Procédé de fermeture et de bouchage d'un récipient
et machine pour la mise en oeuvre de ce procédé
La présente invention a pour objet un procédé de fermeture et de bouchage d'un récipient et une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Lorsqu'une capsule est appliquée au moyen d'une machine ou d'un outil sur un récipient, la capsule comporte de manière habituelle une jupe ou un rebord qui peut dépasser sous la surface de la capsule ou s'étendre radialement sur sa périphérie.
Le procédé de fermeture et de bouchage d'un récipient selon l'invention est caractérisé en ce qu'on applique une capsule sur le récipient, les bords de la capsule dépassant les bords du récipient, en ce qu'on scelle par chauffage la capsule aux bords et simultanément en ce qu'on resserre et rabat les bords dépassant la capsule sous une partie inférieure du rebord du récipient.
La machine pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour appliquer un récipient coiffé d'une capsule contre des moyens de bouchage étanche par chauffage, des moyens pour chauffer la capsule de manière à la sceller par chauffage au récipient, et des moyens pour serrer et rabattre les bords dépassant la capsule en dessous de la partie inférieure d'un rebord porté par le récipient et de manière sensiblement simultanée avec l'application des moyens de chauffage.
Le récipient peut être fabriqué par exemple en un matériau synthétique organique thermoplastique tel que du polythène et la capsule peut être faite en une feuille de métal recouverte d'un matériau thermoplastique analogue. En variante, la capsule peut être fabriquée en une feuille de métal ou même de papier ou de carton sous laquelle est déposée une couche de cire ou d'un matériau cireux, présentant ou non une couche supplémentaire de papier soit dessus, soit dessous ladite couche de cire. Le récipient que l'on veut fermer au moyen d'une capsule de ce type présentera habituellement une constitution à base de cire comme par exemple un papier cireux, mais dans certains cas, des matériaux rigides tels qu'un verre ou un métal pourront être utilisés comme il sera expliqué ci-après.
La capsule assure la fermeture étanche du récipient après qu'elle a été appliquée sur celui-ci, et que la température a été localement augmentée de manière à créer la fusion de la couche de matériau thermoplastique ou cireux déposée sur la capsule avec le matériau respectivement thermoplastique ou cireux du col du récipient. Lorsqu'on effectue une telle opération de fermeture étanche, il est possible de rabattre sous le col du récipient, la jupe ou les rebords de la capsule qui autrement s'en écarteraient. Il suffit pour ce faire, d'exercer une pression mécanique sur la capsule et de la maintenir dans cette position jusqu'à ce que les faces en contact ayant fondu, se soient soudées par coalescence puis se soient refroidies.
Suivant une variante, une capsule appropriée à la fermeture étanche par chauffage peut comprendre une feuille métallique revêtue d'un vernis pouvant consister en, ou comprendre, une résine thermoplastique, par exemple du polystyrène. Dans tous les cas, le matériau fusible utilisé pour la capsule doit être approprié au matériau qui constitue le récipient, ou dont ce dernier est revêtu. Cependant, ceci n'est pas nécessaire pour les récipients constitués en un verre ou en un métal lorsque l'on prévoit une capsule possédant des propriétés cireuses, c'est-à-dire comportant une cire ou un matériau cireux pouvant, de manière satisfaisante, adhérer au récipient par chauffage.
Les moyens de serrage ou de pliage peuvent comporter un certain nombre de bras solidaires des moyens de fermeture étanche par chauffage en un point situé le long desdits bras, chacun de ceuxci portant à l'une de leurs extrémités une partie profilée destinée à effectuer les opérations de serrage et de pliage, et à leur autre extrémité, une partie en contact avec un dispositif à came de telle sorte que les mouvements relatifs entre les moyens de chauffage et le dispositif à came entraînent un mouvement de rotation dudit bras autour de son pivot effectuant de la sorte les opérations de serrage et de pliage.
La machine peut comprendre un anneau constitué en un matériau flexible résistant à la chaleur fixé par sa surface extérieure à une partie fixe de la machine et possédant une face dirigée vers l'intérieur et disposée pour être en contact avec une partie associée au moyen chauffant destiné à assurer l'étanchéité de la fermeture lors du mouvement desdits moyens, de manière qu'un épaulement prévu sur ledit anneau en matériau flexible, résistant à la chaleur, soit contraint à se resserrer, produisant le serrage et le pliage vers l'intérieur des parties de la capsule qui dépassent à la périphérie et qui doivent être fixées de manière étanche par chauffage sur le rebord du récipient.
La machine selon l'invention peut être incorporée à une machine pour le capsulage individuel de récipients séparés, et une telle machine peut, si on le désire, être associée à, ou faire partie, d'une machine destinée à remplir les récipients d'une denrée quelconque. Une telle machine à capsuler ou boucher peut normalement être actionnée manuellement. La machine peut également être incorporée à des machines alimentées en continu dans lesquelles les récipients, pourvus de leurs capsules, sont automatiquement conduits à un poste de bouchage possédant un certain nombre de têtes de bouchage. Un tel poste de bouchage peut également faire partie d'une machine de remplissage ou, si on le désire, peut y être associé.
Ces têtes de bouchage peuvent, par exemple, être disposées soit en ligne, transversalement à la direction d'écoulement des récipients circulants qui sont disposés suivant un certain nombre de rangées parallèles, soit être disposées suivant des cercles; les têtes peuvent être commandées en rotation par un mécanisme commun, de manière à saisir
les récipients un par un dans chaque rangée de récipients qui s'avance, à les boucher le long de leur trajet en cercle, et à les décharger un par un en un
autre point dudit cercle. Le chauffage peut s'effectuer au moyen d'un plateau qui est chauffé de manière continue à l'aide de courtes impulsions déterminées dans le temps.
Lorsque l'on utilise un plateau chauffant de manière continue avec une machine automatique, il peut se produire que la machine soit arrêtée alors qu'une capsule d'un récipient est en contact avec le plateau. I1 s'ensuivrait, si le plateau continuait à être chauffé, que le récipient et la capsule pourraient être endommagés sous l'effet d'une température trop élevée.
