FR2713113A1 - Process for producing lids and boxes made of metal-polymer-metal complexes with a rolled edge - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un procédé permettant de rouler, en vue du sertissage, le bord d'un couvercle ou d'une boîte en complexe métal-plastique-métal sur un petit diamètre sans provoquer de fissure dans la couche métallique mise en extension ou cours de cette opération de pliage. Ce procédé consiste à diminuer localement l'épaisseur de plastique dans la zone qui doit être roulée afin que le complexe, réduit à une mince couche de plastique entre deux feuilles de métal, se comporte à peu près comme une feuille de métal homogène. Le plastisque refoulé hors de la zone destinée à être roulée forme un bourrelet soit vers l'extérieur de cette zone, soit vers l'intérieur. Le procédé s'applique aux boîtes alimentairet aux boîtes-boisson en complexe métal-plastique-métal ainsi qu'aux couvercles de ces boîtes. Les corps de boîtes et couvercles fabriqués par le procédé constituent également un objet de l'invention.The invention relates to a method for rolling, for crimping, the edge of a cover or a metal-plastic-metal complex over a small diameter without causing a crack in the extended metal layer. or during this folding operation. This process consists of locally reducing the thickness of plastic in the area which must be rolled so that the complex, reduced to a thin layer of plastic between two sheets of metal, behaves roughly like a homogeneous sheet of metal. The plastic pushed back out of the zone intended to be rolled forms a bead either towards the outside of this zone or towards the inside. The process applies to food cans and beverage cans made of a metal-plastic-metal complex as well as to the lids of these cans. The bodies of boxes and lids produced by the method also constitute an object of the invention.
Description
PROCEDE DE FABRICATION DE COUVERCLES ET DE BOITES
EN COMPLEXES METAL-POLYMERE-METAL MUNIS D'UN BORD ROULE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION.PROCESS FOR MANUFACTURING COVERS AND BOXES
METAL-POLYMER-METAL COMPLEX WITH ROLLING EDGE
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
L'invention appartient au domaine technique de la fabrication, par emboutissage ou emboutissage-étirage à partir de matériaux complexes métalloplastiques stratifiés, de boîtes destinées par exemple au conditionnement de boissons ou d'aliments, de récipients pour aérosols ou de couvercles à ouverture facile ou non.The invention belongs to the technical field of manufacturing, by stamping or stamping-drawing from layered metalloplastic composite materials, boxes intended for example for the packaging of beverages or foods, aerosol containers or easy-opening lids or no.
Plus précisément, le complexe métalloplastique utilisé dans la présente invention est du type métal-polymère-métal, c'est-àdire dans lequel une feuille de polymère est intercalée entre deux feuilles métalliques auxquelles elle adhère.More specifically, the metalloplastic complex used in the present invention is of the metal-polymer-metal type, that is to say in which a polymer sheet is interposed between two metal sheets to which it adheres.
Dans le texte de cette demande de brevet, on utilisera indifféremment pour la désignation de ce complexe les termes: métal-plastique-métal, métal-polymère-métal, ou plus simplement, de façon abrégée, MPM.In the text of this patent application, it will be used indifferently for the designation of this complex the terms: metal-plastic-metal, metal-polymer-metal, or more simply, abbreviated, MPM.
DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR.DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
De nombreux documents décrivent des complexes métalloplastiques stratifiés destinés à la fabrication de boîtes de conserve alimentaires, de boîtes-boisson ou de couvercles. Cependant, la majorité d'entre eux concernent des complexes métal-polymère ou polymère-métal-polymère, les complexes métal-polymère-métal étant plus rares.Many documents describe laminated metalloplastic complexes for the manufacture of food cans, beverage cans or lids. However, the majority of them concern metal-polymer or polymer-metal-polymer complexes, the metal-polymer-metal complexes being more rare.
A titre d'illustration, on peut citer la demande de brevet internationale PCT déposée le 25 juin 1981 par METAL BOX
LIMITED et publiée sous le n" WO 82/00020 le 7 janvier 1982.By way of illustration, mention may be made of the international patent application PCT filed on June 25, 1981 by METAL BOX
LIMITED and published as WO 82/00020 January 7, 1982.
Cette demande a donné naissance, en particulier, au brevet européen EP 0 055 719. This application gave rise, in particular, to the European patent EP 0 055 719.
Ce brevet décrit une structure métalloplastique composée dans son mode de réalisation le plus simple, d'un film de polyéthylène (appelé pour abréger PE) liée à une feuille ou une tôle de métal. Un autre mode de réalisation consiste en deux films de PE liés aux surfaces opposées d'une tôle métallique pour former un complexe PE-métal-PE. Enfin un troisième mode de réalisation consiste en deux tôles ou feuilles de métal liées aux surfaces opposées du film de PE.This patent discloses a metalloplastic structure composed in its simplest embodiment, of a polyethylene film (called abbreviated PE) bonded to a sheet or sheet of metal. Another embodiment consists of two PE films bonded to opposite surfaces of a metal sheet to form a PE-metal-PE complex. Finally, a third embodiment consists of two sheets or sheets of metal bonded to the opposite surfaces of the PE film.
