Brevet FR2665887A1 — publié le 19920221

-1- CAPSULE DE SURBOUCHAGE POUVANT ETRE DECOUPEE SANS RISQUE DE BLESSURE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne des capsules de surbouchage, utilisées typiquement pour le surbouchage de bouteilles de vin bouchées avec un bouchon en liège complètement enfoncé dans le goulot, ces capsules pouvant être découpées comme les capsules de surbouchage traditionnelles en plomb plaqué d'étain L'invention concerne aussi leur procédé de fabrication. La capsule de surbouchage traditionnellement utilisée pour les bouteilles de vins et en particulier pour les vins de haut de gamme, est une capsule en plomb plaqué d'étain, obtenue par emboutissage étirage ou par fluotournage. On procède au décalottage de cette capsule sertie sur le goulot d'une bouteille avec un couteau habituellement soit par découpage sur le raccordement supérieur de la bague en surépaisseur du goulot, bague servant à la retenue de la capsule sertie, soit par découpage sur le bord de l'extrémité supérieure du goulot. Dans les deux cas, cette opération ne procure aucune difficulté du fait de la faible résistance à la coupe du plomb plaqué d'étain, de la malléabilité de ce métal ne donnant pas alors de bavure coupante. Pour faire face aux problèmes de la protection de l'environnement et du consommateur, tendant à limiter l'emploi du plomb, la demanderesse a cherché à mettre au point une capsule de surbouchage métallique pouvant être découpée de la même façon que les capsules traditionnelles à base de plomb, c'est-à-dire avec un couteau, et donnant sensiblement au consommateur le même "toucher" que ces capsules, soit sensiblement la même flexibilité ou souplesse, en particulier après découpage, et la même texture extérieure La demanderesse s'est fixée pour objectif de mettre au point une telle capsule ne contenant plus de plomb. -2- Exposé de l'invention L'invention a pour objet une capsule de surbouchage emboutie, emboutie étirée ou fluotournée, destinée à être sertie sur le goulot d'une bouteille jusqu'au dessous d'une bague en surépaisseur dudit goulot, et à être ensuite découpée avec une lame au droit dudit goulot, caractérisée en ce qu'elle comprend deux couches d'aluminium liées entre elles par une couche adhésive de dureté Shore D inférieure à 80 et de préférence à 70, ladite capsule pouvant alors être découpée sans risque de blessure. La présence de deux couches d'aluminium avec entre elles un adhésif suffisamment mou est décisive vis-à-vis de quatre critères la facilité de découpage au couteau; l'obtention de bords de découpe, résultants d'une coupure ou d'un déchirement, non coupants, c'est-à-dire ne présentant pas de risque de blessure pour l'opérateur; la flexibilité ou souplesse, en particulier après découpage; la possibilité d'exécuter l'emboutissage étirage sur les outillages utilisés précédemment pour les capsules en plomb plaqué d'étain, comme on le verra dans les exemples. On s'est aperçu que le passage d'une seule couche d'Al à deux couches d'épaisseur moitié permettait de diminuer beaucoup le risque de blessures de la main de l'opérateur Une interprétation est que la multiplication du nombre de bords est un facteur important La facilité de découpage au couteau est alors également plus grande Ces deux qualités sont amplifiées par la présence d'un adhésif pas trop dur entre les deux couches d'Al, cet adhésif associé à ces deux couches donne en même temps au multicouche et à la capsule sa flexibilité Lorsque l'adhésif est trop dur au moment du découpage de la capsule, ces trois qualités disparaissent On a ainsi expérimenté comme adhésif du polyuréthane de dureté Shore D environ 70: les capsules obtenues selon l'invention satisfaisaient les critères précédents juste après leur fabrication, mais