En conséquence, la machine comprend des moyens de chauffage continu du plateau pour solidariser de manière étanche une capsule et un récipient, ledit plateau comportant un certain nombre de têtes de bouchage par chauffage comportant chacune un plateau chauffé de manière continue, ainsi que des moyens pour présenter les récipients pourvus de leurs capsules, contre lesdites têtes, tandis que des moyens sont prévus pour entraîner le récipient et les plateaux en mouvement relatif après l'arrêt de la machine.
Pour d'autres raisons, par exemple dans une machine à commande manuelle et comportant une tête unique de bouchage, il peut être souhaitable de faire en sorte que le récipient et la capsule puissent seulement rester en contact avec un plateau chauffant pendant une durée de temps déterminée, nécessaire pour assurer le processus de bouchage étanche par chauffage.
Par suite, il est également prévu, une machine assurant le bouchage d'un récipient à l'aide d'une capsule étanche posée par chauffage au moyen d'un plateau chauffant en continu, le récipient coiffé de sa capsule et le plateau étant mis en contact l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un organe de contrôle, et dans laquelle le mouvement dudit organe de contrôle limite la durée du contact entre le plateau, le récipient et la capsule à une valeur déterminée empêchant tout dommage du récipient que l'on désire boucher par suite d'une température trop élevée.
Les moyens de contrôle peuvent comprendre un interrupteur manoeuvré par l'organe de contrôle, ledit interrupteur commandant un électro-aimant dont l'armature est reliée par une attache à une barre ou analogue disposée de manière à provoquer le mouvement de la tête de bouchage en direction du récipient et de sa capsule, l'armature étant relâchée par un circuit temporisé approprié, de manière à écarter ladite tête du récipient et de la capsule après une période de temps prédéterminée.
D'une autre manière, les moyens de contrôle peuvent commander le mouvement de la tête de bouchage par l'intermédiaire de moyens mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques associés avec un dispositif temporisé approprié.
L'opération de serrage peut être assurée au moyen d'un ressort circulaire ou en forme de pince, reposant sur une surface inclinée sous l'action d'un organe dont le mouvement provoque la contraction radiale dudit ressort, provoquant le serrage des parois de la jupe de la capsule au-dessous du rebord du récipient. De même, un tel ressort de forme arrondie peut être situé en dessous de la surface inclinée d'un anneau de serrage, un anneau de compression étant situé en dessous dudit ressort, des moyens étant prévus pour produire un mouvement relatif entre ledit anneau de serrage et ledit anneau de compression, entraînant ledit ressort sur ladite surface inclinée, à se refermer radialement, à être comprimé, et à serrer les parois de la jupe de la capsule en dessous du rebord du récipient.
Si on le désire, pour effectuer le bouchage par chauffage d'une capsule en matériau cireux sur un récipient rigide tel qu'un récipient de verre ou de métal, le plateau peut comprendre un coussinet constitué en un matériau flexible approprié résistant bien à la chaleur et disposé de manière à être chauffé par un élément chauffant, ledit coussinet flexible s'accommodant de lui-même aux irrégularités existant habituellement sur la surface de bouchage de tels récipients rigides.
Le dessin annexé représenté, à titre d'exemple, des récipients et des capsules de différentes sortes destinés à être bouchés par chauffage, ainsi que différentes formes d'exécution de la machine pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué.
La fig. 1 montre en coupe une forme d'une capsule présentant une jupe qui retombe.
La fig. 2 montre, vue en coupe, une autre forme d'une capsule ayant des prolongements s'étendant radialement.
La fig. 3 montre, vu en coupe, un récipient à rebord coiffé d'une capsule du type représenté dans la fig. 1.
La fig. 4 montre un récipient coiffé d'une capsule analogue à celle représentée dans la fig. 2.
La fig. 5 montre, en coupe longitudinale, une forme d'exécution de moyens pour appliquer une capsule.
La fig. 6 montre une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 montre, en coupe, une autre forme d'exécution d'un dispositif de bouchage.
La fig. 8 montre une variante.
La fig. 9 montre, en coupe longitudinale, une tête de bouchage d'une autre forme d'exécution.
La fig. 10 montre, schématiquement en coupe longitudinale, une tête de bouchage d'une autre forme d'exécution.
La fig. 11 montre, en coupe, un récipient pourvu d'une capsule le bouchant d'une manière étanche.
En se référant au dessin, on a montré deux sortes de capsules. Dans la fig. 1, ladite capsule comporte une partie 1 en forme de couronne et présente une jupe retombante 2 ; la capsule est fabriquée à partir d'une feuille de métal, par exemple d'aluminium, puis est recouverte d'une couche 3 d'un matériau plastique organique synthétique. La capsule représentée dans la fig. 2 possède une couronne 4 présentant une gorge d'engagement faisant saillie 5 et un bord s'étendant radialement vers la périphérie 6 ; cette capsule est recouverte d'un matériau thermoplastique 7.
Les fig. 3 et 4 montrent respectivement les capsules des fig. 1 et 2 appliquées sur un récipient 8 possédant un rebord 9, et prêtes au bouchage.
La machine pour fermer et boucher les récipients est représentée aux fig. 5 et 6. Cette machine comporte un plateau chauffant contrôlé par un thermostat et représenté schématiquement en 10. Le plateau est supporté par différentes barres il fixées à une plaque-support 12, et contient un élément chauffant 13 les conducteurs électriques ainsi que le contrôle thermostatique n'ont pas été représentés et peuvent avoir des formes quelconques. Une barrière de chaleur sous forme d'une plaque d'amiante comprimée ou de matériau semblable, est également prévue en 10a, de manière que l'effet de chauffage soit seulement appliqué sur la périphérie de la capsule.
Un certain nombre de bras 14 sont montés pivotants à la périphérie de la plaque-support 12 par l'intermédiaire de pivots 15. Chacun des bras 14 présente à sa partie inférieure une partie de serrage et de pliage présentant la forme d'un segment 16 fixé au bras, par exemple par une vis 17, et la partie supérieure de ces bras comporte un roulement qui a été illustré par un roulement à billes ou un palier 18.
La plaque-support 12 est fixée à une barre 19 qui est montée coulissante dans un manchon 20 faisant partie d'une came en forme de tambour 21. La came 21 est solidaire d'une partie de la machine (non représentée) et possède une jupe retombante 22, dont la paroi interne présente une partie amincie 23 sur laquelle porte le roulement 18.