Le PE utilisé, obtenu par copolymérisation de l'éthylène et du butène-1, est du type linéaire à basse densité et il a été trouvé que ce type particulier dont les caractéristiques sont décrites dans la demande a la propriété intéressante d'adhérer directement au métal sans qu'il soit besoin d'utiliser un adhésif. I1 suffit de le faire adhérer au métal par application simultanée de chaleur et de pression (thermocollage).The PE used, obtained by copolymerization of ethylene and butene-1, is of the linear low density type and it has been found that this particular type whose characteristics are described in the application has the interesting property of adhering directly to the metal without the need to use an adhesive. It suffices to adhere it to the metal by simultaneous application of heat and pressure (heat-sealing).
Le substrat métallique peut être de l'acier, de l'acier ayant un revêtement d'étain ou de chrome ou de chrome/oxyde de chrome ou de zinc, de l'aluminium allié ou non, du nickel, du cuivre ou du zinc. I1 peut avoir subi un traitement de conversion chimique.The metal substrate may be steel, steel having a coating of tin or chromium or chromium / chromium oxide or zinc oxide, aluminum alloy or not, nickel, copper or zinc . It may have undergone a chemical conversion treatment.
Dans les exemples donnés, des feuilles de différents types de
PE de 100 micromètres d'épaisseur sont ainsi thermocollées sur des tôles de différents métaux: acier, acier étamé, acier revêtu chrome-oxyde de chrome, aluminium, d'épaisseur 210 micromètres. Les échantillons obtenus sont ensuite mis en forme d'articles creux par plissage, estampage, emboutissage, étirage des parois. L'adhérence des revêtements est comparée et met en évidence la supériorité du PE linéaire à basse densité.In the examples given, sheets of different types of
PE of 100 micrometers thick are thus thermobonded on sheets of different metals: steel, tin-plated steel, chromium-chromium oxide-coated steel, aluminum, 210 micrometers thick. The samples obtained are then shaped hollow articles by pleating, stamping, stamping, drawing walls. The adhesion of the coatings is compared and demonstrates the superiority of linear low density PE.
Le brevet français FR 2 665 887 (PECHINEY EMBALLAGE
ALIMENTAIRE) décrit une capsule de surbouchage emboutie, emboutie-étirée ou fluotournée, caractérisée en ce qu'elle comprend deux couches d'aluminium liées entre elles par une couche adhésive de dureté Shore inférieure à 80. La couche adhésive peut être constituée de copolymère éthylène-acide acrylique ou de polyéthylène ou de polypropylène modifiés par des fonctions acides. L'épaisseur totale du complexe est comprise entre 120 et 400 um avec la répartition suivante en % de l'épaisseur totale:
-couche extérieure d'aluminium: 20 à 50 %
-couche adhésive: 3 à 30 %
-couche intérieure d'aluminium: 40 à 60 %
PROBLEME POSE
Le problème posé aux inventeurs était celui de l'amélioration des corps de boîtes embouties, en particulier alimentaires, de boîtes embouties-étirées destinées aux boissons et de leurs couvercles, qu'ils soient à ouverture facile ou standard.French patent FR 2,665,887 (PECHINEY EMBALLAGE
FOOD) discloses a stamped, stamped-stretched or flow-wrapped overcap, characterized in that it comprises two aluminum layers bonded together by an adhesive layer of Shore hardness less than 80. The adhesive layer may consist of ethylene copolymer Acrylic acid or polyethylene or polypropylene modified by acid functions. The total thickness of the complex is between 120 and 400 μm with the following distribution in% of the total thickness:
-Outer layer of aluminum: 20 to 50%
adhesive layer: 3 to 30%
inner layer of aluminum: 40 to 60%
PROBLEM
The problem posed to the inventors was that of improving the bodies of stamped boxes, in particular food boxes, drawn-drawn boxes for drinks and their lids, whether easy opening or standard.
Le procédé de mise en forme des boites alimentaires est le procédé d'emboutissage-réemboutissage, celui des boîtesboisson est l'emboutissage-étirage, celui des couvercles est l'emboutissage. Tous ces procédés permettent des cadences de production très élevées.The process of shaping the food boxes is the process of stamping-re-pressing, that of the canisters is drawing-drawing, that of the covers is stamping. All these processes allow very high production rates.
Dans tous les cas, on commence par une passe d'emboutissage.In any case, we start with a stamping pass.
