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La présente invention concerne la fabrication de fermetures étanches comportant une capsule et un tampon élastique d'étanchéité. telles que les capsules bouchant les bouteilles.
On a adopté jusqu'ici la pratique consistant à faire des tam- pons élastiques d'étanchéité séparés en liège, en caoutchouc ou en autres produits sous la forme de disques d'épaisseur uniforme. et à employer ensui- te un adhésif pour les fixer dans les capsules. On a également découpé les tampons élastiques dans des feuilles de la matière adoptée. On a de même proposé de mouler un mélange de caoutchouc ou autre composition élastomère pour réaliser un tampon élastique d'étanchéité comprenant une âme centrale mince et un bord annulaire plus épais qui s'engage sur le bord du récipient que l'on veut boucher.
On a proposé de dérouler une feuille de caoutchouc et d'y découper des disques par poinçonnage. puis de mettre ces disques en contact avec une capsule chauffée et de les maintenir appuyés pour les fai- re adhérero Ces procédés ont été largement appliqués dans les cas où tou- tes les opérations de fabrication de ces fermetures étanches, capsules de fermeture par exemple,, sont réalisées dans une seule installation par des machines individuelles qui fabriquent les tampons élastiques, les placent dans les capsules et établissent l'adhérence., Ces procédés ne permettaient pas de fabriquer en un premier endroit les tampons élastiques, sous une forme permettant une manipulation et une expédition faciles,
puis d'effectuer l'assemblage final des deux pièces dans un atelier de mise en bouteilles recevant les capsules d'un autre endroit, en particulier du fait que l'on ne consommait pas totalement la feuille de produit élastomère dans les opérations de poinçonnage, ce qui entraînait un déchet atteignant quelquefois 40% ou davantage de la feuille et devant être définitivement rejeté ou retraitée remploi des compositions élastomères présente toutefois l'avantage d'éviter d'avoir recours aux enduits appliqués ultérieurement sur les tampons de liège pour empêcher la pénétration du liquide dans le liège.
Suivant la présente Invention, on fabrique les tampons élastomères en une opération continue dans une fabrique de produits élastomères, sous-là surveillance d'opérateurs compétents. ce qui procure tous les avantages de la fabrication en grande série ainsi que l'avantage d'employer immédiatement une partie du produit dans un travail continu pour achever les fermetures étanches destinées à la vente. tandis que l'on peut stocker sur place d'autres parties du produit pour y être utilisées ultérieurement. et que d'autres parties encore peuvent être envoyées à des ateliers d'assemblage placés près des ateliers de mise en bouteilles.
D'autre part. on peut conduire l'opération de façon à contrôler constamment le produit, depuis la préparation de la composition élastomère jusqu'à l'achèvement de l'assemblage.. tout en réduisant à 5% environ le déchet,qui est enlevé sous la forme d'une seule pièceo Cette possibilité de contrôle existe aussi bien lorsque la feuille formée est employée immédiatement que lorsqu'elle est conservée pendant un certain temps, ou bien expédiée pour être utilisée dans une autre Installation d'assemblage.
La présente Invention vise notamment : - à former en feuille une composition élastomère de caoutchouc ou autres produits élastiques susceptibles d'être vulcanisés. à fagonnner la feuille de façon à former une série de tampons élastiques espacés sur la face avant de ladite feuille, chaque tampon comportant un bord annulaire épais et une âme centrale mince, les tampons étant réunis dans la feuille de façon à former une seule pièce au moyen d'âmes de liaison extrêmement minces qui constitueront le déchet,, à vulcaniser la composition puis à découper les tampons de l'ensemble par poinçonnage et à les placer dans les capsules et les y faire adhérer;
- à fabriquer les fermetures étanches en formant une feuille en une composition élastique vulcanisable de façon à former sur la face
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avant de cette feuille une série d'anneaux épais et espacés comportant des âmes centrales minces et réunis entre eux par des âmes de liaison extrêmement minces, et à vulcaniser ensuite la feuille pour obtenir un ensemble unitaire pouvant être emmagasiné et manipulé dans les opérations ultérieu- res de découpage des tampons élastiques à partir dudit ensemble et de leur introduction dans les capsules;
- à former sur la face avant d'une feuille en une composition élastique vulcanisable avançant d'un mouvement continu une série d'anneaux épais espacés, possédant chacun une âme centrale et réunis entre eux par un mince voile de liaison de façon à constituer ùn ensemble unitaire. la face arrière étant sensiblement lisse, à vulcaniser le mélange, et à extraireensuite les tampons élastiques dudit ensemble par poinçonnage pour les introduire dans les capsules,. cependant qu'on retire le voile de liaison sous la forme d'une feuille perforée constituant un déchet.
