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REVENDICATIONS
1. Bouchon à joint d'étanchéité ayant un panneau circulaire, une jupe annulaire prolongeant le panneau, la jupe se terminant par une portion formant un chenal annulaire destiné à s'appuyer sur le col d'un récipient et ledit bouchon ayant une bande d'un matériau d'étanchéité ajustée sur une portion de la jupe et sur au moins une portion du chenal, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité a une série de déformations dirigées radialement consistant en des portions alternativement épaisses et minces, les déformations étant disposées dans au moins une partie du joint d'étanchéité contiguë à la portion du bouchon en forme de chenal.
2. Bouchon de la revendication 1, caractérisé en ce que les déformations dans le chenal ont une disposition annulaire.
3. Bouchon de la revendication 2, caractérisé en ce que les déformations consistant en des portions alternativement épaisses et minces sont régulièrement espacées.
4. Bouchon de la revendication 3, caractérisé en ce que les déformations consistant en des portions alternativement épaisses et minces sont pratiquement de la même largeur.
5. Bouchon de la revendication 4, caractérisé en ce qu'il y a au moins quarante déformations consistant en des portions alternativement épaisses et minces.
6. Bouchon de la revendication 5, caractérisé en ce qu'il y a quatre-vingts déformations consistant en des portions alternativement épaisses et minces.
7. Bouchon selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les déformations se terminent en deçà du bord périphérique du joint d'étanchéité contigu à la portion en forme de chenal du bouchon de montage.
Les récipients pour dispenser des aérosols ont trouvé une large utilisation pour l'emballage de matériaux fluides incluant une variété de produits aussi bien liquides que particulaires en poudre. De tels récipients sont munis d'un orifice de décharge contrôlé par une soupape, et c'est un agent propulsif volatile qui est enfermé dans le récipient avec le produit à dispenser qui fait fonctionner le système.
Comme l'agent propulsif a une pression de vapeur appréciable à la température ambiante, le produit dans le récipient clos est maintenu sous une pression superatmosphérique.
Une unité aérosol typique comprend un récipient cylindrique creux qui est hermétiquement clos à une extrémité et qui est muni d'une ouverture à l'extrémité opposée pour recevoir le dispositif de soupape dispensatrice. Un bouchon ou capuchon sert à fermer le récipient aérosol et à supporter le dispositif de soupape. Typiquement, le bouchon comprend un panneau ayant une ouverture pour recevoir le dispositif de soupape, une jupe prolongeant la périphérie du panneau et un chenal annulaire situé à l'extérieur du bord de la jupe.
Lorsque le bouchon est placé en position de fermeture sur le récipient, le chenal est situé au-dessus du col entourant l'ouverture du récipient et la portion inférieure de la jupe adjacente au chenal est évasée vers l'extérieur contre la paroi du récipient adjacent au bord.
Pour assurer une étanchéité correcte entre le bouchon et le récipient, le bouchon est muni d'un joint d'étanchéité.
Jusqu'à présent, les joints d'étanchéité des bouchons ont été formés en plaçant un joint d'étanchéité préalablement découpé dans le chenal. Ce type de joint d'étanchéité a le désavantage de ne pas être fixe par rapport au bouchon pendant le remplissage avec l'agent propulsif ou pendant d'autres opérations concernant le dispositif de soupape avec comme conséquence néfaste que lorsque le bouchon et le récipient sont sertis ensemble, le joint est souvent disposé à un angle et par conséquent l'opération de sertissage est moins efficace.
Une autre méthode pour former le joint sur le bouchon consiste à former les joints in situ à partir de compositions d'étanchéité liquides comprenant un élastomère dispersé ou dissous dans un liquide véhiculant organique volatile. Dans la fabrication d'un tel joint, la composition liquide est déposée sous la forme souhaitée dans le chenal du bouchon en faisant tourner le bouchon sous une buse doseuse par laquelle s'écoule la composition. Le dépôt est alors converti en une masse d'étanchéité sèche et solide en expulsant le véhiculant liquide à des températures élevées. Bien que ce procédé de couler les joints en place soit largement accepté dans l'industrie, il souffre du désavantage de requérir une opération de séchage, où le bouchon doit être manipulé avec précautions pour éviter d'être déplacé par accident de la position horizontale.
Un équipement coûteux pour récupérer le liquide organique expulsé doit également être fourni. Pour résumer, la fabrication d'un joint coulé est une opération coûteuse dans la formation du bouchon. Voir le brevet
US N0 3.342.381 comme un exemple de bouchon coulé.
D'autres techniques pour former un joint d'étanchéité sur le bouchon sont décrites dans le brevet US NO 3.417.177 où le joint d'étanchéité est fait d'un matériau rétrécissable à la chaleur. Après avoir placé une bande de matériau d'étanchéité sur la jupe, ce joint d'étanchéité ayant un diamètre supérieur au diamètre extérieur de la jupe du bouchon, le bouchon est chauffé à une haute température et pendant une durée suffisante pour provoquer le retrait de la bande de manière à provoquer un engagement frictionnel serré avec la jupe.
Une autre technique similaire est celle décrite dans le brevet US N0 3.443.006 ou une bande d'un matériau d'étanchéité est gonflée par l'utilisation d'un agent de gonflement adéquat qui augmente le diamètre de la bande pour pouvoir la monter sur la jupe du bouchon. Ensuite, l'agent de gonflement est enlevé du matériau d'étanchéité de manière à provoquer un engagement frictionnel ferme de la bande avec la jupe.
Les deux techniques de retrait et de gonflement pour appliquer le matériau d'étanchéité sur le bouchon de montage ont le désavantage d'être coûteuses et d'être des procédures relativement longues. Il y a lieu de noter que dans le brevet US N0 3.417.177 colonne 4, lignes 27-31, les bandes, lorsqu'elles sont en position, doivent être chauffées à 115oC pendant environ 2-3 minutes pour obtenir un engagement frictionnel ferme. Dans le procédé du brevet N0 3.443.006, les bandes doivent séjourner dans le liquide de gonflement pendant une durée de 1/2 à 1 Y2 minute selon l'exemple 6 du brevet en question, puis être laissées à reposer pendant la période de séchage.
En outre, l'utilisation du procédé du brevet N0 3.443.006 pour la production de masse implique l'utilisation d'un système de récupération du liquide organique.
Dans la demande de brevet US N0 565.873 déposée le 27 décembre 1983, laquelle demande est une continuation de la demande N0 332.510 déposée le 21 décembre 1981; la demande N0 332.510 étant une continuation de la demande N0 112.791 déposée le 1" février 1980, il est décrit un bouchon à joint d'étanchéité, où le matériau d'étanchéité est disposé sur le bouchon dans la position souhaitée pour permettre une fermeture hermétique entre le bouchon et le col du récipient; et en outre où les désavantages associés avec les techniques susmentionnées d'application de matériau d'étanchéité sur le bouchon sont éliminés.
En outre, un appareil et une méthode sont fournis où les joints d'étanchéité sont appliqués sur le bouchon des aérosols d'une manière exceptionnellement rapide et efficace pour former des bouchons à joint d'étanchéité ayant d'excellentes caractéristiques d'étanchéité.