On part d'un flan circulaire plan en acier ou alliage d'aluminium. Pour les couvercles, ce flan est embouti en une seule passe. Pour les boîtes alimentaires, il est embouti soit en une seule passe, soit en deux ou plusieurs passes. Dans ce dernier cas, la première passe donne une ébauche en forme de coupelle qui est ensuite réemboutie pour diminuer son diamètre et augmenter sa hauteur. Enfin, pour les boîtes-boisson, l'ébauche en forme de coupelle obtenue par emboutissage en une ou plusieurs passes est ensuite étirée à l'aide d'une série de bagues d'étirage, généralement au nombre de trois, de diamètres intérieurs décroissants. I1 en résulte un amincissement et un allongement corrélatif de la paroi. Toutes ces techniques sont bien connues de l'home du métier. We start from a flat circular blank made of steel or aluminum alloy. For the lids, this blank is stamped in one pass. For food boxes, it is stamped either in one pass, or in two or more passes. In the latter case, the first pass gives a cup-shaped blank which is then re-plowed to reduce its diameter and increase its height. Finally, for the beverage cans, the cup-shaped blank obtained by stamping in one or more passes is then stretched using a series of drawing rings, generally three in number, of decreasing inner diameters. . This results in thinning and correlative elongation of the wall. All these techniques are well known to the skilled person.
Ces boîtes et couvercles à ouverture facile sont revêtus intérieurement par un vernis alimentaire et extérieurement par une ou plusieurs couches de décoration indiquant la nature et la marque du produit contenu.These boxes and easy-open lids are lined internally with a food polish and externally with one or more decorative layers indicating the nature and brand of the product contained.
Parmi les éléments du prix de revient des boîtes et couvercles obtenus par emboutissage ou emboutissage-étirage, le coût du métal, en dépit de son faible poids, intervient pour une part prépondérante. L'idée est donc venue aux chercheurs de remplacer une partie de ce métal par une matière moins coûteuse: la matière plastique. Le prix des polymères usuels, polyoléfines telles le polyéthylène (PE) ou le propylène (PP), polyesters (PET), polyamides est généralement inférieur, à épaisseur égale, à celui des alliages d'aluminium.Among the elements of the cost price of boxes and lids obtained by stamping or stamping-drawing, the cost of the metal, despite its low weight, intervenes for a preponderant part. The idea has therefore come to researchers to replace part of this metal with a less expensive material: the plastic material. The price of the usual polymers, polyolefins such as polyethylene (PE) or propylene (PP), polyesters (PET), polyamides is generally lower, with an equal thickness, than that of aluminum alloys.
Le module d'élasticité et la limite d'élasticité de la plupart des matières plastiques étant beaucoup plus faibles que celles des métaux, la substitution du plastique au métal se heurte à plusieurs problèmes de structure. En plus de ces problèmes de structure, se posent des problèmes de procédé, liés au fait que les boîtes métalliques sont fabriquées généralement dans des conditions bien différentes de celles utilisées pour la mise en oeuvre des plastiques. Par exemple, les récipients métalliques sont fabriqués normalement à grande vitesse et à une température ambiante ou modérée alors que le comportement des plastiques est tel que les récipients en plastique sont fabriqués normalement à plus faible vitesse et à plus haute température.Since the modulus of elasticity and yield strength of most plastics is much lower than that of metals, the substitution of plastic for metal faces several structural problems. In addition to these structural problems, there are process problems, related to the fact that the metal cans are generally manufactured under conditions very different from those used for the implementation of plastics. For example, metal containers are normally manufactured at high speed and at ambient or moderate temperature while the behavior of plastics is such that plastic containers are normally manufactured at lower speed and higher temperature.
Des recherches antérieures ont montré que de fines couches de plastique adhérant bien à une feuille métallique peuvent être mises en oeuvre par de simples modifications des procédés conventionnels de mise en oeuvre du métal. Cela s'explique par le fait que le comportement du complexe métalloplastique pendant la mise en oeuvre est régi par le métal plus résistant et plus épais et par le fait que les contraintes générées dans la ou les fines couches de plastique sont facilement transférées dans la feuille métallique en raison de leur bonne adhérence.Previous research has shown that thin layers of plastic adhering well to a metal sheet can be implemented by simple modifications of conventional metal processing methods. This is because the behavior of the metalloplastic complex during processing is governed by the stronger and thicker metal and because the stresses generated in the thin plastic layer (s) are easily transferred to the sheet. metal because of their good adhesion.
Cette restriction à des couches de plastique relativement fines n'a pas été une gêne dans ces recherches antérieures parce que le rôle du plastique était en général de protéger le métal contre la corrosion et qu'une relativement fine couche de plastique suffit à cette protection.This restriction to relatively thin plastic layers has not been a hindrance in this earlier research because the role of plastic was generally to protect the metal against corrosion and a relatively thin layer of plastic is sufficient for this protection.