- à former une telle feuille dont la face arrière est continue et sensiblement lisse. à vulcaniser le mélange et à appliquer un adhésif sur ladite face arrière lisse de la feuille.
Aux dessins annexés, qui représentent à titre d'exemple un appareil de mise en oeuvre de l'Inventions
Les figures 1 et lA combinées représentent de façon conventionnelle ledit appareils
La figure 2 est une vue en plan d'une feuille avançant de fa- çon continue,, indiquant les diverses opérations successives effectuées sur cette feuille;
La figure 3 est une vue en coupe d'un détail d'une paire de cylindres de façonnage;
La figure 4 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle que les figures 1. lA et 2n à travers une partie de la feuille en mouvement. montrant le façonnage et le poinçonnage de la feuille,,, et l'extraction d'un tampon élastique de cette feuille;
La figure 5 est une coupe diamétrale à travers une capsule de fermeture complète;
La figure 6 est une variante de la partie d'entrée de l'ensemble des figures 1 et lAo
Dans les figures 1 et 1A. une certaine quantité 10 de la composition élastique vulcanisable est placée entre les deux cylindres de calandrage 11 et 12. dont l'écartement est réglé de façon à donner finalement une feuille 13 ayant une épaisseur de 0,,20 à Oa38 mm. Cette feuille passe ensuite sur un cylindre support 14 qui a une surface lisse et peut être réglé relativement au cylindre 12 de façon à donner à la feuille en mouvement une épaisseur plus exacteo Cette opération de formation de la feuille 13 est poursuivie par le cylindre de compression 15. après quoi la feuille 13 passe sur un cylindre support 14a coopérant avec un cylindre creux de cuisson ou vulcanisation 15a.
Après ce dernier, la feuille 20, qui est formée et culteest reprise par un cylindre alimenteur 160
Une bande d'acier lisse. sans fin et tendue, 17, passe suivant un parcours sinueux sur la surface du cylindre d'appui 14a; elle reçoit la feuille 13. puis l'entraîne contre la surface du cylindre de cuisson 15a, en l'appuyant sur la plus grande partie de la périphérie de ce dernier. Ensuite, la bande d'acier tendue 17 passe autour du cylindre 16. la feuille 20 partiellement ou complètement cuite étant encore en contact avec sa face extérieure. Finalement,, la bande d'acier 17 retourne à vide autour des cylindres de guidage 180 On a prévu des enveloppes 19 chauffées à la vapeur
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pour réchauffer la bande 17 en vue de régler la température.
La vapeur est envoyée dans le cylindre support 14a et le cylindre de cuisson 15a. en pas- sant par exemple dans les arbres creux de ces cylindres.
Après avoir quitté le cylindre 16 la feuille formée 20 qui consiste en une composition rapidement vulcanisable afin que cette dernière soit complète au cours du passage sur le cylindre 15a à la vitesse et à la température existantes, peut être refroidie puis enroulée ou bien emballée de toute autre façon, en vue d'un emmagasinage ou d'un transport, Si l'on désire une vulcanisation plus lente pour une composition particulière ou pour une allure particulière de 1-'équipement,, on chauffe le four 22 à l'air chaud de façon que la cuisson se poursuive et soit achevée au cours du pas- sage de la bande 17 dans le four.
après quoi la feuille 20 peut être re- foridie, enroulée et emmagasinée ou expédiée,
Mais on préfère actuellement continuer à faire progresser la feuille 20 par exemple sur les galets porteurs 25 et au-dessus des tuyères
26 qui envoient sur la feuille 20 un adhésif refoulé à partir 4'un réser- voir 28 par une pompe 29.
Cet adhésif peut être ensuite séché au moyen d'un four 27. jusque ne plus être collant avant que la feuille soit enrou- lée ou bien utilisée dans le cas d'un emploi Immédiate
On préfère également poursuivre le mouvement de la feuille 21 et l'amener sous un galet d'avance 40 qui est entraîné de façon intermittente et est gravé pour effectuer des empreintes.. et sous le galet antagoniste 41. puis sous un poinçon 43 qui exécute un mouvement alternatif dans le guide 44 sous l'effet d'une manivelle 45 entraînée par un maneton excentrique 46 d'un bras de manivelle 47.
