Brevet FR2791285A1 — publié le 20000929

La présente invention concerne les boîtiers de conditionnement de forme généralement cylindrique qui comportent une paroi de sommet et/ou une paroi de fond, ainsi qu'une cartouche définissant un volume étanche à l'intérieur du boîtier. Plus précisément, I'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de boîtier à cartouche intégrée et un boîtier constitué grâce à ce procédé. Plus précisément encore, I'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le conditionnement de boissons ou d'aliments, ou encore de produits cosmétiques, pharmaceutiques, ou industriels. On connaît des boîtiers de conditionnement comprenant une cartouche étanche destinée à contenir un produit différent du produit contenu dans le boîtier, par exemple un gaz réfrigérant comprimé, ladite cartouche étant alors munie de moyens d'expulsion du gaz tels qu'une valve débouchant sur l'extérieur de la cartouche. Il est ainsi possible à un utilisateur de provoquer l'expulsion d'un gaz réfrigérant hors de la cartouche, ce qui a pour effet de refroidir le contenu du boîtier - boisson d'une canette par exemple - qui est en contact avec la surface de la cartouche. On trouvera dans les documents WO 96/37742, WO 96/37743 et WO 97/38271 des exemples de tels boitiers à cartouche intégrée. Dans les modes de réalisation connus, la cartouche est constituée par un réservoir distinct du fond du boîtier, et assemblée sur ledit fond. Or cette configuration dans laquelle on assemble un boîtier et une cartouche distincts implique au moins deux inconvénients: * Premièrement, un tel assemblage d'une cartouche sur le fond d'un boîtier est pratiquement irréalisable dans le cas de boitiers de dimensions réduites tels que des canettes de boisson, en raison de la concentration importante de contraintes mécaniques sur une aire réduite, À Deuxièmement, il existe un risque de fuite entre le contenu de la cartouche et celui du boîtier: par exemple dans le cas d'une canette de boisson à cartouche réfrigérante sertie sur le fond de l'intérieur de la canette, il est possible que le gaz réfrigérant pressurisé dans la cartouche s'échappe dans la boisson au travers de l'assemblage entre les deux éléments. Les Demanderesses ont ainsi déterminé que les canettes du type évoqué ci-dessus étaient exposées à des débits de fuite de l'ordre de 0,2 gramme/an. Une telle fuite risque d'une part de contaminer le produit - boisson ou autre - contenu dans le boîtier, et d'autre part de créer une suppression potentiellement dangereuse à l'intérieur du boîtier. En outre, de telles fuites ne sont pas détectables par les moyens de contrôle habituellement mis en oeuvre sur les chaînes de fabrications de boîtiers. Le but de l'invention est de permettre de réaliser des boîtiers à cartouche intégrée affranchis des inconvénients évoqués ci-dessus. A cet effet, I'invention propose un procédé de fabrication d'un boîtier de conditionnement destiné à contenir un premier produit, ledit boîtier étant de forme sensiblement cylindrique et comprenant au moins une paroi de fond ou une paroi de sommet ainsi qu'une cartouche contenant un deuxième produit, caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de formation de parois de la cartouche à partir d'un fond destiné à obturer hermétiquement un côté du boîtier pour contenir le premier produit, lesdites parois de la cartouche étant venues de matière avec ledit fond. D'autres aspects du procédé selon l'invention sont les suivants: À le procédé comporte en outre une étape de fermeture de la cartouche, la fermeture de la cartouche se fait par le dudgeonnage d'un élément de fermeture sur une partie du fond qui entoure la cartouche, 35. le fond comprend une couronne saillante qui entoure la cartouche, À le procédé comporte, en parallèle aux étapes de formation de parois de la cartouche dans le fond, la formation d'un manchon sensiblement cylindrique ouvert à ses deux extrémités, puis l'assemblage du fond dans lequel des parois de la cartouche ont été conformées sur une des deux extrémités ouvertes du manchon, et la fermeture de l'autre extrémité du manchon par un couvercle de fermeture, la fermeture de ladite autre extrémité du manchon est réalisée par sertissage dudit couvercle, ladite formation du manchon met en oeuvre un emboutissage- réemboutissage ou un emboutissage-étirage, de manière à former un cylindre fermé à une de ses deux extrémités par une partie d'extrémité, puis le découpage de ladite partie d'extrémité, le procédé comporte une opération de remplissage de la cartouche en association avec la fermeture de la cartouche. Selon un second aspect, I'invention propose également une canette de boisson réalisée selon un procédé conforme à l'un des aspects ci- dessus. Dans un mode de réalisation particulier, la cartouche de la canette contient un gaz réfrigérant. Selon un troisième aspect de l'invention, on propose également un boîtier aérosol réalisé selon un procédé conforme à l'un des aspects ci- dessus. Enfin, selon un quatrième aspect, I'invention propose également une boite de conserve réalisée selon un procédé conforme à l'un des aspects ci- dessus. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation de l'invention, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 et 2 sont deux vues en section radiale d'un fond de canette de boisson, à deux étapes successives de sa fabrication, les figures 3 à 6 sont quatre vues en section longitudinale de la fabrication d'une canette de boisson destinée à être assemblée avec le fond évoqué ci-dessus, les figures 3 et 4 correspondant à la constitution du corps de la canette, la figure 5 à l'assemblage du corps de la canette avec le fond, et la figure 6 à la fermeture de la canette, la figure 7 est une vue de détail de l'assemblage d'une coupelle de fermeture d'une cartouche formée dans un fond de canette selon l'invention. En référence tout d'abord aux figures 1 et 2, on a représenté une section radiale d'un fond destiné à être assemblé, comme on va le voir, sur une canette de boisson, les figures 1 et 2 correspondant à deux étapes respectives de la fabrication dudit fond. Sur la figure 1, une ébauche de fond 10 a une forme sensiblement circulaire, la géométrie de l'ébauche étant de symétrie circulaire par rapport à son centre O. Cette ébauche a la géométrie générale d'un disque comportant les parties suivantes, du centre vers la périphérie: * un disque central 101 plan, comportant le centre O de l'ébauche, O une couronne 102 saillante d'un côté de l'ébauche 10, ce côté étant appelé par convention " bas ", À une deuxième partie 103 plane, située dans le même plan que le disque 101, * un rebord recourbé 104 dont la concavité s'ouvre vers le haut de l'ébauche 10, I'extrémité dudit rebord étant retournée vers le centre O. Toutes les parties citées ci- dessus sont concentriques et venues de matière, I'ébauche 10 étant formée par pressage ou emboutissage d'un matériau pouvant être un métal tel que l'acier ou l'aluminium. Dans un mode de réalisation alternatif, l'ébauche 10 est réalisée par conformage d'un matériau plastique. En référence maintenant à la figure 2, on a soumis l'ébauche 10 à une succession d'emboutissages avec des matrices successives de plus en plus profondes, afin d'emboutir le disque central 101 de l'ébauche dans la direction perpendiculaire au plan moyen de l'ébauche, vers le côté haut. Cet emboutissage-réemboutissage peut être remplacé par un emboutissage-étirage, ou encore par une extrusion ou une extrusion- soufflage dans le cas d'un fond en matière plastique. On crée ainsi une cavité 11, délimitée par une enveloppe 110 allongée et rigide venue de matière avec le reste du fond. Cette cavité définit comme on va le voir l'espace d'une cartouche qui sera intégrée dans une canette. A ce stade, on a formé un fond 100 à partir de l'ébauche 10, le fond étant venu de matière avec l'enveloppe 110 qui contribue à constituer une cartouche étanche. En référence maintenant aux figures 3 et 4, on va décrire les premières étapes de la constitution d'une canette de boisson réalisée selon l'invention, invention qui s'applique également à tous types de boîtiers tels que les boîtiers aérosols ou boîtes de conserve par exemple. En référence à la figure 3, on a soumis un matériau tel que l'aluminium ou l'acier à un emboutissage-réemboutissage (succession d'emboutissage avec des matrices de plus en plus profondes) pour constituer un cylindre 20 fermé à une de ses extrémités par une partie 21, comme dans la fabrication de boîtiers " deux pièces " classiques. Cet emboutissage-réemboutissage peut être ici encore remplacé par un emboutissage-étirage. En référence à la figure 4, on a rétréci le diamètre de l'extrémité 22 du cylindre 20 qui correspond au-dessus de la canette, en formant un retrain 220 pendant que le cylindre 20 est maintenu par un mandrin (non représenté sur les figures). On a ensuite formé un rebord 221 lisse et régulier pour recevoir ultérieurement un couvercle de fermeture. La partie 21 est ensuite découpée de manière régulière, de sorte qu'à ce stade on dispose d'un manchon 200, cylindrique sur la quasi-totalité de sa hauteur (sa partie supérieure comprenant le retrain 220 et le rebord 221) et ouvert à ses deux extrémités. En référence maintenant à la figure 5, on procède à l'assemblage du fond 100 sur l'extrémité basse 210 du manchon 200. Le diamètre du fond issu des étapes décrites en référence aux figures 1 et 2 est supérieur à celui de l'extrémité basse du manchon, et on dresse alors la partie périphérique du fond 100 perpendiculairement au plan de la partie 103, de sorte que: À les diamètres du fond et du manchon soient sensiblement égaux, ò la couronne 102 entourant la cavité 1i1 et saillante hors du bas de