Récipient métallique à fond métallique serti,
procédé de fabrication de ce récipient et fond métallique à sertir pour la mise en oeuvre de ce procédé
Les corps et les fonds de boîtes métalliques classiques à double sertissage, destinées à contenir des produits relativement corrosifs, tels que boissons gazeuses, sont revêtus intérieurement d'étain et d'un vernis dur (ou laque) afin que le produit ne soit pas en contact avec la sous-couche en acier du récipient.
Sous les pressions d'emboutissage et de formage auxquelles est soumis le récipient au moment de sa fermeture, le revêtement risque d'être endommagé, mettant à nu l'acier; le produit contenu dans le récipient réagit avec l'acier et forme des sels de fer qui se dissolvent dans le produit. Cet endommagement du revêtement a lieu le plus souvent dans le double sertissage du fond ou à proximité immédiate.
Dans un récipient classique de ce type, la collerette du fond est revêtue d'un enduit dur à base de caoutchouc, qui forme un joint étanche et hermétique, lors de sa fixation au corps de la boîte par double sertis sage. Cet enduit adhérant au vernis de revêtement, empêche le produit contenu dans la boîte de pénétrer dans les couches intérieures du double sertissage, mais il ne s'étend qu'entre le bord rabattu de la collerette et une partie seulement du sertissage proprement dit. En effet, si un tel enduit dépasse le niveau de l'arête périphérique du bord de la collerette, il se trouve en contact avec le fond de boite adjacent et colle à celui-ci quand on dispose les fonds en piles, ce qui gêne le fonctionnement de la sertisseuse. Cet enduit dur permettant un joint hermétique s'étale mal lors du double sertissage.
De ce fait, certaines zones des couches vulnérables intérieures du double sertissage ne sont pas couvertes et ne se trouvent pas protégées par l'enduit lorsque le sertissage de fond est terminé. Si la garniture d'étanchéité employée est plus molle, on peut l'amener à fluer sous pression dans la zone vulnérable, lors du sertissage, mais l'étanchéité du joint est médiocre, et il est difficile de maintenir en place une telle garniture dans les couches extérieures du double sertissage.
L'invention a pour objet un récipient métallique à fond métallique serti, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité entre les parties serties du corps dudit récipient et dudit fond comprend au moins deux enduits à base de caoutchouc, un enduit dur entre la partie rabattue du bord de la collerette terminant ledit corps du récipient et la partie du bord du fond qui est repliée autour de ladite partie rabattue, et un enduit mou entre les autres parties serties superposées et serrées l'une contre l'autre du bord du fond et de la collerette du corps du récipient.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un récipient caractérisé en ce qu'on rabat le bord d'un fond revêtu d'un enduit dur, autour de l'extrémité de la collerette d'un récipient, puis on serre l'une contre l'autre lesdites parties superposées dudit fond revêtues d'un enduit mou et de la collerette, sous une pression telle que ledit enduit mou s'étale dans toute la zone de sertissage, sauf dans la partie où se trouve ledit enduit dur.
L'invention a encore pour objet un fond métallique à sertir pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il est en forme de cuvette plate à paroi latérale cylindrique verticale raccordée par une partie courbe à un rebord annulaire plat horizontal terminé par un bord arrondi semi-circulaire dirigé vers ladite paroi latérale, ledit bord arrondi étant recouvert intérieurement d'une couche adhérente mince d'enduit dur à base de caoutchouc se prolongeant sur la partie contiguë dudit rebord, une couche relativement épaisse d'enduit mou à base de caoutchouc garnissant la partie dudit rebord non recouverte par ledit enduit dur ainsi que ladite partie courbe raccordant la paroi latérale au rebord.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du récipient métallique qui fait l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe, par l'axe de la boîte, de la partie périphérique d'un fond de boîte en place sur l'extrémité supérieure d'un corps de boîte avant double sertissage.
La fig. 2 est une coupe, à plus grande échelle, montrant les parties du corps de boîte et du fond représentées sur la fig. 1, repliées l'une dans l'autre par un double sertissage. Cette figure représente également des parties du mandrin et le rouleau effectuant la seconde opération de sertissage.
La partie périphérique du fond de boîte 10 est habituellement, mais non nécessairement, de forme circulaire. Le fond est constitué par une partie centrale 12, emboutie avec une nervure de renforcement peu profonde 14, qui, à son tour, se raccorde à une partie courbe 16. Le fond se prolonge vers le haut par une paroi annulaire 18, sensiblement verticale, qui est légèrement évasée pour permettre l'empilage des fonds. La paroi annulaire 18 est recourbée vers l'extérieur autour d'un bord arrondi 19 et se continue par une collerette 20 s'étendant horizontalement et comportant extérieurement un bord cintré ouvert 22 qui s'étend vers le bas et vers l'intérieur et se termine par une arête vive 24.
