Récipient en matière plastique
La présente invention a pour objet un récipient comprenant une bride moulée en matière plastique synthétique fixée dans une ouverture que présente une paroi moulée en matière plastique du récipient.
La demande accrue de récipients en matière plastique a provoqué la demande pour des récipients munis de dispositifs de fermeture plus perfectionnés ainsi que pour des procédés de fixation de ces dispositifs aux récipients. Dans l'industrie des récipients, on fabrique et on vend depuis longtemps le corps du récipient indépendamment du dispositif de fermeture destiné à tre fixé au corps du récipient. Dans ce cas, on fabrique une paroi de récipient présentant un trou dont le pourtour a une conformation adéquate. La fabrication du récipient est terminée soit avant, soit après son remplissage, en fixant autour de cette ouverture un dispositif de fermeture constitué par une bride et un bouchon dans les récipients de grandes dimensions ou par un goulot et une capsule dans les récipients de petites dimensions.
Pour tous les dispositifs de fermeture utilisés se pose la question de la fixation au corps du récipient, de la bride destinée à recevoir la capsule ou le bouchon, ceci de façon économique et de façon à assurer une bonne étanchéité.
Lorsqu'il s'agit de fixer des brides en matière plastique à des corps de récipients également en matière plastique, ce problème est difficile en raison des défectuosités des matières plastiques qui sont plus accentuées que pour le métal. On a déjà proposé plusieurs solutions à ce problème avec plus ou moins de succès. Parmi cellesci il y a lieu de citer les constructions dans lesquelles on utilise un anneau d'étanchéité métallique pour contracter ou dilater une partie de la bride afin qu'elle forme un contact étanche avec la paroi de l'ouverture. On a également utilisé avec un certain succès une bride dont l'élasticité propre assure l'étanchéité avec la paroi du corps du récipient. Toutefois, aucune de ces solutions n'a donné entièrement satisfaction, ceci pour diverses raisons.
Le récipient et le procédé de fabrication selon l'invention permettent d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus en fixant une bride autour de couverture de la paroi du récipient de façon qu'après la fixation ils ne forment qu'une piece. En d'autres termes, la partie du récipient qui autrefois donnait lieu à des fuites a été renforcée en ne formant qu'une pièce avec le récipient.
Ceci est effectué en coulant ensemble des parties adjacentes de la bride et de la paroi du récipient de façon à former une zone homogène et en utilisant le soudage par induction. On a constaté que le soudage par induction donne de très bons résultats lorsqu'un élément conducteur métallique est utilisé, dans lequel on induit un courant électrique. Ceci permet de développer suffisamment de chaleur pour fondre les surfaces adjacentes en matière plastique et pour les couler ensemble de façon à former une zone de jonction homogène. Cidessous, on a également décrit un procédé de soudage par Induction pour fixer la bride autour d'une ouverture de paroi de conformation déterminée. L'opération de fixation peut tre effectuée entièrement depuis l'extérieur du récipient, soit avant, soit après le remplissage.
Ce récipient et ce procédé, non seulement assurent une fermeture étanche, mais permettent une production rapide.
Le récipient selon l'invention est caractérisé en ce que la bride présente un col cylindrique s'étendant à travers l'ouverture, ladite bride étant filetée intérieurement, l'extrémité supérieure dudit col se terminant par un épaulement circulaire plus large et venant se placer au-dessus de la surface supérieure de la paroi, et en ce qu'il comprend un anneau en métal conducteur placé autour du col de la bride, de façon à venir en contact avec la surface inférieure dudit épaulement et avec la surface supérieure de ladite paroi.
Le procédé de fabrication selon l'invention est caractérisé en ce que l'on entoure l'épaulement d'une bobine de chauffage par induction, en ce que l'on chauffe ledit anneau métallique par induction en provoquant ainsi la fusion de l'épaulement et du col de la bride ainsi que de la paroi en contact avec ledit anneau métallique, ces parties coulant ensemble et le col se déplaçant vers le bas dans l'ouverture de la paroi lors de l'opération de soudage, ceci jusqu'à ce que l'épaulement vienne en contact avec la surface supérieure de ladite paroi.
Le dessin représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du récipient objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une bride de fermeture et d'un anneau conducteur disposés autour de l'ouverture du récipient, ceci avant l'opération de soudure.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale à plus grande échelle d'une partie du récipient représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue semblable à la fig. 2, mais après que le récipient a été soudé.
