Brevet FR2763046A1 — publié le 19981113

CAPSULE METALLIQUE DE BOUCHAGE A INSERT PLASTIQUE DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne le domaine des capsules de bouchage métalliques et plus particulièrement celui des capsules de bouchage à insert plastique fileté adapté aux bagues de verrerie à vis. Ces capsules sont destinées principalement au bouchage de récipients, flacons et bouteilles contenant des alcools et spiritueux. ETAT DE LA TECHNIQUE Les capsules de bouchage à insert plastique, typiquement les capsules SUPALUXE commercialisées par la demanderesse, sont constituées d'une capsule métallique, d'un insert plastique, et éventuellement d'un joint si l'insert lui-même n'assure pas la fonction d'étanchéité. L'assemblage de l'insert plastique dans la capsule métallique est réalisé par emmanchement à force de l'insert dans la capsule métallique. La figure 2 représente une capsule typique de l'état de la technique avec un joint rapporté. Comrnme on peut le voir sur cette figure, l'intérêt majeur de ce type de capsule réside dans le fait que la capsule métallique externe ne porte elle-même aucune trace de filetage, ce qui contribue à la qualité esthétique de la capsule et du conditionnement, typiquement un flacon ou une bouteille. Par ailleurs, l'insert plastique fileté permet de réaliser un grand nombre de cycles de bouchage-débouchage, donc de vissage-dévissage sans modification géométrique de la capsule, ce qui est nécessaire dans le cas de conditionnement d'alcools et spiritueux. PROBLEME POSE Le problème posé par ces capsules est essentiellement lié au dévissage de la capsule, en particulier lorsque le contenu du récipient comprend du sucre ou tout autre produit susceptible de cristalliser. En effet, la cristallisation du sucre contenu dans le liquide embouteillé peut bloquer l'insert plastique sur la bague de verrerie, de sorte que, lors du dévissage de la capsule, la capsule métallique glisse sur l'insert, la cohésion entre la bague de verrerie et l'insert étant supérieure à celle entre la capsule métallique et l'insert, ce qui ne permet pas l'ouverture de la bouteille. Pour résoudre ce problème, il a été tenté d'augmenter le couple limite à partir duquel il y a désolidarisation en rotation de la capsule métallique et de l'insert. Pour cela, la demanderesse a tenté de réduire le jeu de serrage entre l'insert et la capsule métallique, d'augmenter la rugosité des surfaces en contact, de modifier la nature de l'insert, d'introduire une couche d'adhésif ou de hot-melt entre la capsule métallique et l'insert. Ces mesures n'ont pas permis de résoudre le problème posé. DESCRIEPION DE L'INVENTION i5 Selon l'invention, la capsule de bouchage à insert plastique, pour bouchage de récipients à vis, comprend une capsule métallique constituée d'une tête et d'une jupe, un insert en matière plastique positionné à l'intérieur de ladite capsule métallique et solidarisé avec celle-ci par un moyen de fixation, et est caractérisée en ce que ledit moyen de fixation est constitué par une couche adhérant à ladite capsule métallique s'étendant sur tout ou partie de la partie de ladite capsule métallique en regard dudit insert, en ce que ladite couche comprend de ladite matière plastique à l'état divisé, et en ce qu'elle est thermoscellée audit insert. De préférence, ladite couche s'étend sur toute la partie de ladite capsule métallique en regard dudit insert. En effet, si ladite couche recouvre toute la surface intérieure de ladite capsule métallique, il peut apparaître des problèmes au capsulage liés au manque de glissement de la capsule finale. La solution trouvée par la demanderesse permet d'augmenter considérablement le couple de glissement de l'insert dans la capsule métallique, typiquement de le multiplier par 6. Ce couple, mesuré selon la norme NF H 35103, passe de moins de 17 lbs. inch (soit 1,9 N.m) à plus de 100 lbs.inch (soit 11,3 N.m). Avec les moyens de l'invention, le problème posé est totalement résolu. En effet, avec toutes les capsules obtenues selon l'invention, il n'a jamais été observé de désolidarisation entre l'insert et la capsule métallique, même avec des dépôts de sucre très cristallisés. 