Brevet FR2650253A1 — publié le 19910201

ENSU-LE D'UNE CAPSULE A OUVERTURE ET D'UN RECIPIENT A GOULOT EN NATIERE PLASTIQUE, ET SON UTILISATION L'invention a pour objet une capsule en deux parties typiquement articulées entre elles, leur première partie étant une base ou souche fixée de façon étanche au goulot d'un récipient, tandis que la seconde partie, obturant en position fermée l'orifice qui traverse la première partie, peut être ouverte par exemple par rotation ou par pivotement par rapport & ladite première partie. On connaît de telles capsules en matière plastique dont la base ou souche est fixée sur le goulot en matière plastique d'un tube typiquement par encliquetage, cette base comportant un moyen d'étanchéité par l'intérieur dudit goulot, par exemple une couronne pénétrant.-avec forcement à l'intérieur de ce goulot. La position d'une telle capsule par rapport au récipient sur lequel elle est fixée peut varier -de façon volontaire ou accidentelle, ce qui est souvent indésirable lorsqu'il s'agit d'un récipient de forme non cylindrique circulaire et/ou à jupe décorée, produit en grande série. La demanderesse a cherché à mettre au point un récipient à capsule ouvrante ne présentant pas de tels inconvénients. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a pour' objet l'ensemble d'une capsule et d'un récipient à goulot en matière plastique, cette capsule comprenant comme cela est connu une base ou souche en matière plastique et une partie ouvrante pouvant obturer iadite base, cette base comportant un moyen d'étanchéité par l'interieur dudit goulot et pouvant être fixée sur ce goulot par simple enfoncement et encliquetage. - 2- 2650253 De façon nouvelle: a) ladite base et ledit goulot comportent des moyens d'immobilisation relative en rotation par insertion longitudinale; b) lesdits moyens complémentaires d'insertion longitudinale et les moyens complémentaires d'encliquetage respectivement de ladite base et dudit goulot ainsi que ledit moyen d'étanchéité de cette base sont disposés de façon à obtenir lors de l'enfoncement de ladite base sur le goulot l'ordre des événements de référence suivants: - début de l'insertion à pleine section; - puis, début de l'enfoncement à force du moyen d'étanchéité dans le goulot; - puis, début de l'encliquetage. De façon générale, l'insertion longitudinale de lames portées par la base de capsule dans les couches extérieures du goulot, ces lames y pénétrant au début progressivement puis avec forcement, permet de fixer définitivement l'orientation de la base de capsule par rapport au récipient ou tube. Cette insertion demande un effort particulier lors de l'enfoncement de la capsule sur le goulot, et des refus d'enfoncement ont été rencontrés avec un vérin d'enfoncement de la capsule sur le goulot utilisé pour des capsules à ouverture ou "capsules-service" non pourvues de tels moyens d'insertion longitudinale. La demanderesse s'est aperçue que l'effort correspondant à cette insertion était maximal au moment o cette insertion devenait à pleine section ou section maximale. Et que la simultanéité de cet effort maximal d'insertion avec l'enfoncement à force de la couronne d'étanchéité dans le goulot conduisait à un effort d'enfoncement inacceptable pour une telle installation. De même, l'enfoncement de cette couronne d'étanchéité étant par conséquent situé après le début de l'insertion à pleine section, il faut prendre garde à ce qu'il ne se produise pas en même temps que l'effort maximum d'encliquetage, au début de cet encliquetage. Ces observations sont importantes, car les hauteurs 3 - 2650253 de la base de capsule ou souche et de la partie correspondante du goulot sont limitées et les latitudes de positionnement des moyens de fixation et d'étanchéité sont assez faibles. De façon préférentielle, le moyens d'insertion longitudinale portés par la base de capsule consistent en des ailettes radiales d'entaillage à arête effilée d'épaisseur 0,1 à 0,3 mm, le goulot du récipient comportant une portion de verrouillage anti-rotation de diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur entre arêtes effilées de ladite base de capsule et cette base étant en une matière plastique plus dure que la matière plastique du goulot. De façon typique, ces ailettes radiales sont portées par l'intérieur d'une couronne axiale intérieure à ladite base de capsule, le moyen d'encliquetage de la capsule étant également porté par cette couronne en-dessous desdites ailettes. L'utilisation d'ailettes radiales longitudinales