Brevet FR2511975A1 — publié le 19830304

L'invention a trait à un emballage métallique, du genre dit boite au sou, comportant un corps cylindrique formé d'une feuille roulée avec des bords soudés électriquement, un fond serti à l'extrémité inférieure du corps, tandis qu'à l'autre extrémité le corps se termine par un bord roulé vers l'extérieur, et un bouchon amovible avec une face centrale généralement plane, un rebord relevé cylindrique terminé par un bord roulé vers l'extérieur, et adapté à s'insérer dans ltextrémité supérieure du corps jusqu'à butée du bord du bouchon sur le bord du corps, et une ou plusieurs ondulations circulaires raccordant la face centrale au rebord relevé en sorte de conférer de l'élasticité radiale à ce rebord. Ce type d'emballage, en soi bien connu, est destiné à enfermer avec une étanchéité satisfaisante, des produits en vrac très divers, dont les peintures, colles, etc..., sont un exemple typique par l'ensemble des contraintes qu'elles imposent à l'emballage, faible prix, étanchéité, tenue du bouchon malgré des surpressions internes limitées dues à la volatilité des solvants, mécanisation du chargement des emballages et de leur bouchage. Par ailleurs, si certaines peintures peuvent être en contact avec le métal d'emballage nu sans grand inconvénient pour la peinture ou l'emballage, d'autres nécessitent un revêtement intérieur d'où l'universalité souhaitable de l'emballage qui conduit à éviter que l'intérieur de l'emballage fermé présente des zones où la protection du métal soit difficile, notamment des tranches terminales. C'est une des raisons pour lesquelles les emballages considérés ici comme état de la technique comportent une bague roulée extérieure. Cette bague roulée extérieure, qui en outre permet une ouverture totale de l'emballage, suppose pratiquement que les bords de la feuille de corps soient soudés, car le roulage transversal d'un agrafage soumet le métal à des contraintes excessives. Par ailleurs, pour obtenir une étanchéité convenable entre le bouchon et le corps, ou même avec un bord roulé intérieur, sans utiliser une bague rapportée, il convient que la soudure longitudinale du corps entraîne le minimum d'irrégularité de surface.Le soudage électique à la molette, avec des recouvrements de bords du même ordre de grandeur que le double de l'épaisseur de la feuille, de sorte que la soudure s'étende sur toute la zone de recouvrement, permet le roulage extérieur ou intérieur du bord dans des conditions satisfaisantes. Pour la tenue aux surpressions internes, on a préconisé, notamment les brevets français 74 28994 (2,241,465) ou 77 12061 (2,387,855), de ménager des joncs complémentaires dans le corps et dans le bouchon de l'emballage. On obtient ainsi une bonne sécurité, mais l'ouverture est rendue malaisée. D'autre part, dans une disposition utilisée surtout pour des emballages de plus grande dimension (seaux, camions), on munit le bouchon d'une série de pattes qui sont repliées sous le bord roulé du corps lors du bouchage. Le rabattement de ces pattes complique l'outillage de fermeture. Pour l'opération de bouchage, les bouchons sont approvisionnés en piles, sur lesquelles ils sont saisis un à un. La régularité de l'opération implique que les bouchons soient empilables, sans risques de coincement d'un bouchon dans celui qui suit, et que les piles soient cylindriques même sur une hauteur importante, ce qui suppose que chaque bouchon soit centré avec précision sur le bouchon précédent, sans jeu latéral et en parallélisme. L'invention a pour objet un emballage métallique "au sou1, qui présente une bonne tenue aux surpressions intérieures, par le seul serrage du rebord de bouchon dans le corps d'emballage. L'invention a également pour objet un tel emballage, dont les bouchons se prêtent à un empilement précis. A ces effets l'invention propose un emballage métallique du genre dit "boite au sou", comportant un corps cylindrique formé d'une feuille roulée avec des bords soudés électriquement à la molette se recouvrant d'environ le double de l'épaisseur, un fond serti à l'extrémité inférieure du corps, tandis qu'à l'autre extrémité le corps se termine par un bord roulé vers l'extérieur, et un bouchon amovible, avec une face centrale généralement plane, un rebord relevé cylindrique terminé par un bord roulé vers l'extérieur et adapté à s'insérer dans l'extrémité supérieure du corps jusqu'à butée des deux bords roulés, une ou plusieurs ondulations circulaires