La barre 19 présente un épaulement 24 qui forme siège pour un ressort 25 dont la partie supérieure porte en 26, contre la plaque formant sommet de la came 21.
Lors du fonctionnement, le récipient 8 est appliqué vers le haut par tout mécanisme approprié (non représenté), jusqu'à ce qu'il atteigne le plateau chauffant 10 et par suite, la plaque-support 12 et les pivots 15, de telle sorte que les roulements 18 roulent sur les parois effilées 23, provoquant le mouvement de resserrement des extrémités inférieures des bras 14 ; les segments 16 resserrent et plient alors les bords d'une capsule qui les appliquent sous le rebord inférieur du bourrelet 9. Les segments 16 ont des dimensions telles que dans leur position ressserrée, ils forment un cercle complet de serrage de la feuille constituant la capsule. Pendant ce mouvement, le plateau chauffant 10 chauffe la partie supérieure de la capsule et la scelle d'une manière étanche au rebord du récipient.
Lorsque le récipient 8 est entraîné vers le bas, il entraîne vers le bas le plateau 12 et les pivots 15 provoquant le mouvement de pivotement des bras 14 vers l'extérieur sous l'action du ressort 27 agissant sur ces bras.
En se reportant maintenant à la fig. 7, on a montré un plateau chauffant 28 qui peut, par exemple, être constitué en cuivre; ce plateau est supporté par un corps 29 auquel est fixée une plaque-support 30 présentant une partie supérieure 31 arrondie.
Entre la plaque-support 30 et le corps 29, on a prévu un élément chauffant 32, lequel est contrôlé par un thermostat électrique. Au-dessus de la plaque-support 30, il est prévu une plaque formant siège 33 qui possède une cavité en forme de calotte sphérique 33a à sa partie inférieure, de manière à loger la partie arrondie 31 de la plaque-support 30. Les plaques 30 et 33 sont reliées au moyen d'une vis-support 34 tandis que la plaque 30 est suspendue librement à la plaque 33. Une goupille 35 limite les mouvements radiaux entre les deux plaques.
La plaque 33 est supportée par des goujons 36 disposés dans un bloc 37 formant barrière de chaleur, lequel est fixé à un arbre-support 38 traversant un palier 39 prévu dans une plaque de montage 40. La partie supérieure du bras 38 est logée à l'intérieur d'un tube 41 fixé à la plaque 40 et est surmonté par un ressort 42 portant contre un épaulement 43 de l'arbre 38 à l'une de ses extrémités et à l'intérieur d'une cloison supérieure 44 du tube 41 à son autre extrémité.
La plaque 40 est fixée à un support horizontal 45 lequel supporte également un carter cylindrique 46 entourant les moyens de chauffage. A la partie inférieure du carter 46 sont prévus deux anneaux-supports profilés 47 et 48 entre lesquels est disposée la partie extérieure 49 d'un anneau 50 en matériau flexible résistant à la chaleur, qui peut être par exemple un caoutchouc à base de silicone. L'anneau 50 présente une paroi dirigée vers l'intérieur 51 située au-dessus du plateau 28 et un épaulement 52 formant une cavité présentant une largeur légèrement supérieure à la largeur du plateau 28.
Un récipient C destiné à être bouché et coiffé d'une feuille métallique formant capsule D est présenté dans la machine et poussé vers le haut contre le plateau 28 ; la capsule D vient alors à être scellée de manière étanche par chauffage contre le rebord du récipient C. Lorsque le récipient C vient en contact avec le plateau 28 ce dernier est remonté vers le haut malgré l'action du ressort 42 jusqu'à ce que les parois supérieures du plateau 28 viennent en contact avec les surfaces inférieures des parois 51 de l'anneau 50. Lorsque le mouvement vers le haut continue, l'anneau 50 est déformé de telle manière que l'épaulement 52 vient se resserrer et contacter la périphérie P retombante de la capsule D, la serrant et la repliant sous la surface inférieure du rebord du récipient C.
Pendant ce temps, le plateau 28 applique de manière étanche la capsule D sur le rebord du récipient C.
Un film fin 53 résistant à la chaleur, par exemple constitué par du polytétrafluoréthylène est prévu sur la surface inférieure du plateau 28, de manière à empêcher la capsule D de se coller audit plateau si, pour une raison quelconque, le récipient C est maintenu dans la position haute plus longtemps qu'il n'est nécessaire pour assurer le bouchage étanche par chauffage, ou pour éviter tout dommage à l'impression ou au coloris de la capsule.
Lors du mouvement vers le bas du récipient C, le ressort 41 provoque la descente du plateau 28, et l'anneau 50 retrouve sa forme normale telle que représentée dans ladite figure.
De cette manière, les machines des fig. 5, 6 et 7 effectuent de manière simultanée le bouchage par chauffage, le serrage et le pliage de la jupe de la capsule sous les rebords du récipient.
Les machines des fig. 5, 6 ou 7 peuvent constituer une partie d'une machine pour le bouchage de bouteilles unique une à une, et par exemple pour le bouchage manuel, ou également peuvent être incorporées dans des machines automatiques, c'est-à-dire fonctionnant en lignes ou rotativement selon les principes de fonctionnement décrits ci-dessus. De plus, ces machines peuvent être utilisées avec des appareils de remplissage possédant des postes de bouchage ou avec des machines de remplissage comprenant une tête de bouchage.
Avec un tel mécanisme automatique, il peut arriver que la machine s'arrête lorsque les récipients sont déjà en contact avec les plateaux chauffants, et ceci naturellement conduirait à appliquer une chaleur excessive auxdits récipients risquant ainsi de les endommager.
Ces inconvénients peuvent être évités en prévoyant des moyens pour séparer le plateau du précipient lorsque la machine est arrêtée.
Dans une machine tournante, lorsque les têtes de bouchage restent à la même hauteur lors des opération s de bouchage et lorsque les récipients sont en position haute à l'intérieur des têtes de bouchage au moyen d'un mécanisme élévateur d'un type quelconque bien connu dans la technique, le mécanisme élévateur pour chaque tête de bouchage est actionné au moyen d'une came rectiligne ou analogue, c'està-dire d'un rail situé sous les élévateurs profilés de manière appropriée, de sorte que pendant la rotation du mécanisme commun supportant les têtes de bouchage et les élévateurs, une came suive les élévateurs suivant les parties profilées sur le rail à came, de telle sorte que les élévateurs sont amenés à présenter les récipients sous les têtes de bouchage.
