Brevet FR2739354A1 — publié le 19970404

PROCEDE DE FERMETURE DE RECIPIENT AVEC UN COWERCLE PAR SERTISSAGE ET THERMOSCELLAGE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des emballages rigides ou semi-rigides constitués par des récipients, typiquement des corps de boîtes, fermés par des couvercles sertis. L'invention est plus spécifiquement relative à un procédé de fermeture de récipient comprenant un sertissage et un thermoscellage du couvercle et du corps de boîte. ETAT DE LA TECHNIQUE Selon la pratique industrielle la plus courante, la fermeture étanche de récipients métalliques rigides (corps de boites, soit emboutis en une pièce, soit soudés en deux pièces), c'est à dire dont l'épaisseur de paroi métallique est de l'ordre de 0,15 à 0,25 mm, est réalisée par sertissage de couvercles dotés d'un joint périphérique, comme représenté aux figures de la planche 1. Le sertissage comprend la formation d'un double crochet par enroulement du bord du couvercle et du bord à sertir du corps de boîte, double crochet obtenu par plusieurs jeux de molettes de sertissage. La fermeture de récipients semi-rigides, c'est à dire dont l'épaisseur de paroi métallique est de l'ordre de 0,10 mm jusqu'à 0,15 mm, fait appel soit à la technique du thermoscellage, soit au sertissage d'un couvercle. PROBLEME POSE Le problème posé concerne la qualité finale des récipients garnis de produits conditionnés tels qu'ils sont livrés aux consommateurs. Cette qualité finale est pour une part liée au couvercle et au sertissage du couvercle et du corps de boîte une fois rempli. En effet, il y a au moins 3 problèmes différents en relation avec le couvercle ou le sertissage: - d'une part, le fabricant de couvercle est confronté à un problème de formation du joint sur les couvercles: * les cadences de mise en forme du couvercle augmentent avec les progrès de la technologie mécanique et de l'automation. * le dépôt du joint reste conditionné par un écoulement d'un joint liquide à travers un orifice en mouvement relatif par rapport au couvercle, avec des ouvertures et fermetures de l'orifice pour chaque couvercle. Les irrégularités de dépôt et incidents de fabrication nécessitent un contrôle strict du dépôt du joint. En effet, un manque de joint signifie ultérieurement une contamination bactérienne possible du contenu du récipient, avec les conséquences éventuellement très graves qui peuvent en découler. - d'autre part, le sertissage reste une opération critique pour les mêmes raisons que celles vue précédemment (risque de contamination bactérienne si le sertissage est insuffisant, c'est à dire si le recouvrement des crochets du bord du couvercle et du bord à sertir est insuffisant). - par ailleurs, le couvercle une fois serti joue un grand rôle, tout comme le fond du récipient, lors de la phase de traitement thermique, typiquement la stérilisation à haute température, par exemple entre 110 et 1300C. Compte tenu de la pression développée durant la stérilisation, il se produit une déformation des éléments les moins rigides de l'emballage, à savoir le fond et le couvercle. Bien que ces éléments soient conçus pour admettre des déformations réversibles, c'est à dire essentiellement grâce à des effets de charnière qui font que les partie sorties à haute température rentrent et reprennent leur position au refroidissement, il n'en reste pas moins vrai qu'il se produit assez régulièrement des déformations irréversibles (appelées "facettes" ou "becquets") qui rendent le produit non commercialisable. - enfin, toutes les études de corrosion montrent que le couvercle est une partie de l'emballage souvent corrodée, ce qui peut réduire considérablement la durée de vie de 1 'emballage. En conclusion, la demanderesse a recherché les moyens pour résoudre simultanément l'ensemble de ces problèmes. DESCRIPTION DE L'INVENTION Un premier objet de l'invention est constitué par un procédé de fermeture d'un récipient comprenant une