coupantes, disposées à l'intérieur d'une couronne en matière plastique, est connue pour l'embootement et l'entraînement en rotation d'un opercule déchirable, par le brevet EP-B-0192011. De telles ailettes sont utilisées ici comme moyen anti-rotation de la base de capsule par rapport au goulot. Dans le cas des ailettes d'entaillage, le début de l'entaillage est de préférence rendu progressif par chanfreinage du haut de la portion en surépaisseur à entailler du goulot, et aussi par élargissement progressif du bas desdites ailettes. Le début de l'entaillage à pleine section demande un effort d'entaillage par enfoncement de la base de capsule maximal, tandis que la poursuite de l'entaillage est plus facile. L'excellente immobilisation relative obtenue par ces ailettes, la matière plastique entaillée s'appliquant avec serrage contre chaque portion d'ailette insérée, est connue par le document ci-dessus. Les choix respectifs de matière plastique de la base de capsule et du goulot sont ceux connus par ce document. Particulièrement dans ce cas des ailettes radiales d'entaillage, on a déterminé que les deux règles pratiques suivantes devaient être observées pour que l'enfoncement de la base de capsule sur le goulot se fasse facilement, c'est-à-dire avec les matériels habituels: -4- _ 4-_ 2650253 - la différence de niveau (D1) de la base de capsule entre la fin de l'élargissement du bas de ses ailettes d'entaillage et le début de la portion d'enfoncement à force de son moyen d'étanchéité doit être supérieure à la différence de niveau (dl)-du goulot entre le haut de lI'orifice dudit goulot et le début de sa portion de verrouillage antirotation; - la différence de niveau (D2) de ladite base de capsule entre le diamètre minimal de son moyen d'encliquetage et le début de la portion d'enfoncement à force de son moyen d'étanchéité doit être inférieure à la différence de niveau (d2) du goulot entre le haut de son orifice et le diamètre maximal de son moyen d'encliquetage correspondant audit moyen d'encliquetage de la base de capsule. Les différences de niveau (D1) et (D2) de la base de capsule et (dl) et (d2) du goulot sont repérées sur les figures 1 et 4. L'enfoncement de la base de capsule sur le goulot du récipient doit se faire axialement et de façon centrée, aussi bien pour le moyen d'étanchéité de l'intérieur du goulot que pour les moyens d'encliquetage, et les moyens anti-rotation par insertion longitudinale, en particulier les moyens d'entaillage, n'ont généralement pas un r8le de centrage. Pour l'enfoncement manuel et plus encore pour un enfoncement mécanisé en fabrication de série, il est souhaitable de prévoir en haut du goulot, pour le début de l'enfoncement de la base de capsule, une portion cylindrique de guidage de diamètre extérieur inférieur de moins de 0,5 mm, typiquement de 0,1 à 0,4 mm, au diamètre intérieur entre moyens d'insertion, en particulier entre arêtes effilées d'entaillage de ladite base de capsule. Il peut y avoir une première mise en place de la base de capsule sur cette portion de guidage, typiquement de 2 à 4 mm de haut, puis une poussée pour terminer l'enfoncement, le passage des évènements de référence déjà cités, correspondant à des pics d'effort d'enfoncement, étant facilité par l'alignement dans l'axe et le centrage réalisés grâce à la portion de guidage. Les moyens d'encliquetage situés en-dessous des moyens anti-rotation sont typiquement un jonc et une gorge annulaire de profils -5- 2X50253 complémentaires.choisis pour faciliter l'accrochage et l'arrêt de la base de capsule: en section axiale, ces profils comportent de préférence- une surface supérieure ou d'entrée inclinée à 15 à 35 par rapport à l'axe et une surface inférieure ou de butée inclinée à 40 à 60 par rapport à l'axe. Il a été trouvé préférable dans cette application de choisir pour les ailettes radiales effilées entaillant le goulot un angle total en coupe perpendiculaire à l'axe de 10 à 15; 'Pour le goulot, la disposition préférée comprend une portion épaissie anti-rotation avec extrémité supérieure chanfreinée à 10 à 30 par rapport à un plan perpendiculaire ou "plan horizontal", surmontée d'une portion de guidage. L'invention concerne aussi l'utilisation de sa capsule à ouverture sur 15. un récipient, permettant d'obtenir une position fixée de la souche ou base de capsule sur le goulot avec une orientation choisie par rapport au récipient, en raison du décor ou de la forme particulière de ce récipient. Cette utilisation sera décrite dans les