Ainsi, le rail à came possède un profil ou une forme tel qu'il corresponde à un cycle de temps déterminé pour le relevage des récipients, après que ceux-ci ont été introduits dans la machine, permettant de les appliquer pendant un espace de temps déterminé sous les plateaux qui chauffent de manière continue, provoquant l'écartement des récipients et des plateaux chauffants avant que ceux-ci ne soient conduits hors de la machine par un dispositif de reprise. Avec une telle disposition et de manière à éviter les inconvénients cités ci-dessus, on peut prévoir des moyens pour enlever l'ensemble du rail à came hors des têtes de bouchage lorsque la machine est à l'arrêt, abaissant de la sorte les élévateurs et les récipients et les éloignant des têtes de bouchage.
Par exemple, le rail à came peut être monté sur un plateau articulé ou analogue commandé par un arbre approprié et un levier r à main, et tel que lorsque la machine est à l'arrêt, l'opérateur peut pousser le levier et comman der le plateau de manière à abaisser le rail à came.
D'une autre manière, l'abaissement du rail à came peut être commandé automatiquement au moyen d'un interrupteur basculant et d'un dispositif à electro-aimant commandé par l'arrêt de la machine.
D'autres moyens peuvent être également utilisés si on le désire; par exemple, le rail à came peut être abaissé par des moyens pneumatiques ou hydrauliques. Si on le désire, la séparation peut s'effectuer en prévoyant un dispositif de relevage commun pour toutes les têtes de bouchage lorsque la machine est à l'arrêt, lesquelles têtes sont alors toutes manuellement ou automatiquement séparées des récipients au lieu que ce soit les élévateurs des récipients qui soient abaissés.
Dans une machine fonctionnant en lignes telle que décrite ci-dessus, les têtes de bouchage peuvent être montées sur un organe-support commun, permettant ainsi d'éloigner lesdites têtes des récipients après arrêt de la machine. Cependant, si dans une telle machine en lignes on prévoit des élévateurs pour relever les récipients, on peut alors prévoir des moyens pour abaisser les élévateurs au-dessous de leur position normale.
Quoiqu'il ait été question de commander le mouvement soit des élévateurs, soit des têtes de bouchage pris dans leur ensemble, il est clair que l'on peut également prévoir des moyens pour entraîner l'un ou quelques-uns en groupes desdits élévateurs ou desdites têtes de bouchage, sous l'action de moyens de contrôle indépendants.
En se reportant maintenant à la fig. 8, on a représenté une autre forme d'exécution comprenant un dispositif pour limiter la durée du contact entre le plateau chauffant et le récipient. Quoique cette disposition soit tout particulièrement applicable à une machine possédant une tête unique de bouchage pour la fermeture de récipients l'un après l'autre, il est bien entendu que, si on le désire, cette disposition peut être utilisée avec des machines comprenant des moyens automatiques de bouclage et de remplissage et comprenant un certain nombre de têtes de bouchage. Dans la figure, on a représenté de manière schématique une machine comprenant une tête unique de bouchage pour la fermeture de récipients l'un après l'autre.
La machine comporte un socle 54 sur lequel un récipient C pourvu de sa capsule D est posé. S'étendant au-dessus dudit poste est disposé un pilier ou support 55 qui porte un cadre ou carter 56 au moyen d'axes 57. L'axe supérieur porte un volant de serrage 58 au moyen duquel le cadre ou carter 56 peut être fixé à toute hauteur désirée sur le support 55, dépendant de la hauteur des récipients qui doivent être bouchés. Tout moyen de serrage conventionnel peut être prévu et commandé par le volant à commande manuelle 58. A l'intérieur du cadre ou du carter 56, on prévoit un support 59 qui porte un électro-aimant 60 dont l'armature dépassante est reliée par un mécanisme à goupille et fente à un
levier 61, montée pivotante en 62 sur le support 59.
L'autre extrémité du levier 61 est reliée par l'intermédiaire d'un dispositif à goupille et fente à une tige de manoeuvre 63 laquelle est reliée à une tête de fermeture étanche par chauffage représentée schématiquement en 64. La tige 63 est formée de deux parties 63a et 63b reliées entre elles par un ressort 65; le but de cette disposition apparaîtra plus loin.
Sur le socle 54 est de plus disposé un carter 66 contenant un interrupteur et un mécanisme temporisé qui peut être d'un type quelconque. Cet interrupteur et ce mécanisme temporisé sont contrôlés par un levier 67, tandis que l'interrupteur et le mécanisme temporisé sont reliés à l'électro-aimant 60 au moyen d'un câble 68.
Au cours du fonctionnement de la machine, le récipient C est situé sous la tête de bouchage et l'opérateur manoeuvre le levier 67 qui actionne l'interrupteur situé dans le carter 66 alimentant l'éleotroaimant 60. De la sorte, l'armature de l'électro-aimant pénètre dans celui-ci, fait tourner le bras 61 autour du pivot 62 et abaisse la tête de bouchage 64 en contact avec le récipient et la capsule assurant l'opération de capsulage. L'amplitude du mouvement peut être très faible, par exemple 1 cm environ. Lors des mouvements des extrémités du bras 61, le ressort 65 reliant les parties 63a et 63b de la tige 63 reste en alignement avec lesdites parties.
Lorsque l'électro-aimant et le mécanisme temporisé d'abaissement des têtes de bouchage sont alimentés, et après une période de temps prédéterminée, réglée de manière à assurer un bon effet de scelle ment, ledit mécanisme bascule et dés alimente l'électro-aimant produisant le relèvement de la tête de bouchage 64 sous l'action du ressort de rappel 61a.
La tête de bouchage peut comprendre des moyens de serrage et de pliage des bords de la capsule sous le rebord du récipient.