1o DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 représente, en demi-coupe axiale, une capsule (1) selon l'invention comprenant une capsule métallique (2) et un insert (4) solidarisés par une couche (3). Au fond de l'insert (4) est placé un joint d'étanchéité (10). La jupe de la capsule (1) porte i5 une ligne circulaire d'affaiblissement constituée d'une succession de ponts (11). La figure 2 est une représentation, analogue à celle de la figure 1, d'une capsule (1000) selon l'état de la technique. Les figures 3, 4 et 5a à 5e illustrent les différentes étapes d'un mode de fabrication de capsules selon l'invention. A la figure 3, est représenté, en coupe, le vernissage " intérieur " d'une bande de métal (7) en bobine avec une vernisseuse comprenant un rouleau de vernissage (71) trempant dans un bac de vernis liquide (72), de manière à former une bande de métal revêtu (8), les moyens de séchage ou de cuisson du vernis n'ayant pas été représentés. A la figure 4, analogue à la figure 3, est représentée l'étape suivante o est effectué le dépôt repéré ou " spot-coating "> de ladite couche adhérente sur la bande de métal revêtu (8). On peut utiliser pour cela une technique de type sérigraphie, avec une grille cylindrique (81) à alvéoles ouvertes ou fermées selon que le mélange liquide (82) doit être déposé ou non sur la bande de métal revêtu (8) pour former après séchage ou cuisson une bande (9) revêtue de ladite couche (3). On peut aussi utiliser le procédé offset pour déposer une couche de vernis sur des parties prédéterminées de la bande (8). Comme à la figure 3, les moyens de séchage ou de cuisson du mélange liquide (82) n'ont pas été représentés. La figure 5a représente, en vue de dessus et en coupe, le flan circulaire (900) découpé dans la bande (9) obtenue à la figure 4, en vue de sa mise en forme, typiquement par emboutissage et étirage. La figure 5b représente, en coupe axiale, la capsule métallique (2) obtenue par mise en forme du flan (900). La figure 5d schématise, en coupe, l'assemblage de la capsule métallique de la figure 5b et d'un insert (4), par thermoscellage à l'aide d'un ensemble de poinçon (5) et d'une matrice chauffante (6) maintenue à une température T, exerçant une pression P pendant un temps t. La figure 5e schématise, en coupe, la capsule finale (1) obtenue selon l'invention. La figure 6 schématise en coupe une seconde modalité de l'invention dans laquelle la bande (90), correspondant à la bande (9) de la modalité précédente, comprend à la fois une couche (3) sur une face de la bande et une couche (30) sur l'autre face de la bande. Dans ce cas, la bande de métal (7) est également recouverte d'un revêtement extérieur (210), analogue au revêtement intérieur (21). Les figures 7 et 8 illlustrent en coupe les capsules (100) obtenues à partir de la bande (90). Ces capsules (100) comprennent un capuchon en matière plastique identique à celle contenue dans ladite couche (30) thermoscellé grâce à ladite couche (30) externe. Les figures 7 et 8 à 8c illustrent quelques formes non limitatives de ces capuchons (12), à tête arrondie (figure 12) ou plane (figure s 8 à 8c), et dans ce cas de section circulaire (figure 8a), carrée (figure 8b), hexagonale (figure 8c). DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Selon l'invention, ladite couche (3) solidarisant ledit insert (4) et ladite capsule métallique (2) comprend une quantité suffisante de ladite matière plastique à l'état divisé pour assurer par thermoscelllage une adhérence élevée permettant de répondre au problème posé. Ainsi, dans le cas o ledit insert est en polyoléfine, de préférence en PE ou en PP, ladite couche comprend au moins 3 % en poids de ladite polyoléfine. Typiquement, ladite couche adhérente (3) est un vernis thermodurcissable comprenant de 5 à 30% en poids de ladite polyoléfine, de manière à adhérer simultanément audit insert (4) et à ladite capsule métallique (2). De préférence, ledit vernis thermodurcissable est un vernis époxy. Dans ce cas, ladite capsule métallique (2) comprend un revêtement intérieur (21) formé d'une couche de vernis époxy. Selon l'invention, ladite capsule métallique (2) est en aluminium, en fer, en étain, ou matériau multicouches comprenant une couche intérieure