raccordant la face centrale plane au rebord relevé en sorte de conférer de l'élas- ticité radiale à ce rebord, afin qu'il serre de façon étanche contre la partie interne du corps, caractérisé en ce que, une zone du corps où s'insère le bouchon ayant été reprise en diamètre par enfoncement d'un tampon cylindrique calibré, la face centrale plane du bouchon est à fleur du bord roulé, les ondulations sont restreintes à une gorge comportant, à la partie inférieure du bord relevé un rétreint circulaire se raccordant à un fond de gorge sensiblement parallèle à la face centrale, ce fond se raccordant à son tour à une paroi intérieure de gorge avec une partie inférieure cylindrique et une partie supérieure tronconique convergeant vers la face centrale, les dimensions de la gorge étant telles que l'empilement d'un bouchon sur un autre cause la pénétration de la gorge du bouchon supérieur dans celle du bouchon inférieur jusqu'à contact selon deux zones annulaires, l'une entre le rétreint de rebord du bouchon supérieur et le bord roulé du bouchon inférieur, et l'autre entre raccordement du fond de gorge sur la partie cylindrique de paroi intérieure de gorge du bouchon supérieur et raccordement de la partie cylindrique sur la partie tronconique de paroi intérieure de gorge du bouchon inférieur. L'étude des conditions qui gouvernent la tenue à la pression d'un emballage du type "boîte au sou" a fait ressortir que le serrage entre corps et bouchon, et par voie de conséquence la force de frottement (statique), devaient être supérieurs à un minimum en tous points de la zone de serrage, une amorce de glissement en une zone faible ayant pour conséquence la concentration des efforts au voisinage de cette zone. Or, pour assurer le serrage minimum nécessaire sans pour autant augmenter à l'excès l'effort moyen d'ouverture, il est nécessaire de resserrer les tolérances de jeu entre bouchon et corps. Bien entendu le jeu est négatif puisqu'il s'agit d'un emmanchement à force. Or si le bouchon, réalisé par emboutissage d'un flan et donc, avec un matériau homogène, présente une bonne précision et une ovalisation négligeable, le façonnage du corps par roulage et soudage d'une génératrice, puis formation du bord roulé par une technique appropriée est source d'ovalisation et d'imprécision relative sur le périmètre. La reprise par le tampon, accompagnée de l'expansion du périmètre, confère à la zone du corps où s'est effectuée la reprise, des tolérances comparables aux tolérances d'emboutis sage. Par ailleurs le rebord de bouchon, entre le bord roulé et le rétreint, offre une surface bien définie, notamment en étendue axiale, favorable à la régularité du serrage. Sous l'aspect de l'empilement, on notera que la zone de contact entre rétreint et bord roulé définit essentiellement l'enfoncement axial, et donc le parallèlisme des bouchons, tandis que l'autre zone de contact où le raccordement du fond de gorge à la paroi intérieure de gorge s'appuie sur la partie tronconique de la paroi intérieure de gorge du bouchon précédent, définit essentiellement la coaxialité des bouchons. De préférence, le bord roulé du bouchon est écrasé en plusieurs zones pour ménager des intervalles entre les deux bords roulés, pour insérer un levier d'ouverture. Cette disposition est en soi classique, et fait l'objet du brevet fran çais 911 872. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue de la partie supérieure, partiellement coupée, d'un emballage selon l'invention ; la figure 2 est une vue agrandie de l'emboîtement du bouchon dans le corps d'emballage selon l'invention ; la figure 3 est une vue d'un empilement de bouchons ; la figure 4 est une vue agrandie, en coupe, des contacts entre bouchons empilés la figure 5 est une coupe agrandie de la zone V-V de la figure 1. Selon la forme de réalisation choisie et représentée-figures 1 et 2, l'emballage 1 dans son ensemble comprend un corps 2 globalement cylindrique, formé d'une tôle de fer étamé d'épaisseur mince roulée sur un diamètre d'environ 100 mm et soudée par soudage électrique à la molette, avec un recouvrement des bords de 0,4 mm. La figure 1 ne représente que la partie supérieure du corps 2, dont la hauteur totale est d'environ 105 mm. A la partie inférieure du corps 2, non représentée, est fixé un fond serti suivant une technique classique, avec inclusion dans le sertissage d'un joint d'étanchéité. A la partie supérieure du corps 2, est formé par roulage à la mo lette un bord roulé 