Lorsque l'on désire fixer une capsule sur un récipient rigide, on prévoit une tête de bouchage dans laquelle le plateau chauffant comprend un coussinet fabriqué en un matériau flexible résistant à la chaleur, par exemple en un caoutchouc à haute teneur en silicone, lequel est mis en contact avec une plaque de cuivre chauffée de manière appropriée par un élément chauffant. La flexibilité du coussinet en caoutchouc de silicone lui permet d'épouser toute irrégularité qui se présente habituellement sur le rebord des récipients rigides, et de cette manière permet de bien distribuer la chaleur sur toute la surface en contact de la capsule et du récipient.
Habituellement, la capsule comporte une couche de cire ou d'un matériau cireux qui s'est révélé parfaitement approprié à la fermeture hermétique dans certains cas sur des récipients rigides, tels que des récipients en verre. Un tel plateau peut, si on le désire, comprendre des moyens de serrage et de pliage des rebords de la capsule sous le rebord du récipient, comme il a été décrit ci-dessus.
Dans toutes les formes d'exécution décrites, le plateau est chauffé de manière continue, mais il est bien entendu que si on le désire, et pour des buts particuliers, il n'est pas nécessaire que ce plateau soit chauffé de manière continue et, en particulier, on peut le chauffer par impulsions de durée et à intervalles déterminés. Dans ces conditions, il est essentiel que le plateau chauffant ait une capacité thermique faible; ceci peut être obtenu en fabriquant un plateau de faible épaisseur qui, par conséquent, s'échauffe et se refroidit rapidement. Le chauffage peut s'effectuer par impulsions de toute manière appropriée et la durée des impulsions peut être quelconque; il suffit d'utiliser tout dispositif approprié générateur des impulsions.
La fig. 9 montre une section faite suivant l'axe d'une tête de bouchage conformément à une autre forme d'exécution dans laquelle un plateau chauffant 70, une plaque-support 71 et un élément chauffant 72 sont logés et sont supportés par un axe-support 73 traversant vers le haut le carter ou cadre 74 à travers un palier 75 et présentant un flasque 76 à l'une de ses extrémités. La plaque-support 71 joue le rôle de volant de chaleur et porte deux thermostats 77 et 78 l'un destiné à fonctionner sous l'influence d'une température inférieure de mise en marche et l'autre sous l'influence d'une température supérieure prédéterminées. De la sorte, la plaque 71 et le plateau 70 peuvent être maintenus dans un intervalle de température prédéterminé. Par exemple, ils peuvent être du type connu sous le nom Gravinette
Type TCS 3250 .
Le carter 74 est relativement immobile, étant fixé à un poste de bouchage ou à une machine, indiqué schématiquement par le montant 79. La partie inférieure du carter est épaissie et forme avec un épaulement 80 un siège pour un anneau 81 de retenue d'un ressort circulaire 82 situé normalement à faible distance en dessous et à l'extérieur de la périphérie du plateau 70. Ce ressort repose sur un anneau de serrage 83 dont une partie 84 de sa surface supérieure va en se rétrécissant vers le bas et vers l'intérieur, de manière à constituer une surface inclinée. La surface inférieure dudit anneau peut également présenter une certaine inclinaison vers le haut, comme représenté en 85.
Le flasque 76 de l'axe-support 73 porte une coupe 86 présentant un flasque 87 supportant des
Dans les deux cas, une clavette 102 permet une certaine rotation entre l'axe 73 et la plaque 71.
L'élément chauffant utilisé dans ces formes d'exécution peut être très ordinaire. Par exemple, un organe habituel à mica d'une puissance de 250 watts suffit.
Il est bien entendu que certains des organes des fig. 5, 6, 7, 9 ou 10 peuvent être utilisés conjointement avec des moyens pour limiter la durée du contact entre le récipient et le plateau chauffant, et une forme d'exécution de tels moyens est représentée dans la fig. 8.
La fig. il montre un récipient après bouchage obtenu à partir d'une machine telle que décrite ci-dessus.
En variante, les capsules peuvent être rectangulaires ou par exemple carrées, ou de toute autre forme susceptible de s'adapter à la forme de l'embouchure du récipient; de cette manière, un ou plusieurs angles ou bords peuvent ne pas être scellés et l'utilisateur peut s'en servir pour saisir et arracher la capsule du récipient.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fermeture et de bouchage d'un récipient, caractérisé en ce qu'on applique une capsule sur le récipient, les bords de la capsule dépassant les bords du récipient, en ce qu'on scelle par chauffage la capsule aux rebords et simultanément en ce qu'on resserre et rabat les bords dépassant la capsule, sous une partie inférieure du rebord du récipient.
Method of closing and capping a container
and machine for the implementation of this method
The present invention relates to a method of closing and capping a container and a machine for implementing this method.
When a capsule is applied by means of a machine or a tool to a container, the capsule usually has a skirt or a rim which may protrude below the surface of the capsule or extend radially around its periphery.
The method of closing and capping a container according to the invention is characterized in that a cap is applied to the container, the edges of the cap protruding from the edges of the container, in that the cap is sealed by heating. at the edges and simultaneously by tightening and folding the edges projecting the capsule under a lower part of the rim of the container.
The machine for implementing this method is characterized in that it comprises means for applying a container capped with a capsule against sealing means by heating, means for heating the capsule so as to seal it by heating to the container, and means for clamping and folding the edges projecting the capsule below the lower part of a rim carried by the container and substantially simultaneously with the application of the heating means.
The container can be made, for example, of a thermoplastic organic synthetic material such as polythene, and the cap can be made of a sheet of metal covered with a similar thermoplastic material. As a variant, the capsule can be made of a sheet of metal or even of paper or cardboard under which is deposited a layer of wax or of a waxy material, having or not having an additional layer of paper either above or below said layer. of wax. The container which is to be closed by means of a capsule of this type will usually have a wax-based constitution such as, for example, a wax paper, but in certain cases, rigid materials such as glass or metal may be. used as will be explained below.
The capsule ensures the tight closure of the container after it has been applied to it, and the temperature has been locally increased so as to create the fusion of the layer of thermoplastic or waxy material deposited on the capsule with the material respectively thermoplastic or waxy from the neck of the container. When performing such a sealed closing operation, it is possible to fold under the neck of the container, the skirt or the edges of the capsule which would otherwise move away from it. To do this, it suffices to exert mechanical pressure on the capsule and to maintain it in this position until the faces in contact having melted, have welded by coalescence and then have cooled.