Sous le guide 44 se trouve une matrice perforée 50 qui supporte la feuille 21 sauf dans une zone correspondant à un tampon élastiques grâce à quoi le poinçon 43 découpe un tampon dans la feuille 21 lorsqu'il descend (figure 4) et le pousse vers le bas à travers la matrice 50. On comprend facilement que,, lorsque la feuille porte plusieurs rangées de tampons, par exemple cinq rangées comme dans la figure 2. on établit le nombre correspondant de poinçons 43 qui sont entraînés d'une façon synchronisée avec la progression de la feuille.
A la suite des opérations de poinçonnage, tous les tampons élastiques sont découpés et séparés de la feuille 21. et il subsiste une feuille de déchet perforée souple 51. qui est composée par les voiles minces de liaison et qui peut être enroulée comme en 52 et mise au déchet.
Lorsqu'on place les bagues annulaires des tampons élastiques très près les unes des autres,,, de la façon que les voiles de liaison soient très étroits. on peut réduire très fortement les déchets.,, qui ne sont plus que de l'ordre de 5%.
Dans cette forme de réalisation préférée,, on emploie également un transporteur à chaîne pour recevoir. placer et débiter les capsules en synchronisme avec les mouvements du poinçon 43. de façon à présenter une capsule sous l'ouverture de la matrice 50 à chaque descente du poinçon 43.
On peut réaliser ce mouvement intermittent en synchronisme avec le mouvement du poinçon au moyen d'un bras de manivelle 61 fixé sur l'arbre 62' portant le bras de manivelle 47. en utilisant le mouvement de ce bras 61 qui est décalé de 1800 par rapport au mouvement du poinçon 43, pour actionner une bielle 62 qui entrafne à son tour un levier 63 portant un cliquet 64 qui s'engage,,, dans une roue à rochet 65 solidaire du pignon à chaîne 65' qui entraîne la courroie transporteuse 60. Ce pignon 65' peut être relié cinématiquement au galet à empreintes 40 pour que la courroie transporteuse 60 et la feuille 21 se déplacent simultanément mais parcourent des distances respectivement proportionnelles aux diamètres du pignon et du galet.
Il en résulte que la feuille progresse et qu'une nouvelle capsule est mise en place pendant chaque mouvement ascendant du poinçon 43 et reste dans cette position pendant le mouvement descendant du poingon,, tandis que le cliquet 64 revient à vide.
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Ce dispositif permet également de placer un adhésif directement dans chaque capsule avant que celle-ci ait atteint la position de garnissage sous la matrice 50. Dans ce but, un arbre 70 pouvant être entrainé par l'arbre 62' à la même vitesse que celui-ci porte un maneton 71 en- tra:
tnant une bielle 72 et actionnant ainsi une pompe 73 qui aspire un adhésif liquide dans un tuyau 74 et le refoule dans un tuyau 75 de façon qu'une certaine quantité mesurée de liquide,. qui dépend du débit de la pompe à chaque course,, soit refoulée dans chaque capsule au moment où celle-ci est momentanément arrêtée,,, tandis qu'une capsule précédemment remplie se trouve sous la matrice 50o Il est évident que cette alimentation d'adhésif dans l'intérieur de la capsule peut compléter ou remplacer l'enduit d'adhésif appliqué sur la feuille 20 et provenant du réservoir 28.
On comprend facilement que si la feuille 20-21 a été enroulée et emmagasinéeelle peut de nouveau être envoyée aux rouleaux 40 et 41., et traitée de la même façon que plus hauto Lorsque l'assemblage se fait dans un atelier de mise en bouteilles, le rouleau constitué par la feuille 20 ou 21 est expédié dans cet atelier pour servir à alimenter les rouleaux 40 et 41.
Dans la variante de la figure 6. l'ensemble de calandrage constitué par les cylindres 11, 12 et 14 produit une feuille 13b à partir de la masse 10. Le cylindre 15b est gravé pour former les tampons élastiques comme on le désire. De plus il fait progresser la feuille vers une bande transporteuse 17b qui passe sur des cylindres 18 b et entraîne la feuille à travers le four de cuisson 22b. d'où cette feuille 20 sort à l'état cuit ou vulcanisé pour être employée comme on l'a indiqué en se référant à la figure 1.
