FR2786715A1 - Procede de fabrication d'un boitier de conditionnement a parois fines comportant un reservoir de fond - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un boîtier comprenant :. un manchon sensiblement cylindrique définissant une paroi latérale (22),. une paroi de fond (31) et une paroi de sommet (50) pour fermer respectivement un bord de fond (F) et un bord opposé de sommet (S) du manchon,. un réservoir étanche (40) fixé à l'intérieur du boîtier sur la paroi de fond, ledit procédé comportant :a) le formage d'une feuille de matériau (10) pour constituer une pièce (20) comprenant le manchon et une partie (21) venue de matière avec ledit manchon et fermant un premier bord (S) du manchon,b) l'obturation étanche du bord de sommet (S) du manchon par une paroi de sommet (50) non venue de matière avec ledit manchon,caractérisé en ce que ledit premier bord du manchon est le bord de sommet, et en ce que le procédé comporte également, entre les étapes a et b, l'obturation du bord de fond (F) du manchon par un module (30) comprenant la paroi de fond sur laquelle est déjà fixé le réservoir (étape a'), puis la découpe du bord de sommet du manchon (étape a ").

Description

La présente invention concerne les boîtiers de conditionnement de forme

généralement cylindrique et comportant une paroi de sommet et une paroi de fond, Plus précisément, I'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de boîtier pour le conditionnement de produits, et un boîtier

fabriqué par ce procédé.

Plus précisément encore, I'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le conditionnement de boissons ou d'aliments, ou encore de produits cosmétiques, pharmaceutiques, ou industriels. Les boîtiers connus peuvent être réalisés en particulier sous la forme de canettes contenant une boisson gazeuse ou non, ou encore de boîtiers pressurisés renfermant des particules liquides ou solides associées à un

gaz propulseur.

De tels boîtiers qui sont aujourd'hui très largement répandus constituent un conditionnement pratique, facilement stockable et transportable. Ils sont généralement (mais non exclusivement) fabriqués avec un matériau métallique, par exemple l'aluminium ou encore l'acier. De manière connue, ils sont fabriqués selon l'un des deux modes suivants: Le mode dit " trois pièces " consiste schématiquement à: 1. assembler (par exemple par soudage électrique) deux bords opposés d'une première feuille de matériau sensiblement rectangulaire pour constituer une paroi latérale ayant la forme générale d'un manchon cylindrique, 2. fermer une première ouverture d'extrémité de ce manchon par une deuxième feuille constituant une paroi de fond, par exemple par sertissage, 3. fixer (en général par sertissage) sur la deuxième ouverture d'extrémité

du manchon une troisième feuille constituant une paroi de sommet.

Pour la fabrication de boîtiers selon ce premier mode, on utilise pour la paroi latérale une feuille de matériau dont l'épaisseur relativement importante permet au manchon d'être assez résistant pour être manipulé

sans dommage avant l'ajout de la paroi de fond.

Le deuxième mode, dit " deux pièces ", consiste quant à lui à: 1. emboutir et réemboutir, ou emboutir et étirer une première feuille de matériau de manière à former une première pièce comprenant la paroi latérale cylindrique du boîtier et le fond venu de matière (c'est à dire provenant de la même feuille de matériau), 2. sertir une deuxième feuille constituant une paroi de sommet sur

l'ouverture unique de cette première pièce.

Une différence importante entre les deux modes est que dans le mode " deux pièces " la paroi latérale cylindrique est constamment maintenue par le fond du boîtier venu de matière, ce qui permet d'utiliser des feuilles de matériau nettement plus minces que dans le mode " trois

pièces ".

Cette caractéristique du mode de fabrication " deux pièces " permet d'effectuer des économies importantes sur le coût de matière qui représente une part significative du prix de revient d'un boîtier, et rend ainsi ce mode

particulièrement avantageux.

De plus, ce mode autorise des cadences de fabrication plus élevées

que le mode " trois pièces ".

Par ailleurs, pour de nombreuses applications on peut souhaiter ajouter à l'intérieur du boîtier un réservoir supplémentaire souple ou rigide, solidaire de la paroi de fond ou de la paroi de sommet du bottier, ainsi que

des moyens pour accéder au réservoir au travers de ladite paroi du boîtier.