D'une manière générale la méthode de l'invention susmentionnée
US N0 565.873 consiste à passer un manchon tubulaire de matériau d'étanchéité sur un mandrin compressible, à positionner et à aligner la jupe du bouchon et l'extrémité contiguë du mandrin, de manière à ce que le manchon de matériau d'étanchéité puisse passer sur la jupe, ledit mandrin ayant des portions fixes et mobiles l'une par rapport à l'autre et par rapport à leur mouvement vers le bouchon et en sens inverse; on force la partie mobile du manchon portant le matériau d'étanchéité vers le bouchon de manière à ce que le matériau d'étanchéité passe sur la jupe du bouchon et on provoque le retrait
de la portion mobile du mandrin vers la position initiale; on coupe le mandrin en un point entre le bouchon et le manchon de manière à laisser une bande de matériau d'étanchéité; ensuite on avance le bouchon vers un poste où la bande de matériau d'étanchéité est forcée plus loin sur la jupe du bouchon de manière à ce que la bande de matériau d'étanchéité ne dépasse pas la jupe du bouchon.
Ensuite, le joint d'étanchéité est avancé vers sa position finale sur le bouchon.
Pour certaines applications des bouchons à joint d'étanchéité selon la demande N0 565.873, en particulier lorsque l'on utilise lesdits bouchons dans le remplissage du récipient avec l'agent propulsif dit sous le bouchon , il a été observé qu'en un certain nombre d'occasions la bande d'étanchéité était enlevée du bouchon pendant l'opération de remplissage. En outre, on a observé sur un nombre important de bouchons à joint d'étanchéité que la bande de matériau d'étanchéité avait tendance à reculer de sa position initiale dans le chenal où elle était incurvée avant le sertissage du bouchon sur le récipient. Ces deux désavantages diminuent la productivité.
Une amélioration de la méthode et de l'appareil utilisés dans la demande susmentionnée NO 565.873 et dans les bouchons qui sont ainsi produits est exposée dans la demande de brevet US N0 606:547 déposée le 3 mai 1984 et qui est une continuation de la demande N0 302.442 déposée le 18 septembre 1981.
En général, l'objet de l'invention de la demande N0 606.547 consiste à prévoir une ou plusieurs déformations par compression de la bande de matériau d'étanchéité. La demande N0 606.547 explique qu'une série de déformations radiales ou annulaires (nervures) peuvent être utilisées.
Bien que l'amélioration de la demande N0 606.547 ait abouti à une diminution substantielle des problèmes décrits ci-dessus concernant l'enlèvement des joints et leur recul, il a été observé que le placement du joint d'étanchéité sur le bouchon par rapport au bord externe du bouchon, et par conséquent le placement du joint sur la jupe du bouchon, variait d'une fabrication à une autre. Cette variation est indésirable.
La présente invention concerne une amélioration du bouchon de montage à joint d'étanchéité de la demande NO 606.547 (dont il est question plus haut). D'une manière générale, l'amélioration dans le bouchon de la présente invention consiste en une multitude de déformations orientées radialement dans la bande de matériau d'étanchéité contiguë à la portion du bouchon en forme de chenal. Les déformations orientées radialement forment une série annulaire de portions de joint d'étanchéité qui sont alternativement épaisses et minces. Dans une forme préférée, les déformations orientées radialement se terminent en deçà de la partie correspondant au bord externe du joint d'étanchéité.
La présente invention sera mieux comprise en se référant aux dessins joints et à la discussion qui leur est consacrée.
Dans le dessins:
Les fig. 1-14 et les descriptions s'y référant décrivent l'objet de la demande N0 565.873, ledit objet ne constituant pas une partie de l'invention revendiquée ici; les fig. 15 à 32 concernent l'objet reven diqué de cette invention.
Fig. 1 est une vue en coupe d'un bouchon de montage d'aérosol préparé selon la méthode et avec l'appareil de la demande NO 565.873.
Fig. 2A-F sont des représentations schématiques d'une forme d'exécution de la demande N0 565.873 montrant les étapes successives du positionnement du matériau d'étanchéité sur le bouchon d'un aérosol.
Fig. 3 est une vue en perspective de l'appareil de la fig. 2, ainsi que de l'appareil utilisé dans une seconde opération sur le produit obtenu avec la forme d'exécution de la fig. 2.
Fig. 4 est une vue en coupe de l'appareil de la fig. 3, cette coupe étant faite le long de la ligne 4-4 de la fig. 3.
Fig. 5 est une vue en coupe partielle de l'appareil utilisé dans la seconde opération sur le produit obtenu avec la forme d'exécution de la fig. 2, la coupe étant faite le long de la ligne 5-5 de la fig. 3.
Fig. 6 est un diagramme de temps représentant un cycle au cours duquel est produit le bouchon de montage avec la forme d'exécution de la fig. 2.
Fig. 7 est un schéma représentant les différentes opérations dans un processus préféré de production des bouchons à joint d'étanchéité.
Fig. 8 est une vue en coupe partielle de l'appareil préféré utilisé dans l'opération d'avancement de la bande de matériau d'étanchéité sur le bouchon pour que l'extrémité du matériau d'étanchéité se trouve à l'extrémité de la portion droite de la jupe du bouchon.
Fig. 9 est une vue en perspective d'un des doigts flexibles de l'appareil de la fig. 8.
Fig. 10 et 11 sont des vues en plan selon les lignes 10-10 et 11-11 de la fig. 8.
Fig. 12 est une vue en plan selon la ligne 12-12 de la fig. 8.
Fig. 13 est une vue en coupe partielle de l'appareil préféré utilisé dans l'opération d'avancement du matériau d'étanchéité vers sa position définitive sur le bouchon.
Fig. 14 est une vue en plan de la face supérieure d'un membre du mécanisme de centrage de la fig. 13.
Fig. 15 est une vue en plan de la face inférieure du bouchon avec son joint d'étanchéité selon l'invention.
Fig. 16 est une vue en coupe du bouchon avec le joint d'étanchéité de la fig. 15.
Fig. 17 est une vue en plan de la face inférieure du joint d'étanchéité de l'invention.
Fig. 18 est une vue en coupe du joint d'étanchéité de la fig. 17.
Fig. 19 est une vue en coupe agrandie selon la ligne A-A de la fig. 17.
Fig. 20 est une vue en coupe agrandie selon la ligne B-B de la fig. 17.
Fig. 21 est une vue en coupe partielle du piston utilisé pour former le joint d'étanchéité des fig. 15-20.
Fig. 22 est une vue en coupe partielle du manchon intérieur du piston de la fig. 21.
Fig. 23 est une vue agrandie de la portion entourée par un cercle de la fig. 27.
Fig. 24 est une vue en plan de la face inférieure d'une autre forme d'exécution du bouchon avec son joint d'étanchéité de cette invention.
Fig. 25 est une vue en coupe du bouchon avec son joint d'étanchéité de la fig. 24.
Fig. 26 est une vue en plan de la face inférieure d'une autre forme d'exécution du joint d'étanchéité de cette invention.
Fig. 27 est une vue en coupe du joint d'étanchéité de la fig. 26.
Fig. 28 est une vue en coupe agrandie selon la ligne A-A de la fig. 26.
Fig. 29 est une vue en coupe agrandie selon la ligne B-B de la fig. 26.
Fig. 30 est une vue en coupe partielle du piston utilisé pour former le joint d'étanchéité des fig. 24-29.
Fig. 31 est une vue en coupe partielle du manchon intérieur du piston de la fig. 30.
Fig. 32 est une vue agrandie de la portion entourée par un cercle de la fig. 31.