According to a variant, a capsule suitable for sealing by heating may comprise a metal foil coated with a varnish which may consist of, or comprise, a thermoplastic resin, for example polystyrene. In all cases, the fusible material used for the capsule must be appropriate for the material which constitutes the container, or with which the latter is coated. However, this is not necessary for containers made of glass or metal when providing a capsule having waxy properties, i.e. comprising a wax or waxy material which can satisfactorily , adhere to the container by heating.
The clamping or folding means may comprise a certain number of arms integral with the sealing means by heating at a point situated along said arms, each of these carrying at one of their ends a profiled part intended for carrying out the operations. clamping and bending, and at their other end, a part in contact with a cam device so that the relative movements between the heating means and the cam device cause a rotational movement of said arm around its pivot performing thus the clamping and folding operations.
The machine may include a ring made of a flexible heat resistant material attached by its outer surface to a stationary part of the machine and having a face directed inwardly and arranged to be in contact with a part associated with the heating means intended. to ensure the tightness of the closure during the movement of said means, so that a shoulder provided on said ring of flexible, heat-resistant material is forced to tighten, producing the tightening and inward folding of the parts of the capsule which protrude at the periphery and which must be fixed in a sealed manner by heating on the rim of the container.
The machine according to the invention may be incorporated into a machine for the individual capping of separate containers, and such a machine may, if desired, be associated with, or be part of, a machine intended to fill the containers with. any commodity. Such a capping or capping machine can normally be operated manually. The machine can also be incorporated into continuously fed machines in which the containers, provided with their capsules, are automatically taken to a capping station having a certain number of capping heads. Such a capping station can also form part of a filling machine or, if desired, can be associated with it.
These stopper heads can, for example, be arranged either in line, transversely to the direction of flow of the circulating containers which are arranged in a number of parallel rows, or be arranged in circles; the heads can be controlled in rotation by a common mechanism, so as to grip
the containers one by one in each advancing row of containers, plugging them along their path in a circle, and unloading them one by one at a time
another point of said circle. Heating can be carried out by means of a plate which is heated continuously using short pulses determined over time.
When using a continuously heated bed with an automatic machine, it may occur that the machine is stopped while a capsule of a container is in contact with the platen. It would follow, if the tray continued to be heated, that the container and the capsule could be damaged under the effect of too high a temperature.
Consequently, the machine comprises means for continuous heating of the plate for sealingly joining a capsule and a container, said plate comprising a certain number of capping heads by heating each comprising a continuously heated plate, as well as means for present the containers provided with their capsules, against said heads, while means are provided for driving the container and the trays in relative movement after stopping the machine.
For other reasons, for example in a manually operated machine having a single capping head, it may be desirable to ensure that the container and the capsule can only remain in contact with a heating plate for a period of time. determined, necessary to ensure the sealing process by heating.
As a result, there is also provided a machine ensuring the closure of a container with the aid of a sealed capsule placed by heating by means of a continuous heating plate, the container capped with its capsule and the plate being placed. in contact with each other by means of a control member, and in which the movement of said control member limits the duration of the contact between the tray, the container and the capsule to a determined value preventing any damage of the container that you want to stopper due to too high a temperature.
The control means may comprise a switch operated by the control member, said switch controlling an electromagnet whose armature is connected by an attachment to a bar or the like arranged so as to cause the movement of the capping head in direction of the container and its capsule, the frame being released by an appropriate timed circuit, so as to move said head away from the container and from the capsule after a predetermined period of time.
In another way, the control means can control the movement of the capping head by means of mechanical, hydraulic or pneumatic means associated with an appropriate timed device.
The tightening operation can be ensured by means of a circular or clamp-shaped spring, resting on an inclined surface under the action of a member whose movement causes the radial contraction of said spring, causing the clamping of the walls of the skirt of the capsule below the rim of the container. Likewise, such a rounded spring may be located below the inclined surface of a clamping ring, a compression ring being situated below said spring, means being provided for producing relative movement between said clamping ring. and said compression ring, causing said spring on said inclined surface, to close radially, to be compressed, and to clamp the walls of the skirt of the capsule below the rim of the container.
If desired, to effect the sealing by heating a capsule of waxy material on a rigid container such as a glass or metal container, the tray may include a pad made of a suitable flexible material with good heat resistance. and arranged so as to be heated by a heating element, said flexible pad accommodating itself to the irregularities usually existing on the sealing surface of such rigid containers.
The accompanying drawing shows, by way of example, containers and capsules of different kinds intended to be stoppered by heating, as well as different embodiments of the machine for carrying out the claimed method.
Fig. 1 shows in section a shape of a capsule having a falling skirt.
Fig. 2 shows, in section, another form of a capsule having extensions extending radially.
Fig. 3 shows, seen in section, a rimmed container capped with a capsule of the type shown in FIG. 1.
Fig. 4 shows a container capped with a capsule similar to that shown in FIG. 2.
Fig. 5 shows, in longitudinal section, an embodiment of means for applying a capsule.
Fig. 6 shows a sectional view along the line VI-VI of FIG. 5.
Fig. 7 shows, in section, another embodiment of a closure device.
Fig. 8 shows a variant.
Fig. 9 shows, in longitudinal section, a plugging head of another embodiment.
Fig. 10 shows, schematically in longitudinal section, a capping head of another embodiment.
Fig. 11 shows, in section, a container provided with a cap sealing it off.
Referring to the drawing, two kinds of capsules have been shown. In fig. 1, said capsule comprises a part 1 in the form of a crown and has a falling skirt 2; the capsule is made from a sheet of metal, for example aluminum, then is covered with a layer 3 of a synthetic organic plastic material. The capsule shown in fig. 2 has a crown 4 having a projecting engagement groove 5 and an edge extending radially towards the periphery 6; this capsule is covered with a thermoplastic material 7.
Figs. 3 and 4 respectively show the capsules of FIGS. 1 and 2 applied to a container 8 having a rim 9, and ready for stoppering.
The machine for closing and capping the containers is shown in fig. 5 and 6. This machine comprises a heating plate controlled by a thermostat and shown schematically at 10. The plate is supported by various bars it fixed to a support plate 12, and contains a heating element 13 the electrical conductors as well as the thermostatic control. have not been shown and may have any shape. A heat barrier in the form of a pressed asbestos plate or similar material is also provided at 10a, so that the heating effect is only applied to the periphery of the capsule.
