Brevet FR2661127A1 — publié le 19911025

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une capsule de récipient comprenant une partie venant entourer étroitement un insert à l'endroit d'une zone de jonction entre cet insert et la capsule. On propose aujourd'hui divers types de récipient ou flacon pouvant contenir des produits liquides ou pulvérulents et étant équipés, pour la distribution de ces produits, d'une capsule devant recevoir un insert, tel que mentionné ci-dessus. Parmi les réalisations connues à ce jour de telles capsules à insert, on peut noter celle décrite au brevet européen EP-A-82 757 dans lequel il est prévu de procéder à la fabrication comme suit a) on débute une injection à chaud, dans un même moule, d'une première matière thermoplastique pour former la capsule et d'une seconde matière thermoplastique compatible avec la première, pour former l'insert, cette seconde matière étant plus souple que la première, b) avant refroidissement et solidification à coeur de ladite seconde matière plastique, on réalise la jonction des deux matières à l'endroit de leur dite zone de jonction en faisant pénétrer, à cet endroit, la première matière plastique au coeur de cette seconde matière, c) et on laisse la première matière plastique se verrouiller de façon sensiblement étanche aux fluides au coeur de ladite seconde matière. Cette façon de procéder assure une excellente jonction des deux matières à la fois sur le plan de la résistance mécanique par le moyen d'un "verrouillage" entre les deux matières et sur le plan de l'étanchéité au fluide de la jonction, du fait de la compatibilité physique et chimique des deux matières utilisées. Au document sus-mentionné EP-A-82 757, il est toutefois prévu de mouler l'une des pièces avant l'autre et de réserver au coeur de la deuxième matière plastique une surépaisseur ménagée afin que la première matière puisse localement pénétrer dans cette seconde matière et donc s'y verrouiller. Ceci présente, dans le cadre de l'invention, un inconvénient majeur dans la mesure où un tel procédé allonge les temps de fabrication en nécessitant deux phases successives d'injection et oblige à créer localement, au niveau de la zone de jonction des deux pièces, une surépaisseur de matière dont l'éventuel rôle de renforcement est, dans le cas présent, apparu comme tout à fait discutable, induisant en outre une excroissance assez inesthétique. On notera également qu'à la connaissance de la demanderesse, aucune réalisation connue à ce jour ne prévoit d'utiliser le retrait naturel que subit toute pièce moulée en matière thermoplastique pour venir assurer le verrouillage réciproque de deux matières compatibles par pénétration locale, à l'endroit du retrait, de la première matière au coeur de la seconde, une telle façon de procéder ayant pour avantage d'améliorer encore l'efficacité de la jonction en jouant sur les caractéristiques physiques naturelles des matières en présence. Sur la base du schéma de procédé mentionné cidessus en relation avec le document EP-A-82 757, l'invention se caractérise donc en l'espèce en ce que, la seconde matière plastique (utilisée pour former insert) subissant en se refroidissant un retrait naturel à l'endroit de sa dite zone de jonction avec la première matière (utilisée pour former la capsule), on profite, lors de l'étape b) mentionnée ci-avant, de ce retrait pour l'accentuer en forçant la première matière au coeur de la seconde. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, on réalise de préférence une injection simultanée des première et seconde matières thermoplastiques et, l'injection de la seconde matière étant plus rapide que celle de la première, on poursuit l'injection de cette première matière lors de ladite étape b), alors que l'injection de la seconde matière est déjà terminée. En outre, toujours conformément à l'invention, - on réserve de préférence dans ledit moule et de part et d'autre de la zone de jonction des matières, deux espaces d'épaisseurs sensiblement identiques pour la première et la seconde matières, - et, lors de ladite étape b), on maintient avantageusement l'épaisseur de ces espaces, de façon à ne créer à l'endroit de ladite zone de jonction aucune surépaisseur de ladite seconde matière consécutivement à la pénétration en son coeur de la première matière. On pourra encore noter qu'en accord avec l'utilisation des propriétés naturelles de retrait des matières plastiques (les plus souples ayant un retrait d'autant plus important), on forcera de préférence, lors de l'étape b), la première matière au coeur de la seconde par surcroît de pression d'injection de cette première matière, la pression interne de la seconde matière totalement injectée interrompant naturellement la pénétration de ladite première matière par équilibrage de pression entre les deux matières. L'invention apparaitra de façon plus détaillée de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels la figure 1 représente en coupe transversale médiane une capsule de récipient pourvu d'un insert avec orifice de distribution