Fig. 1 est une vue en coupe d'un bouchon muni d'un joint d'étanchéité. Ce bouchon est à l'envers par rapport à la position qu'il occupe sur le récipient assemblé et il a été produit selon la méthode générale de la demande N0 565.873. Le bouchon désigné dans son ensemble par le chiffre 10 comprend un panneau circulaire 12 qui est solidaire d'une jupe 14 reposant sur sa périphérie. Le bord libre de la jupe 14 est déformé vers l'extérieur en 16 pour former un chenal annulaire 18 destiné à l'insertion du col entourant l'ouverture du récipient (non représenté) lorsque le bouchon est placé sur celuici. La portion intérieure du panneau 12 est enfoncée pour former un creux désigné dans son ensemble par le chiffre 20 qui a une paroi circulaire 22 solidaire d'une paroi horizontale 24 présentant une ouverture.
Lorsque le bouchon est placé en position de sertissage, le bord 20 sert de siège au dispositif de soupape et la tige de la soupape passe dans le récipient à travers la paroi présentant une ouverture 24. Le joint 26 est disposé sur la face extérieure de la jupe 14 et s'étend au-delà de la jonction de la jupe et du chenal, à une certaine distance dans ce chenal.
Dans les fig. 2A-F, les parties correspondantes sont numérotées comme dans la fig. 2A en relation avec laquelle elles sont décrites.
Les figures sont une représentation schématique des positions relatives des composantes mobiles de l'appareil à chaque étape du cycle lorsque le matériau d'étanchéité plastique est monté sur le bouchon et coupé pour finalement fournir une bande de matériau d'étanchéité disposée sur la jupe du bouchon.
Dans la figure 2A un manchon de matériau d'étanchéité 30 est disposé le long du mandrin, désigné dans son ensemble par le chiffre 32. Le bouchon 34 est positionné d'une manière stable sur un siège 36, qui est monté sur une base adéquate d'une manière connue par ceux versés dans l'art. La goupille de positionnement 38 passe à travers l'ouverture centrale du siège du bouchon 34 et fournit un espacement fixe entre la face inférieure 40 du mandrin 32 et le bouchon de montage 34. Le mandrin 32 a une portion supérieure 42 et une portion inférieure 44 qui sont rétractables l'une par rapport à l'autre (leur structure est décrite d'une manière plus complète avec la fig. 4). Un élément de serrage supérieur et inférieur respectivement 46 et 48 sont en outre prévus.
La fig. 2A montre l'étape initiale d'un cycle où le mandrin 32 est disposé sur la goupille de positionnement 38, le mandrin 32 portant le matériau d'étanchéité comme il est à l'étape initiale d'un cycle, c'est-à-dire se terminant au niveau de la face inférieure 40 du mandrin 32. Les deux éléments de serrage 46 et 48 sont en position ouverte.
Dans la fig. 2B, l'élément de serrage supérieur 46 vient serrer le mandrin 32 et ensuite déplace la portion supérieure 42 du mandrin 32 vers le bouchon de montage 34. Par ce mouvement le matériau d'étanchéité 30 est déplacé au-delà de la face inférieure 40 du mandrin 32 qui est stationnaire. Les deux éléments de serrage 46 et 48 sont en position ouverte.
Dans la fig. 2C, le matériau d'étanchéité est d'abord disposé sur la jupe du bouchon 34 sur la longueur souhaitée, et ensuite l'élément de serrage inférieur 48 s'engage sur la portion inférieure 44 du mandrin 32.
Dans l'étape suivante du cycle (fig. 2D), l'élément de serrage supérieur 46 se relâche, permettant ainsi à la portion supérieure 42 du mandrin 32 de retourner à sa position initiale. En même temps, la goupille de positionnement 38 est abaissée au-dessous du bouchon 34, et à ce moment un bord tranchant 50 (représenté seulement sur la fig. 2D) traverse le matériau d'étanchéité 30.
La fig. 2E montre un bouchon de montage avec une bande de matériau d'étanchéité 30 sur sa jupe.
Dans l'étape suivante (fig. 2F), l'élément de serrage inférieur 48 est fermé sur la portion inférieure 44 du mandrin 32 et la goupille de positionnement 38 est retournée dans la position qu'elle occupait sur la fig. 2A, après quoi l'élément de serrage 48 est relâché et le système se retrouve à l'état initial représenté sur la fig. 2A.
Fig. 3 montre une installation comportant 6 unités de montage de joints d'étanchéité sur les bouchons. Le matériau d'étanchéité 30 provient de rouleaux individuels (non représentés dudit matériau).
L'élément de serrage supérieur 46 a une série d'ouvertures 52 pour recevoir le mandrin 32. L'élément de serrage inférieur est en 48. Le bouchon de montage 34 est mis sur un trajet 54 et vient se placer en position sous chacun des mandrins 32. Le système permettant de transporter un nombre donné (6 dans le cas présent) de bouchons le long d'un trajet 54 vers leurs positions respectives en alignement vertical avec chaque mandrin associé n'est pas représenté parce qu'il est connu de ceux versés dans l'art. Dans le diagramme de temps de la fig. 6, ces structures sont mentionnées sous la désignation de doigt d'alimentation, bras d'alimentation et dispositif positionneur. Le bord tranchant 50 est monté sur une roue tournante 56 de manière à obtenir un mouvement elliptique lorsque le bord tranchant avance et recule durant l'étape de coupage.
Lorsque le bouchon a reçu le matériau d'étanchéité 30, le bouchon est déplacé vers une installation, ou un piston à fond creux 58 montré plus en détail sur la fig. 5 avance le long de la jupe du bouchon pour forcer le matériau d'étanchéité 30 le long de la jupe.
La fig. 4 montre plus en détail la structure d'une unité d'assemblage de bouchon à mandrin de la forme d'exécution représentée sur la fig. 3. La portion supérieure 42 du mandrin 32 a une partie effilée 60 qui est vissée sur la portion supérieure 42, la forme de la partie 60 facilitant le passage du matériau d'étanchéité sur le mandrin 32. En outre, la portion supérieure 42 du mandrin 32 a une cavité 62 dans laquelle est logé un ressort 64. C'est sur les fig. 2A-F que l'on voit le mieux l'ensemble des doigts 66 qui forment l'extrémité inférieure de la portion supérieure 42 du mandrin 32 et l'ensemble des creux 68 dans la portion inférieure 44 du mandrin 32, et qui sont en alignement pour recevoir les doigts 66 lorsque la portion supérieure de mandrin 32 se déplace dans la direction de la portion inférieure du mandrin.
L'élément de serrage supérieur 46 est un mandrin de serrage conventionnel qui est relié à un coulisseau à mouvement alternatif pour pouvoir avancer et reculer rapidement par rapport au bouchon et, lorsqu'il serre le piston supérieur du mandrin 32, pour déplacer ladite portion vers le bouchon.
L'élément de serrage inférieur 48 est un mandrin conventionnel.
Le bord tranchant 50 est monté d'une manière conventionnelle et décrit une trajectoire elliptique lorsqu'il avance et recule par rapport au bouchon 34.
La fig. 5 montre un piston à mouvement alternatif dont l'épaulement inférieur externe s'engage sur le bord supérieur du matériau d'étanchéité pour le forcer sur la jupe du bouchon. Dans la fig. 5, le piston désigné d'une manière générale par le chiffre 104 a une portion inférieure creuse 106 se terminant par un épaulement 108.
Dans la portion inférieure 106, il y a une goupille de centrage à ressort 110 ayant une protubérance 112. La protubérance 112 a une portion conique 114 qui s'engage avec le panneau en pente 113 du bouchon 34, ce qui permet de centrer ce dernier.