au bout d'un an elles n'y satisfaisaient plus, comme si leur comportement avait changé, et on a observé que le polyuréthane avait durci, expliquant ce changement. -3- Le découpage de la capsule pouvant intervenir longtemps après sa fabrication et son sertissage, on préfère ainsi n'utiliser qu'un adhésif pas trop dur, cette dureté n'évoluant pas dans le temps, c'est-à-dire typiquement un polymère thermoplastique de préférence à un seul constituant. La capsule de l'invention a typiquement une jupe d'épaisseur entre 0,12 et 0,4 mm, sa tête ou fond étant habituellement jusqu'à 20 % plus épaisse, avec comme épaisseurs de ses trois couches, en pourcentage de leur épaisseur totale: couche extérieure d'Al: 20 % à 50 % couche adhésive: 3 % à 30 % couche intérieure d'Al: 40 % à 60 % Il y a avantage à prendre des couches d'aluminium de grande pureté et en tout cas de teneur en Al supérieure à 99,4 %, pour améliorer les caractérisriques recherchées, en particulier la facilité c"emboutissage étirage et la flexibilité. Les essais ont montré que pour mieux satisfaire au critère d'une bonne texture ou surface extérieure de la capsule, il convenait d'avoir une couche extérieure d'aluminium à grain fin, et pour cela de limiter la teneur Al à 99,95 % Un intervalle de teneurs encore préféré est alors 99,85 % à 99,35 %. Pour la couche intérieure d'Al, on a de préférence une teneur en Al comprise entre 99,8 % et 99,97 %, la finesse de grain étant moins critique, mais l'Al très pur à 99,99 % devant être évité à cause de sa grosseur de grain de recristallisation souvent excessive, entraînant des fragilités. La couche adhésive comprise entre les deux couches d'aluminium est de préférence soit une couche de colle polymère représentant 3 % à 10 % de l'épaisseur totale, soit une couche extrudée, avantageusement de 1 'EAA représentant 10 % à 20 % du complexe extrudé couché Al/EAA/Al On peut également partir d'un film d'adhésif couché La couche adhésive peut aussi être à base de PE ou PP modifié par des fonctions carboxyle, par -4- exemple par de l'acide acrylique ou de l'acide maléique. Le complexe porte le plus souvent pour sa conformation un vernis sur chacune de ses faces, typiquement un vernis acrylique ou acrylovinylique, le vernis appliqué sur la face extérieure à la conformation étant autolubrifiant Ces vernis subsistent habituellement pour la livraison et le sertissage extérieur portant la décoration. L'invention a encore pour objet le procédé de fabrication de la capsule de surbouchage selon un mode préféré: a) on prépare une couche de face extérieure en Al de teneur Al comprise entre 99,4 % et 99,95 %, et une couche de face intérieure en Al de teneur Al comprise entre 99,8 % et 99,97 %, et on les lie ensemble en les appliquant contre une couche adhésive de dureté Shore D inférieure à 80, obtenant ainsi une bande ébauche; b) on enduit la face extérieure de ladite ébauche d'un vernis autolubrifiant, et sa face intérieure d'un vernis, obtenant une bande ébauche vernie; c) on découpe un flan étanche dans ladite bande et on le conforme en une capsule de surbouchage. Avec le complexe précédent, on a pu simplifier beaucoup l'emboutissage étirage, obtenant une conformation du flan étanche en capsule en 6 passes ou lieu des 11 passes habituellement utilisées pour le plomb plaqué d'étain Des précisions seront données en exemple. Pour la facilité du capsulage, on recuit de préférence ensuite la capsule sur une portion inférieure de sa jupe, typiquement entre 2500 et 4500 C pendant 5 à 20 s Une disposition avantageuse est de réaliser l'équivalent d'un recuit au passage sur la périphérie de la capsule en la faisant rouler au droit d'un ou deux inducteurs allongés dans le sens du roulement. La présence d'un vernis autolubrifiant sur la face du flan