Brevet FR2695914A1 — publié le 19940325

La présente invention concerne un bouchon pour flacon permettant le dégazage du contenu du flacon avant sa fermeture complète, puis une fermeture complète avec une étanchéité stable dans le temps. On connaît des bouchons pour obturer un flacon en deux temps. Dans un premier temps, on pose le bouchon sur le goulot du flacon, à l'intérieur duquel il est centré grâce à un corps tubulaire introduit partiellement dans le goulot et arrêté sur ce dernier au moyen d'une butée extérieure en forme de bourrelet que comporte le corps tubulaire. Ce corps tubulaire comporte des entailles longitudinales régulièrement réparties sur sa circonférence, qui permettent au produit contenu dans le flacon d'être traité ou lyophilisé, généralement sous vide, les gaz issus de ce traitement pouvant sortir de ce flacon partiellement bouché au travers des entailles du corps tubulaire.Le traitement étant terminé, le flacon est fermé par emmanchement du corps tubulaire dans le goulot, une capsule de fermeture étant ensuite rapportée par vissage sur un filetage extérieur au goulot, et solidarisé à ce corps tubulaire par collage en fin de vissage pour garantir l'étanchéité de l'obturation. Un dispositif de ce type est illustré par le document GB 2.026.995. Ce dispositif connu est complexe, et sa mise en oeuvre, au bouchage, demande plusieurs opérations et plusieurs manipulations du flacon. On a proposé par ailleurs un bouchon comportant en une seule pièce avec un corps tubulaire, une jupe de fixation de ce corps par vissage sur un filet porté extérieurement par le col du flacon. Le bourrelet assurant l'étanchéité de ce bouchage est situé au droit d'une paroi transversale en dôme du corps tubulaire afin d'assurer une certaine contrainte dans l'application du bourrelet contre la surface interne du col. L'étanchéité assurée est à peu près satisfaisante lorsqu'il s'agit d'une fixation vissée sur le col du flacon.En revanche, lorsqu'on a supprimé le vissage du bouchon pour le remplacer par une simple bague d'inviolabilité, on a constaté que l'étanchéité de la fermeture n'était plus assurée de manière certaine, après un certain temps et notamment lorsque le flacon avait subi des variations de températures. Il est probable que la matière plastique utilisée (le polyéthylène) subit un fluage dans le temps qui crée une relaxation des contraintes au niveau du bourrelet d'étanchéité et diminue voire supprime la force de contact entre ce bourrelet et la surface inférieure du col. On a cherché à résoudre ce problème en modifiant l'épaisseur de la paroi transversale du bouchon au droit du bourrelet mais sans succès. C'est en testant une géométrie particulière de la zone de raccordement de la paroi transversale et du corps tubulaire portant le bourrelet d'étanchéité qu on a découvert les moyens permettant d'assurer un bouchage étanche et qui le demeure après un test de 12 heures à 600C. A cet effet la présente invention a donc pour objet un bouchon pour flacon comportant un corps tubulaire solidaire par l'une de ses extrémités d'une paroi de sommet bordée d'une jupe extérieure concentrique au corps tubulaire, ce dernier comportant au moins un bourrelet extérieur d'étanchéité et une paroi transversale en forme de voûte de concavité tournée vers l'extrémité libre du corps tubulaire. Dans l'invention, cette paroi transversale est située audessus du bourrelet, la zone de son raccordement au corps étant pourvue d'un contrefort intérieur. Ce contrefort permet avantageusement de conserver au bouchon une étanchéité suffisante après un test selon lequel on soumet un flacon fermé à l'aide du bouchon selon l'invention à une température de 600C pendant 12 heures. Ce contrefort est une solution de compromis entre un bouchon entièrement massif qui aurait moins tendance à perdre son étanchéité mais qui serait plus coûteux parce que demandant plus de matière et plus difficile à mettre en place dans le col d'un flacon, et un bouchon à paroi relativement mince qui est de fabrication moins coûteuse et de manipulation plus aisée pour effectuer le bouchage du flacon mais qui présente l'inconvénient de fluer lors des variations de températures et de perdre rapidement l'étanchéité qu'il assure. Dans un mode préféré de réalisation, le contrefort possède une partie formant gousset de comblement de l'angle entre le corps tubulaire et la paroi transversale