la canette soit sensiblement plus haute que l'extrémité basse du manchon , * I'extrémité périphérique du fond présente une concavité tournée vers I'extrémité basse du manchon. On amène alors les bords du fond et du manchon en contact, l'enveloppe 110 étant totalement engagée dans le manchon, et on assemble le couvercle et le manchon par un sertissage classique tel que le sertissage d'un fond de type connu sur un boîtier. En référence à la figure 6, on procède ensuite au remplissage de la canette par un premier produit P1 tel qu'une boisson (gazeuse ou non), le remplissage étant immédiatement suivi du sertissage d'un couvercle 30 de fermeture du dessus de la canette, ledit couvercle étant muni d'un système d'ouverture facile, de type connu en soi, pour accéder à la boisson. En association avec le remplissage de la canette, on assemble sur la couronne 102 du fond 100 une coupelle 112, un joint 113 étant prévu entre le fond 100 et la coupelle. On constitue ainsi une cartouche C étanche, immergée dans le premier produit P1 que contient la canette. La figure 7 (sur laquelle par souci de clarté une valve 1120 apparaissant sur la figure 6 n'a pas été représentée) permet de mieux visualiser l'assemblage de la coupelle 112 sur la couronne 102. Ce type d'assemblage particulier, appelé dudgeonnage, est classiquement mis en oeuvre pour fermer le sommet de boîtiers aérosols par une coupelle portant une valve. A cet effet, la coupelle 112 comporte, dans une partie 1120 qui s'étend généralement de haut en bas de manière à être en contact avec la paroi latérale 110 de la cartouche, un tronçon annulaire 1121 saillant radialement vers l'extérieur de sorte que le diamètre de la partie 1120 est augmenté au niveau du tronçon 1121. Le tronçon 1121 est logé dans un bossage circulaire complémentaire 111 de la paroi 110 de la cartouche. Les diamètres du tronçon 1121 et du bossage 111 sont supérieurs au diamètre intérieur de la couronne 102, la coupelle 112 ayant été engagée dans la cavité de la cartouche par forçage. Comme on l'a dit, un joint 113 est prévu entre la coupelle et le fond 100 afin de contribuer à l'étanchéité du dudgeonnage. On écrase ensuite radialement vers le centre de la coupelle le rebord recourbé 1122 de la coupelle qui recouvre la couronne 102, de manière à solidariser complètement la coupelle et le fond 100. Cet assemblage particulier par dudgeonnage est préférable à un sertissage qui risquerait d'endommager le fond de la canette et de provoquer ainsi des fuites. En référence de nouveau à la figure 6, la coupelle 112 est le siège d'une valve 1120 qui traverse la coupelle en son centre, la hauteur de cette valve étant suffisamment petite pour que la valve reste sensiblement au- dessus du niveau de l'extrémité basse de la canette constituée par la périphérie du fond 100. On remplit alors la cartouche C avec un produit P2 par la valve 1120. Le produit P2 peut être par exemple un gaz réfrigérant, liquéfié ou non. Une fois la cartouche remplie, la pression interne du gaz contribue également à la cohésion de la coupelle 112 et du fond 100, en pressant le tronçon 1121 de la coupelle contre la paroi interne du bossage 111. On a ainsi constitué une canette remplie d'un premier produit P1, dans laquelle se trouve une cartouche remplie d'un deuxième produit P2, aucune contamination et aucun transfert de pression ne pouvant se faire entre les volumes occupés par les deux produits. On peut également équiper la valve 120 d'un système de sécurité pour empêcher toute fuite du gaz au travers de la valve lorsque la canette est posée à l'endroit. Un tel système peut par exemple mettre en oeuvre une bille qui, par gravité, obture la valve lorsque celle-ci est positionnée verticalement avec son ouverture vers le bas et qu'elle n'est pas actionnée par un utilisateur. On évite ainsi tout déclenchement intempestif de la valve lorsque la canette est manutentionnée. La valve 1120 est actionnable en pressant son extrémité qui dépasse sous le fond de la canette et qui est protégée par l'extrémité basse 210 du corps de la canette située sous la valve. La valve 1120 peut être soit du type libérant tout le produit P2 contenu dans la cartouche en réponse à une pression unique, soit du type à usages multiples, permettant l'échappement du produit P2 seulement tant qu'un utilisateur maintient son extrémité enfoncée. Lors de l'échappement du gaz réfrigérant P2, le gaz se détend et refroidit la cartouche, qui abaisse à son tour la température du produit P1 avec lequel elle est en contact. Dans l'exemple décrit ci-dessus, une partie de la géométrie du fond (qui entoure immédiatement la couronne 110) est plane. Il est également possible selon l'invention de réaliser un fond comprenant une cartouche centrale venue de matière, avec une partie 103 en forme de dôme concave reprenant une géométrie classiquement mise en oeuvre pour les fonds