découpé extérieure à la conformation permet de ne pas lubrifier, évitant une -5opération de dégraissage avant le recuit Un arrosage des outillages et du produit par de l'eau peut être utilisé pour les fortes cadences de production pour limiter les échauffements. AVANTAGES Obtention de capsules présentant les caractéristriques essentielles des capsules en plomb plaqué de Sn, bien que ne contenant pas de plomb; ces capsules à base d'Al sont flexibles, facilement sertissables, faciles à découper au couteau selon l'habitude sans donner de bords ou de bavure blessante; aptitude surprenante à la conformation vis-à-vis de capsules en Al une seule couche; économie. EXEMPLES 1) Capsules de surbouchage embouties-étirées de natures différentes (hors invention) On a préparé par la gamme d'emboutissage étirage et les outils habituels pour des capsules en plomb plaqué d'étain de diamètre 29,5 mm x hauteur 50 mm x épaisseur de jupe 0,16 mm et de conicité 1/20, l'épaisseur du fond étant de 0,18 mm, des capsules en aluminium à 99,95 % et des capsules multicouche Al/adhésif/Al en partant dans l'un et l'autre cas de flans ébauches recuits d'épaisseur 0,18 mm. Le flan ébauche multicouche comprenait les couches suivantes en partant de sa face extérieure à l'emboutissage: vernis extérieur acrylique autolubrifiant d'épaisseur 0,005 mm; aluminium à 99,95 % d'épaisseur 0,085 mm; adhésif polyuréthane de dureté Shore D 70 et d'épaisseur 0,005 mm; aluminium à 99,95 % d'épaisseur 0,085 mm. -6- Le flan en Al 99,95 % comprenait une couche semblable de vernis extérieur à l'emboutissage sur sa couche unique d'Al d'épaisseur 0,175 mm. Les capsules obtenues ont été recuites par roulement entre des inducteurs allongés dans le sens du roulement, le guidage des capsules et la position des inducteurs étant réglées pour que ce recuit affecte 2/3 de la hauteur de la jupe en partant de son extrémité ouverte. Avec chaque sorte de capsules, on a capsulé une dizaine de bouteilles. Les essais de découpage à la lame de couteau, qui ont été faits dans les quinze jours qui ont suivi la fabrication des ébauches et moins d'une semaine après le capsulage, ont donné les résultats suivants capsules en Ai 99,95 %: tr-ès difficiles à couper au couteau, arêtes de - découpe coupantes, têtes décalottées assez rigides (ne se replient pas par pincement entre deux doigts à la différence des têtes en plomb plaqué d'étain); capsules multicouches: faciles à couper au couteau, arêtes de découpe non coupantes (pas de risque de blessure, têtes décalottées d'une flexibilité comparable à celle des têtes en plomb plaqué d'étain). On a également constaté que les efforts d'emboutissage étirage du multicouche étaient peu supérieurs (de 10 à 20 %) à ceux du plomb plaqué d'étain, tandis que ceux de l'aluminium une couche étaient beaucoup plus élevés ( 2,5 fois plus élevés) que ceux du plomb plaqué d'étain et entraînaient des cassures de capsules et d'outillages et des blocages du dispositif d'emboutissage étirage. Cependant, plusieurs bouteilles capsulées avec des capsules multicouches ont été conservées et découpées environ dix mois plus tard Avec surprise, on a constaté que les qualités favorables de ces capsules avaient disparu, et les examens ont montré que l'adhésif était devenu dur et non souple et que la paroi de ces capsules n'était plus flexible Le durcissement de l'adhésif avait ainsi entraîné également la perte de l'aptitude à la découpe et la perte du caractère -7- non blessant des arêtes de découpe. On en a conclu q'il fallait se limiter à des adhésifs assez mous et ne durcissant pas dans le temps, les délais de découpage des capsulages pouvant être de plusieurs années. On a aussi remarqué qu'il valait mieux utiliser un vernis du côté intérieur à la conformation, pour éviter des collages sur les outillages intérieurs de conformation. 