et une partie d'épaississement de cette paroi du corps tubulaire depuis le gousset jusqu'au niveau du bourrelet qui assure l'étanchéité. A ce propos on notera que, dans un mode de réalisation, le gousset est limité par une surface conique dont l'angle avec la surface cylindrique du corps tubulaire est d'environ 1500. Par ailleurs, la surépaisseur de la paroi tubulaire en-dessous du gousset est raccordée au moyen d'un chanfrein d'angle compris entre 170 et 1800. A titre d'exemple, on notera que l'épaisseur du bourrelet est de l'ordre de 60 % de l'épaisseur de la paroi du corps tubulaire tandis que la partie d'épaississement augmente l'épaisseur de cette paroi du corps tubulaire d'une valeur de l'ordre de 30 %. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description d'un mode de réalisation de l'invention donné ci-après à titre d'exemple. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un bouchon réalisé conformément à l'invention, - la figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie de la figure 1, - le tableau annexé fait état des résultats d'un test d'étanchéité conduit sur 18 flacons prélevés parmi une production bouchée avec le dispositif selon l'invention. A la figure 1 on a représenté en trait mixte la partie supérieure d'un goulot 1 de flacon dont le diamètre intérieur D est lisse alors que son diamètre extérieur est équipé d'un rebord 2. Le bouchon à introduire dans ce col comporte un corps tubulaire 3 central dont la partie terminale 4 est pleine et est terminée par une surface 5 légèrement conique pour faciliter son introduction dans le col du flacon. Le diamètre extérieur de ce corps tubulaire est sensiblement égale au diamètre intérieur D du col. A partir de cette partie terminale 4, le corps tubulaire 3 comporte un premier bourrelet 6 qui forme une butée à la pénétration du corps tubulaire dans le col du flacon. On rencontre ensuite un second bourrelet 7 dont le diamètre extérieur est également plus grand que le diamètre D du col, puis une paroi transversale 8 en forme de dôme ou de voûte dont la concavité est tournée vers la partie terminale 4. Au-delà de ce dôme 8, le corps tubulaire se prolonge en une partie cylindrique 9 dont le diamètre extérieur est au plus égal au diamètre D intérieur du col du flacon, cette paroi 9 étant raccordée à une paroi de sommet 10 qui s'étend annulairement vers l'extérieur et qui est équipée d'une jupe 11 concentrique au corps tubulaire 3. On a représenté en 12, attelé à la base de la jupe 11 par une zone sécable 13, un anneau d'inviolabilité qui vient emprisonner le rebord 2 du flacon à l'intérieur de la jupe 11. Le bouchon ne peut ainsi être extrait du col qu'après avoir retiré de manière irréversible la couronne 12 d'inviolabilité. Ces dispositions sont bien entendu connues en elles-mêmes. On notera également que la partie du corps tubulaire 3 située sous le dôme 8, entre le bourrelet 7 et la partie terminale 4, possède des fenêtres 14 au-dessus du bourrelet 6, permettant, lorsque le bouchon n'est qu'à moitié implanté dans le col du flacon, l'extraction de gaz qui pourraient être contenus dans ce flacon lors d'un traitement de dégazage ou de lyophilisation. Selon l'invention, le raccordement entre la partie tubulaire inférieure 4 du corps tubulaire 3 et la paroi transversale formant dôme 8 comporte, comme cela est mieux visible sur la figure 2, un contrefort 15. On s'est en effet rendu compte qu'en réalisant un tel contrefort à la jonction de la surface intérieure concave de la paroi 8 et de la surface intérieure de la paroi cylindrique, on permettait au bouchon tout en conservant des épaisseurs de parois par exemple de l'ordre du millimètre, son pouvoir d'étanchéité à l'endroit du bourrelet 7. De manière préférée, le contrefort 15 comporte deux parties ; l'une d'elles 16 constitue un gousset réalisé dans l'angle de jonction des deux parois tubulaire et de voûte, ce gousset 16 étant délimité par une surface conique 17 formant un angle A de 1500 avec la surface cylindrique de la partie tubulaire ; l'autre partie 18 constitue en fait une surépaisseur intérieure de la paroi cylindrique au niveau du bourrelet 7. A titre indicatif, si l'épaisseur E de la paroi cylindrique est de l'ordre du millimètre, le bourrelet 7 fait saillie à l'extérieur de cette paroi d'une valeur s d'environ 60 % de cette valeur E, c'est-à-dire environ 0,6 mm, alors que la partie de