Le rôle du piston représenté sur la fig. 5 est de faire avancer la bande de matériau d'étanchéité sur le bouchon jusqu'à ce que la bande soit au niveau de la surface en pente 113 du bouchon 34, ou plus bas. Le but de ce positionnement de la bande d'étanchéité est de fournir un bord de bande s'appuyant contre la portion droite 115 de la jupe du bouchon 34, ce qui le met en position correcte pour recevoir le piston qui fait avancer la bande de matériau d'étanchéité au cours de la seconde ou dernière étape vers sa position finale sur le bouchon de montage.
Fig. 5 montre les moyens pemettant d'avancer le matériau d'étanchéité de sa position sur le bouchon de montage après le coupage du tube de matériau d'étanchéité jusqu'à la position représentée sur la fig. 8. Le bouchon provenant du dispositif de la fig. 5 est acheminé après chauffage vers le dispositif final à piston.
L'avancement du piston et le centrage du bouchon sur la fig. 8 sont assurés par le simple avancement du coulisseau à mouvement alternatif, ce qui représente un moyen conventionnel pour avancer le piston et les moyens de centrage. L'action du piston de la fig. 5 est simplement assurée par l'avancement du piston sous l'effet du mouvement du coulisseur à mouvement alternatif.
La configuration de piston préférée pour faire avancer initialement la bande de matériau d'étanchéité sur le bouchon est représentée sur les fig. 8-12. Sur la fig. 8, le piston désigné d'une manière générale par le chiffre 200 a un arbre 202 qui est relié par des moyens conventionnels à un coulisseau à mouvement alternatif (non représenté). Dans le trou 204, un ressort presse contre l'élément télescopique 206. La section télescopique 206 se termine par une portion de collier 220 portant des rainures. A l'intérieur de l'élément 206, il y a des moyens pour le centrage des bouchons 208 contre lesquels presse un ressort. Le collier à rainures 210 est disposé à l'extérieur de la section télescopique 206, les rainures dudit collier 210 recevant les doigts 212. Les doigts 212 (représentés plus en détail sur la fig. 9) sont fixés sur l'arbre 202 par les goupilles 214.
Les rainures 216 (fig. 9) reçoivent les anneaux 218 dont le but est de fournir constamment une pression dirigée vers l'intérieur sur les doigts 212. Les doigts sont aussi positionnés dans les fentes 222 (fig. 11) du collier à rainures 220. Une plaque 224 est fixée sur le bas de l'élément télescopique 206, ladite plaque 224 étant munie d'un épaulement 226 contre lequel l'épaulement inférieur 228 des doigts 212 vient buter lors de l'avancement du piston 200. La distance que les doigts 212 peuvent parcourir avant de rencontrer l'épaulement 226 détermine la distance dont le joint d'étanchéité va avancer sur la jupe 232 du bouchon 234.
Un élément externe ajustable formant un manchon 236 est vissé sur le collier à rainures 210; ce manchon 236 a pour rôle d'empêcher l'écartement des doigts 212 vers l'extérieur et par conséquent de diriger la surface inférieure 238 des doigts 212 contre la surface supérieure du matériau d'étanchéité 230.
La fig. 6 représente un cycle de travail qui convient à l'appareil à 6 unités représenté sur la fig. 3. Sur la fig. 6, la mâchoire est l'élément de serrage, les goupilles sont les goupilles de positionnement et le bras et le doigt d'alimentation sont des mécanismes conventionnels pour faire avancer six bouchons par cycle vers les positions où ils reçoivent leurs matériaux d'étanchéité.
Après l'avancement initial de la bande de matériau d'étanchéité sur la jupe du bouchon, les bouchons passent dans une zone de chauffage pour chauffer le matériau des joints d'étanchéité. Par exemple, le chauffage du matériau d'étanchéité peut se faire par contact du bouchon métallique portant le joint d'étanchéité et du chemin métallique qu'emprunte le bouchon, ce chemin métallique étant chauffé par un liquide chaud.
On peut aussi effectuer le chauffage du matériau d'étanchéité suivant la méthode préférée qui consiste à chauffer initialement le métal des bouchons par induction en passant les bouchons avec leur joint d'étanchéité dans le voisinage d'un champ magnétique et en les faisant ensuite passer sur le chemin chauffé comme plus haut.
Il a été trouvé que des pulsations avec les bouchons de montage à la vitesse de 22 cm/sec dans un champ magnétique créé par 0,28 ampère et un chauffage subséquent indirect des bouchons avec un liquide à une température comprise entre 880C et 990C produisent un chauffage satisfaisant du matériau d'étanchéité pour permettre à celui-ci d'avancer vers la position finale sur le bouchon.
De la zone de chauffage, les bouchons avec leur joint d'étanchéité passent vers le second dispositif à piston. Ce second dispositif à piston et son fonctionnement sont illustrés sur la fig. 13.
Le piston préféré utilisé dans le second dispositif pour produire la déformation dirigée radialement du bouchon avec son joint d'étanchéité selon le procédé de cette invention consistant à faire avancer le matériau d'étanchéité vers sa position finale sur le bouchon en deux étapes est représenté sur les fig. 21-23 et 30-32.
La fig. 13 montre un mécanisme à piston désigné d'une manière générale par le chiffre 240 qui centre d'abord le bouchon 242 et qui ensuite fait avancer le joint d'étanchéité 244 vers sa position finale sur le bouchon 242. Le mécanisme à piston 240 est fixé à un arbre (non représenté) qui est à son tour fixé par des moyens conventionnels à une presse à mouvement alternatif (non représentée). Le mécanisme à piston a un élément d'insertion 250 qui a un trou central définissant une chambre 252. Un manchon intérieur 254 est fixé à l'élément d'insertion 250, et ce manchon a une bride 256 pour permettre sa fixation sur l'élément d'insertion 250.
Le manchon extérieur 258 est relié au manchon intérieur 254 par la bride 260.
Le mécanisme de centrage généralement désigné par le chiffre 262 est disposé à l'intérieur du manchon intérieur 254 et de la chambre 252, et il comprend un logement à ressort et butée, 264, une tige 266, un élément de piston 268, des anneaux 270 et un tampon de centrage 272.
L'éjecteur de bouchons 274 est soumis à la pression d'un ressort, il est logé à l'intérieur du manchon interne 254 et il repose sur l'épaulement 276 du manchon interne 254. L'ouverture 278 de l'éjecteur 274 a la configuration d'une fente, comme cela se voit en détail sur la fig. 14. La configuration en forme de fente évite que le mécanisme de centrage ne soit enlevé du dispositif de piston, le bord 280 du logement à ressort et butée 264 venant contre la surface supérieure 282 de l'éjecteur 274.
La configuration de la surface du piston dont l'avancement produit les déformations orientées radialement se voit le mieux sur les fig. 21-23. Sur la fig. 21, une saillie 284 du manchon intérieur 254 comporte de multiples incisions espacées en forme de V pour donner une disposition annulaire de parties plates 286 alternant avec le creux en V 288. Un détail agrandi de la surface de la saillie 284 montrant les parties plates 286 et les creux en forme de V 288 est représenté sur la fig. 23.
La configuration des déformations formées dans le joint est représentée sur la fig. 19.
Dans la fig. 15 le joint d'étanchéité désigné d'une manière générale par le chiffre 300 est représenté en place sur le bouchon 302. A noter que la déformation 304 se termine en deçà du bord périphérique 306 du joint.
Il a été trouvé qu'en utilisant un matériau d'étanchéité ayant une épaisseur de 0,35 mm et en effectuant des déformations annulaires orientées dans la direction radiale de manière à ce que les portions minces aient 0,2 mm et les portions épaisses 0,5 mm, on obtient un produit satisfaisant.