Pour atteindre l'objectif de la présente invention qui est de réduire l'épaisseur et donc le coût du métal utilisé, les inventeurs ont trouvé que la couche de plastique doit être placée entre deux couches métalliques et doit être plus épaisse que celle atteinte jusqu'ici dans les récipients faits en complexe métalloplastique.To achieve the objective of the present invention which is to reduce the thickness and thus the cost of the metal used, the inventors have found that the plastic layer must be placed between two metal layers and must be thicker than that reached until here in containers made of metalloplastic complex.
L'amélioration de la tenacité des complexes MPM caractérisée par leur allongement à la rupture a permis d'emboutir avec succès des structures MPM avec des épaisseurs relatives de plastique bien plus élevées que l'on ne l'avait jamais fait.The improved toughness of MPM complexes characterized by their elongation at break has successfully stamped MPM structures with much higher relative plastic thicknesses than ever before.
C'est ainsi que pour les boîtes-boisson embouties-étirées, les inventeurs ont mis au point un complexe métalloplastique constitué d'une couche centrale de polymère thermoplastique d'épaisseur P revêtue sur chacune de ses faces intérieure et extérieure de feuilles métalliques d'épaisseurs respectives Mi et Me, telles que le rapport P/(Mi + Me) soit supérieur à 0,5.Thus, for the drawn-drawn beverage cans, the inventors have developed a metalloplastic complex consisting of a central layer of thermoplastic polymer of thickness P coated on each of its inner and outer faces with metal foils. respective thicknesses Mi and Me, such that the ratio P / (Mi + Me) is greater than 0.5.
A titre d'exemple, l'épaisseur P du polymère est comprise entre 100 et 500 um et l'épaisseur M1 ou Me de chacune des feuilles métalliques est comprise entre 25 et 150 um. By way of example, the thickness P of the polymer is between 100 and 500 μm and the thickness M 1 or Me of each of the metal sheets is between 25 and 150 μm.
Le même complexe métalloplastique est utilisable pour les boîtes alimentaires embouties et les couvercles. Pour les boîtes, l'épaisseur P du polymère est comprise entre 100 et 500 pin et l'épaisseur M1 ou Me de chacune des feuilles métalliques est comprise entre 25 et 150 pm. Pour les couvercles, l'épaisseur P du polymère est comprise entre 80 et 300 pin et l'épaisseur M1 ou Me de chacune des feuilles métalliques est comprise entre 25 et 100 pm. The same metalloplastic complex can be used for stamped food cans and lids. For the boxes, the thickness P of the polymer is between 100 and 500 μm and the thickness M1 or Me of each of the metal sheets is between 25 and 150 μm. For the covers, the thickness P of the polymer is between 80 and 300 μm and the thickness M1 or Me of each of the metal sheets is between 25 and 100 μm.
Pour fabriquer une boîte à partir d'un corps de boîte, on procède d'abord à la mise à hauteur du corps par cisaillage de la partie supérieure des parois, puis à un rétreint de cette partie supérieure. Le bord supérieur doit être ensuite roulé sur un petit rayon de courbure pour permettre le sertissage du couvercle après remplissage de la boîte. Or, au cours de cette opération de pliage du complexe métalloplastique selon ce petit rayon, on constate que la feuille métallique la plus éloignée du centre de courbure, celle qui est donc en extension, se rompt là où le rayon est le plus faible, l'autre feuille métallique restant intacte. Ce phénomène, pour des raisons qu'il serait trop long d'exposer ici ne se produit pas avec une feuille homogène de métal de même épaisseur sans couche de polymère.In order to manufacture a box from a box body, the body is first leveled by shearing the upper part of the walls and then shrinking the upper part. The upper edge must then be rolled over a small radius of curvature to allow crimping the lid after filling the box. However, during this folding operation of the metalloplastic complex according to this small radius, it is found that the metal sheet farthest from the center of curvature, that which is therefore in extension, breaks where the radius is the weakest, another metal sheet remaining intact. This phenomenon, for reasons that would be too long to expose here does not occur with a homogeneous sheet of metal of the same thickness without a polymer layer.
Confrontés à ce problème, les inventeurs ont tout d'abord cherché une solution, puis ont rapidement émis l'hypothèse que cette rupture de la feuille métallique en extension n'avait aucune conséquence sur la tenue mécanique de la boîte remplie et munie de son couvercle serti. Ce que l'on pouvait craindre, en effet, c'est qu'une boîte avec un bord roulé dans lequel l'une des deux feuilles métalliques du complexe est rompue, ne puisse résister à la contrainte de traction créée par la pression interne qui tend à arracher le couvercle. Or les contraintes créées par une pression interne dans la direction de l'axe d'un cylindre sont approximativement la moitié de celles dans la direction perpendiculaire à l'axe.Faced with this problem, the inventors first sought a solution, then quickly hypothesized that this rupture of the expanded metal sheet had no effect on the mechanical strength of the filled box and provided with its cover crimped. What could be feared, in fact, is that a box with a rolled edge in which one of the two metal sheets of the complex is broken, can not withstand the tensile stress created by the internal pressure which tends to tear off the lid. But the stresses created by an internal pressure in the direction of the axis of a cylinder are approximately half of those in the direction perpendicular to the axis.