de récipients pressurisés. On observera que le mode de fabrication de la canette que l'on a décrit en référence aux figures 3 à 6 permet grâce au procédé d'emboutissageréemboutissage ou d'emboutissage-étirage, de fabriquer des boîtiers à parois très minces, ce qui est avantageux du point de vue du coût de matière associé à la fabrication du boîtier. Toutefois, il est évidemment possible de mettre en ceuvre un fond à cartouche intégrée selon l'invention avec un boîtier fabriqué selon le mode " trois pièces " dont le manchon 200 est constitué par la soudure de deux bords opposés d'une feuille de métal rectangulaire. On a dit qu'il était possible selon une variante de l'invention de réaliser le fond 100 en matière plastique. Il est également possible de réaliser le manchon 200 en plastique, par les mêmes procédés que pour une feuille de métal ou par tout autre procédé connu adapté à la formation du plastique. Un avantage important de l'invention par rapport aux procédés connus de fabrication de boîtiers à cartouche intégrée réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de prévoir d'équipement spécifique pour la constitution du boîtier lui-même; le fond 100 avec sa cartouche est en effet serti sur le boîtier de la même manière qu'un fond classique. Ainsi, la fabrication du fond 100 lui-même décrite en référence aux figures 1 et 2 peut être effectuée par un industriel différent et/ou sur un site différent des autres opérations de fabrication du boîtier qui ont été décrites en référence aux figures 3 à 6. A cet effet, il est possible de procéder à la fermeture de la cartouche par la coupelle et au remplissage de ladite cartouche immédiatement après la formation de la cavité 11 (voir figure 2), et d'amener sur une chaîne de remplissage de boîtiers entièrement classique des fonds comportant une cartouche fermée et pleine. Comme on l'a dit, I'invention s'applique à.tous types de boîtiers généralement cylindriques. La cartouche C peut contenir comme on l'a dit un gaz réfrigérant ou non, ou encore tout produit alimentaire (permettant ainsi d'intégrer dans un boîtier unique deux produits alimentaires différents), tout gaz ou fluide, ou tout objet (par exemple destiné à des fins de promotion ou de publicité). Dans le cas d'un liquide ou d'un objet, la valve de la coupelie peut être remplacée par un autre système d'ouverture de la cartouche, tel qu'une languette d'arrachage. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un boîtier de conditionnement destiné à contenir un premier produit (P1), ledit boîtier étant de forme sensiblement cylindrique et comprenant au moins une paroi de fond (100) ou une paroi de sommet (30) ainsi qu'une cartouche ( C) contenant un deuxième produit (P2), caractérisé en ce que ledit procédé comporte une étape de formation de parois (110) de la cartouche ( C) à partir d'un fond (100) destiné à obturer hermétiquement un côté du boîtier pour contenir le premier produit, lesdites parois de la cartouche étant venues de matière avec ledit fond. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de fermeture de la cartouche ( C). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fermeture de la cartouche se fait par le dudgeonnage d'un élément de fermeture (112) sur une partie (102) du fond (100) qui entoure la cartouche. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le fond comprend une couronne (102) saillante qui entoure la cartouche. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, en parallèle aux étapes de formation de parois de la cartouche dans le fond (100), la formation d'un manchon (200) sensiblement cylindrique ouvert à ses deux extrémités, puis I'assemblage du fond dans lequel des parois de la cartouche ont été conformées sur une (210) des deux extrémités ouvertes du manchon, et la fermeture de l'autre extrémité du manchon par un couvercle (30) de fermeture. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fermeture de ladite autre extrémité du manchon est réalisée par sertissage dudit couvercle (30). 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite formation du manchon met en oeuvre un emboutissage- réemboutissage ou un emboutissage-étirage de manière à former un cylindre (20) fermé à une de ses extrémités par une partie d'extrémité (21), puis le découpage de ladite partie d'extrémité. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une opération de remplissage de la cartouche en association avec la fermeture de la cartouche. 9. Canette de boisson réalisée selon un procédé conforme à l'une des revendications précédentes. 10.Canette de boisson selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la cartouche ( C) contient un gaz réfrigérant (P2). 11.Boîtier aérosol réalisé selon un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8. 12.Boîte de conserve réalisée selon un procédé conforme à l'une des revendications 1 à 8.