renforcement 18 forme une surépaisseur e, au droit du bourrelet 7 d'une valeur d'environ 30 % de la valeur E, c'est-à-dire dans l'exemple de l'ordre de 3/10ème de mm. Par ailleurs, cette surépaisseur 18 se raccorde avec la surface intérieure de la paroi tubulaire par un chanfrein 19 très pentu, l'angle de ce chanfrein 19 avec les surfaces cylindriques qu'il raccordent étant de l'ordre de 1700. Cette géométrie de la surface intérieure de raccordement du dôme 8 au corps tubulaire 3 a permis de diminuer sensiblement le fluage du bouchon lorsqu'il est soumis à une température relativement élevée pendant un temps relativement long, et donc de conserver à ce bouchon une fonction de fermeture étanche satisfaisante du flacon. Le tableau en annexe est un relevé réalisé sur 18 flacons soumis à une épreuve d'étanchéité après avoir été portés à une température de 60 pendant 12 heures. On constate, à la lecture de ce tableau, que les niveaux de fuite en air et en hélium restent tout-à-fait satisfaisants. A ce propos on rappellera que le test est réalisé en créant de part et d'autre du joint d'étanchéité réalisé par le bouchon sur le col du flacon une différence de pression de l'ordre d'une atmosphère, c'est-à-dire que l'on crée un vide poussé à l'intérieur du flacon (quelques Pascals). Réalisés avec un bouchon présentant un profil de surface intérieure comme celui 20 mentionné en pointillés à la figure 2, des tests semblables auraient engendrés une disparition importante du pouvoir d'étanchéité du bouchon. On notera enfin que les dispositions de l'invention, si elles ne suppriment pas le fluage, conservent au bourrelet d'étanchéité 7 un excédent de diamètre extérieur qui reste compris entre le quart et la moitié de l'exédent de diamètre extérieur qu'il avait avant le test par rapport au diamètre D intérieur du col du flacon. TABLEAU DE TESTS D'ETANCHEITE (Maintien des flacons pendant 12 h à 60 C) No Diamètre Diamètre Diamètre Niveau de fuite du du col du du bourrelet du bourrelet atm. cm3/sec test flacon AVANT test APRES test APRES test mm mm mm air kéliim 1 12,575 13,227 12,713 3.10-9 1.10-7 2 12,455 13,235 12,694 6.10-9 2.10-8 3 12,570 13,244 12,754 6.10-9 1.10-8 4 12,630 13,227 12,789 5.10-9 2.10-8 5 12,670 13,219 12,809 4.10-9 5.10-7 6 12,630 13,227 12,840 5.10-9 110-8 7 12,540 13,230 12,751 7.10-9 5.108 8 12,585 13,234 12,795 5.10-9 1.10-8 9 12,640 13,238 12,812 6.10-9 2.10-8 10 12,470 13,236 12,801 6.10-9 1.10-8 11 12,640 13,226 12,790 5.10-9 3.10-8 12 12,620 13,227 12,784 9.10-9 1.10-8 13 12,570 13,223 12,721 6.10-9 2.10-8 14 12,525 13,230 12,730 6.10-9 1.10-8 15 12,555 13,230 12,770 5.10-9 1.10-8 16 12,570 13,225 12,742 1.108 9.10-8 17 12,560 13,232 12,744 9.10-9 6.10-7 18 12,610 13,222 12,831 3.10-9 3.10-7 REVENDICATIONS 1. Bouchon pour flacon comportant un corps tubulaire (3) solidaire par l'une de ses extrémités d'une paroi de sommet (10) bordée d'une jupe extérieure concentrique (11) au corps tubulaire (3), ce dernier comportant au moins un bourrelet extérieur (7) d'étanchéité et une paroi transversale (8) en forme de voûte de concavité tournée vers l'extrémité libre (4) du corps tubulaire (3), caractérisé en ce que cette paroi transversale (8) est située au-dessus du bourrelet (7), la zone de raccordement de cette paroi au corps étant pourvue d'un contrefort intérieur (15). 2. Bouchon selon la revendication 1, caractérisé ce que le contrefort (15) possède une partie (16) formant gousset de comblement de l'angle entre le corps tubulaire (3) et la paroi transversale (8), et une partie (18) d'épaississement de la paroi du corps tubulaire (3) depuis le gousset (16) jusqu'au niveau du bourrelet (7). 3. Bouchon selon la revendication 2, caractérisé ce que le gousset (16) est limité par une surface (17) conique dont l'angle (A) avec la surface cylindrique du corps tubulaire est d'environ 1500. 4. Bouchon selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'épaisseur (s) du bourrelet est de l'ordre de 60 % de l'épaisseur (E) de la paroi du corps tubulaire (3) tandis que la partie d'épaississement (18) augmente l'épaisseur de cette paroi de l'ordre de 30 %. 5. Bouchon selon la revendication 4, caractérisé ce que la partie de l'épaississement (18) s'étend depuis le gousset (16) jusqu'à la partie médiane du bourrelet (7), sa surface intérieure se raccordant ensuite à la surface intérieure du corps tubulaire par un chanfrein (19).