De manière connue, on peut ainsi par exemple fixer sur le dessus de la paroi de fond d'un boîtier aérosol une enveloppe souple, pour séparer à l'intérieur du boîtier un premier espace rempli d'un gaz propulseur sous pression, d'un deuxième espace qui contient un produit à propulser hors du boîtier par une valve de la paroi de sommet. Dans ce cas, on peut monter une deuxième valve sur un orifice traversant la paroi de fond du boîtier,

pour permettre le remplissage du premier espace par le gaz propulseur.

On connaît également des canettes dans lesquelles une boisson est en contact avec une cartouche réfrigérante pressurisée, montée sur la face interne d'une paroi de la canette, l'ouverture de la cartouche de l'extérieur (par exemple par perçage de la paroi de la canette et de la cartouche, ou par l'actionnement d'une valve de la cartouche traversant la paroi de la canette) provoquant l'échappement d'un gaz qui s'accompagne d'un

refroidissement de la cartouche et donc de la boisson.

Le brevet WO 96/37743 enseigne une telle canette de boisson dans laquelle le gaz s'échappe par une ouverture de la paroi supérieure de la

canette après s'être détendu en ayant produit du froid.

Or la paroi supérieure des boîtiers est généralement déjà encombrée par les moyens de distribution du produit du boîtier (valve d'un boîtier

aérosol, languette d'arrachage d'une canette de boisson).

De plus, dans le cas spécifique des canettes à cartouche réfrigérante l'échappement du gaz réfrigérant vers le haut: * d'une part serait potentiellement dangereux pour l'utilisateur se trouvant en regard de la paroi supérieure de la canette, et d'autre part refroidirait considérablement ladite paroi supérieure qui se trouve en contact avec la bouche de l'utilisateur lorsque celui-ci boit le contenu de la canette, de sorte que l'utilisation serait inconfortable et qu'il existerait même dans ce cas un risque que les lèvres de l'utilisateur

se collent sur la paroi supérieure de la canette.

Pour de nombreuses applications (telles que par exemple, mais de manière non limitative, I'application évoquée ci-dessus) il est donc

préférable de fixer le réservoir sur la paroi inférieure du boîtier.

On connaît ainsi (par exemple par les documents US 3,726,106 et WO 97/21964) des boîtiers comportant sur leur paroi de fond un réservoir étanche muni de moyens tels qu'une valve pour communiquer avec l'extérieur. Mais ces boîtiers sont fabriqués selon le mode " trois pièces " et

leur paroi latérale est donc épaisse, ce qui rend leur coût élevé.

Il existe également des boîtiers dans lesquels un réservoir est intégré sur la paroi de fond, fabriqués selon le mode " deux pièces " pour réaliser des économies de matière. On trouvera dans les brevets WO 93/15960,

WO 96/37742 et WO 97/38271 des exemples de tels boîtiers.

Mais la fixation du réservoir sur le fond de tels boîtiers, le perçage de ce fond et la fixation d'un élément traversant tel qu'une valve rendent la fabrication de ces boîtiers complexe et délicate. En effet, la paroi latérale des boîtiers " deux pièces " qui est destinée à être soutenue par la pression interne du produit remplisant le boîtier est en elle-même très fragile en raison de sa minceur, et les manipulations nécessaires aux opérations évoquées ci-dessus nécessiteraient un équipement spécifique et coûteux, et ne pourraient se faire à une cadence correspondant à un rendement industriel standard (de l'ordre de 1000 unités par minute sur une chaîne de fabrication de canettes

par exemple).

Le but de l'invention est de permettre la fabrication de boîtiers à paroi latérale mince telle qu'une paroi latérale formée par emboutissage-étirage ou emboutissage-réemboutissage d'une feuille de matériau, comprenant sur leur paroi de fond un réservoir associé à un élément traversant, selon un processus particulièrement simple pouvant se dérouler à une cadence

compatible avec les installations actuelles.

Afin d'atteindre ce but, l'invention propose selon un premier aspect un procédé de fabrication d'un boîtier comprenant: À un manchon sensiblement cylindrique définissant une paroi latérale, ò une paroi de fond et une paroi de sommet pour fermer respectivement un bord de fond et un bord opposé de sommet du manchon, * un réservoir étanche fixé à l'intérieur du boîtier sur la paroi de fond, ledit procédé comportant: a) le formage d'une feuille de matériau pour constituer une pièce comprenant le manchon et une partie venue de matière avec ledit manchon et fermant un premier bord du manchon, b) I'obturation étanche du bord de sommet du manchon par une paroi de sommet non venue de matière avec ledit manchon, caractérisé en ce que ledit premier bord du manchon est le bord de sommet, et en ce que le procédé comporte également, entre les étapes a et b, l'obturation du bord de fond du manchon par un module comprenant la paroi de fond sur laquelle est déjà fixé le réservoir (étape a'), puis la

découpe du bord de sommet du manchon (étape a").