Comme cela est montré sur les fig. 15 et 17. les déformations annulaires comprennent une série de quatre-vingts portions minces alternant avec des portions épaisses de matériau d'étanchéité. Cela est la configuration préférée. On pense que le nombre minimum de portions minces et de portions épaisses pour stabiliser d'une manière efficace la position du joint d'étanchéité est de quarante.
En outre, on préfère que les déformations annulaires orientées radialement consistant en des portions minces et épaisses soient espacées régulièrement et que leur largeur soit identique, comme cela est représenté sur les dessins. En plus de la stabilité de position, on pense que les portions élevées compressibles du joint d'étanchéité (points hauts ) qui sont le mieux représentées sur la fig. 19 agissent comme une série de ressorts repoussant le bouchon du contact entre le bouchon et le bord du récipient (le sertissage du bouchon de montage sur le col du récipient n'est pas représenté, mais la pratique normale consiste à déformer vers l'extérieur la jupe du bouchon contre la surface interne du col du récipient), ce qui fournit une étanchéité améliorée entre le bouchon et le récipient.
Dans une autre forme d'exécution représentée sur les fig. 24-27.
un bourrelet 400 est formé sur la périphérie du joint 402.
Le bourrelet 400 peut être formé en utilisant une surface de piston présentant un creux 404 dans le manchon extérieur du piston 406 comme cela est représenté sur la fig. 30. Avec une épaisseur de joint de 0,35 mm, un creux 404 de 1.25 mm a été trouvé satisfaisant.
Lors de l'utilisation de l'une ou de l'autre forme d'exécution du second piston, le mécanisme de centrage 262 est avancé vers le bouchon en faisant passer de l'air sous pression dans la chambre 252,1'avancement ayant lieu à la phase initiale du mouvement vers le bas de la presse à mouvement alternatif. L'air passe par la fente de l'éjecteur 274 et produit une pression contre le piston 268 qui surmonte la force de retrait du ressort 287 et fait avancer le mécanisme de centrage contre le bouchon. Avant que les manchons ne rencontrent le joint d'étanchéité, le mécanisme de centrage est retourné en arrière par la fermeture de l'alimentation en air et en laissant le ressort faire revenir le mécanisme à sa position de retrait.
Les manchons du piston continuent à avancer et l'épaulement 290 vient s'engager contre le joint d'étanchéité et force le joint d'étanchéité plus loin sur le bouchon. Les manchons interne et externe arrivent finalement au fond du chenal du bouchon. Pendant cette phase. le manchon interne exerce une force de compression contre le matériau plastique du joint d'étanchéité et le joint est déformé selon le dessin de la surface 284, ce qui aboutit à une déformation permanente de la surface du joint d'étanchéité. Lorsque le piston est en fin de course.
les manchons reviennent en arrière alors que l'éjecteur reste en contact avec le bouchon de montage pendant une partie de la phase de retrait grâce à son système de ressort indépendant, nommément jusqu'à ce que le manchon intérieur soit dégagé du bouchon. Après l'action du piston, les bouchons sont de préférence rapidement refroidis à environ 4,5 C.
Pour former un joint frictionnel entre le matériau d'étanchéité et la jupe du bouchon, le diamètre intérieur du manchon du matériau d'étanchéité est légèrement inférieur au diamètre extérieur de la portion de jupe du bouchon. Conventionnellement, les bouchons des aérosols dits d'un pouce ont une diamètre de jupe de 2,49-2,51 cm. Il a été trouvé que du matériau d'étanchéité ayant une épaisseur de 0,35 mm était satisfaisant. Pour cette épaisseur du joint d'étanchéité, on a utilisé des bouchons ayant un diamètre de jupe de 2,41 cm. Des bandes d'étanchéité ayant une largeur de 0,68 cm ont été trouvées satisfaisantes.
Pour obtenir une fermeture avec un bouchon muni du joint d'étanchéité selon cette invention sur des récipients ayant une ouverture de 2,5 cm (qui est la dimension prédominante pour des récipients commerciaux), il a été trouvé qu'on obtient des résultats satisfaisants avec un matériau d'étanchéité de 0,35 mm d'épaisseur et s'étendant sur la jupe sur une distance de 0,4 à 0,47 cm à partir du sommet du bouchon (lorsque celui-ci est en position sur un récipient).
Bien que n'importe quel matériau plastique ayant une résilience suffisante puisse être employé pour faire des joints d'étanchéité à condition que le matériau plastique et le contenu du récipient soient compatibles, il a été trouvé qu'un plastique comprenant du polyéthylène basse densité (densité dans la gamme de 0,916 à 0,922) avec 5-15% de poly-isobutyléne d'un poids moléculaire situé dans la gamme de 40000 à 200 000, ainsi que des stabilisants habituellement utilisés avec le polyéthyléne pour le type d'environnement dans lequel le matériau d'étanchéité va séjourner fournit un matériau d'étanchéité satisfaisant pour une large gamme de produits.
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CLAIMS
1. Sealing cap having a circular panel, an annular skirt extending the panel, the skirt ending in a portion forming an annular channel intended to rest on the neck of a container and said cap having a band d '' a sealing material fitted over a portion of the skirt and over at least a portion of the channel, characterized in that the seal has a series of radially directed deformations consisting of alternately thick and thin portions, the deformations being arranged in at least part of the seal adjacent to the portion of the channel-shaped plug.
2. Cap of claim 1, characterized in that the deformations in the channel have an annular arrangement.
3. Cap of claim 2, characterized in that the deformations consisting of alternately thick and thin portions are regularly spaced.
4. The stopper of claim 3, characterized in that the deformations consisting of alternately thick and thin portions are substantially the same width.
5. The stopper of claim 4, characterized in that there are at least forty deformations consisting of alternately thick and thin portions.
6. Cap of claim 5, characterized in that there are eighty deformations consisting of alternately thick and thin portions.
7. Stopper according to one of claims 2 to 6, characterized in that the deformations end below the peripheral edge of the seal adjacent to the channel-shaped portion of the mounting plug.
Containers for dispensing aerosols have found wide use for packaging fluent materials including a variety of both liquid and particulate powder products. Such containers have a discharge port controlled by a valve, and it is a volatile propellant which is enclosed in the container with the product to be dispensed which operates the system.
As the propellant has an appreciable vapor pressure at room temperature, the product in the closed container is maintained under superatmospheric pressure.
A typical aerosol unit comprises a hollow cylindrical container which is hermetically sealed at one end and which is provided with an opening at the opposite end to receive the dispensing valve device. A cap or cap is used to close the aerosol container and to support the valve device. Typically, the plug comprises a panel having an opening for receiving the valve device, a skirt extending the periphery of the panel and an annular channel located outside the edge of the skirt.
When the stopper is placed in the closed position on the container, the channel is located above the neck surrounding the opening of the container and the lower portion of the skirt adjacent to the channel is flared outwards against the wall of the adjacent container. at the edge.
To ensure a correct seal between the cap and the container, the cap is fitted with a seal.
So far, the plug seals have been formed by placing a pre-cut seal in the channel. This type of seal has the disadvantage of not being fixed relative to the stopper during filling with the propellant or during other operations concerning the valve device with the harmful consequence only when the stopper and the container are crimped together, the joint is often arranged at an angle and therefore the crimping operation is less efficient.
Another method for forming the seal on the stopper is to form the seals in situ from liquid sealing compositions comprising an elastomer dispersed or dissolved in a volatile organic carrier liquid. In the manufacture of such a seal, the liquid composition is deposited in the desired form in the channel of the stopper by rotating the stopper under a dosing nozzle through which the composition flows. The deposit is then converted into a dry and solid sealing mass by expelling the liquid carrier at high temperatures. Although this method of pouring seals in place is widely accepted in the industry, it suffers from the disadvantage of requiring a drying operation, where the plug must be handled with care to avoid being accidentally moved from the horizontal position.