Ainsi, s'il y a assez de métal dans la structure métalloplastique complète, avec ses deux couches de métal, pour résister aux contraintes dans un plan perpendiculaire à l'axe, il y a assez de métal dans la couche restée intacte pour résister aux contraintes axiales. Cette hypothèse a été confirmée par le calcul. En outre, l'épaisseur totale dans le rebord est en général supérieure à celle de la partie la plus mince de la paroi, ce qui donne encore une marge de sécurité. Thus, if there is enough metal in the complete metalloplastic structure, with its two metal layers, to withstand the stresses in a plane perpendicular to the axis, there is enough metal in the layer left intact to resist axial constraints. This hypothesis has been confirmed by the calculation. In addition, the total thickness in the rim is generally greater than that of the thinnest part of the wall, which still gives a margin of safety.
I1 est aussi possible, pour renforcer la boîte, de choisir pour la feuille extérieure une épaisseur plus élevée ou un alliage plus résistant que pour la couche intérieure. Enfin, l'aspect extérieur de la boîte ne sera pas affecté puisque la partie rompue du film métallique sera recouverte par le bord roulé du couvercle de sorte que l'utilisateur final de la boîte ne s'en apercevra même pas. boîte s en apercevra même pas. It is also possible, to strengthen the box, to choose for the outer sheet a higher thickness or a stronger alloy than for the inner layer. Finally, the outer appearance of the box will not be affected since the broken part of the metal film will be covered by the rolled edge of the lid so that the end user of the box will not even notice it. box will not even notice it.
En revanche, pour les couvercles, dont les bords doivent aussi être roulés sur un petit rayon en vue du sertissage, le problème reste entier.On the other hand, for lids, whose edges must also be rolled over a small radius for crimping, the problem remains unresolved.
OBJET DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un procédé permettant de rouler le bord d'un couvercle en complexe MPM sur un petit diamètre sans provoquer de fissure dans la couche métallique mise en extension ou cours de cette opération de pliage.OBJECT OF THE INVENTION
The invention relates to a method for rolling the edge of a MPM complex cover on a small diameter without causing crack in the metal layer extended or during this folding operation.
Ce procédé consiste à diminuer localement l'épaisseur de plastique dans la zone qui doit être roulée afin que le complexe, réduit à une mince couche de plastique entre deux feuilles de métal, se comporte à peu près comme une feuille de métal homogène.This process involves locally reducing the thickness of plastic in the area to be rolled so that the complex, reduced to a thin layer of plastic between two sheets of metal, behaves much like a sheet of homogeneous metal.
Bien que ce procédé, ainsi que cela a été expliqué plus haut, ne soit pas indispensable pour rouler la partie supérieure des corps de boîtes, il peut également lui être appliqué. Dans la suite de la description et les figures, les couvercles seront presque seuls mentionnés, mais le procédé s'applique aussi aux corps de boîtes.Although this method, as has been explained above, is not essential for rolling the upper body boxes, it can also be applied. In the remainder of the description and the figures, the lids will be almost alone mentioned, but the method also applies to box bodies.
Les corps de boîtes et couvercles fabriqués par le procédé cidessus constituent également un objet de l'invention.The bodies of boxes and lids manufactured by the method above are also an object of the invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente une des variantes de l'invention dans laquelle la diminution locale de l'épaisseur du plastique se fait par refoulement vers l'extérieur.DESCRIPTION OF THE FIGURES
FIG. 1 represents one of the variants of the invention in which the local decrease in the thickness of the plastic is by outwardly pushing.
La figure 2 représente une des variantes de l'invention dans laquelle la diminution locale de l'épaisseur du plastique se fait par refoulement vers le centre du couvercle.FIG. 2 represents one of the variants of the invention in which the local decrease in the thickness of the plastic is by displacement towards the center of the cover.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Les inventeurs sont partis de la constatation que ce phénomène de fissuration de la couche métallique en extension observée sur les complexes MPM lorsqu'on les plie sur un petit rayon ne se produit pas avec une feuille métallique homogène, ainsi que cela a été expliqué plus haut. Ils ont aussi remarqué que le rayon de courbure autour duquel on pouvait plier la structure
MPM sans rompre aucune des couches était d'autant plus faible que l'épaisseur totale de la structure et en particulier que l'rame de polymère était faible. Ils ont eu l'idée de diminuer l'épaisseur de la couche de matière plastique centrale uniquement dans la zone annulaire externe où le couvercle doit être roulé.DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventors started from the observation that this phenomenon of cracking of the metal layer in extension observed on the MPM complexes when folded on a small radius does not occur with a homogeneous metal sheet, as was explained above. . They also noticed that the radius of curvature around which one could bend the structure
MPM without breaking any of the layers was even lower than the total thickness of the structure and in particular that the polymer train was weak. They had the idea of reducing the thickness of the central plastic layer only in the outer annular zone where the lid must be rolled.