métallique. Selon une modalité de l'invention, la capsule de bouchage (1) peut comprendre un joint d'étanchéité rapporté (10), comme illustré sur la figure 1. Ce joint, connu en lui-même, est maintenu au fond de l'insert typiquement par une gorge circulaire. Selon une autre modalité non représenté sur les figures, la capsule de bouchage (1) peut comprendre, au lieu d'un joint (10), un insert autojointant assurant par lui-même l'étanchéité requise. En outre, la capsule (1) selon l'invention peut comprendre des moyens destinés à faciliter la première ouverture, et de préférence au moins une ligne d'affaiblissement, ou plusieurs lignes d'affaiblissement formant une languette déchirable. La figure 1 représente une capsule avec une seule ligne d'affaiblissement formée par une succession de ponts (11) qui sont rompus lors de la première ouverture. Un autre objet de l'invention est constitué par le procédé de fabrication de capsules (1) selon l'invention. Dans ce procédé: a) on approvisionne de la bande ou feuille métallique (7) destinée à former de façon connue en elle-même ladite capsule métallique, b) de préférence, on forme sur la totalité de la face ( de ladite bande ou feuille, de manière connue en elle-même, une couche de vernis (21), destinée à permettre la mise en forme de ladite bande ou feuille métallique, notamment par emboutissage et étirage, c) on forme ensuite, par dépôt repéré ou " spot-coating ">, ladite couche adhérente (3) sur la partie de ladite face " intérieure >" destinée à se trouver, en regard de tout ou partie dudit insert, d) on met en forme la feuille ou bande (9) obtenue en c) de manière à obtenir, de manière connue en elle-même, ladite capsule métallique (2) revêtue intérieurement et localement de ladite couche adhérente (3), e) on approvisionne ledit insert (4) et on assemble, par thermoformage, ledit insert (4) et ladite capsule métallique (2) obtenue en d), de manière à rendre ladite couche (3) adhérante audit insert (4). Ce procédé est schématisé aux figures 3 à 5e. Selon une autre modalité de l'invention représentée aux figures 6, 7 et 8 à 8c, on peut aussi former sur l'extérieur de ladite capsule métallique une couche (30) semblable à ladite couche (3). Pour cela, on prépare une bande (90), selon la figure 6, et correspondant à la bande (9) de la modalité précédente, qui comprend à la fois une couche (3) sur une face de la bande et une couche (30) sur l'autre face de la bande. De préférence, on fixe simultanément le capuchon (12) et l'insert (4) à ladite capsule métallique revêtue desdites couches (3) et (30), en chauffant par induction la partie de ladite capsule métallique recouverte desdites couches (3) et (30). On obtient ainsi des capsules (100), illustrées à titre d'exemple par les figures 7 et 8 à 8c. EXEMPLE DE REALISATION On a fabriqué des capsules (I) selon la figure 1 de hauteur X égale à 60 mm, les autres dimensions (en rmm) de la capsule étant portées sur la figure 1. Pour cela, on a utilisé une bande d'aluminium en alliage de la série 3000 (désignation selon l'Aluminnum Association) de 210 gm d 'épaisseur, dont les deux faces ont été vernies avec un vernis époxy déposé à 2,5 g/m2. Sur la bande d'aluminium vernie (8) ainsi obtenue, on a déposé par " spot-coating >, comme illustré à la figure 4, un vernis liquide (82) destiné à former ladite couche (3) adhérant a la capsule métallique (2), de manière à former une bande (9) revêtue localement et à des endroits prédéterminés d'une couche (3) à 8 g/m2 en matière sèche. Ce vernis avait la composition suivante: - 87 parties de vernis époxy du commerce à 31 % d'extrait sec, - 13 parties de dispersion de PP du commerce (MORPRIME) ) à 15% d'extrait sec, soit une couche (3) contenant environ 6,7 % en poids de PP, aux adjuvants de stabilisation près (% pondérai en matière sèche). La bande ainsi revêtue a été séché à 180 C pendant 12 min. La bande ainsi obtenue a alimenté un dispositif classique de mise en forme par emboutissage et étirage, ledit dispositif comprenant la découpe de flans (90) alimentant l'outil d'emboutissage et d'étirage. On a ainsi obtenu des capsules métalliques (2) partiellement revêtues intérieurement de ladite couche (3), comme représenté à la figure