A number of arms 14 are pivotally mounted on the periphery of the support plate 12 by means of pins 15. Each of the arms 14 has at its lower part a clamping and folding part in the form of a segment 16. fixed to the arm, for example by a screw 17, and the upper part of these arms comprises a bearing which has been illustrated by a ball bearing or a bearing 18.
The support plate 12 is fixed to a bar 19 which is slidably mounted in a sleeve 20 forming part of a drum-shaped cam 21. The cam 21 is integral with a part of the machine (not shown) and has a drooping skirt 22, the internal wall of which has a thinned part 23 on which the bearing 18 bears.
The bar 19 has a shoulder 24 which forms a seat for a spring 25, the upper part of which bears at 26, against the plate forming the top of the cam 21.
In operation, the container 8 is applied upwards by any suitable mechanism (not shown), until it reaches the heating plate 10 and hence the support plate 12 and the pins 15, so that the bearings 18 roll on the tapered walls 23, causing the tightening movement of the lower ends of the arms 14; the segments 16 tighten and then bend the edges of a capsule which apply them under the lower rim of the bead 9. The segments 16 have dimensions such that in their tightened position, they form a complete clamping circle of the sheet constituting the capsule . During this movement, the heating plate 10 heats the top of the capsule and seals it tightly to the rim of the container.
When the container 8 is driven downwards, it drives the plate 12 and the pivots 15 downwards, causing the arms 14 to pivot outwards under the action of the spring 27 acting on these arms.
Referring now to fig. 7, a heating plate 28 has been shown which may, for example, be made of copper; this plate is supported by a body 29 to which is fixed a support plate 30 having a rounded upper part 31.
Between the support plate 30 and the body 29, there is provided a heating element 32, which is controlled by an electric thermostat. Above the support plate 30, there is provided a seat plate 33 which has a spherical cap-shaped cavity 33a at its lower part, so as to accommodate the rounded part 31 of the support plate 30. The plates 30 and 33 are connected by means of a support screw 34 while the plate 30 is freely suspended from the plate 33. A pin 35 limits the radial movements between the two plates.
The plate 33 is supported by studs 36 disposed in a heat barrier block 37, which is fixed to a support shaft 38 passing through a bearing 39 provided in a mounting plate 40. The upper part of the arm 38 is housed at the bottom. 'inside a tube 41 fixed to the plate 40 and is surmounted by a spring 42 bearing against a shoulder 43 of the shaft 38 at one of its ends and inside an upper wall 44 of the tube 41 at its other end.
The plate 40 is fixed to a horizontal support 45 which also supports a cylindrical casing 46 surrounding the heating means. At the lower part of the casing 46 are provided two profiled support rings 47 and 48 between which is disposed the outer part 49 of a ring 50 made of flexible heat-resistant material, which may for example be a silicone rubber. The ring 50 has an inwardly directed wall 51 located above the plate 28 and a shoulder 52 forming a cavity having a width slightly greater than the width of the plate 28.
A container C intended to be stoppered and topped with a metal foil forming a capsule D is presented in the machine and pushed upwards against the plate 28; the capsule D then comes to be sealed by heating against the rim of the container C. When the container C comes into contact with the plate 28, the latter is raised upwards despite the action of the spring 42 until the upper walls of the plate 28 come into contact with the lower surfaces of the walls 51 of the ring 50. As the upward movement continues, the ring 50 is deformed such that the shoulder 52 tightens and contacts the periphery P drooping from capsule D, squeezing it and folding it under the lower surface of the rim of container C.
During this time, the plate 28 tightly applies the capsule D on the rim of the container C.
A thin heat resistant film 53, for example made of polytetrafluoroethylene is provided on the lower surface of the tray 28, so as to prevent the capsule D from sticking to said tray if, for some reason, the container C is kept in the tray. the upper position longer than necessary to ensure the airtight sealing by heating, or to avoid any damage to the printing or the color of the capsule.
During the downward movement of the container C, the spring 41 causes the descent of the plate 28, and the ring 50 returns to its normal shape as shown in said figure.
In this way, the machines of FIGS. 5, 6 and 7 simultaneously perform the sealing by heating, the clamping and the folding of the skirt of the capsule under the edges of the container.
The machines of fig. 5, 6 or 7 can form part of a machine for capping single bottles one by one, and for example for manual capping, or also can be incorporated in automatic machines, that is to say operating in lines or rotatably according to the operating principles described above. In addition, these machines can be used with filling apparatuses having capping stations or with filling machines comprising a capping head.
With such an automatic mechanism, it may happen that the machine stops when the receptacles are already in contact with the heating plates, and this would naturally lead to applying excessive heat to said receptacles, thus risking damage to them.
These drawbacks can be avoided by providing means for separating the tray from the container when the machine is stopped.
In a rotating machine, when the capping heads remain at the same height during capping operations and when the containers are in the upper position inside the capping heads by means of a lifting mechanism of any kind. known in the art, the lifting mechanism for each capping head is operated by means of a rectilinear cam or the like, i.e. a rail located under the suitably profiled elevators, so that during the rotation of the A common mechanism supporting the capping heads and the elevators, a cam follows the elevators along the profiled portions on the cam rail, so that the elevators are caused to present the containers under the capping heads.
Thus, the cam rail has a profile or a shape such that it corresponds to a determined time cycle for the lifting of the containers, after they have been introduced into the machine, allowing them to be applied for a period of time. determined under the trays which heat continuously, causing the containers and heating trays to move apart before they are led out of the machine by a recovery device. With such an arrangement and so as to avoid the drawbacks mentioned above, it is possible to provide means for removing the entire cam rail from the capping heads when the machine is stationary, thereby lowering the elevators. and the containers and away from the stopper heads.
For example, the cam rail can be mounted on an articulated table or the like controlled by a suitable shaft and a hand lever, and such that when the machine is stationary the operator can push the lever and control the table so as to lower the cam rail.
Alternatively, the lowering of the cam rail can be controlled automatically by means of a rocker switch and an electromagnet device controlled by the stop of the machine.