2) Fabrication de l'ébauche multicouche On a cherché à avoir une ébauche assez ductile à la fois pour que sa conformation soit facile et pour que la capsule obtenue soit flexible, à la manière des capsules en plomb (typiquement du Pb-l% Sn plaqué Sn) Des premiers essais ont été faits avec de l'Al 99,99 %, ils ont donné une texture extérieure pas assez lisse, correspondant à une déformation de grain assez gros Par contre des essais avec du " 1193 " (référence de l'Aluminum Association) ont donné une texture extérieure satisfaisante La teneur en Al de la couche extérieure est par suite limitée supérieurement à 99,95 %. La capsule de surbouchage selon l'invention a typiquement une épaisseur comprise entre 0,12 et 0,4 mm, l'ébauche de départ de l'emboutissage étirage ou du fluotournage en capsule ayant alors une épaisseur le plus souvent comprise entre 0,15 et 0,5 mm Une composition préférée de l'ébauche est la suivante, en partant de la face extérieure à la conformation et en pourcentage de l'épaisseur totale vernis extérieur autolubrifiant ( 2 à 10 %); couche extérieure en aluminium de teneur Al comprise entre 99,4 % et 99,95 % de préférence entre 99,7 % et 99,9 % ( 20 % à 55 %); adhésif polymère à un seul constituant ( 3 % à 30 %); couche intérieure en aluminium de teneur Al composée entre 99,8 % et -8- 99,7 % ( 40 % à 60 %); vernis intérieur. De préférence encore la couche intérieure en Al est plus déformable que la couche extérieure qui doit donner une surface extérieure lisse, et dans ce but on préfère avoir pour cette couche intérieure une épaisseur plus forte et/ou une teneur en Al supérieure. Comme déjà indiqué, les vernis sont acryliques ou acrylovinyliques. Une composition préférée pour le vernis extérieur autolubrifiant est précisée plus loin. 3) Essais d'emboutissage étirage Les essais ont été faits avec des ébauches multicouches de même composition que celle de l'exemple 1. L'ébauche multicouche de l'invention se comportant très bien, on a essayé de réduire le nombre de passes d'emboutissage-étirage On est arrivé à 6 passes sur le flan découpé au lieu de 12 NO 1, emboutissage d'une "cup" (coupelle) NO 2, réemboutissage avec une matrice à entrée chanfreinée et un serre flan tubulaire NO 3, étirage. NO 4 à 6, conification. Le point clef est le mode d'emboutissage de la deuxième passe. L'effort maximal d'emboutissage étirage est augmenté de seulement 10 % par rapport à la gamme à 12 passes, ce qui est étonnant et très avantageux pour la production et l'économie du procédé. 4) Vernis autolubrifiant préféré Un tel vernis est déposé sur la couche en Al dite de face extérieure. Il est acrylique ou acrylovinylique et il contient de préférence un lubrifiant solide en particules plus dures que le vernis et moins dures que les outillages de conformation, le rapport du diamètre moyen de ces particules à l'épaisseur du vernis après cuisson étant supérieur à 1. Ces particules fournissant alors des contacts ponctuels entre l'ébauche en conformation et l'outillage extérieur, et l'application de l'ébauche contre cet outillage fait rouler celles qui dépassent de sorte que certaines s'échappent en jouant ainsi le rôle de lubrifiant consommable Les examens ont montré qu'elles laissaient alors comme traces des petits sillons ou creux ovalisés, non gênants pour la décoration. Un tel lubrifiant solide permet une réduction des frottements, donc une réduction des efforts de conformation et de l'usure des outillages Il permet d'utiliser comme lubrifiant externe de l'eau éventuellement additionnée d'un agent mouillant au lieu d'huile, et de supprimer le dégraissage après conformation. Pour les ébauches et capsules des exemples 1 et 3 et comme deuxième préférence pour la