Le fond 10 est en tôle d'acier 26 normalement revêtue, sur ses deux faces, d'une mince couche d'étain (non représentée). La surface intérieure du fond, au moins, comporte un mince revêtement 28 de vernis dur qui, avec l'étain, protège la tôle d'acier de l'attaque éventuelle du produit contenu dans la boîte terminée. Le fond 10 est embouti à la presse, dans une tôle plane étamée. Par suite de l'effort appréciable auquel le métal est soumis lors de l'étirage, le revêtement intérieur du fond, particulièrement dans la zone de la partie courbe 16, de la paroi annulaire 18 et de la collerette 20, est fréquemment érodé et fissuré, ce qui met à nu la tôle en acier 26.
Pour éviter ces inconvénients, le fond 10 est recouvert d'un revêtement à enduits multiples, qui permet de réaliser un double sertissage hermétique.
Le premier enduit 30 est constitué par une mince pellicule d'une composition relativement dure, à base de caoutchouc, pratiquement inextrudable à température ambiante. Cet enduit 30 s'étend à partir de l'arête vive 24 du bord, le long du bord 22 et ensuite vers l'intérieur le long de la collerette 20 de la boîte jusqu'à la ligne 31 située approximativement au milieu de ladite collerette.
Le second composant du revêtement est constitué par un enduit 32 relative- ment mou, à base de caoutchouc, facilement extrudable et fluant sous pression à une température ambiante. I1 s'étend vers l'intérieur à partir de la limite intérieure de l'enduit 30 le long du reste de la collerette 20, autour du bord arrondi 19, et plus particulièrement le long de la partie supérieure de la paroi annulaire 18 jusqu'à une ligne 34 située approximativement dans le même plan que l'arête vive 24 du bord 22 de la collerette.
Sur la fig. 1, l'enduit mou 32 est appliqué en couche anormalement épaisse, plus particulièrement à l'emplacement du bord 19, en quantité supérieure à celle qui serait normalement nécessaire pour former joint entre la partie du fond 10 qu'il recouvre initialement et les parties opposées du corps de boîte dans le double sertissage final.
Le troisième enduit du revêtement est une très mince pellicule de cire 35 souple, non obstruante, qui s'étend de la limite inférieure 34 de l'enduit mou 32 le long de la partie inférieure de la paroi annulaire 18 et le long de la partie courbe 16. Comme représenté sur les dessins, la cire 35 et l'enduit mou 32 coopèrent pour recouvrir complètement le revêtement intérieur 28 porté par les surfaces intérieures de la paroi annulaire 18 et de la partie courbe 16.
Ainsi, toutes fissures ou érosions formées dans cette zone du revêtement 28 pendant l'étirage du fond sont obturées avant le double sertissage.
Sur la fig. 1, le fond de boîte enduit 10 est en place sur l'extrémité supérieure ouverte d'un corps de boîte 36, qui est remplie d'un produit corrosif liquide 38, tel que du bicarbonate de soude, avant assemblage par double sertissage. Le corps de boîte 36 est formé de la même façon que le fond 10, dans une tôle en acier 40, revêtue sur ses deux faces d'une mince couche d'étain (non représentée), et sur sa face intérieure, d'une mince couche d'un vernis dur protecteur (ou laque) 42. Le corps 36 présente une collerette s'évasant vers l'extérieur 44, s'emboîtant dans l'arête vive 24 du bord 22 du fond. Le corps 36 peut être formé à partir d'un flan plat roulé en forme de tube et muni d'un sertissage latéral simple (non représenté).
Le fond 10 étant mis en place sur le corps 36, leurs parties adjacentes sont repliées l'une dans l'autre et pressées ensemble pour former un double sertissage classique à plusieurs couches (indiqué, d'une façon générale, par la lettre S, sur la fig. 2). Cette opération est effectuée par une machine à double sertissage classique qui comprend, parmi ses pièces travaillantes, un mandrin de sertissage 50 qui s'engage dans la partie en creux du fond 10, et deux molettes de sertissage qui appuient successivement contre les surfaces extérieures de la collerette 20 et du bord 22 du fond pour déformer ces parties en les pressant l'une dans l'autre pour former le double sertissage S.