Des variantes préférées mais non limitatives du procédé selon I'invention sont les suivantes:

- I'étape de formage est un emboutissage-réemboutissage.

- I'étape de formage est un emboutissage -étirage.

- l'étape de formage comprend une extrusion.

- le procédé comporte entre les étapes a et a' la décoration

extérieure et le vernis intérieur de la paroi latérale.

- le procédé comporte entre les étapes a" et b une étape de lavage.

- le réservoir étanche est une cartouche goujonnée sur la paroi de fond et munie d'une valve qui traverse la paroi de fond pour être actionnée

par un utilisateur.

- ladite cartouche contient un liquide apte à se détendre en phase gazeuse lorsqu'il est mis en contact avec l'atmosphère, suite à

l'actionnement de ladite valve.

- les étapes d'obturation des bords du manchon sont effectuées par sertissage. Selon un deuxième aspect, I'invention propose une canette destinée à contenir un produit, notamment liquide, fabriquée par une des variantes décrites ci-dessus du procédé selon l'invention. Avantageusement, ledit

réservoir est en contact avec le produit lorsque la canette est remplie.

Enfin, selon un troisième aspect, I'invention propose également un boitier aérosol fabriqué par une des variantes décrites ci-dessus du procédé

selon l'invention.

D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux

à la lecture de la description ci-dessous d'une forme de mise en oeuvre du

procédé selon l'invention pour la fabrication d'une canette de boisson. Cette

description est faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels les

figures 1, 2 3, 4 et 5 sont cinq vues schématiques de cinq étapes successives de la fabrication d'une canette de boisson selon l'invention (la canette étant représentée à l'envers sur les figures 2 à 4 et à l'endroit sur la

figure 5), et la figure 3b est une vue de détail de la figure 3.

En référence tout d'abord à la figure 1, la première étape de fabrication d'une canette selon l'invention consiste à emboutir par une matrice 5 et étirer une feuille 10, jusqu'à obtenir un corps de canette généralement cylindrique 20 fermé à une de ses extrémités située du côté référencé <" S " par une partie 21 de feuille, alors que son autre extrémité située du côté référencé " F " débouche sur une ouverture 210, comme

représenté sur la figure 2.

Cette étape d'emboutissage-étirage peut être remplacée par un emboutissage-réemboutissage de la feuille 10 pour obtenir le corps cylindrique 20 (plusieurs matrices de plus en plus profondes et de moins en

moins larges étant alors successivement mises en oeuvre).

Cette première étape s'apparente ainsi au début de la fabrication de canettes " deux pièces ", qui comprend aussi généralement un

emboutissage-étirage ou un emboutissage-réemboutissage.

Toutefois, si dans la fabrication de canettes " deux pièces " cette opération se fait de manière à obtenir un corps cylindrique fermé du côté correspondant au fond de la canette, I'emboutissage est adapté ici pour que la partie d'extrémité 21 du corps 20 corresponde au côté S du sommet de la canette, le côté F du corps 20 qui est ouvert correspondant au fond de la canette. La forme de la matrice 5 (ou des matrices successives, dans le cas d'un emboutissage-réemboutissage) est adaptée pour former un retrain 210 adjacent à la partie d'extrémité 21. Ce retrain qui apparaît sur la figure 2 permet de réduire le diamètre de la paroi de sommet qui obturera le sommet de la canette comme on va le décrire. Il permet également de

rigidifier le corps 20.

On notera ici que le fait d'emboutir la feuille 10 vers le côté S de sommet de la canette permet de former ce retrain 210 de manière particulièrement simple par rapport à un emboutissage classique dirigé vers le fond de la canette. En effet, une opération supplémentaire est nécessaire dans le cas d'un emboutissage classique pour ramener une partie de la paroi latérale vers l'intérieur de la canette afin de former le retrain, Le corps de la canette apparaît ainsi renversé sur la figure 2 (comme sur les figures 3 et 4 qui suivent). Lors de l'emboutissage-étirage, I'épaisseur de la paroi latérale 22 du corps 20 est réduite de la même manière que pour la fabrication d'une canette " deux pièces >", de sorte qu'on utilise une faible quantité de matière pour former cette paroi latérale

ce qui est particulièrement économique.