La fig. 4 est une vue en coupe partielle d'une autre forme d'exécution avant l'opération de soudage.
Considérons d'abord la bride de fermeture seule et telle que représentée aux fig. 1 et 2. Elle est représentée dans son ensemble par l'indice de référence 1 et est moulée en une des matières plastiques utilisées communément. La bride 1 comprend un col cylindrique 2 présentant un épaulement circulaire 3 s'étendant latéralement depuis l'extrémité supérieure du col. L'épaulement 3 présente une surface supérieure 4, un bord exté rieur 5 et une surface annulaire inférieure 6. le e col 2 présente une surface extérieure cylindrique 7, une extrémité inférieure 8 et une surface intérieure filetée 9 présentant elle-mme un siège 10 destiné à recevoir un bouchon 11 comme représenté à la fig. 3.
La bride présente, à la jonction des surfaces 6 et 7, un bossage circulaire 12 présentant une surface cylindrique 13 s'étendant vers le bas depuis le point 14 de la surface inférieure 6 et coupant, à l'angle 15, une surface annulaire 16. Cette dernière coupe à son tour la surface cylindrique 7 en 17.
La paroi 17 du récipient auquel la bride de fermeture 1 est fixée, est également en matière plastique et présente une ouverture présentant elle-mme une surface cylindrique 18 s'étendant vers le haut depuis la surface inférieure 19 de la paroi. Elle rejoint en 20 une surface conique 21 s'évasant vers le haut et coupant, en 23, la surface supérieure 22 de la paroi.
La fixation de la bride 1 à la paroi 17 du récipient est effectuée en soudant par induction au moyen d'une bobine 24 alimentée par un générateur haute fréquence, ceci de façon à induire un courant électrique dans l'anneau conducteur 25. La fig. 2 illustre la position relative de la bride 1 et de l'anneau conducteur 25 avant l'opération de soudage effectuée par la bobine 24. On voit ici que la bride de fermeture 1 est supportée à l'intérieur de l'ouverture de la paroi par l'anneau conducteur 25 qui présente un diamètre intérieur sensiblement égal à celui de la surface 13. La surface inférieure 6 de l'épaulement est en contact avec la surface supérieure de l'anneau 25 et est par conséquent maintenue espacée de la surface supérieure 22 de la paroi.
L'anneau lui-mme est supporté par la surface conique 21 de la paroi du récipient, laquelle surface conique est adjacente à la surface supérieure 23 de cette paroi. Cette disposition provisoire de la bride de fermeture et de l'anneau conducteur sur la surface conique 21 assure le centrage du col 2 dans l'ouverture 8 de la paroi, l'espace 26 entre eux étant agrandi pour faciliter la lecture du dessin. La bobine d'induction 24 est constituée par un tube de cuivre entourant l'anneau conducteur 25.
Lors de l'opération de soudage, l'anneau conducteur est chauffé au-delà du point de fusion de la matière plastique de sorte que l'anneau s'enfonce partiellement aussi bien dans la surface 6 que dans la surface conique 21. La bride 1 s'abaisse dans l'ouverture de la paroi en raison de la fusion des deux surfaces situées au-dessus et au-dessous de l'anneau 25. Lors de ce déplacement de la bride, on peut exercer une légère force sur le sommet de cette dernière afin de faciliter ce déplacement.
Le bossage 12 entre également en fusion en commençant par la surface 13 qui est initialement en contact avec l'anneau 25. La matière plastique fondue s'écoule et vient remplir la poche formée au-dessus de l'extrémité inférieure de la surface conique 21 et s'écoule également dans l'espace 26. Lorsque l'opération de soudage est terminée, la surface inférieure 6 de l'épaulement vient reposer sur la surface supérieure 22 de la paroi, l'extré
mité inférieure 8 du col venant à fleur de la surface inférieure 19 de la paroi. Lorsque l'opération de soudage est terminée comme représenté à la fig. 3, une zone de fusion ininterrompue a été formée entre la bride et la paroi du récipient, cette zone s'étendant d'un point 27 situé sur la ligne de contact entre la bride et la paroi à un point 28 situé dans l'espace annulaire 26.
Cette zone de fusion a pour effet de faire de la paroi et de la bride un seul agrégat avec tous les avantages qui en découlent.
De plus, cette liaison peut tre soumise à des pressions qui ne sont limitées que par la résistance de la paroi.