b. On a approvisionné des inserts filetés en PP, comme représentés à la figure 5c et on les a assemblés aux capsules métalliques (2) à 1 'aide d'un dispositif comprenant un poinçon (5) et une matrice chauffante (6), comme représenté à la figure 5d. La température T de la matrice (6) était de 350 C, la pression P exercée entre poinçon et matrice était de 120 daN, et le temps t était de 0,15 s. D'autres conditions de T,P,t sont possibles, mais il importe d'une part d'avoir un procédé à productivité élevée, et d'autre part, de choisir un couple T-t tel qu'il y ait ramollissement du PP de ladite couche (3) suffisant pour que le PP de la couche (3) puisse adhérer audit insert (4), sans toutefois qu'il y ait risque de détérioration dudit insert (4), notamment par un apport excessif de calories. On a en outre formé une ligne d'affaiblissement par des ponts (11) et inséré un joint ( 10). Les capsules obtenues selon l'invention ont été testées sur des bouteilles contenant des liqueurs riches en sucre. Dans tous les cas, l'insert (4) est resté solidaire de la capsule métallique (2), contrairement à ce qui était observé avec les capsules de l'état de la technique. D'autres essais ont été effectués dans lesquels la couche (3) n'était formée qu'en regard d'une partie seulement de l'insert: en regard de la tête de l'insert, en regard de la jupe de l'insert. Les essais de décohésion mécanique ont montré que, comme cela était prévisible, le couple limite entraînant la décohésion entre insert (4) et capsule (2) varie selon l'étendue et la position de la couche (3) en regard de l'insert (4): dans l'ordre, le couple diminue avec une couche (3) soit en regard de la totalité de l'insert, soit en regard de la jupe (43) de l'insert, soit en regard de la tête (42) de l'insert. Selon la nature des liqueurs conditionnées, il est possible de choisir et de limiter l'étendue de la couche (3) à ce qui est nécessaire pour résoudre le problème posé. Par ailleurs, les capsules selon l'invention ne présentent pas de surcoût significatif par rapport aux capsules de l'état de la technique: le coût des matières constituant la couche (3) est faible compte tenu de la faible épaisseur de la couche (3) et de sa surface limitée, et l'opération de vernissage s'insère elle-même dans le processus standard de fabrication. 9. LISTE DES REPERES Capsule de bouchage............................................ ...................................1 Capsule de bouchage avec capuchon... DTD: .......................................................100 Capsule de bouchage selon EdT............................................. .DTD: ...................1000 Capsule métallique........................DTD: .............................................................2 Revêtement intérieur...................................................... .DTD: ...........................21 Revêtement extérieur....................... DTD: ..........................................................210 Tête de capsule.............................................................. DTD: ............................22 Jupe de capsule............DTD: ......................................................................... DTD: ....23 Couche interne adhérant à la capsule.............................. DTD: ..........................3 Couche externe adhérant à la capsule......... DTD: .................................................30 Insert............... DTD: ......................................................................... DTD: .................4 Filetage.............................................. DTD: .........................................................41 Tête de l'insert....................................................DTD: ........................................42 Jupe de l'insert..........DTD: ......................................................................... DTD: .........43 Poinçon...................................................... DTD: .................................................5 M atrice chauffante................................................................ .DTD: ......................6 Bande de métal..........................DTD: .................................................................7 Rouleau de vernissageintérieur............................................ .DTD: .......................71 Vernis liquide................................. DTD: ..............................................................72 Rouleau de métal vernis..........................................DTD: ......................................8 Rouleau devernissage repéré...... DTD: .................................................................81 Vernis liquide............................................................ .DTD: ..................................82 Racle......................DTD: ......................................................................... DTD: .............83 Bande revêtuede lacouche (3)............................. DTD: ........................................9 Bande revêtuedes couches (3) et (30)..........................................................90 Flan circulaire............................................................. DTD: ..................................900 Joint.............................. DTD: ......................................................................... DTD: ......10 Ponts / ligne d'affaiblissement...............DTD: ........................................................1 1 Capuchon..... DTD: ......................................................................... DTD: ......................12..DTD: REVENDICATIONS 1. Capsule de bouchage (1,100) à insert plastique, pour bouchage de récipients à vis, comprenant une capsule métallique (2) constituée d'une tête et d'une jupe, un insert (4) en matière plastique positionné à l'intérieur de ladite capsule métallique et solidarisé avec celle-ci par un moyen de fixation, caractérisée en ce que ledit moyen de fixation est constitué par une couche (3) adhérant à ladite capsule métallique (2) s'étendant sur tout ou partie de la partie de ladite capsule métallique en regard dudit insert, en ce que ladite couche (3) comprend de ladite matière plastique à l'état divisé, et en ce qu'elle est i0 thermoscellée audit insert (4). 2. Capsule selon la revendication 1 dans laquelle ladite couche (3) s'étend sur toute la partie de ladite capsule métallique (2) en regard dudit insert (4). 3. Capsule selon une quelconque des revendications 1 à 2 dans laquelle ledit insert (4) est en polyoléfine, de préférence en PE ou en PP, et dans laquelle ladite couche comprend au moins 3 % en poids de ladite polyoléfine. 4. Capsule selon la revendication 3 dans laquelle ladite couche (3) est un vernis thermodurcissable comprenant de 5 à 30% en poids de ladite polyoléfine. 5. Capsule selon la revendication 4 dans laquelle ledit vernis est un vernis époxy. 6. Capsule selon la revendication 5 dans laquelle ladite capsule métallique (2) comprend un revêtement intérieur (21) formé d'une couche de vernis époxy. 7. Capsule selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle ladite capsule métallique (2) est en aluminium, en fer, en étain, ou matériau multicouches comprenant une couche intérieure métallique. 8. Capsule selon la revendication 7 comprenant un joint rapporté (10). 9. Capsule selon la revendication 7 dans laquelle ledit insert (4) comprend un système auto-jointant. 10. Capsule selon une quelconque des revendications 1 à 9 comprenant des moyens destinés à faciliter la première ouverture, et de préférence au moins une ligne d'affaiblissement. 11. Capsule selon une quelconque des revendications 1 à 10 comprenant un capuchon extérieur (12) fixé à ladite capsule métallique (2) grâce à une couche externe (30) analogue à ladite couche (3). 12. Procédé de fabrication de capsules selon une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel: a) on approvisionne de la bande ou feuille métallique (7) destinée à former de façon connue en elle-même ladite capsule métallique, b) de préférence, on forme sur la totalité de la face " intérieure " de ladite bande ou feuille, de manière connue en elle-même, un revêtement (21) de vernis, destiné à permettre la mise en forme de ladite bande ou feuille métallique, notamment par emboutissage et étirage, c) on forme ensuite, par dépôt repéré ou " spot-coating ", ladite couche (3) sur la partie de ladite face audit insert (4).