jupe et un bord tombé, avec un couvercle comprenant une cuvette et un bord à sertir, comprenant un sertissage du bord dudit couvercle avec le bord tombé dudit récipient, caractérisé en ce que, a) on approvisionne un récipient et un couvercle, exempt de joint, ledit un récipient et ledit couvercle comprenant chacun un revêtement intérieur choisi de manière à ce que le revêtement intérieur de l'un soit thermoscellable avec le revêtement intérieur de l'autre, b) on sertit ledit couvercle et ledit récipient de manière à former au moins un crochet de sertissage, c) et on thermoscelle ledit revêtement intérieur dudit récipient en contact avec ledit revêtement intérieur dudit couvercle. Selon une modalité préférée de l'invention, on forme, par thermoscellage dudit revêtement intérieur dudit récipient avec ledit revêtement intérieur dudit couvercle, un ménisque de matière assurant la soudure des revêtements intérieurs dudit récipient et dudit couvercle et formant une jonction de ladite cuvette et de ladite jupe. L'ensemble de ces moyens permet de résoudre l'ensemble des problèmes posés. En effet, d'une part, il n'est plus nécessaire d'utiliser un couvercle avec joint, sans pour autant perdre l'étanchéité de l'emballage final, après sertissage et thermoscellage du couvercle et du récipient. D'autre part, il a été observé, après remplissage de l'emballage et stérilisation, une très grande diminution des rebuts par déformation irréversible des emballages. Enfin, les études de corrosion sur emballages avec produits conditionnés selon l'invention ont montré une nette augmentation de la durée de vie, comparativement à des emballages avec couvercle serti traditionnel. L'ensemble de ces résultats est, semble-t-il, lié à la présence simultanée d'un sertissage qui assure la fixation mécanique du couvercle au récipient et en partie l'étanchéité, et d'un thermoscellage qui assure aussi l'étanchéité, qui rend solidaires le haut de jupe dudit récipient et la partie correspondante, relativement verticale, du bord à sertir du couvercle. DESCRIPTION DES FIGURES Les figures la à îd illustrent le procédé selon l'invention. la figure la représente, en coupe axiale, un récipient (2) comprenant une jupe (3) et un bord tombé (4a). La figure lb représente, en coupe axiale, un couvercle (5) comprenant un panneau central (6) formant cuvette, et un bord à sertir (7a). La figure lc représente, en coupe axiale, l'emballage (la) formé par sertissage du couvercle (5) sur le récipient (2), le contenu n'étant pas représenté. La figure îd représente, en coupe axiale, une modalité du procédé dans lequel on réalise le thermoscellage, après le sertissage, en plaçant l'emballage serti (la) sur un support (13), et appliquant un mors chauffant (14) sur le serti formé par le crochet (9) du couvercle et le bord tombé (4) du récipient, de manière à obtenir l'emballage (1) selon l'invention. La figure 2 représente, en vue partielle selon une coupe axiale, la liaison, par sertissage et thermoscellage selon l'invention, du couvercle (5) et du récipient (2), après traitement thermique de stérilisation. Le couvercle (5) comprend un bord à sertir (7) et un panneau central formant cuvette (6). Le bord à sertir (7) est constitué par une pente intérieure (8) et un crochet (9). La figure 3 représente, en vue analogue à celle de la figure 2, la liaison par sertissage selon l'état de la technique, du couvercle (5) avec joint (15), après traitement thermique de stérilisation et déformation irréversible du couvercle à cette occasion. On a représenté, en pointillés, la position du couvercle avant stérilisation. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Selon l'invention, l'opération de thermoscellage peut être effectuée après celle de sertissage, comme représenté aux figures la à ld, ou simultanément à celle de sertissage. Selon une première modalité de l'invention, ledit revêtement intérieur dudit récipient et celui dudit couvercle comprend extérieurement un film thermoplastique, le film thermoplastique dudit récipient et celui dudit couvercle étant thermoscellables. Ce film thermoplastique peut être un film de polyoléfine de 5 à 50 ,um d'épaisseur. Comme polyléfine, on peut prendre le PP (polypropylène). Selon une autre modalité de l'invention, un desdits revêtements intérieurs comprend un film thermoplastique, l'autre desdits revêtements intérieurs comprend un vernis thermoscellable audit film thermoplastique. Dans ce cas, ledit film thermoplastique est une polyoléfine et ledit vernis est un vernis chargé de grains d'une matière thermoplastique thermoscellable avec ladite polyoléfine. Ladite polyoléfine peut être du PP et ledit vernis peut être un vernis époxy. De préférence, ledit récipient est revêtu intérieurement dudit vernis, et ledit couvercle est revêtu intérieurement de ladite polyoléfine, mais on peut aussi avoir l'inverse, ledit récipient étant revêtu intérieurement de ladite polyoléfine, et ledit couvercle étant revêtu intérieurement dudit vernis. Un deuxième objet de l'invention est constitué par les emballages obtenus selon le procédé de l'invention. Cet emballage contenant un produit à conditionner, formé par un récipient comprenant une jupe et un bord tombé, et un couvercle comprenant une cuvette et un bord à sertir, ledit couvercle étant serti audit récipient, est caractérisé en ce que le revêtement intérieur dudit couvercle est, pour les parties en regard, thermoscellé au revêtement intérieur dudit récipient. Les parties en regard, thermoscellées, des révêtements intérieurs dudit couvercle et dudit récipient se terminent par un ménisque périphérique assurant la jonction de ladite cuvette et de ladite jupe. Selon l'invention, ledit récipient et/ou ledit couvercle sont métalliques, l'épaisseur de métal étant comprise entre 0,10 et 0,25 mm. Ledit métal peut être l'aluminium ou les alliages d'aluminium, ou l'acier, le récipient pouvant être en un matériau différent de celui du couvercle. Ainsi, ledit récipient peut être en acier et ledit couvercle en aluminium. Ledit revêtement intérieur dudit récipient et dudit couvercle peuvent être choisis parmi les films de matière thermoplastique, ou les vernis contenant des grains de matière thermoplastique. Ledit revêtement intérieur dudit récipient et ledit revêtement intérieur dudit couvercle peuvent être tous deux des films de matière thermoplastique, de préférence des films de polyoléfine. Selon une autre variante, ledit revêtement intérieur dudit récipient peut être un vernis contenant des grains de matière thermoplastique et ledit revêtement intérieur dudit couvercle peut être un film de matière thermoplastique thermoscellable audit vernis. Selon l'invention, ledit film de matière thermoplastique présente une épaisseur de 10 à 50 pm, et ledit vernis présente une épaisseur de 3 à 15 um. L'invention concerne plus spécialement des récipients du type corps de boite ou barquettes, avec un couvercle qui peut être ou non à ouverture facile. EXEMPLE DE REALISATION On a réalisé des essais, selon l'invention et selon l'état de la technique (essais comparatifs): I - Spécifications des corps de boites et couvercles 1-1 Spécifications communes aux essais selon l'invention et selon l'état de la technique * essais sur des corps de boîtes et couvercles de format commercial dit "1/4 - diamètre 63 mm". La hauteur des boites est de : 73,6 mm. * corps de boîtes et couvercles en alliage d'aluminium 5052 (désignation selon l'Aluminum Association), en épaisseur de 0,25 mm pour le corps de boîte et de 0,225 mm pour le couvercle. I-2 Spécifications particulières A) Essais comparatifs: * revêtement intérieur des corps de boîte et couvercles vernis époxy à 5 g/m2 * couvercles "standard" avec joint B) Essais selon l'invention: * revêtement intérieur des corps de boîte et couvercless couche de PP de 25 pm rendue adhérente à la couche métallique Al par une couche