Other means can also be used if desired; for example, the cam rail can be lowered by pneumatic or hydraulic means. If desired, the separation can be effected by providing a common lifting device for all the capping heads when the machine is stationary, which heads are then all manually or automatically separated from the containers instead of the capping heads. container elevators which are lowered.
In a machine operating in lines as described above, the capping heads can be mounted on a common support member, thus making it possible to move said heads away from the containers after stopping the machine. However, if in such a line machine elevators are provided for raising the containers, then means can be provided for lowering the elevators below their normal position.
Although it was a question of controlling the movement either of the elevators or of the capping heads taken as a whole, it is clear that means can also be provided for driving one or a few in groups of said elevators or of said capping heads, under the action of independent control means.
Referring now to fig. 8, another embodiment has been shown comprising a device for limiting the duration of the contact between the heating plate and the container. Although this arrangement is most particularly applicable to a machine having a single capping head for closing containers one after the other, it is understood that, if desired, this arrangement can be used with machines comprising automatic looping and filling means and comprising a certain number of capping heads. In the figure, there is schematically shown a machine comprising a single capping head for closing containers one after the other.
The machine comprises a base 54 on which a receptacle C provided with its capsule D is placed. Extending above said station is disposed a pillar or support 55 which carries a frame or casing 56 by means of pins 57. The upper shaft carries a clamping wheel 58 by means of which the frame or casing 56 can be secured. at any desired height on the support 55, depending on the height of the containers which are to be stoppered. Any conventional clamping means can be provided and controlled by the manually operated flywheel 58. Inside the frame or the casing 56, a support 59 is provided which carries an electromagnet 60, the protruding armature of which is connected by a single pin and slot mechanism
lever 61, pivotally mounted at 62 on support 59.
The other end of the lever 61 is connected by means of a pin and slot device to an operating rod 63 which is connected to a sealed closing head by heating shown schematically at 64. The rod 63 is formed of two parts 63a and 63b interconnected by a spring 65; the purpose of this provision will appear later.
On the base 54 is further disposed a housing 66 containing a switch and a timing mechanism which may be of any type. This switch and this timed mechanism are controlled by a lever 67, while the switch and the timed mechanism are connected to the electromagnet 60 by means of a cable 68.
During the operation of the machine, the container C is located under the capping head and the operator operates the lever 67 which actuates the switch located in the housing 66 supplying the electromagnet 60. In this way, the armature of the electromagnet enters the latter, causes the arm 61 to rotate around the pivot 62 and lowers the capping head 64 into contact with the container and the capsule ensuring the capping operation. The range of motion can be very small, for example about 1 cm. During movements of the ends of the arm 61, the spring 65 connecting the parts 63a and 63b of the rod 63 remains in alignment with said parts.
When the electromagnet and the timed mechanism for lowering the capping heads are energized, and after a predetermined period of time, adjusted so as to ensure a good sealing effect, said mechanism switches and de-energizes the electro- magnet producing the lifting of the capping head 64 under the action of the return spring 61a.
The stopper head may include means for clamping and folding the edges of the capsule under the rim of the container.
When it is desired to fix a cap on a rigid container, a stopper head is provided in which the heating plate comprises a pad made of a flexible heat-resistant material, for example of a rubber with a high silicone content, which is contacted with a copper plate suitably heated by a heating element. The flexibility of the silicone rubber pad allows it to follow any irregularity that usually occurs on the rim of rigid containers, and in this way allows the heat to be well distributed over the entire contact surface of the capsule and the container.
Usually the capsule has a layer of wax or waxy material which has been found to be ideally suited for sealing in some cases on rigid containers, such as glass containers. Such a plate can, if desired, comprise means for clamping and folding the edges of the capsule under the edge of the container, as has been described above.
In all of the embodiments described, the tray is heated continuously, but it is understood that if desired, and for particular purposes, it is not necessary for this tray to be heated continuously and, in particular, it can be heated in pulses of duration and at determined intervals. Under these conditions, it is essential that the heating plate has a low thermal capacity; this can be achieved by making a plate of small thickness which, therefore, heats up and cools down quickly. The heating can be carried out in pulses in any suitable manner and the duration of the pulses can be any; it suffices to use any suitable device which generates the pulses.
Fig. 9 shows a section made along the axis of a capping head according to another embodiment in which a heating plate 70, a support plate 71 and a heating element 72 are housed and are supported by a support axis 73 passing upwardly through the casing or frame 74 through a bearing 75 and having a flange 76 at one of its ends. The support plate 71 acts as a heat flywheel and carries two thermostats 77 and 78, one intended to operate under the influence of a lower start-up temperature and the other under the influence of a temperature. higher predetermined. In this way, the plate 71 and the plate 70 can be kept within a predetermined temperature range. For example, they can be of the type known as Gravinette
Type TCS 3250.
The housing 74 is relatively stationary, being attached to a capping station or to a machine, indicated schematically by the upright 79. The lower part of the housing is thickened and forms with a shoulder 80 a seat for a ring 81 for retaining a circular spring 82 normally located a short distance below and outside the periphery of the plate 70. This spring rests on a clamping ring 83 of which part 84 of its upper surface tapers downward and toward the back. interior, so as to constitute an inclined surface. The lower surface of said ring may also have a certain upward inclination, as shown at 85.
The flange 76 of the support pin 73 carries a section 86 having a flange 87 supporting
In both cases, a key 102 allows a certain rotation between the axis 73 and the plate 71.
The heating element used in these embodiments can be very ordinary. For example, a usual mica organ with a power of 250 watts is sufficient.
It is understood that some of the members of FIGS. 5, 6, 7, 9 or 10 can be used in conjunction with means for limiting the duration of contact between the container and the heating plate, and one embodiment of such means is shown in fig. 8.
Fig. it shows a container after stoppering obtained from a machine as described above.
As a variant, the capsules can be rectangular or for example square, or of any other shape capable of adapting to the shape of the mouth of the container; in this way, one or more corners or edges may not be sealed and the user can use them to grip and tear the cap from the container.
CLAIMS
I. A method of closing and capping a container, characterized in that a cap is applied to the container, the edges of the cap protruding from the edges of the container, in that the cap is sealed by heating at the edges and simultaneously in that the edges protruding from the capsule are tightened and folded back under a lower part of the rim of the container.