20, avec une partie supérieure en portion de tore 20a, une jupe cylindrique 20b, et une partie inférieure 20c.Bien que ce soit peu apparent sur la figure 2, le corps 2, sur la presque totalité 21 de sa hauteur est brut de formage soudage, tandis que sur une zone 22 où vient s'insérer le bouchon 3, le corps a subi une reprise par enfoncement à force d'un mandrin cylindrique. Selon l'exemple représenté, la tôle présentait une largeur de 314,2 mm, ce qui après roulage et soudage avec un recouvrement de 0,4 mm, conduisait à un diamètre nominal intérieur de 99,62 mm, et la reprise par mandrinage a amené le diamètre de la partie 22 à 99,70 mm, soit 8 centièmes d'accroissement du diamètre nominal ; mais l'ova- lisation de la partie 22 est négligeable, et le bord roulé 20 assure le maintien en forme de la partie reprise 22. Le bouchon 3 dans son ensemble comprend une face centrale plane 30, une gorge 31 annulaire bordée extérieurement par un bord roulé 32. La gorge 31 est limitée, vers l'extérieur, par un rebord relevé 33, cylindrique, où s' enracine le bord roulé 32, et qui se prolonge par un rétreint 34. Ce rétreint 34 se raccorde en arrondi à un fond de gorge 35, plat et parallèle à la face 30. La gorge 31 est limitée vers l'intérieur par une paroi avec une partie inférieure cylindrique 36, qui se raccorde en arrondi sur le fond 35, et avec une partie supérieure tronconique 37 qui se raccorde à la face 30 par sa petite base. On remarquera que, sur la figure 2, la partie de corps 22, reprise par mandrinage et située partiellement sous le bord roulé 20, présente un diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur du rebord 33 du bouchon, de sorte que ce rebord paraît empiéter sur l'épaisseur de la paroi 22. On aura compris que cet empiétement représente le jeu, négatif, de forcement du bouchon dans l'extrémité du corps. Selon l'exemple, le diamètre nominal extérieur du rebord 33 est de 99,97 mm, tandis que celui de la paroi 22 est de 99,70 mm, ce qui représente 0,27 mm de forcement moyen sur le diamètre. L'effort de mise en place, à vitesse nulle, du bouchon s'élève à 100 da N, ce qui correspond à une pression voisine de 1,3 bar s'exerçant sur la surface du bouchon. Compte tenu des tolérances, le bouchon doit supporter des surpressions internes de l'ordre du bar, avec sécurité. On appréciera qu'avec un emballage d'un diamètre de l'or- dre de 100 mm et une épaisseur de 0,2 mm environ, la hauteur de bord relevé est voisine de 10 mm à partir du fond de gorge et de 6,2 mm à partir du rétreint, et le serrage entre bord relevé et zone du corps reprise est voisin de 0,25 mm, tandis que la reprise au diamètre du corps entraîne une augmentation de diamètre de l'ordre de 0,10 mm. On notera que lorsque le bouchon 3 est simplement posé sur le corps 2, seul le fond de gorge 35 pénètre dans la zone 22 du corps, le rétreint 34 reposant sur le bord roulé 20. Le bouchon 3 est ainsi d'aplomb, et ne risque pas de s'enfoncer de biais. L'étanchéité est améliorée par la présence, dans le bord roulé 32, d'un joint 32a, coulé. qui vi-ent en appui sur le bord roulé 20. Par ailleurs le bord roulé 32 comporte trois zones 32b réparties à 1200 sur sa circonférence, où le bord roulé est écrasé afin de ménager un intervalle entre le bord roulé 32 et le bord roulé 20, où introduire une lame formant levier pour l'ouverture de l'emballage 1. En considérant les figures 3 et 4, on voit que les bouchons 3, 3', 3", 3''' s'empilent en coincidence axiale. Les bouchons sont livrés en piles avoisinant la centaine de bouchons, et les machines qui distribueront les bouchons 3 sur les corps 2 après remplissage des emballages sont approvisionnées en piles. Sans entrer dans le détail, on conçoit que-la régularité et la rapidité de distribution des bouchons est conditionnée par la régularité des piles, bien cylindriques et non courbées ou décentrées. Comme on le voit plus clairement sur la figure 4, le bouchon supérieur 3 repose sur le bouchon inférieur 3' par une première zone à l'origine du rétreint 34, posant sur le bord roulé 32', et par une seconde zone au raccordement entre le fond de gorge 35 et la partie cylindrique 36 de paroi intérieure de gorge 31, portant sur l'extrémité de la partie tronconique 37', au raccordement avec la partie cylindrique 36' de la paroi intérieure de gorge 31'. On notera que la première zone de contact joue essentiellement pour limiter l'enfoncement du bouchon 3 dans la gorge 31', tandis que la seconde