adhésive à base de copolymère PP à groupements acides carboxyliques, * couvercles "standard" sans joint II Fermeture des récipients avec les couvercles II-A Essais comparatifs: Les couvercles sont sertis sur les corps de boîtes avec une sertisseuse à molettes selon la technique standard, de maniere à former un crochet (9) tel que représenté à la figure 3 avec la courbe en pointillés. II-B Essais selon l'invention Les couvercles ont été d'abord sertis de manière standard, puis, comme représenté aux figures la à ld, on a thermoscellé le serti en appliquant un mors chauffant (14) sur le serti formé par la coopération du crochet (9) du couvercle et du bord tombé (4) du corps de boîte. Conditions de thermoscellage: * pression de 0,4 bar * température du mors chauffant : 280"C * température mesurée du serti : 210 C * durées : 1 - 1,7 - 2 - 2,5 s III Résultats obtenus Il n'a pas été noté de différences notables entre les essais où a varié la durée de tehrmoscellage (de 1 à 2,5 s). III-1 Tenue à la pression intérieure : pression d'apparition de fuite, de déformations de type "facettes" ou "becquets", mesurée à froid. PRESSION en BAR ( 5 105 MPa) FUITE FACETTE BECQUET A ESSAIS COMPARATIFS Al couvercle sans joint 0,1 1,6 1,9 A2 couvercle sans OF (*) 1,9 1,5 1,9 A3 couvercle avec OF 1,2 1,2 1,7 B ESSAIS SELON L'INVENTION B1 couvercle sans scellage 2,1 1,2 2,1 B2 couvercle sans OF - (**) 2,1 B3 couvercle avec OF - (**) 2,2 * "OF" = ouverture facile ** "-" signifie qu'il n'y a pas de fuite / de déformation à 2,5 bar Remarques: Une "facette" désigne une déformation dans le plan du couvercle. Un "becquet" désigne une déformation (plus grave que la précédente) qui touche aussi la périphérie du couvercle et donc le serti. 111-2 Examen visuel du serti A) l'essai comparatif est représenté à la figure 3. B) la figure 2 représente un exemple typique selon l'invention qui se caractérise par la présence d'un ménisque (12) de matière thermoplastique. III-3 Résistance à la corrosion due au contenu Les essais comparatifs ont montré que la présence d'un ménisque de matière thermoplastique diminue la corrosion qui peut prendre naissance dans l'espace confiné compris entre la pente intérieure (8) du couvercle et le haut de la jupe (3) du récipient. Cette amélioration de la tenue à la corrosion due au contenu (présence d'aliments acides / salés, etc...) permet d'augmenter la durée de vie des emballages. III-4 Conclusions I1 ne fait pas de doute que la formation d'un ménisque de matière thermoplastique (12) modifie et améliore le comportement mécanique du couvercle et sa tenue à la corrosion. AVANTAGES DE L'INVENTION L'invention, outre qu'elle permet de résoudre l'ensemble des problèmes posés, et qui ne seront pas repris ici, permet aussi d'élargir les possibilités techniques des emballages à couvercles sertis, en particulier dans le domaine de la tenue mécanique du couvercle, et dans celui de la tenue à la corrosion. Ces possibilités peuvent, à performances égales, permettre de réduire l'épaisseur de ces couvercles, et donc leur coût matière. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fermeture d'un récipient comprenant une jupe et un bord tombé, avec un couvercle comprenant une cuvette et un bords à sertir, comprenant un sertissage du bord dudit couvercle avec le bord tombé dudit récipient, caractérisé en ce que, a) on approvisionne un récipient et un couvercle, exempt de joint, ledit récipient et ledit couvercle comprenant chacun un revêtement intérieur choisi de manière à ce que le revêtement intérieur de l'un soit thermoscellable avec le revêtement intérieur de l'autre, b) on sertit ledit couvercle et ledit récipient de manière à former au moins un crochet de sertissage, c) et on thermoscelle ledit revêtement intérieur dudit récipient en contact avec ledite revêtement intérieur dudit couvercle. 