Le procédé utilisé consiste à refouler, en exerçant une pression, le plastique central de façon à ce que, à l'endroit où cette pression s'exerce, l'épaisseur du polymère soit réduite dans une proportion d'au moins 50 % telle que le pliage devienne possible sans rupture de la couche externe de métal.The method used consists in pressing back the central plastic so that, at the point where this pressure is exerted, the thickness of the polymer is reduced in a proportion of at least 50% such that folding becomes possible without breaking the outer layer of metal.
I1 faut évidemment que, lorsque la pression est exercée, le plastique soit suffisamment fluide pour qu'il puisse s'écouler. I1 faut donc le porter à une température supérieure à son point de ramollissement et, de préférence, à son point de fusion. Cela est obtenu aisément par un chauffage localisé sur une couronne extérieure du couvercle. L'opération de refoulement du plastique se faisant dans la ligne de production des couvercles, qui fonctionne à grande vitesse, on choisira un mode de chauffage rapide par exemple le chauffage par induction. Obviously, when the pressure is exerted, the plastic is sufficiently fluid so that it can flow. It must therefore be brought to a temperature above its softening point and, preferably, at its melting point. This is easily achieved by localized heating on an outer ring of the lid. As the plastic discharge operation takes place in the production line of the lids, which operates at a high speed, a rapid heating mode, for example induction heating, will be chosen.
Le procédé comprend deux étapes successives et quasi simultanées:
- chauffage localisé du bord du couvercle à une température supérieure à celle de ramollissement du plastique et, de préférence à celle de fusion;
- application d'une pression sur la zone périphérique du couvercle pour refouler une partie du plastique de cette zone.The process comprises two successive and almost simultaneous stages:
localized heating of the edge of the lid at a temperature above that of softening the plastic and, preferably, that of melting;
- Applying pressure on the peripheral area of the cover to push back part of the plastic of this area.
Une question importante du point de vue pratique est la récupération de ce plastique expulsé. Deux possibilités ont été expérimentées.An important question from a practical point of view is the recovery of this expelled plastic. Two possibilities have been experimented.
La première consiste à expulser le plastique vers l'extérieur.The first is to expel the plastic to the outside.
Dans ce cas, le plastique ainsi expulsé vient s'ajouter au plastique déjà présent dans la zone annulaire extérieure. I1 contribue alors à en augmenter l'épaisseur, formant ainsi un bourrelet annulaire de diamètre supérieur au diamètre de la zone correspondant à la réduction d'épaisseur.In this case, the thus expelled plastic is added to the plastic already present in the outer annular zone. It then contributes to increasing the thickness thereof, thus forming an annular bead with a diameter greater than the diameter of the zone corresponding to the reduction in thickness.
Si la zone dont l'épaisseur de plastique a été réduite est très proche du diamètre extérieur du couvercle, une partie du plastique sera effectivement expulsé à l'extérieur formant ainsi un anneau de plastique supplémentaire autour du diamètre extérieur du couvercle.If the area of reduced plastic thickness is very close to the outer diameter of the lid, some of the plastic will actually be expelled outwardly thereby forming an additional plastic ring around the outer diameter of the lid.
Suivant les cas, cet anneau de plastique sera utilisé pour améliorer l'étanchéité du couvercle sur la boite ou il sera découpé de manière à le séparer du couvercle.Depending on the case, this plastic ring will be used to improve the tightness of the lid on the box or it will be cut so as to separate it from the lid.
La deuxième solution consiste à refouler le plastique vers le centre du couvercle où il formera un léger bourrelet annulaire qui permettra d'améliorer les qualités mécaniques de ce couvercle et en particulier sa rigidité.The second solution is to push the plastic towards the center of the lid where it will form a slight annular bead that will improve the mechanical properties of the lid and in particular its rigidity.
Les figures 1 et 2 illustrent l'une et l'autre de ces deux solutions. Figures 1 and 2 illustrate one and the other of these two solutions.
La figure 1 représente l'élimination d'une partie du plastique vers l'extérieur. Un ébauche de couvercle circulaire vue en coupe selon un diamètre (1) est constituée d'une âme en matière plastique (2) et de deux feuilles de métal (3) et (4).Figure 1 shows the removal of a portion of the plastic to the outside. A circular cover blank in section according to a diameter (1) consists of a plastic core (2) and two metal sheets (3) and (4).