zone de contact est efficace essentiellement pour assurer la coinciden ce des axes de bouchon. La double zone de contact assure donc la coincidence en orientation et en position relative des axes des bouchons. L'emballage représenté comporte un cran d'indexage 5, ménagé avec précision, vers l'extrémité supérieure du corps 2, au voisinage de la soudure 4 (figure 1). Ce cran asymétrique avec une pente d'entrée 26 et une paroi de butée 25, est destiné à définir le registre d'une impression sur le corps de boite, par rapport à la soudure, un cliquet pénétrant dans le cran 5 en glissant sur la pente 26 pour buter sur la paroi 25. Ce cran est obtenu en munissant le poste d'alimentation de soudage du corps d'un équipement, parallèle à la ligne de soudage et épousant les profils intérieur et extérieur du corps roulé. On notera que cette disposition de cran d'indexage n'est pas réservée aux emballages de l'invention, et peut être omise sur ceux-ci sans qu'ils sortent pour autant du cadre de l'invention. Toutefois cette disposition s'intègre bien à toutes les dispositions prises, selon l'invention, pour améliorer les manipulations mécaniques des emballages. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée,mais englobe toutes variantes dans le cadre des revendications. En particulier l'invention s'applique à des boites au sou de toutes dimensions. REVENDICATIONS 1. Emballage métallique du genre dit boîte au sou", om- portant un corps cylindrique (2) formé d'une feuille roulée avec des bords soudés électriquement à la molette se recou vrant d'environ le double de ltépaisseur, un fond serti à l'extrémité inférieure du corps, tandis qu'à l'autre extrémité le corps se termine par un bord (20) roulé vers l'extérieur, et un bouchon amovible (3), avec une face centrale généralement plane (30), un rebord relevé cylindrique terminé par un bord (32) roulé vers l'extérieur et adapté à insérer dans l'extrémité supérieure du corps jusqu a butée des deux bords roulés, une ou plusieurs ondulations circulaires raccordant la face centrale plane au rebord relevé en sorte de conférer de l'élasticité radiale à ce rebord, afin qu'il serre de façon étanche contre la partie interne du corps, caractérisé en ce que, une zone du corps où s'insère le bouchon ayant été reprise en diamètre par enfoncement d'un tampon cylindrique calibré, la face centrale plane (30) du bouchon (3) est à fleur du bord roulé (32), les ondulations sont restreintes à une gorge (31) comportant, à la partie inférieure du bord relevé un rétreint circulaire (34) se raccordant à un fond de gorge (35) sensiblement parallèle à la face centrale, ce fond se raccordant à son tour à-une paroi intérieure de gorge avec une partie inférieure cylindrique (36) et une partie supérieure tronconique (37) convergeant vers la face centrale, les dimensions de la gorge étant telles que l'empilement d'un bouchon sur un autre cause la pénétration de la gorge du bouchon supérieur dans celle du bouchon inférieur jusqu'à contact selon deux zones annulaires, l'une entre le rétreint de rebord du bouchon supérieur, et le bord roulé du bouchon inférieur, et l'autre entre raccordement du fond de gorge sur la partie cylindrique de paroi intérieure de gorge du bouchon supérieur et raccordement de la partie cylindrique sur la partie tronconique de paroi intérieure de gorge du bouchon inférieur. 2. Emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord roulé (32) du bouchon (3) est écrasé en une pluralité de zones (32b) régulièrement espacées angulairement, l'écrasement étant pratiqué sur la partie inférieure du bord roulé en sorte que, sur l'emballage fermé, il existe un inter valle entre les deux bords roulés à l'emplacement de ces zones. 3. Emballage selon la revendication 1 ou la revendication 2, avec un diamètre de l'ordre de 100 mm et une épaisseur de 0,2 mm environ, caractérisé en ce que la hauteur de bord relevé étant voisine de 10 mm à partir du fond de gorge et de 6,2 mm à partir du rétreint, le serrage entre bord relevé et zone du corps reprise est voisin de 0,25 mm. 4. Emballage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la reprise au diamètre du corps entraîne une augmentation de diamètre de l'ordre de 0,10 mm. 5. Emballage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un cran d'indexage (5) ménagé sur le corps (2) vers son extrémité supérieure et au voisinage de sa soudure (4), ce cran (5) ayant une pente d'entrée (26) et une paroi de butée (25).