Expensive equipment to recover the expelled organic liquid must also be provided. In summary, the production of a cast joint is an expensive operation in the formation of the plug. See the patent
US N0 3.342.381 as an example of a cast plug.
Other techniques for forming a seal on the plug are described in US Patent No. 3,417,177 where the seal is made of a heat shrinkable material. After placing a strip of sealing material on the skirt, this seal having a diameter greater than the outside diameter of the skirt of the plug, the plug is heated to a high temperature and for a sufficient time to cause the withdrawal of the strip so as to cause a tight frictional engagement with the skirt.
Another similar technique is that described in US Pat. No. 3,443,006 or a strip of sealing material is inflated by the use of a suitable blowing agent which increases the diameter of the strip so that it can be mounted on the skirt of the cap. Then, the blowing agent is removed from the sealing material so as to cause a firm frictional engagement of the strip with the skirt.
Both the shrinkage and swelling techniques for applying the sealant to the mounting plug have the disadvantage of being expensive and relatively time consuming. It should be noted that in US Patent No. 3,417,177 column 4, lines 27-31, the strips, when in position, must be heated to 115oC for about 2-3 minutes to obtain a firm frictional engagement . In the process of patent No. 3,443,006, the strips must remain in the swelling liquid for a period of 1/2 to 1 Y2 minute according to Example 6 of the patent in question, then be allowed to stand during the drying period .
In addition, the use of the method of patent No. 3,443,006 for mass production involves the use of an organic liquid recovery system.
In the patent application US Pat. No. 565,873 filed on December 27, 1983, which request is a continuation of the patent application No. 332,510 filed on December 21, 1981; application N0 332.510 being a continuation of application N0 112.791 filed on February 1, 1980, it is described a seal cap, where the sealing material is placed on the cap in the desired position to allow a hermetic closure between the stopper and the container neck; and furthermore where the disadvantages associated with the aforementioned techniques of applying sealing material to the stopper are eliminated.
Furthermore, an apparatus and method is provided where the seals are applied to the aerosol cap in an exceptionally rapid and efficient manner to form seal caps with excellent sealing characteristics.
Generally the above-mentioned method of the invention
US No. 565.873 consists of passing a tubular sleeve of sealing material over a compressible mandrel, positioning and aligning the cap skirt and the contiguous end of the mandrel, so that the sleeve of sealing material can pass on the skirt, said mandrel having fixed and movable portions with respect to each other and with respect to their movement towards the plug and in the opposite direction; the movable part of the sleeve carrying the sealing material is forced towards the stopper so that the sealing material passes over the skirt of the stopper and the withdrawal is caused
from the movable portion of the mandrel to the initial position; the mandrel is cut at a point between the plug and the sleeve so as to leave a strip of sealing material; then the stopper is advanced to a station where the strip of sealing material is forced further on the skirt of the stopper so that the strip of sealing material does not exceed the skirt of the stopper.
Then, the seal is advanced to its final position on the plug.
For certain applications of sealing plugs according to application No. 565.873, in particular when said plugs are used in filling the container with the propellant known as the plug, it has been observed that in a certain number On occasions, the sealing strip was removed from the cap during the filling operation. In addition, it has been observed on a large number of sealing plugs that the strip of sealing material tends to recede from its initial position in the channel where it was curved before the crimping of the plug onto the container. These two disadvantages decrease productivity.
An improvement of the method and the apparatus used in the aforementioned application NO 565.873 and in the plugs which are thus produced is set out in US patent application No. 606: 547 filed May 3, 1984 and which is a continuation of the application N0 302.442 filed September 18, 1981.
In general, the object of the invention of application No. 606.547 consists in providing one or more deformations by compression of the strip of sealing material. Application N0 606.547 explains that a series of radial or annular deformations (ribs) can be used.
Although the improvement in application N0 606.547 has resulted in a substantial reduction in the problems described above concerning the removal of seals and their retreat, it has been observed that the placement of the seal on the plug relative to the outer edge of the plug, and therefore the placement of the seal on the skirt of the plug, varied from one manufacture to another. This variation is undesirable.
The present invention relates to an improvement of the sealing gasket mounting plug of application NO 606.547 (which is discussed above). In general, the improvement in the plug of the present invention consists of a multitude of deformations oriented radially in the strip of sealing material contiguous to the portion of the plug in the form of a channel. The radially oriented deformations form an annular series of seal portions which are alternately thick and thin. In a preferred form, the radially oriented deformations end below the part corresponding to the external edge of the seal.
The present invention will be better understood by referring to the accompanying drawings and to the discussion devoted to them.
In the drawings:
Figs. 1-14 and the descriptions referring to it describe the object of application No. 565.873, said object not constituting a part of the invention claimed here; fig. 15 to 32 relate to the claimed object of this invention.
Fig. 1 is a sectional view of an aerosol mounting plug prepared according to the method and with the apparatus of application No. 565.873.
Fig. 2A-F are schematic representations of an embodiment of application N0 565.873 showing the successive steps of positioning the sealing material on the cap of an aerosol.
Fig. 3 is a perspective view of the apparatus of FIG. 2, as well as the apparatus used in a second operation on the product obtained with the embodiment of FIG. 2.
Fig. 4 is a sectional view of the apparatus of FIG. 3, this cut being made along line 4-4 of FIG. 3.
Fig. 5 is a partial sectional view of the apparatus used in the second operation on the product obtained with the embodiment of FIG. 2, the cut being made along line 5-5 of FIG. 3.
Fig. 6 is a time diagram representing a cycle during which the mounting plug is produced with the embodiment of FIG. 2.
Fig. 7 is a diagram showing the various operations in a preferred process for the production of seal plugs.
Fig. 8 is a partial sectional view of the preferred apparatus used in the operation of advancing the strip of sealing material on the plug so that the end of the sealing material is at the end of the portion right of the cap skirt.
Fig. 9 is a perspective view of one of the flexible fingers of the apparatus of FIG. 8.
Fig. 10 and 11 are plan views along lines 10-10 and 11-11 of FIG. 8.
Fig. 12 is a plan view along line 12-12 of FIG. 8.
Fig. 13 is a partial sectional view of the preferred device used in the operation of advancing the sealing material towards its final position on the plug.
Fig. 14 is a plan view of the upper face of a member of the centering mechanism of FIG. 13.
Fig. 15 is a plan view of the underside of the plug with its seal according to the invention.
Fig. 16 is a sectional view of the plug with the seal of FIG. 15.
Fig. 17 is a plan view of the underside of the inventive seal.
Fig. 18 is a sectional view of the seal of FIG. 17.
Fig. 19 is an enlarged sectional view along line A-A of FIG. 17.
Fig. 20 is an enlarged sectional view along line B-B of FIG. 17.
Fig. 21 is a partial sectional view of the piston used to form the seal of FIGS. 15-20.
Fig. 22 is a partial sectional view of the inner sleeve of the piston of FIG. 21.
Fig. 23 is an enlarged view of the portion surrounded by a circle in FIG. 27.
Fig. 24 is a plan view of the underside of another embodiment of the plug with its seal of this invention.
Fig. 25 is a sectional view of the plug with its seal of FIG. 24.
Fig. 26 is a plan view of the underside of another embodiment of the seal of this invention.
Fig. 27 is a sectional view of the seal of FIG. 26.