On chauffe le bord circulaire de l'ébauche sur tout son pourtour: zones (5) et (6) de façon à ramollir ou même à fondre le plastique. Cette zone correspond à celle où le couvercle sera roulé sur un petit diamètre. On applique alors sur toute la périphérie de l'ébauche une pression représentée par les flèches. Le plastique liquide ou au moins ramolli flue alors vers l'extérieur et forme un bourrelet (7) vers l'extérieur du couvercle. La zone où une partie de la matière plastique a été éliminée peut alors être pliée sur un faible rayon sans que l'on observe de fissures.The circular edge of the blank is heated around its entire periphery: zones (5) and (6) so as to soften or even melt the plastic. This zone corresponds to that where the lid will be rolled on a small diameter. A pressure represented by the arrows is then applied over the entire periphery of the blank. The liquid or at least softened plastic then flows outwardly and forms a bead (7) towards the outside of the lid. The area where part of the plastic material has been removed can then be folded over a small radius without cracks being observed.
La figure 2 représente l'élimination du plastique vers le centre du couvercle. Un ébauche de couvercle circulaire vue en coupe selon un diamètre (11) est constituée d'une ame en matière plastique (12) et de deux feuilles de métal (13) et (14). On chauffe une zone annulaire de l'ébauche à faible distance du bord (15) et (16) de façon à ramollir ou même à fondre le plastique. On applique alors sur toute la périphérie de l'ébauche une pression représentée par les flèches et s'exerçant sur la zone où le couvercle sera roulé. Le plastique liquide ou au moins ramolli ne peut fluer vers l'extérieur puisque le bord lui-même n'est pas chauffé et que le plastique y est donc demeuré solide. I1 fluera donc vers le centre du couvercle et va former un bourrelet (17), (18), situé encore dans la zone chauffée et qui absorbe le plastique expulsé par la pression. Le bord de l'ébauche d'où la matière plastique a été éliminée complètement ou presque complètement peut alors être plié sur un faible rayon sans que l'on observe de fissures.Figure 2 shows the removal of the plastic towards the center of the lid. A circular cover blank in section according to a diameter (11) consists of a plastic core (12) and two metal sheets (13) and (14). An annular zone of the blank is heated a short distance from the edge (15) and (16) so as to soften or even melt the plastic. A pressure represented by the arrows and acting on the area where the lid is rolled is then applied over the entire periphery of the blank. The liquid plastic or at least softened can not flow outward since the edge itself is not heated and so the plastic has remained solid. It will therefore flow towards the center of the lid and form a bead (17), (18), still located in the heated zone and which absorbs the plastic expelled by the pressure. The edge of the blank where the plastic material has been eliminated completely or almost completely can then be folded over a small radius without cracks being observed.
Le procédé ci-dessus décrit peut être appliqué également dans ces deux variantes à la partie supérieure des parois de boîtes. Le principe reste le même: on chauffe la partie supérieure de la paroi et les pressions, au lieu d'être appliquées perpendiculairement au plan du couvercle sont appliquées radialement.The method described above can be applied also in these two variants to the upper part of the walls of boxes. The principle remains the same: the upper part of the wall is heated and the pressures, instead of being applied perpendicularly to the plane of the cover, are applied radially.
Les couvercles à ouverture facile ou à ouverture standard et les boîtes en complexe métalloplastique du type métalpolymère-métal selon l'invention sont caractérisées en ce que, à l'endroit où, en vue du sertissage, le couvercle ou la boîte doivent être roulés sur un petit diamètre, l'épaisseur de matière plastique formant l'aine a été réduite d'au moins 50 %. The easy-opening or standard opening lids and the metal-metal-polymer-type metal-plastic complex boxes according to the invention are characterized in that, at the point where, in order to crimp, the lid or box must be rolled on a small diameter, the thickness of plastic material forming the groin has been reduced by at least 50%.
Aussi bien pour les boîtes que pour les convercles, il est possible et recommandé d'utiliser des polymères recyclés.For both boxes and convergents, it is possible and recommended to use recycled polymers.
EXEMPLES
Exemple 1.EXAMPLES
Example 1
Une bande de polypropylène de 140 micromètres d'épaisseur a été revêtue sur chacune de ses faces d'une couche de 5 micromètres d'épaisseur d'un adhésif constitué d'une feuille de polypropylène modifié à l'acide maléfique. Les deux feuilles d'adhésif ont été appliquées sur la feuille à froid par passage entre des rouleaux. La bande composite ainsi obtenue a été ensuite introduite en continu entre deux feuilles de 80 micromètres d'épaisseur d'alliage d'aluminium 3003, alliage au manganèse selon les normes "Aluminum Association" et préchauffées par passage dans un four à une température de 200ex de façon à fondre l'adhésif. Le complexe MPM obtenu a était alors introduit entre des rouleaux pour le thermocoller.A 140 micron thick polypropylene web was coated on each of its faces with a layer 5 microns thick of an adhesive made of a polypropylene sheet modified with maleic acid. Both sheets of adhesive were applied to the cold sheet by passage between rollers. The composite strip thus obtained was then introduced continuously between two sheets of 80 micrometers thick aluminum alloy 3003, manganese alloy according to the "Aluminum Association" standards and preheated by passing through an oven at a temperature of 200 ° C. in order to melt the adhesive. The MPM complex obtained was then introduced between rollers to thermobond.