Le façonnage de la feuille 13 en vue de produire sur sa face avant des anneaux épais et juxtaposés comportant des âmes centrales minces, et de relier ces anneaux en une seule pièce par des voiles minces de déchet, peut être obtenu en comprimant la composition moulable et vulcanisable entre un cylindre support lisse et un cylindre de façonnage à empreintes.
Comme on le voit sur la figure 3 ce cylindre support peut être le cylindre support de calandrage 14 ou bien le cylindre support chauffé 14a, et le cylindre de façonnage à empreintes peut être le cylindre de calandrage 15 ou bien le cylindre chaud 15a servant à la cuissono On remarquera que lorsque le cylindre de cuisson 15a est à empreintsa la surface qui est réellement en contact avec la face arrière de la feuille 13 est la face de la bande de tension en acier 17.
Celle-ci est supportée par la surface lisse du cylindre support 14a. pendant l'écrasement de la feuille pour forcer la matière à s'écouler jusqu'à ce que la feuille (figure 4),-dont l'épaisseur initiale est uniforme et comprise entre 0,20 et 0,38 mm soit amenée à s'épaissir par endroits pour produire les nervures annulaires 80 dont l'épaisseur est d'environ 0.50 à OR$$ mm, chaque anneau comportant une âme centrale mince 81 dont l'épaisseur est d'environ 0.125 à 0.25 mmo Les anneaux volsons sont assemblés pour constituer l'ensemble de la feuille non cuite 13 ou 13b et de la feuille cuite 20 ou 21, au moyen de voiles de liaison très minces 82, dont l'épaisseur peut varier de moins de 0.08 mm à 0,125 mm.
Comme on le voit sur la figure 4. pendant que cette feuille 13 ou 13b. 20 ou 21 progresse, elle passe sous le guide 44 et sur la matrice 50 de sorte que le poinçon 43 peut descendre,,, séparer de la feuille un tampon élastique 85et placer celui-ci directement dans une capsule 87 qui est placée dans une cavité 88 d'un maillon 89 du transporteur à chaîne 60.
Des rouleaux 91 constituent les supports de réaction grâce auxquels le poinçon 43 peut étamper le tampon 85 et l'envoyer dans la capsule 87. Un jet chaud provenant de la tuyère 92 maintient le maillon 89 et par suite la capsule 87 à une température convenable, si bien que le tampon élastique 85 est collé par la chaleur.
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La capsule complète de fermeture peut être conforme à la figure 5 dans laquelle la capsule métallique possède un fond circulaire 100. qui est limité en 100' par un congé se raccordant à la jupe 102. Le tampon élastique présente une bague annulaire épaisse 80 et une âme centrale mince 81 sur sa face supérieure, tandis que sa face arrière lisse est fixée à la capsule par la mince couche adhésive 101.
On peut obtenir une composition élastique convenable vulcanissable à partir des ingrédients suivants
EMI5.1
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> crêpe <SEP> (caoutchouc
<tb> de <SEP> latex <SEP> naturel) <SEP> 88 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb> Isobutylène <SEP> polymérisé <SEP> semi-solide <SEP> 12 <SEP> "
<tb> Silicate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> hydraté <SEP> précipité <SEP> 63 <SEP> "
<tb> Argile <SEP> 65 <SEP> "
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 5 <SEP> "
<tb> Acide <SEP> stéarique <SEP> 2 <SEP> "
<tb> Diphénylamine <SEP> heptylée <SEP> 1 <SEP> "
<tb> Tétrasulfure <SEP> de <SEP> dipentaméthylènethiocarbamyle <SEP> 1 <SEP> "
<tb> Monosulfure <SEP> de <SEP> tétraméthylethiocarbamyle <SEP> 1.5 <SEP> "
<tb> 238.5 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
Le crêpe de latex est traité dans un malaxeur à caoutchouc dont les cylindres sont chauffés à
la vapeur jusqu'à environ 65 0 jusqu'à ce que le produit soit plastiqueo On ajoute le plastifiant (isobutylène polymère indiqué plus haut) et on l'incorpore soigneusement en poursuivant le broyageo Pendant ce broyage,, on ajoute et on incorpore l'antioxydant (la diphénylamine substituée), les pigments et matières de charge (oxyde de.zinc. argile, et silicate de calcium). le produit gras lubrifiant (acide stéarique) et les matières vulcanisantes (le tétrasulfure qui est la source de soufre utilisable et le mono sulfure qui est l'agent secondaire ou agent activant) tout en écartant graduellement les cylindres pendant ces addïtïonsa Quand on a obtenu un bon mélange.
on met la charge sous la forme d'une feuille ayant l'épaisseur désirée, on la refroidit et on l'enveloppe dans de la "cellophane",, dans de la toile de Hollande ou autre produit d'emballage analogue, en vue de l'emmagasinage et des manutentions. Ce traitement est un traitement normal dans l'industrie du caoutchouc et ne doit pas être considéré comme faisant partie de l'invention. On peut faire varier les matières et quantités nécessaires à l'obtention d'un mélange thermo-adhésif, thermo-plastique et vulcanisable. par les méthodes connues des spécialistes de cette technique.