Fig. 28 is an enlarged sectional view along line A-A of FIG. 26.
Fig. 29 is an enlarged sectional view along line B-B of FIG. 26.
Fig. 30 is a partial sectional view of the piston used to form the seal of FIGS. 24-29.
Fig. 31 is a partial sectional view of the inner sleeve of the piston of FIG. 30.
Fig. 32 is an enlarged view of the portion surrounded by a circle in FIG. 31.
Fig. 1 is a sectional view of a plug provided with a seal. This cap is upside down in relation to the position it occupies on the assembled container and it was produced according to the general method of application N0 565.873. The cap designated as a whole by the number 10 comprises a circular panel 12 which is integral with a skirt 14 resting on its periphery. The free edge of the skirt 14 is deformed outwards at 16 to form an annular channel 18 intended for the insertion of the neck surrounding the opening of the container (not shown) when the stopper is placed thereon. The inner portion of the panel 12 is pushed in to form a hollow designated as a whole by the number 20 which has a circular wall 22 secured to a horizontal wall 24 having an opening.
When the cap is placed in the crimping position, the edge 20 serves as a seat for the valve device and the valve stem passes into the container through the wall having an opening 24. The seal 26 is disposed on the outside of the skirt 14 and extends beyond the junction of the skirt and the channel, at a certain distance in this channel.
In fig. 2A-F, the corresponding parts are numbered as in fig. 2A in relation to which they are described.
The figures are a schematic representation of the relative positions of the mobile components of the device at each stage of the cycle when the plastic sealing material is mounted on the plug and cut to finally provide a strip of sealing material placed on the skirt of the plug.
In Figure 2A a sleeve of sealing material 30 is disposed along the mandrel, generally designated by the number 32. The plug 34 is stably positioned on a seat 36, which is mounted on a suitable base in a manner known by those versed in art. The positioning pin 38 passes through the central opening of the plug seat 34 and provides a fixed spacing between the underside 40 of the mandrel 32 and the mounting plug 34. The mandrel 32 has an upper portion 42 and a lower portion 44 which are retractable with respect to each other (their structure is described in a more complete manner with fig. 4). An upper and lower clamping element 46 and 48 respectively are further provided.
Fig. 2A shows the initial stage of a cycle where the mandrel 32 is placed on the positioning pin 38, the mandrel 32 carrying the sealing material as it is in the initial stage of a cycle, that is to say - Say ending at the lower face 40 of the mandrel 32. The two clamping elements 46 and 48 are in the open position.
In fig. 2B, the upper clamping element 46 comes to tighten the mandrel 32 and then moves the upper portion 42 of the mandrel 32 towards the mounting plug 34. By this movement the sealing material 30 is moved beyond the lower face 40 of the mandrel 32 which is stationary. The two clamping elements 46 and 48 are in the open position.
In fig. 2C, the sealing material is first placed on the skirt of the plug 34 over the desired length, and then the lower clamping element 48 engages on the lower portion 44 of the mandrel 32.
In the next stage of the cycle (FIG. 2D), the upper clamping element 46 is released, thus allowing the upper portion 42 of the mandrel 32 to return to its initial position. At the same time, the positioning pin 38 is lowered below the plug 34, and at this moment a cutting edge 50 (shown only in FIG. 2D) passes through the sealing material 30.
Fig. 2E shows a mounting plug with a strip of sealing material 30 on its skirt.
In the next step (FIG. 2F), the lower clamping element 48 is closed on the lower portion 44 of the mandrel 32 and the positioning pin 38 is returned to the position it occupied in FIG. 2A, after which the clamping element 48 is released and the system returns to the initial state shown in FIG. 2A.
Fig. 3 shows an installation comprising 6 units for mounting seals on the plugs. The sealing material 30 comes from individual rollers (not shown of said material).
The upper clamping element 46 has a series of openings 52 to receive the mandrel 32. The lower clamping element is at 48. The mounting plug 34 is placed on a path 54 and is placed in position under each of the mandrels 32. The system making it possible to transport a given number (6 in this case) of plugs along a path 54 to their respective positions in vertical alignment with each associated mandrel is not shown because it is known to those versed in art. In the time diagram in fig. 6, these structures are mentioned under the designation of supply finger, supply arm and positioning device. The cutting edge 50 is mounted on a rotating wheel 56 so as to obtain an elliptical movement when the cutting edge advances and retreats during the cutting step.
When the plug has received the sealing material 30, the plug is moved to an installation, or a hollow bottom piston 58 shown in more detail in FIG. 5 advances along the skirt of the plug to force the sealing material 30 along the skirt.
Fig. 4 shows in more detail the structure of a mandrel plug assembly unit of the embodiment shown in FIG. 3. The upper portion 42 of the mandrel 32 has a tapered portion 60 which is screwed onto the upper portion 42, the shape of the portion 60 facilitating the passage of the sealing material over the mandrel 32. In addition, the upper portion 42 of the mandrel 32 has a cavity 62 in which is housed a spring 64. It is in FIGS. 2A-F that we can best see the set of fingers 66 which form the lower end of the upper portion 42 of the mandrel 32 and the set of recesses 68 in the lower portion 44 of the mandrel 32, and which are in alignment to receive the fingers 66 when the upper portion of mandrel 32 moves in the direction of the lower portion of the mandrel.
The upper clamping element 46 is a conventional clamping mandrel which is connected to a reciprocating slide so as to be able to move forward and backward quickly relative to the plug and, when it tightens the upper piston of the mandrel 32, to move said portion towards cap.
The lower clamp 48 is a conventional mandrel.
The cutting edge 50 is mounted in a conventional manner and describes an elliptical trajectory when it advances and retreats relative to the plug 34.
Fig. 5 shows a reciprocating piston whose external lower shoulder engages on the upper edge of the sealing material to force it onto the skirt of the plug. In fig. 5, the piston generally designated by the number 104 has a hollow lower portion 106 ending in a shoulder 108.
In the lower portion 106, there is a spring centering pin 110 having a protrusion 112. The protrusion 112 has a conical portion 114 which engages with the sloping panel 113 of the plug 34, which makes it possible to center the latter. .
The role of the piston shown in fig. 5 is to advance the strip of sealing material over the plug until the strip is at the level of the sloping surface 113 of the plug 34, or lower. The purpose of this positioning of the sealing strip is to provide a strip edge pressing against the straight portion 115 of the skirt of the plug 34, which puts it in the correct position to receive the piston which advances the strip of sealing material during the second or last step to its final position on the mounting plug.
Fig. 5 shows the means for advancing the sealing material from its position on the mounting plug after cutting the tube of sealing material to the position shown in FIG. 8. The plug from the device of fig. 5 is routed after heating to the final piston device.
The advancement of the piston and the centering of the plug in fig. 8 are provided by the simple advancement of the reciprocating slide, which represents a conventional means for advancing the piston and the centering means. The action of the piston of fig. 5 is simply ensured by the advancement of the piston under the effect of the movement of the reciprocating slider.
The preferred piston configuration for initially advancing the strip of sealant over the plug is shown in Figs. 8-12. In fig. 8, the piston generally designated by the number 200 has a shaft 202 which is connected by conventional means to a reciprocating slide (not shown). In the hole 204, a spring presses against the telescopic element 206. The telescopic section 206 ends in a portion of collar 220 carrying grooves. Inside the element 206, there are means for centering the plugs 208 against which a spring is pressed. The grooved collar 210 is disposed outside of the telescopic section 206, the grooves of said collar 210 receiving the fingers 212. The fingers 212 (shown in more detail in FIG. 9) are fixed to the shaft 202 by the pins 214.