A partir de ce complexe, on a découpé des flans circulaires de 75,4 mm de diamètre. Ces flans ont été ensuite emboutis pour donner des couvercles de diamètre 65 mm . Avant de procéder au roulage des bords, ces bords ont été traités selon le schéma de la figure 1 en les chauffant par induction à une température de 200 C de façon à fondre le plastique. Une pression de 1500 kPa a été appliquée sur le pourtour du couvercle de façon à expulser une partie du plastique central de la zone chauffée. Les bords des couvercles ont été ensuite roulés en vue du sertissage. Au cours de cette opération, aucune fissure du métal ni du plastique n'a été mise en évidence
Exemple 2
Une couche de polyéthylène basse densité de 150 micromètres d'épaisseur a été extrudée entre deux feuilles de 80 micromètres d'épaisseur d'aluminium préchauffées par passage dans un four à une température de 200"C sans interposition d'adhésif. Le complexe MPM obtenu était alors passé entre des rouleaux pour le thermocoller. A partir de ce complexe, on a découpé des flans circulaires de 75,4 mm de diamètre. Avant de procéder au roulage des bords, ces bords ont été traités selon le schéma de la figure 2 en les chauffant par induction à une température de 200 "C de façon à fondre le plastique dans une zone proche du bord, mais à une petite distance. Une pression de 1500 kPa a été appliquée sur le pourtour du couvercle de façon à expulser une partie du plastique de l'âme de la zone chauffée vers le centre du couvercle. Les bords des couvercles ont été ensuite roulés dans la zone vidée de son aine plastique en vue du sertissage. Au cours de cette opération, aucune fissure du métal ni du plastique n'a été mise en évidence
Exemple 3
Une couche de polyester de 150 micromètres d'épaisseur a été extrudée entre deux feuilles de 80 micromètres d'épaisseur d'aluminium préchauffées par passage dans un four à une température de 280"C sans interposition d'adhésif. Le complexe
MPM obtenu était alors passé entre des rouleaux pour le thermocoller. A partir de ce complexe, on a découpé des flans circulaires de 75,4 mm de diamètre. Avant de procéder au roulage des bords, ces bords ont été traités selon le schéma de la figure 2 en les chauffant par induction à une température de 280 "C de façon à fondre le plastique dans une zone proche du bord, mais à une petite distance. Une pression de 1500 kPa a été appliquée sur le pourtour du couvercle de façon à expulser une partie du plastique de l'aine de la zone chauffée vers le centre du couvercle. Les bords des couvercles
ont été ensuite roulés dans la zone vidée de son gme plastique
en vue du sertissage. Au cours de cette opération, aucune
fissure du métal ni du plastique n'a été mise en évidence From this complex, circular blanks 75.4 mm in diameter were cut. These blanks were then stamped to give lids 65 mm in diameter. Before proceeding with the rolling of the edges, these edges were treated according to the diagram of Figure 1 by heating them by induction at a temperature of 200 C so as to melt the plastic. A pressure of 1500 kPa was applied on the periphery of the lid so as to expel a portion of the central plastic of the heated zone. The edges of the lids were then rolled for crimping. During this operation, no cracks in metal or plastic were highlighted
Example 2
A layer of low density polyethylene 150 micrometers thick was extruded between two sheets of 80 microns of aluminum thickness preheated by passing through a furnace at a temperature of 200 ° C. without the interposition of adhesive. It was then passed between rolls to heat-seal it, and 75.4 mm diameter circular blanks were cut from this complex, and before rolling the edges, these edges were treated according to the diagram in FIG. by induction heating them to a temperature of 200 ° C so as to melt the plastic in an area near the edge, but at a small distance. A pressure of 1500 kPa was applied on the periphery of the lid so as to expel a portion of the plastic core from the heated zone towards the center of the lid. The edges of the lids were then rolled into the emptied area of his plastic groin for crimping. During this operation, no cracks in metal or plastic were highlighted
Example 3
A 150 micron thick polyester layer was extruded between two pre-heated 80 micron thick sheets of aluminum by passing through an oven at a temperature of 280 ° C without the interposition of adhesive.
MPM obtained was then passed between rolls to thermocollate it. From this complex, circular blanks 75.4 mm in diameter were cut. Before rolling the edges, these edges were processed according to the scheme of Figure 2 by inductively heating them to a temperature of 280 ° C so as to melt the plastic in an area near the edge, but at a small distance A pressure of 1500 kPa was applied around the lid to expel some of the groin plastic from the heated area to the center of the lid.
were then rolled into the emptied area of his plastic gum
for crimping. During this operation, no
crack of metal or plastic has been highlighted
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Patent Citations (2)
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