Exemples. EXEMPLES La figure 1 représente un ensemble selon l'invention, en phase d'entaillage, en section axiale. La figure 2 représente un ensemble - de comparaison, défectueux, en section axiale. La figure 3 représente un deuxième ensemble défectueux, en section axiale. Les figures 4 et 5 représentent l'ensemble de la figure 1, respectivement au début de l'enfoncement à force de la couronne d'étanchéité dans le goulot et au début de 1'encliquetage, en section axiale. La figure 6 représente un dispositif de mise en place de capsules selon l'invention sur des tubes, en perspective cavalière. - 6 - 2650253 Sur la figure 1, on voit un tube 1 avec goulot 2 en PEBD (polyéthylène basse densité) surmonté d'une capsule 3 en PP (polypropylène) comprenant une base ou souche 4 et un couvercle 5 articulé sur cette base 4 et représenté ici en position ouverte, alors qu'en réalité ce couvercle S est fermé pour l'enfoncement de la capsule 3 sur le goulot 2. Le haut de ce goulot 2 comporte un orifice cylindrique 6 de diamètre 11 mm et de hauteur 1,5 mm. L'extérieur du goulot 2 comporte de haut en bas: une portion d'engagement libre 7 de hauteur 2 mm, puis une portion de guidage cylindrique 8 de diamètre 16 mm et de hauteur 2,5 mm, puis une portion de verrouillage anti-rotation 9 débutant par un chanfrein tronconique 10 à 60 avec l'axe de symétrie 11 et se poursuivant par une portion cylindrique 12 de diamètre 17 mm et de hauteur 4 mm, et enfin un relief circulaire d'encliquetage 13 de diamètre maximal 18,5 mm, la ligne 14 correspondant à ce diamètre étant située 11 mm ( = d2) au-dessous de l'extrémité supérieure du goulot 2, et le relief 13 étant suivi d'une gorge d'encliquetage 15. La base de capsule 4 comporte à l'intérieur, en plus d'une couronne d'étanchéité centrale 16 de diamètre extérieur 11,3 mm et de diamètre intérieur 9,1 mm, rentrant avec forcement à l'intérieur de l'orifice 6 du goulot 2, une couronne intermédiaire 17 dont l'intérieur de diamètre 18,2 mm porte quatre ailettes radiales effilées 18 espacées à 90 , et plus bas une nervure d'encliquetage 19 dont le profil en section axiale correspond à celui de la gorge 15 du goulot 2, avec une surface supérieure inclinée à 30 par rapport à l'axe et une surface inférieure inclinée à 50 . Les ailettes coupantes 18 ont une extrémité 20 de largeur croissante sur 2 mm de hauteur, puis une arête axiale 21 d'épaisseur 0,2 mm avec un angle total en coupe perpendiculaire à l'axe 11 de 13 , la largeur de chaque ailette 18 étant alors de 1 mm et le diamètre intérieur entre ailettes étant de 16,2 mm. La différence de niveau entre le bas des arêtes axiales 21 et le bas 22 du diamètre 11,3 mm de la couronne centrale 16 est de 6 mm ( = D1), tandis que la différence de niveau D2 entre le diamètre minimal de la nervure 19 et ce même bas de la pleine section de la couronne centrale 16 est de 9 mm. - 7 - 265O253 On voit sur la figure 1 que le bas 4 de la capsule 3 a été enfoncé sur le goulot 2 avec un bon centrage grâce au coulissement des arêtes 20 des ailettes 18 avec un jeu de 0,2 mm au diamètre autour de la portion de guidage 8, puis a commenc& à entailler avec l'élargissement progressif de ses ailettes 18 le haut de la portion de verrouillage 9 du goulot 2. L'engagement des ailettes a été facilité par le chanfreinage 10 et on atteint ou est sur le point d'atteindre le maximum d'effort d'entaillage. Pendant ce temps la couronne d'étanchéité 16 n'est pas encore engagée dans l'orifice 6 du goulot, et au moment o elle s'y engagera à force l'entaillage par les ailettes sera suffisamment avancé pour que l'effort total d'enfoncement soit acceptable. Cette situation favorable est repérée par la condition "(D1) supérieur à (dl)": on a vu que D1 était égal à 6 mm, et dl, différence de niveau entre le haut du goulot 2 et le haut du chanfrein tronconique 10 surmontant sa portion de verrouillage, est de 4,5 mm. Les figures 2 et 3 représentent deux situations défavorables hors-invention, à titre de comparaison. Sur la figure 2, la couronne centrale 116 de la base de capsule 104 est plus longue, de sorte qu'elle entre dans le goulot 2 avant que l'entaillage par les ailettes 118 ne commence. L'effort de début d'entaillage en plus de l'effort de poursuite de l'enfoncement avec forcement de la couronne 116 dans l'orifice 6 donne un effort total anormalement élevé et donne lieu à un refus du bouchage mécanisé. D1 = 3 mm alors que dl est toujours égal à 4;5 mm. Sur la figure 3, la base de capsule 204 comporte une différence