Lorsqu'une fermeture à base de caoutchouc est destinée à fermer un récipient contenant un produit alimentaire ou d'autres matières nécessitant la suppression de toute odeur et de toute saveur étrangères, il est préférable de ne pas introduire de soufre à l'état élémentaire, et d'obtenir au contraire que le soufre soit présent sous une forme combinée qui le fournit au fur et à mesure des besoins du mélange pendant la vulcanisation. On peut employer d'autres compositions, qui sont connus par les spécialistes des caoutchoucs vulcanisés.
Le mélange décrit plus haut est traité facilement dans un malaxeur de caoutchouc et entre les cylindres de façonnage 11 et 12. et donne
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une feuille d'épaisseur et propriétés uniformes, qui peut être envoyée immédiatement au poste de poinçonnage et d'assemblage et être fixée dans la capsule sans aucun adhésif spécial si la capsule est à une température de 93 à 177 C; il faut pour cela maintenir le contact sous une pression de 0,7 à 7 kg/cm2 pendant un temps compris entre 1/4 de seconde et 2 secondes. la température et la durée du contact variant en sens inverse.
De plus, la feuille vulcanisée peut être recouverte par une toile de Hollande ou toute autre couverture adhérente analogue lorsqu'elle quitte la bande de tension 17. puis être enrouléeo On la prépare ultérieurement à un collage direct dans des conditions analogues, en enlevant la couverture immédiatement avant l'emploio
On peut employer des élastomères du genre des résines vinyliques.
en donnant la préférence aux résines polymères et copolymères du vinyle et du vinylidène qui contiennent une forte teneur de chlorure lorsque le contenu des récipient est aqueux, dans le but de réduire la pénétration de l'eau ou de la vapeur d'eauo De telles compositions peuvent comprendre la résine vinylique, un plastifiant tel que le phtalate de diamylea le phtalate de dioctyle et d'autres phtalates à titre d'exemples de plastifiants connus des résines vinyliques, des charges inertes,,, et enfin un lubrifiant tel que la vaseline. Lorsque le récipient doit renfermer des produits tels que des huiles non aqueuses,, on peut employer des résines à l'acétate de vinyle.
On peut adopter d'autres matières et d'autres formules qui sont connues par les spécialistes de la technique des caoutchoucs et matières élastiques.
On préfère actuellement employer un adhésif pour assurer la liaison entre le tampcn d'étanchéité et sa capsule. De tels adhésifs peuvent être employés sous la forme d'une pellicule sèche et collante à chaud, appliquée sur la feuille et transportée avec elle, ou sous la forme d'un enduit séparé appliqué sur la feuille immédiatement avant son emploi, ou encore sous la forme d'un dépôt dans la capsule,, ou enfin par une combinaison de ces diverses méthodes., suivant la composition du mélange élastique choisie le but poursuivi et la matière adhésive adoptéeo
L'adhésif employé dans le réservoir 28 est de préférence un adhésif produisant l'étanchéité à chaude non collant à la température ordinaire mais devenant adhésif à une température d'environ 120 à 150 lorsqu'on établit cette température dans la capsule 88.
par exemple par chauffage à partir du maillon 89. On peut également employer dans le réservoir 28 des adhésifs constitués par une résine vinylique plastifiée produisant l'étanchéité à chaude par un polymère liquéfié de l'isobutylène, par des ciments de caoutchouc. ou d'autres adhésifs à chaude On peut employer le même adhésif pour être débité par la pompe 73,en ayant soin de maintenir la pompe et les canalisations à une température évitant l'engorgement.
On peut également employer avec la pompe 73 des adhésifs du type à dissolvanta tels que les ciments de caoutchouc.
Naturellement, la forme de réalisation décrite et représentée est simplement illustrative et non limitative, et on peut lui apporter des modifications sans sortir du cadre de l'Invention.