnement plus souple de celle-ci, donc potentiellement plus fiable et plus rapide. En second lieu, bien que la résistance à la pression interne d'une capsule de 26 dents par exemple et d'une épaisseur de tôle de 20/100ème, ait la même valeur que celle de la capsule classique de 21 dents et 25/100ème, ledécapsulage à l'aide d'un décapsuleur classique, de la capsule de Invention à plus faible épaisseur est beaucoup plus facile ; il en résulte une diminution considérable du risque de brisure ou d'écaillage du goulot de la bouteille lors du décapsulage, et il a été noté que l'aspect sanitaire de ce dernier avantage est aussi important que son aspect économique. REVENDICATIONS 1.- Capsule métallique destinée au bouchage des récipients par sertissage, ladite capsule présentant dans l'état où elle est livrée à l'utilisateur un fond plat (1) ou légèrement bombé, et une jupe (2) de sertissage consti tuée d'une partie cylindrique (3) sensiblement perpen diculaire au fond auquel elle est raccordée suivant un premier rayon (4) et d'une partie annulaire périphérique raccordée à la précédente suivant un second rayon (5), ladite jupe comportant des amorces de dents (6) ou plis, ladite capsule étant plus précisément destinée au boucha ge des flacons à cols normalisés de 26 m/m caractérisée en ce que le nombre de plis est un nombre compris dans le groupe de nombre de 24 à 28,et en ce que l'épaisseur de la tole utilisée pour la fabrication de la capsule a une épais seur comprise entre 0,23 et 0,19 millimètre. 2.- Capsule selon la revendication 1-, caractérisé en ce que, de façon optimale, le nombre de plis est égal à 26, tandis que l'épaisseur de la tôle est de 0,20 millimètre. 3.- Capsule selon la revendication 2, caracterisé : en ce que l'épaisseur du métal de la capsule est comprise entre 0,19 et 0,24 millimètre ; 4.- Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la distance, mesurée sur le périmètre de ladite partie annulaire, séparant les sommets de deux plis consécutifs est comprise entre 3,5 et 4,1 mm. 5.- Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fréquence des plis est comprise entre 2,4 et 2,8 par centimètre du périmètre de ladite partie annulaire.