de liquide, la figure 2 montre en coupe les parties essentielles du moule de fabrication de la capsule de la figure 1, le moule étant montré dans une première position correspondant au début du processus de fabrication. Les figures 3, 4, 5 et 6 montrent schématiquement les quatre phases essentielles de ce processus de fabrication sous la forme d'un schéma simplifié ne représentant que les parties du moule essentielles pour la compréhension du processus, et la figure 7 est une vue identique à celle de la figure 1 illustrant l'état final de la capsule lorsqu'en fin de moulage on vient refermer son couvercle puis engager la capsule sur le col d'un flacon. Sur la figure 1 tout d'abord, on voit donc illustré un bouchon de récipient repéré dans son ensemble 1 et réalisée comme on va le voir en détail ci-après, en matière plastique moulée. Le bouchon 1 comprend essentiellement une capsule 2 avec un corps sensiblement cylindrique 3 à section circulaire ouvert à sa partie inférieure et se terminant à sa partie supérieure par une paroi transversale 5 venant entourer étroitement un insert central 7 à l'endroit d'une zone de jonction 9. Dans l'insert 7 est ménagé un orifice 11 et l'insert se prolonge vers l'intérieur du corps 3 de la capsule, et dans la prolongement de la zone 9, par une jupe 13 cylindrique de section sensiblement circulaire. Cette jupe 13 s'étend à l'intérieur d'une autre jupe également cylindrique circulaire 15 mais de plus fort diamètre, la seconde jupe 15 étant formée d'une seule pièce avec le corps de la capsule et s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe 3a de cylindre du corps 3. Comme on pourra le constater, des espaces intermédiaires sont réservés entre les jupes 13 et 15 d'une part et entre la jupe 15 et le corps 3 de la capsule, d'autre part. Sur un côté, la capsule 2 porte également un couvercle 17 pourvu d'un téton 19 propre à venir s'engager à travers l'orifice 11 de l'insert 7 afin de pouvoir à volonté obturer ou dégager l'orifice de distribution du bouchon. On remarquera encore que le couvercle 17 est formé d'une seule pièce avec le corps 3 de la capsule, un pont de matière de relativement faible épaisseur 21 formant charnière intégrée de liaison entre le corps et le couvercle. Conformément à l'invention, la capsule 2 va être moulée en une première matière thermoplastique, tandis que l'insert 7 va, dans le même moule, être moulé en une seconde matière thermoplastique compatible avec la première, cette seconde matière plastique étant malgré tout plus souple que ladite première, c'est-à-dire plus aisément déformable élastiquement. A titre d'exemple, on pourra notamment utiliser du polypropylène pour la capsule 2 et du polyèthylène pour l'insert 7. On pourrait également prévoir d'employer pour fabriquer cet insert 7 un copolymère du genre EEA, c'est-à-dire un copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthyle pouvant contenir par exemple de 4 à 25 % d'EA (acrylate d'éthyle) dans 1'EEA (copolymère d'éthylène et d'acrylate d'éthyle). Toujours en tant que seconde matière, on pourrait aussi substituer à 1'EEA des matières à la fois compatibles avec la première matière et apportant la souplesse requise, telles que caoutchoucs thermoplastiques, résines ionomères... Une capsule en polypropylène homopolymère et un insert en polypropylène copolymère seraient également envisageables. Intéressons-nous maintenant à la figure 2 pour voir illustré un moule adapté à la fabrication du bouchon 1. Ce moule se compose en l'espèce essentiellement d'une partie supérieure formée des pièces 23, 25 et 27 et d'une partie inférieure formée des pièces 29, 31, 33 et 34 réunies lors de la fermeture du moule au niveau du plan de joint 35 de ce dernier. Comme on pourra le remarquer, les pièces 23, 29, 31, 33 et 34 sont utilisées pour le moulage de la capsule et de l'insert, à l'exception du couvercle lequel, avec son téton, est conformé au moyen des pièces 25 et 27. Bien entendu, entre les pièces sont ménagées des espaces de moulage pour la fabrication du bouchon illustré. Dans la position représentée sur cette figure 2, on notera que la pièce 34, qui a pour rôle de former obturateur annulaire coulissant du moule, occupe une position haute vers laquelle elle a été repoussée dans le sens de la flèche 41, de façon à venir obturer la communication entre l'espace 43 de moulage de la première matière de la capsule et l'espace 45 de moulage de l'insert. Sur la figure 2, on remarquera encore que deux zones d'injection de matières ont été prévues, d'une part vers la partie inférieure de l'espace devant former le corps 3 du bouchon, pour l'injection de la première matière thermoplastique de moulage de la capsule (canal d'injection 37), le second canal d'injection 39 permettant l'amenée de la seconde matière plastique de moulage de l'insert étant disposé en partie supérieure du moule et traversant la pièce 23 pour déboucher au niveau de l'espace réservé pour le moulage de l'insert. On va maintenant décrire les principales étapes de fabrication du bouchon, en référence