De mme, la résistance à un moment de torsion exercé entre la bride et la paroi du récipient n'est limitée que par la résistance à l'effort tranchant exercé sur la paroi. De plus, tout dommage provoqué par une dilatation ou contraction différentes entre les différentes parties est éliminé.
Il y a lieu de noter qu'une bonne fusion sera obtenue lorsque le mme matériau sera utilisé pour la bride et la paroi. Le polyéthylène ou le polypropylène sont des exemples bien connus de matières plastiques susceptibles d'tre utilisées pour le moulage. On a également constaté qu'il est avantageux non seulement d'utiliser le mme plastique pour la bride et la paroi, mais des plastiques ayant le mme point de fusion dans les deux éléments.
Ces caractères contribuent à l'obtention d'une liaison homogène et ininterrompue entre les deux parties.
La forme d'exécution représentée à la fig. 4 comprend une paroi de récipient 30 et une bride 31. Dans cette forme d'exécution, l'anneau conducteur 25 et la bobine 24 occupent la mme position relative que dans la forme d'exécution décrite précédemment. Toutefois l'ouverture de la paroi présente un évidement formé par une paroi verticale 32 et une paroi horizontale annulaire 33. L'anneau 25 est placé entre la surface annulaire 33 et la surface inférieure 34 de l'épaulement 35. Lors de l'opération de soudage, la matière plastique située dans la zone environnante fond, ce qui provoque le déplacement vers le bas de la bride 31 dans l'ouverture de la paroi, ceci jusqu'à ce que la surface inférieure 34 vienne en contact avec la surface supérieure 36 de la paroi du récipient.
Plastic container
The present invention relates to a container comprising a molded synthetic plastic flange fixed in an opening in a molded plastic wall of the container.
The increased demand for plastic containers has prompted the demand for containers with more sophisticated closures as well as methods of attaching these devices to containers. In the container industry, the container body has been manufactured and sold for a long time independently of the closure device intended to be fixed to the container body. In this case, a container wall is produced having a hole, the periphery of which has an adequate conformation. The manufacture of the container is completed either before or after its filling, by fixing around this opening a closing device consisting of a flange and a stopper in large-sized containers or by a neck and a cap in small-sized containers .
For all the closure devices used, the question arises of the attachment to the body of the container, of the flange intended to receive the cap or the stopper, this economically and so as to ensure a good seal.
When it comes to fixing plastic flanges to container bodies also of plastic material, this problem is difficult because of the defects of the plastics which are more pronounced than for the metal. Several solutions have already been proposed to this problem with varying degrees of success. Among these are constructions in which a metallic sealing ring is used to contract or expand part of the flange so that it forms a sealed contact with the wall of the opening. A flange whose inherent elasticity seals against the wall of the body of the container has also been used with some success. However, none of these solutions has been entirely satisfactory, for various reasons.
The container and the manufacturing method according to the invention make it possible to avoid the drawbacks mentioned above by fixing a flange around the cover of the wall of the container so that after fixing they form one piece. In other words, the part of the container which once gave rise to leaks has been strengthened by forming one piece with the container.
This is done by casting together adjacent parts of the flange and the vessel wall to form a homogeneous area and using induction welding. It has been found that induction welding gives very good results when a metallic conductive element is used, in which an electric current is induced. This allows sufficient heat to be developed to melt the adjacent plastic surfaces and to cast them together to form a homogeneous joining area. Below, an Induction welding process has also been described for fixing the flange around a wall opening of determined conformation. The fixing operation can be carried out entirely from outside the container, either before or after filling.
This container and method not only ensures a tight seal, but allows rapid production.
The container according to the invention is characterized in that the flange has a cylindrical neck extending through the opening, said flange being threaded internally, the upper end of said neck terminating in a wider circular shoulder and coming into place. above the upper surface of the wall, and in that it comprises a ring of conductive metal placed around the neck of the flange, so as to come into contact with the lower surface of said shoulder and with the upper surface of said wall.
The manufacturing method according to the invention is characterized in that the shoulder is surrounded by an induction heating coil, in that said metal ring is heated by induction, thus causing the shoulder to melt. and of the neck of the flange as well as of the wall in contact with said metal ring, these parts flowing together and the neck moving downwards in the opening of the wall during the welding operation, this until that the shoulder comes into contact with the upper surface of said wall.
The drawing shows, by way of example, two embodiments of the container which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a vertical section of a closing flange and of a conductive ring arranged around the opening of the container, this before the welding operation.