Sur la fig. 2, une portion 52 de la seconde molette de sertissage est représentée dans la position qu'elle occupe à la fin du double sertissage. Sur la fig. 2, le double sertissage comporte cinq couches de métal, les trois premières couches (de gauche à droite sur la figure) comprenant les collerettes 44 et 20 du fond et du corps repliées l'une dans l'autre, tandis que la quatrième couche est constituée par la partie supérieure du corps 36 et que la cinquième couche est constituée par la paroi annulaire 18 du fond 10.
L'enduit d'étanchéité dur 30 n'est pas déplacé de façon appréciable par les pressions de sertissage exercées sur ces parties par la molette 52 et le mandrin 50. Ainsi, cet enduit 30 ne couvre encore que les zones de la collerette 20 du fond sur lesquelles il était appliqué à l'origine, et se trouve interposé entre les trois couches extérieures du double sertissage S. Dans cette position, il assure efficacement l'étanchéité de ces couches et forme un joint hermétique sûr.
Le double sertissage, cependant, provoque l'écoulement de l'enduit mou 32 dans le sertissage S, du fait que l'épaisseur moyenne de la couche de cet enduit 32 dans le double sertissage S terminé est moindre que celle de la couche appliquée initialement (voir fig. 1). L'écoulement de l'enduit mou 32 vers les couches extérieures du double sertissage S est empêché par la pellicule d'enduit dur 30 qui remplit complètement l'espace compris entre ces couches extérieures. Ainsi, l'enduit mou 32 s'écoule vers le bas le long de la partie inférieure de la paroi annulaire 18 vers l'intérieur de la boîte, s'interposant ainsi entre les deux couches intérieures du double sertissage S.
La distance sur laquelle l'enduit mou 32 est chassé dépend de la quantité déposée initialement sur le fond 10 et des dimensions finales du double sertissage, qui dépendent elles-mêmes des pressions utilisées pour former le double sertissage. En pratique, on règle le sertissage de telle sorte que l'enduit 32 atteigne juste la base de la paroi annulaire 18, environ en 54 où commence la partie courbe 16 (voir fig. 2).
L'enduit mou 32 est ainsi amené à recouvrir la cire 35 qui recouvre elle-même la partie inférieure de la paroi annulaire 18 et se mélange à elle dans une certaine mesure. La cire 35 et l'enduit 32 coopèrent pour rendre étanche la partie inférieure de la couche intérieure du double sertissage S et obturent ainsi toute brèche ou discontinuité dans le vernis dur interne ainsi que dans les revêtements en étain du corps 36 et du fond 10 dans cette zone du double sertissage, zone qui se trouve à l'intérieur de la boîte terminée et qui, sans cela, serait exposée à l'action corrosive du contenu.
Comme représenté sur la fig. 2, la mince pellicule de cire 35 n'est pratiquement pas déplacée lors du double sertissage, mais elle est quelque peu amincie entre les couches intérieures du double sertissage
S par suite des pressions exercées sur celles-ci. Toutefois, la protection qu'elle procure à la partie courbe 16 n'est pas affectée par l'opération de double sertissage.
La coopération des trois composants du revêtement à enduits multiples du fond rend ainsi possible l'obtention d'un récipient à double sertissage qui est hermétiquement étanche et résiste à l'action corrosive du produit.
Ce revêtement est particulièrement efficace pour éviter la corrosion dans la zone de recouvrement d'une boîte à double sertissage. Cette zone de recouvrement est celle dans laquelle la partie à recouvrement à double épaisseur du sertissage simple classique latéral du corps de boîte s'étend vers le haut à l'intérieur du double sertissage S. Etant donné que c'est dans cette zone que les épaisseurs supplémentaires du corps de boîte sont travaillées, pendant l'opération de double sertissage, c'est à cet emplacement que s'exercent les plus fortes pressions et que la détérioration des revêtements internes du corps de boîte et du fond se produit le plus fréquemment. Cette zone de recouvrement n'est pas représentée, mais elle est bien connue de l'homme de l'art.
En variante, bien que la cire 35 soit nécessaire pour l'obtention d'une fermeture de qualité optimum, on peut réaliser une fermeture sans cire. L'enduit dur 30 assure encore l'étanchéité des couches extérieures du sertissage et forme un obstacle qui empêche l'écoulement vers l'extérieur de l'enduit mou 32 ; colui-ci est alors chassé dans l'espace compris entre les deux couches intérieures du double sertissage S jusqu'à environ la limite indiquée sur la fig. 2.