The grooves 216 (fig. 9) receive the rings 218 whose purpose is to constantly provide pressure directed inwards on the fingers 212. The fingers are also positioned in the slots 222 (fig. 11) of the grooved collar 220 A plate 224 is fixed to the bottom of the telescopic element 206, said plate 224 being provided with a shoulder 226 against which the lower shoulder 228 of the fingers 212 abuts when the piston 200 advances. the fingers 212 can travel before meeting the shoulder 226 determines the distance by which the seal will advance on the skirt 232 of the plug 234.
An adjustable external element forming a sleeve 236 is screwed onto the grooved collar 210; the role of this sleeve 236 is to prevent the fingers 212 from spreading outward and consequently to direct the lower surface 238 of the fingers 212 against the upper surface of the sealing material 230.
Fig. 6 shows a work cycle which is suitable for the 6-unit apparatus shown in FIG. 3. In fig. 6, the jaw is the clamping element, the pins are the positioning pins and the feed arm and finger are conventional mechanisms for advancing six plugs per cycle to the positions where they receive their sealing materials.
After the initial advance of the strip of sealing material on the skirt of the plug, the plugs pass into a heating zone to heat the material of the seals. For example, the sealing material can be heated by contacting the metal plug carrying the seal and the metal path which the plug takes, this metal path being heated by a hot liquid.
The sealing material can also be heated according to the preferred method which consists in initially heating the metal of the plugs by induction by passing the plugs with their seal in the vicinity of a magnetic field and then passing them on the heated path as above.
It has been found that pulses with the mounting plugs at the speed of 22 cm / sec in a magnetic field created by 0.28 amps and subsequent indirect heating of the plugs with a liquid at a temperature between 880C and 990C produces a satisfactory heating of the sealing material to allow it to advance to the final position on the plug.
From the heating zone, the plugs with their seal pass to the second piston device. This second piston device and its operation are illustrated in FIG. 13.
The preferred piston used in the second device to produce the radially directed deformation of the plug with its seal according to the method of this invention of advancing the sealant to its final position on the plug in two stages is shown in fig. 21-23 and 30-32.
Fig. 13 shows a piston mechanism generally designated by the number 240 which first centers the plug 242 and which then advances the seal 244 towards its final position on the plug 242. The piston mechanism 240 is attached to a shaft (not shown) which in turn is attached by conventional means to a reciprocating press (not shown). The piston mechanism has an insert 250 which has a central hole defining a chamber 252. An inner sleeve 254 is attached to the insert 250, and this sleeve has a flange 256 to allow its attachment to the insert 250.
The outer sleeve 258 is connected to the inner sleeve 254 by the flange 260.
The centering mechanism generally designated by the number 262 is disposed inside the inner sleeve 254 and the chamber 252, and it comprises a spring and stop housing, 264, a rod 266, a piston element 268, rings 270 and a centering pad 272.
The cap ejector 274 is subjected to the pressure of a spring, it is housed inside the internal sleeve 254 and it rests on the shoulder 276 of the internal sleeve 254. The opening 278 of the ejector 274 has the configuration of a slot, as seen in detail in FIG. 14. The configuration in the form of a slot prevents the centering mechanism from being removed from the piston device, the edge 280 of the spring and stop housing 264 coming against the upper surface 282 of the ejector 274.
The configuration of the surface of the piston, the advancement of which produces radially oriented deformations is best seen in FIGS. 21-23. In fig. 21, a projection 284 of the inner sleeve 254 has multiple spaced V-shaped incisions to give an annular arrangement of flat portions 286 alternating with the V-shaped recess 288. An enlarged detail of the surface of the projection 284 showing the flat portions 286 and the V-shaped hollows 288 is shown in fig. 23.
The configuration of the deformations formed in the joint is shown in fig. 19.
In fig. 15 the seal generally designated by the number 300 is shown in place on the plug 302. Note that the deformation 304 ends below the peripheral edge 306 of the seal.
It has been found that by using a sealing material having a thickness of 0.35 mm and by making annular deformations oriented in the radial direction so that the thin portions are 0.2 mm and the thick portions 0 , 5 mm, a satisfactory product is obtained.
As shown in Figs. 15 and 17. the annular deformations comprise a series of eighty thin portions alternating with thick portions of sealing material. This is the preferred configuration. It is believed that the minimum number of thin and thick portions to effectively stabilize the position of the seal is forty.
In addition, it is preferred that the radially oriented annular deformations consisting of thin and thick portions are evenly spaced and that their width is the same, as shown in the drawings. In addition to the positional stability, it is believed that the high compressible portions of the seal (high points) which are best shown in FIG. 19 act as a series of springs pushing the plug from the contact between the plug and the edge of the container (the crimping of the mounting plug on the neck of the container is not shown, but normal practice is to deform outward the skirt of the stopper against the inner surface of the container neck), which provides an improved seal between the stopper and the container.
In another embodiment shown in FIGS. 24-27.
a bead 400 is formed on the periphery of the seal 402.
The bead 400 can be formed using a piston surface having a recess 404 in the outer sleeve of the piston 406 as shown in FIG. 30. With a joint thickness of 0.35 mm, a recess 404 of 1.25 mm has been found satisfactory.
When using one or the other embodiment of the second piston, the centering mechanism 262 is advanced towards the plug by passing pressurized air through the chamber 252, the advancement having takes place in the initial phase of the downward movement of the reciprocating press. The air passes through the slot of the ejector 274 and produces a pressure against the piston 268 which overcomes the withdrawal force of the spring 287 and advances the centering mechanism against the plug. Before the sleeves meet the seal, the centering mechanism is turned back by closing the air supply and letting the spring return the mechanism to its withdrawn position.
The piston sleeves continue to advance and the shoulder 290 engages against the seal and forces the seal further on the plug. The internal and external sleeves finally arrive at the bottom of the plug channel. During this phase. the inner sleeve exerts a compressive force against the plastic material of the seal and the seal is deformed according to the pattern of the surface 284, which results in permanent deformation of the surface of the seal. When the piston is at the end of the stroke.
the sleeves go back while the ejector remains in contact with the mounting plug during part of the withdrawal phase thanks to its independent spring system, namely until the inner sleeve is released from the plug. After the action of the piston, the caps are preferably quickly cooled to around 4.5 C.
To form a frictional joint between the sealing material and the skirt of the plug, the inside diameter of the sleeve of the sealing material is slightly less than the outside diameter of the skirt portion of the plug. Conventionally, the caps of the so-called inch aerosols have a skirt diameter of 2.49-2.51 cm. It was found that sealant having a thickness of 0.35mm was satisfactory. For this thickness of the seal, plugs with a skirt diameter of 2.41 cm were used. Sealing strips having a width of 0.68 cm have been found satisfactory.
To obtain a closure with a stopper provided with the seal according to this invention on containers having an opening of 2.5 cm (which is the predominant dimension for commercial containers), it has been found that satisfactory results are obtained. with 0.35 mm thick sealing material extending over the skirt from 0.4 to 0.47 cm from the top of the stopper (when the stopper is in position on a container ).
Although any plastic material having sufficient resilience can be used to make seals provided that the plastic material and the contents of the container are compatible, it has been found that a plastic comprising low density polyethylene ( density in the range of 0.916 to 0.922) with 5-15% polyisobutylene with a molecular weight in the range of 40,000 to 200,000, as well as stabilizers usually used with polyethylene for the type of environment in which the sealing material will stay provides a satisfactory sealing material for a wide range of products.