aux figures 3, 4, 5 et 6 sur lesquelles on a représenté, en tant que pièces du moule et par souci de clarté, uniquement la pièce 34 formant obturateur anulaire. Sur la figure 3 tout d'abord, l'obturateur 34 est encore en position haute, ayant donc été repoussé vers le haut dans le sens de la flèche 41 pour venir obturer la communication entre les espaces de moulage 43 et 45. Dans cette position du moule on vient alors injecter simultanément, à chaud et comme indiqué, en 37 et 39, la première matière thermoplastique dans l'espace de moulage 43 et la seconde matière thermoplastique plus souple dans l'espace de moulage 45, de façon à engager dans une seule étape le moulage de la capsule et de l'insert. Sur cette figure 3, on aura remarqué (mais cela apparaît également des autres figures et notamment de la figure 1) que ni l'espace 43, ni l'espace 45, ne présente de surépaisseur ou d'excroissance locale à l'endroit où sera réalisé la jonction de l'insert et de la capsule. En d'autres termes, les deux espaces réservés de part et d'autre de la zone de jonction des matières sont d'épaisseur e sensiblement identiques, et cette épaisseur sensiblement constante sera maintenue pendant tout le moulage afin qu'une fois moulé le bouchon ne présente aucune déformation locale à l'endroit de sa zone de jontion 9 entre l'insert et la capsule. En relation avec la figure 4, on remarquera que tant que la seconde matière plastique n'a pas totalement remplie l'espace 45 réservé à l'insert lequel espace est d'un volume(nettement)inférieur à celui réservé à la capsule (rapport 1/10 par exemple), et que la première matière plastique circulant dans l'espace 43 réservé à cette capsule n'est pas arrivée à proximité immédiate de l'obturateur 34, celui-ci est maintenu en position haute. Par contre, comme on le voit sur la figure 5, dès que la première matière plastique de la capsule arrive à proximité immédiate de l'obturateur, celui-ci est escamoté vers le bas dans le sens de la flèche 47, ceci sans que l'injection de la première matière de la capsule soit interrompue, de telle sorte que celle-ci continue à migrer jusqu'à atteindre la zone de jonction 9 des deux matières. On remarquera qu'en position basse, l'obturateur 34 s'escamote complètement pour libérer sur toute l'épaisseur e l'espace de communication des deux matières. Tandis que l'injection de cette première matière de la capsule se poursuit donc, la seconde matière de l'insert commence à se refroidir et subit alors un retrait naturel figuré en 49 (figure 5) qui se produit notamment sur la périphérie de l'insert 7 alors moulé, au niveau donc de la future zone de jonction des deux matières, ce retrait étant d'autant plus marqué vers la partie centrale la moins refroidie de l'insert en surface duquel une peau s'est déjà formée. Conformément à l'invention, on profite à cet endroit du retrait de la seconde matière de l'insert pour l'accentuer en forçant alors la première matière de la capsule au coeur de cette seconde matière, comme cela est illustré clairement sur la figure 6. Etant donné que l'on continu à injecter la première matière de la capsule alors que celle de l'insert n'est pas encore totalement refroidie et solidifiée à coeur, la matière de la capsule va donc pouvoir pénétrer en 51 (figure 6) dans celle encore visqueuse à coeur de l'insert, de telle sorte que les deux matières se verrouillent l'une l'autre étroitement de façon sensiblement étanche aux fluides, ceci sans qu'aucune surépaisseur à l'endroit de leur zone de jonction 9 n'ait été créée. En pratique, dans la mesure où la pénétration locale à coeur de la première matière de la capsule à l'intérieur de la seconde matière de l'insert est provoquée par un surcroît de pression d'injection de la première matière (l'injection de la seconde matière étant alors terminée), c'est essentiellement la pression interne de cette seconde matière totalement injectée qui va interrompre naturellement la pénétration de ladite première matière de la capsule, ceci par équilibrage de pressions entre les deux matières de part et d'autre de leur zone de jonction. Une fois cet équilibrage obtenu, l'injection de la première matière de la capsule est donc définitivement interrompue et il suffit de laisser refroidir complètement le bouchon ainsi constitué avant de venir le positionner sur un flacon récepteur dont il est destiné à venir recouvrir l'ouverture, comme cela est illustré sur la figure 7 où l'on peut remarquer que le col 53 du flacon 55 illustré vient s'engager étroitement dans l'espace intérieur réservé entre les jupes 13 et 15 de l'insert et de la capsule, respectivement, avec pour avantage que la jupe 13 de l'insert s'adapte alors au col du flacon de façon particulièrement étroite et étanche aux fluides, étant donné sa constitution en une matière thermoplastique plus souple que celle de la capsule. Sur cette figure 7, on aura bien entendu également remarqué que l'on a représenté le bouchon 1 déjà moulé avec son couvercle 17 de capsule en position de fermeture. En fait, ce couvercle 17 a été rabattu par-dessus la capsule et le téton 19 a été engagé à travers l'orifice 11 de l'insert avant que la matière plastique de constitution de ce dernier ait été suffisamment refroidie pour être figée. En engageant ainsi le téton 19 dans l'orifice 11 avant refroidissement complet de l'insert, on va pouvoir profiter de la différence d'élasticité entre la matière de constitution du téton et de la bordure de l'orifice de l'insert, de telle sorte que, la matière du téton étant plus rigide ou moins souple, le contour de l'orifice va pouvoir venir s'adapter étroitement au contour du téton en finissant de se refroidir et de se figer, assurant ainsi une étanchéité aux fluides pratiquement parfaite lorsque le couvercle sera fermé. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une capsule (2) de récipient comprenant une partie (5) venant entourer étroitement un insert (7) à l'endroit d'une zone (9) de jonction, dans lequel procédé a) on débute une injection à chaud dans un même moule d'une première matière thermoplastique pour former la capsule (2) et d'une seconde matière thermoplastique compatible avec la première pour former l'insert (7), cette seconde matière étant plus souple que la première, b) avant refroidissement et solidification à coeur de la seconde matière plastique, on réalise la jonction des deux matières à l'endroit de leur dite zone de jonction (9) en faisant pénétrer, à cet endroit, la première matière plastique au coeur de cette seconde matière, c) et on laisse la première matière plastique se verrouiller au coeur de ladite seconde matière, caractérisé en ce que la seconde matière plastique subissant en se refroidissant un retrait (49) naturel à l'endroit de sadite zone de jonction avec la première matière, on profite, lors de l'étape b) de ce retrait pour l'accentuer en forçant la première matière au coeur de la seconde. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on réalise une injection simultanée des première et seconde matières plastiques et, l'injection de la seconde matière étant plus rapide que celle de la première, on poursuit l'injection de cette première matière plastique lors de l'étape b) alors que celle de la seconde matière est terminée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que - dans ledite moule et de part et d'autre de la zone (9) de jonction des matières, on réserve pour la première et la seconde matières deux espaces (43, 45) d'épaisseurs sensiblement identiques, - et, lors de l'étape b), on maintient l'épaisseur (#e) de ces espaces de façon à ne créer, à l'endroit de ladite zone (9) de jonction des matières aucune surépaisseur de ladite seconde matière. 4. Procédé selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que - au moins tant que la seconde matière plastique n'est pas totalement injectée, on interpose une pièce formant barrière (34) entre lesdites première et seconde matières au niveau de leur zone (9) de jonction, - lorsque la première matière arrive à proximité de cette barrière (34), on escamote cette dernière pour libérer ladite zone (9) de jonction des matières, - et on laisse alors s'effectuer les étapes b) et c). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lors de l'étape b), on force la première matière au coeur de la seconde par surcroît de pression d'injection de cette première matière, la pression interne de la seconde matière totalement injectée interrompant naturellement la pénétration de ladite première matière par équilibrage de pressions entre les deux matières. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, la capsule (2) comprenant un couvercle (17) pourvu d'un téton (19) moulé dans ladite première matière thermoplastique, ce téton étant adapté pour venir s'engager de façon sensiblement étanche aux fluides dans un orifice (11) ménagé à travers une partie de l'insert (7), après ouverture du moule mais avant refroidissement complet au moins de ladite seconde matière plastique on engage le téton (19) du couvercle (17) dans l'orifice (11) de l'insert et on laisse ce téton ainsi engagé au moins jusqu'à ce que la matière plastique de l'insert (7) soit suffisamment refroidie pour être figée. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que en tant que première matière thermoplastique on utilise du polypropylène et tant que seconde matière plastique on utilise du polyéthylène. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que - au cours de l'injection de la seconde matière thermoplastique de l'insert (7) on réalise ledit insert en une seule pièce et en une seule matière avec une jupe (13) sensiblement cylindrique à section circulaire propre à venir coopérer étroitement avec un col (53) de flacon (55), - après l'étape c), et après démoulage et solidification de la capsule (2) et de son insert (7) pourvu de sa jupe, on vient engager cette jupe (13) dans ledit col (53) du flacon à l'intérieur duquel ladite jupe s'adapte de façon particulièrement étroite et étanche aux fluides du fait de sa constitution en une matière thermoplastique plus souple que celle de la capsule (2).