Comme enduits, on peut utiliser des compositions à base de caoutchouc contenant des proportions importantes de caoutchouc naturel et/ou synthétique ou de copolymères de caoutchouc, et des proportions convenables de résines collantes ou plastifiantes et de charges telles que l'oxyde de zinc et/ou l'argile. L'aptitude de tels enduits à être refoulés ou chassés par pression varie avec les types de caoutchouc utilisés ainsi que les types de charges.
Comme enduits durs, on peut utiliser des caoutchoucs ou des copolymères de caoutchouc ayant des viscosités Mooney élevées, renfermant des pourcentages élevés de charge d'oxyde de zinc pour augmenter leur résistance au refoulement à température ambiante. Comme enduits mous, on peut utiliser des caoutchoucs ou des copolymères de caoutchouc ayant de faibles viscosités Mooney, renfermant des charges d'argile au lieu d'oxyde de zinc. La viscosité Mooney du composant caoutchouc de ces enduits dépend également du degré de vulcanisation du caoutchouc.
Pour l'essai des enduits, on prend trois bandes de fer-blanc de 25 mm de large environ et 150 mm de long environ. Une de ces bandes est trempée dans l'enduit à essayer, égouttée et séchée. L'épaisseur de la pellicule doit être comprise entre 5/100 et i/ro de millimètre, et aussi uniforme que possible, et l'enduit doit couvrir au moins 75 mm de la longueur de la bande. Après séchage, on coupe le bord par lequel la bande s'est égouttée, en prenant soin d'éviter une bavure sur le métal. On place ensuite une des bandes qui n'a pas été trempée dans l'enduit sur chacune des faces de la bande qui a été trempée en contact avec une longueur de 50 mm environ d'enduit, donnant une aire totale de contact de 2500 mm2 environ (1250 mm2 environ sur chaque face).
La longueur totale de l'ensemble est d'environ 250 mm, les deux bandes non trempées dépassant dans un sens, à partir de la zone de contact, et la partie non trempée de la bande qui a été partiellement trempée, dépassant dans l'autre sens. La zone de contact est ensuite placée dans des mors garnis de caoutchouc qui couvrent toute la zone de contact et qui exercent une pression de 12,65 kg/cm2 sur la zone de contact, normalement aux surfaces des bandes. Les extrémités de l'ensemble qui sortent de la zone de contact sont ensuite serrées dans les mâchoires d'une machine de traction Riehle, la bande trempée unique étant serrée dans une mâchoire, et les deux bandes non trempées étant serrées dans l'autre mâchoire.
La machine de traction Riehle est réglée pour une vitesse de 5 mm/min. et, en utilisant la gamme des 545 kg environ de la machine, on fait fonctionner cette dernière jusqu'à ce que la lecture maximum soit obtenue, point à partir duquel l'aiguille reviendra en arrière. Les lectures maxima que l'on obtient indiquent la valeur de la cohésion de l'enduit particulier essayé et sont en rapport avec l'aptitude au refoulement de l'enduit sec à température ambiante.
Ce procédé indique que les enduits non refoulables pouvant être utilisés comme enduit dur 30 donnent des valeurs comprises dans la gamme de 202 à 238 kg environ avec une moyenne de 226 kg environ, tandis que celles des enduits refoulables pouvant être employés comme enduit mou 32 se trouvent dans la gamme de 71 à 86 kg environ et ont une moyenne de 78 kg environ, suivant cet essai.
L'enduit de cire 35 est une composition souple non obstruante contenant une grande proportion (de préférence au moins 90 /o) de cire microcristalline, et, éventuellement, une petite proportion d'autres matières telles que paraffine, polyéthylène, caoutchouc butyle, pour réduire la fragilité de la composition.
On applique d'abord l'enduit mou 32 sur le fond de boîte 10, après quoi on peut appliquer l'enduit dur 30 et la cire 35 de façon à recouvrir légèrement l'enduit mou 32, ce qui assure la continuité du revêtement. Toutefois, des résultats satisfaisants peuvent être obtenus, même s'il existe des solutions de continuité entre les divers composants du revêtement à enduits multiples.
REVENDICATIONS
I. Récipient métallique à fond métallique serti, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité entre les parties serties du corps dudit récipient et dudit fond comprend au moins deux enduits à base de caoutchouc, un enduit dur entre la partie rabattue du bord de la collerette terminant ledit corps du récipient et la partie du bord du fond qui est repliée autour de ladite partie rabattue, et un enduit mou entre les autres parties serties superposées et serrées l'une contre l'autre du bord du fond et de la collerette du corps du récipient.