de niveau D2 entre le bas de la pleine section de sa couronne d'étanchéité centrale 216 et le diamètre minimal de sa nervure d'encliquetage 219 de 9,3 mm. Le 'goulot 202 présente une différence de niveau d2 entre son extrémité haute et la ligne 214 de diamètre maximal de son relief d'encliquetage 213 de 9 mm. Dans cette situation, l'encliquetage de la nervure 219 dans la gorge 215 du goulot 202 se fait sans difficulté, -mais la couronne d'étanchéité 216 est alors à peine engagée ce qui est inacceptable. Si D2 était égal à d2, le frottement du diamètre minimal - 8 - 2650253 de la nervure 219 contre le relief maximal 214 surmontant la gorge d'encliquetage 215 du goulot 202 coïnciderait avec le début de l'engagement à force de la couronne 216 dans l'orifice 206 du goulot, ce qui entraîne dans les conditions habituelles un refus d'enfoncer davantage. Le diamètre souvent progressivement croissant du relief 214 et l'analyse faite ci-dessus conduisent à préférer dans la pratique que (D2) soit inférieur à (d2) d'au moins 1 mm. Les figures 4 et 5 représentent l'ensemble selon l'invention de la figure 1 aux stades suivants de l'enfoncement de la base de capsule 4 considérés comme, critiques dès que les structures ne répondent plus aux conditions de l'invention. Sur la figure 4, on peut voir que l'entaillage de la portion de verrouillage 9 du goulot 2 par les ailettes d'entaillage 18 est bien avancé lorsque l'enfoncement à force de la couronne d'étanchéité 16 dans l'orifice 6 du goulot 2 commence, et qu'il n'y a pas encore d'effort d'enfoncement préparant l'encliquetage. D2 est égal à 9 mm, et d2 à ll mm. L'ordre de préséance des forcements et frottements importants est respecté. Sur la figure 5, la mise en coincidence de la nervure 19 de diamètre intérieur au repos 17,2 mm avec le renflement 14 de diamètre 18, 5 mm du relief d'encliquetage du goulot 2 correspond à un effort d'enfoncement dont l'importance est habituellement prédominante. La couronne d'étanchéité 16 est bien engagée dans l'orifice 6, et il n'y a plus qu'un glissement des ailettes d'entaillage 18 dans les entailles ou incisions déjà produites dans le goulot 2. On a vérifié sur des séries de pièces que l'enfoncement de la base de capsule 4 sur le goulot 2 était, dans une telle situation, terminé sans difficulté. EXEMPLE D'UTILISATION La figure 6 représente l'utilisation d'ensembles tels que celui de la - _ 9_ -2650253 figure I dans une installation de bouchonnage 30. Les tubes 1 sont placés chacun sur un mandrin horizontal tel que 31, monté sur une tourelle tournante 32 et pouvant être entraîné en rotation sur lui-même. Les tubes 1 ainsi montés, goulot en avant, sont placés dans des positions successives désignées par les heures correspondantes sur le cadran d'une horloge. Le bloc 33 regroupe divers moyens, en particulier un vérin de chargement (axe 34) et deux vérins d'enfoncement des capsules 3 d'axes 35 et 41. Au-dessus de la tourelle 32 et en arrière est placé un bol vibrant 36 par lequel sont amenées les capsules. Chaque capsule 3 en est extraite puis convoyée par un chemin de guidage 37 d'abord horizontal ou peu incliné puis plongeant pour amener la capsule, dessus vers l'avant, en face du goulot d'un tube sur lequel elle est enfoncée avec centrage par le vérin d'axe 35. L'orientation de la capsule est fixée au début du chemin de guidage à l'aide d'une nervure intérieure 38 portée par l'extérieur de la couronne intermédiaire 17 (figure 1) puis conservée. Ce premier enfoncement correspond typiquement à l'enfoncement des ailettes-d'entaillage autour de la portion de guidage du goulot du tube, sans entaillage proprement dit. Les tubes 1 portent un repère 39détectable par moyen optique, toujours dans la même position par rapport au décor de leur jupe. Chaque tube 1 est chargé en position "6h", puis orienté par rotation sur lui-même et arrêt grâce à un détecteur photoélectrique 40 en position "4h", puis coiffé d'une capsule 3 en position "12h", puis la capsule est enfoncée sur le goulot du tube jusqu'à encliquetage (vérin d'axe 41) en position "9h", et le tube est ensuite déchargé. La capsule de l'invention permet d'obtenir des séries de tubes décorés avec capsules orientées de façon constante et définitive par rapport à ces tubes à 1 à 30 près, en utilisant par exemple une installation du type décrit ci-dessus. - 10- 2650253 REVENDICATIONS 1. Ensemble d'une capsule (3) et d'un récipient (1) à goulot (2) en matière plastique, cette capsule (3) comprenant une base (4) ou souche (4) en matière plastique et une partie ouvrante (5) pouvant obturer ladite base (4), cette base (4) comportant un moyen d'étanchéité (16) par l'intérieur dudit goulot (2) et pouvant être fixée sur ce goulot (2) par simple enfoncement et encliquetage, caractérisé en ce que: a) ladite base (4) et ledit goulot (2) comportent des moyens d'immobilisation relative en rotation (18 et 9) par insertion longitudinale; b) lesdits moyens complémentaires (18 et 9) d'insertion longitudinale et les moyens complémentaires d'encliquetage (19,13 et 15) respectivement de ladite base (4) et dudit goulot (2) ainsi que ledit moyen d'étanchéité (16) de cette base (4) sont disposés de façon à obtenir lors de l'enfoncement de ladite base (4) sur le goulot (2) l'ordre des événements suivants: - début de l'insertion à pleine section; - puis, début de l'enfoncement à force du moyen d'étanchéité (16) dans le goulot (2); - puis, début de l'encliquetage. 2. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'insertion longitudinale (18) portés par ladite base (4) de capsule consistent en des ailettes radiales d'entaillage (18) à arête effilée (21) d'épaisseur 0,1 à 0,3 mm, ledit goulot (2) comportant une portion (9) de verrouillage anti-rotation de diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur entre arêtes effilées (21) de ladite base de capsule (4) et cette base (4) étant en une matière plastique plus dure que la matière plastique du goulot (2). 3. Ensemble selon la revendication 2, dans lequel lesdites ailettes radiales (18) sont portées par l'intérieur d'une couronne axiale (17) - nî - 2650253 intérieure à ladite base de capsule (4), ledit moyen d'encliquetage (19) de- cette capsule.(4) étant également porté par cette couronne (17) en-dessous desdites ailettes (18). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel ladite base de capsule (4) et ledit goulot (2) obéissent aux deux conditions suivantes: - la différence de niveau (D1) de la base de la capsule (4) entre la fin de l'élargissement du bas de.ses ailettes d'entaillage (18) et le début (22) de la portion d'enfoncement à force de son moyen d'étanchéité (16) est supérieure à la différence de niveau (dl) du goulot entre le haut de son orifice (6) et le début de sa portion de verrouillage anti- rotation (9); - la différence de niveau (D2) de ladite base de capsule (4) entre le diamètre minimal de son moyen d'encliquetage (19) et. ledit début (227 de la portion d'enfoncement à force de son dit moyen d'étanchéité (16) est inférieure à-la différence de niveau (d2) du goulot (2) entre le haut de son orifice (6) et le diamètre maximal (14) de son moyen d'encliquetage (13 et 15) correspondant audit moyen d'encliquetage (19) de ladite base de capsule (4). 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la portion de verrouillage anti-rotation (9) du goulot (2) est précédé d'une portion cylindrique de guidage (8) de diamètre extérieur inférieur de moins de 0,5 mm audit diamètre intérieur entre arêtes effilées (18) de ladite base de capsule (4). 6. Enaemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel lesdits moyens d'encliquetage (19) de ladite base de capsule (4) et dudit goulot (2) sont un jonc (19) et une gorge (15) annulaires de profils complémentaires, ces profils comportant en section axiale une surface supérieure ou surface d'entrée inclinée à 15 à 35 par rapport à- l'axe et une surface inférieure ou surface de butée inclinée & 40 à 60 par rapport à l'axe (11). 35. 7. Ensemble selon l'une. quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel les ailettes radiales d'entaillage (18) ont une arête effilée - 12- 2650253 (21) selon un angle total en coupe perpendiculaire à l'axe de 10 à . 8. Ensemble selon la revendication 5, dans lequel ladite portion de verrouillage anti-rotation (9) du goulot (2) comprend une extrémité supérieure chanfreinée. (10) facilitant le début de l'entaillage par lesdites ailettes radiales (18) de ladite base de capsule (4). 9. Utilisation d'un ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel, le récipient (1) portant un moyen de repérage (39), on oriente d'une part ce récipient (1) à l'aide d'un dispositif de repérage externe (40) qui coopère avec ledit moyen de repérage (39), et on oriente d'autre part la capsule (3) par rapport audit récipient (1) puis on la fixe par sa base ou souche (4) sur le goulot (2) dudit récipient (1) par simple enfoncement et encliquetage, obtenant ainsi une capsule (3) de position fixée avec une orientation choisie.