composition préférée de l'ébauche décrite dans l'exemple 2, on a utilisé ainsi avec satisfaction un vernis acrylique extérieur d'épaisseur 0,005 mm 3 % du poids de vernis en particules PE/PTFE de 0,005 à 0,010 mm Ce lubrifiant solide est en partie responsable du niveau faible des efforts d'emboutissage étirage, mais la différence entre les efforts sur ébauches "Al/adhésif/Al et les efforts sur les ébauches en Ai seul (rapport 1/2) montre que le multicouche a des propriétés surprenantes. Application industrielle Fabrication économique de capsule de surbouchage répondant aux préoccupations d'écologie, et ayant les propriétés d'usage des -10- capsules en plomb plaqué d'étain bien qu'elles ne contiennent pas de plomb. -1 l- REVENDICATIONS 1 Capsule de surbouchage emboutie, emboutie étirée ou fluotournée, destinée à être sertie sur le goulot d'une bouteille jusqu'au dessous d'une bague en surépaisseur dudit goulot, et à être ensuite découpée avec une lame au droit dudit goulot, caractérisée en ce qu'elle comprend deux couches d'aluminium liées entre elles par une couche adhésive de dureté Shore D inférieure à 80, ladite capsule pouvant alors être découpée sans risque de blessure. 2 Capsule selon la revendication 1, dont la jupe a une épaisseur comprise entre 0,12 et 0,4 mm, les épaisseurs de ses 3 couches étant en pourcentage de leur épaisseur totale: couche extérieure d'Al: 20 à 50 % couche adhésive: 3 à 30 % couche intérieure d'Al: 40 à 60 % 3 Capsule selon la revendication 2, dont la couche extérieure d'Al est de teneur Al comprise entre 99,4 et 99,5 %. 4 Capsule selon la revendication 3, dont la couche intérieure d'Al est de teneur Al comprise entre 99,8 et 99,97 %. Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, couche adhésive est en polymère à un seul constituant. dont la 6 Capsule selon la revendication 5, obtenue à partir d'un multicouche extrudé-couché, la couche adhésive étant en EAA et représentant 10 à % de l'épaisseur de la jupe. 7 Capsule selon la revendication 5, dont la couche adhésive est à base de PE ou de PP modifié par des fonctions carboxyles. 8 Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou 6 ou 7, portant un vernis sur chacune de ses faces. -12- 9 Procédé de fabrication d'une capsule de surbouchage, caractérisé en ce que: a) on prépare une couche de face extérieure en Ai de teneur Al comprise enre 99,4 % et 99,95 %, et une couche de face intérieure en Ai de teneur Ai comprise entre 99,8 % et 99,97 %, et on les lie ensemble en les appliquant contre une couche adhésive de dureté Shore D inférieure à 80, obtenant ainsi une bande ébauche; b) on enduit la face extérieure de ladite ébauche d'un vernis autolubrifiant, et sa face intérieure d'un vernis, obtenant une bande ébauche vernie; c) on découpe un flan étanche dans ladite bande, et on le conforme en une capsule de surbouchage. l O.Procédé selon la revendication 9, dans lequel on recuit ladite capsule sur une portion inférieure de sa jupe à 250 à 3500 C pendant 8 à 20 secondes. 11.Procédé selon la revendication 10, dans lequel on effectue ce recuit en faisant rouler les capsules au droit d'un ou deux inducteurs allongés dans le sens du roulement. 12 Procédé selon la revendication 9, dans lequel on revêt ladite face extérieure en Al de vernis autolubrifiant qui contient un lubrifiant solide en particules plus dures que le vernis et moins dures que les outillages de conformation en capsule, le rapport "diamètre moyen de ces particules/épaisseur du vernis après cuisson" étant supérieur à 1. 13.Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 12, dans lequel on conforme ledit flan découpé par une gamme de passes opérant successivement son emboutissage, son étirage et sa conification, le vernis autolubrifiant dudit flan étant à l'extérieur.