Fig. 2 is a view in vertical section on a larger scale of part of the container shown in FIG. 1.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2, but after the container has been welded.
Fig. 4 is a partial sectional view of another embodiment before the welding operation.
Let us first consider the closing flange alone and as shown in fig. 1 and 2. It is represented as a whole by the reference index 1 and is molded from one of the plastics commonly used. The flange 1 comprises a cylindrical neck 2 having a circular shoulder 3 extending laterally from the upper end of the neck. The shoulder 3 has an upper surface 4, an outer edge 5 and a lower annular surface 6. the neck 2 has a cylindrical outer surface 7, a lower end 8 and a threaded inner surface 9 itself having a seat 10. intended to receive a plug 11 as shown in FIG. 3.
The flange has, at the junction of the surfaces 6 and 7, a circular boss 12 having a cylindrical surface 13 extending downwards from the point 14 of the lower surface 6 and intersecting, at the angle 15, an annular surface 16 The latter in turn cuts the cylindrical surface 7 at 17.
The wall 17 of the container to which the closure flange 1 is attached is also made of plastic and has an opening itself having a cylindrical surface 18 extending upwards from the lower surface 19 of the wall. It joins at 20 a conical surface 21 flaring upwards and cutting, at 23, the upper surface 22 of the wall.
The fixing of the flange 1 to the wall 17 of the container is carried out by induction welding by means of a coil 24 supplied by a high frequency generator, this so as to induce an electric current in the conductive ring 25. FIG. 2 illustrates the relative position of the flange 1 and the conductive ring 25 before the welding operation performed by the coil 24. It can be seen here that the closing flange 1 is supported inside the opening in the wall. by the conductive ring 25 which has an internal diameter substantially equal to that of the surface 13. The lower surface 6 of the shoulder contacts the upper surface of the ring 25 and is therefore kept spaced from the upper surface 22 from the wall.
The ring itself is supported by the conical surface 21 of the wall of the container, which conical surface is adjacent to the upper surface 23 of this wall. This provisional arrangement of the closing flange and of the conductive ring on the conical surface 21 ensures the centering of the neck 2 in the opening 8 of the wall, the space 26 between them being enlarged to facilitate reading of the drawing. The induction coil 24 consists of a copper tube surrounding the conductive ring 25.
During the welding operation, the conductive ring is heated beyond the melting point of the plastic material so that the ring partially sinks into the surface 6 as well as into the conical surface 21. The flange 1 is lowered into the opening of the wall due to the fusion of the two surfaces located above and below the ring 25. During this movement of the flange, a slight force can be exerted on the top of the latter in order to facilitate this movement.
The boss 12 also melts starting with the surface 13 which is initially in contact with the ring 25. The molten plastic material flows and fills the pocket formed above the lower end of the conical surface 21. and also flows into the space 26. When the welding operation is completed, the lower surface 6 of the shoulder comes to rest on the upper surface 22 of the wall, the end
lower mite 8 of the neck coming flush with the lower surface 19 of the wall. When the welding operation is finished as shown in fig. 3, an uninterrupted melting zone has been formed between the flange and the wall of the container, this zone extending from a point 27 on the line of contact between the flange and the wall to a point 28 in space. ring finger 26.
This fusion zone has the effect of making the wall and the flange a single aggregate with all the advantages which result therefrom.
In addition, this connection can be subjected to pressures which are limited only by the resistance of the wall.
Likewise, the resistance to a twisting moment exerted between the flange and the wall of the container is limited only by the resistance to the shearing force exerted on the wall. In addition, any damage caused by different expansion or contraction between the different parts is eliminated.
It should be noted that good fusion will be obtained when the same material is used for the flange and the wall. Polyethylene or polypropylene are well known examples of plastics which can be used for molding. It has also been observed that it is advantageous not only to use the same plastic for the flange and the wall, but plastics having the same melting point in the two elements.
These characters contribute to obtaining a homogeneous and uninterrupted bond between the two parts.
The embodiment shown in FIG. 4 comprises a container wall 30 and a flange 31. In this embodiment, the conductive ring 25 and the coil 24 occupy the same relative position as in the embodiment described above. However, the opening of the wall has a recess formed by a vertical wall 32 and an annular horizontal wall 33. The ring 25 is placed between the annular surface 33 and the lower surface 34 of the shoulder 35. During the operation welding, the plastic in the surrounding area melts, causing the flange 31 to move downward into the opening in the wall, until the lower surface 34 comes into contact with the upper surface 36 from the container wall.