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel on forme, par thermoscellage dudit revêtement intérieur dudit récipient avec ledit revêtement intérieur dudit couvercle, un ménisque de matière assurant la soudure des revêtements intérieurs dudit récipient et dudit couvercle et formant une jonction de ladite cuvette et de ladite jupe. 3 - Procédé selon une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel l'opération de thermoscellage est effectuée après celle de sertissage ou simultanément à celle de sertissage. 4 - Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel ledit revêtement intérieur dudit récipient et celui dudit couvercle comprend intérieurement un film thermoplastique, le film thermoplastique dudit récipient et celui dudit couvercle étant thermoscellables. 5 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel ledit film thermoplastique est un film de polyoléfine de 5 à 50 Wm d'épaisseur. 6 - Procédé selon la revendication 5 dans lequel ledit film thermoplastique est un film de PP. 7 - Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel un desdits revêtements intérieurs comprend un film thermoplastique, l'autre desdits revêtements intérieurs comprend un vernis thermoscellable audit film thermoplastique. 8 - Procédé selon la revendication 7 dans lequel ledit film thermoplastique est une polyoléfine, et ledit vernis est un vernis chargé de grains de ladite polyoléfine, de manière à ce que ledit vernis soit thermoscellable audit film. 9 - Procédé selon la revendication 8 dans lequel ladite polyoléfine est du PP et ledit vernis est à base de résine époxy. 10 - Procédé selon une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel ledit récipient est revêtu intérieurement dudit film de polyoléfine, et ledit couvercle est revêtu intérieurement dudit vernis. 11 - Emballage contenant un produit conditionné, formé par un récipient comprenant une jupe et un bord tombé, et un couvercle comprenant une cuvette et un bord à sertir, ledit couvercle étant serti audit récipient, et caractérisé en ce que le revêtement intérieur dudit couvercle est thermoscellé au revêtement intérieur dudit récipient. 12 - Emballage selon la revendication 11 dans lequel la jonction thermoscellée des revêtements intérieurs dudit couvercle et dudit récipient forme un ménisque périphérique assurant la jonction de ladite cuvette et de ladite jupe. 13 - Emballage selon une quelconque des revendications 11 et 12 dans lequel ledit récipient et/ou ledit couvercle sont métalliques, l'épaisseur de métal étant comprise entre 0,10 et 0,25 mm. 14 - Emballage selon la revendication 13 dans lequel ledit métal est l'aluminium ou les alliages d'aluminium, ou l'acier, le récipient pouvant être en un matériau différent de celui du couvercle. 15 - Emballage selon la revendication 14 dans lequel ledit récipient est en acier et ledit couvercle est en aluminium. 16 - Emballage selon une quelconque des revendications 11 à 15 dans lequel ledit revêtement intérieur dudit récipient et dudit couvercle sont choisis parmi les films de matière thermoplastique ou les vernis contenant des grains de matière thermoplastique. 17 - Emballage selon une quelconque des revendications 11 à 16 dans lequel ledit revêtement intérieur dudit récipient et celui dudit couvercle sont des films de matière thermoplastique, de préférence des films de polyoléfine. 18 - Emballage selon une quelconque des revendications 11 à 16 dans lequel ledit revêtement intérieur dudit récipient est un vernis contenant des grains de matière thermoplastique et ledit revêtement intérieur dudit couvercle est un film de matière thermoplastique thermoscellable audit vernis. 19 - Emballage selon la revendications 16 dans lequel ledit film de matière thermoplastique a une épaisseur de 10 à 50 um, et ledit vernis a une épaisseur de 3 à 15 pm. 20 - Emaballage selon une quelconque des revendications 11 à 19 dans lequel ledit récipient est un corps de boîte ou une barquette, et dans lequel ledit couvercle peut être avec ou sans ouverture facile.