La feuille 10 peut être en métal, de préférence en aluminium ou en acier. Dans un mode de réalisation alternatif, le corps 20 peut également être réalisé en heurtant une pastille de matière placée au fond d'un moule puis en extrudant la matière le long des parois latérales de ce moule. Enfin, le corps 20 peut également être réalisé par extrusion-soufflage d'un

plastique, par exemple du PET.

On procède ensuite de manière classique à la décoration extérieure de la paroi latérale 22 qui, étant rigidifiée par la partie d'extrémité 21, est assez solide pour être manipulée sans dommage par des machines classiques de fabrication de canettes. On procède alors également à l'enduit de intérieur du corps 20 (intérieur de la paroi latérale 22 et de la

partie d'extrémité 21).

En référence à la figure 3, un module de fond 30 est serti sur l'ouverture 210 du corps 20 qui est située du côté F, de manière à former avec la paroi latérale 22 un assemblage étanche et pouvant résister à une pression correspondant à la pression interne dans une canette remplie et fermée (ladite pression interne permettant également, comme dans le cas des canettes " deux pièces ", de s'opposer à l'effondrement de la paroi

latérale lors de manipulations par un utilisateur).

Ce module de fond 30 comprend une plaque 31 qui est une plaque classique de fond de canette " trois pièces ", déjà assemblée avec une cartouche 40 en forme générale de doigt qui est destinée à contenir un gaz

liquéfié par compression tel que par exemple du dioxyde de carbone.

Préalablement au sertissage du module 30 sur le corps 20 (qui s'effectue de manière classique similaire au sertissage de la plaque de sommet d'une canette " trois pièces "), on a constitué ce module 30: À par goujonnage d'une valve 42 sur une extrémité de la cartouche 40 (goujonnage G1). La valve 42 permettra comme on va le voir

l'échappement du gaz qui sera contenu dans la cartouche.

Le fait de réaliser la liaison entre la valve et la cartouche par goujonnage permet de garantir que la liaison entre est parfaitement hermétique et résistante à une pression tant interne qu'externe. On assure ainsi l'étanchéité de la cartouche vis-à-vis du contenu de la canette, et on garantit que le gaz qui sera contenu dans la cartouche ne s'échappera pas dans la boisson, - puis par goujonnage de la cartouche 40 portant la valve 42, sur la face 310 convexe d'une plaque de fond bombée 31, percée d'une ouverture centrale 311 (goujonnage G2). La plaque de fond 31 est une plaque bombée standard telle que celles utilisées classiquement

pour les canetes " trois pièces ".

Ce deuxième goujonnage G2 est effectué de manière à ce que l'extrémité de la cartouche 40 qui porte la valve 42 débouche sur la face

320 concave de la plaque de fond 31.

Ainsi, lorsque le module 30 est serti sur le corps 20 la valve 42 est affleurante, ou légèrement saillante, à l'extérieur de la canette dans la cavité C de culot de fond définie par la plaque bombée 31 (la face concave 320 de la plaque 31 étant alors tournée vers l'extérieur de la canette). La figure 3b montre le détail du principe de fixation de la cartouche sur la

plaque 31 de fond.

La valve 42 est ainsi accessible de l'extérieur de la canette et peut être actionnée par un utilisateur pour permettre au gaz de s'échapper de la

cartouche remplie.

La cartouche 40 est de longueur sensiblement inférieure à la hauteur H de la paroi latérale 22 de la canette, de manière à pouvoir être totalement engagée dans la canette lors du sertissage du module de fond

30. On va décrire plus loin la fonction de la cartouche 40.

Comme représenté sur la figure 4, on coupe ensuite l'extrémité du sommet S de la canette, afin de définir un bord 23 transversal régulier. On procède alors au lavage de la canette, pour éliminer tous les dépôts et

toutes les poussières résultant des précédentes opérations.

La canette est ensuite remplie de boisson gazeuse ou non, de

manière connue, et une plaque de sommet 50 est sertie sur le bord 23.

Cette plaque de sommet est entièrement classique et comporte un anneau solidaire d'une languette de la plaque fragilisée par des contours de

moindre épaisseur pour pouvoir être arrachée par un utilisateur.

Cette étape de remplissage de la canette et de sertissage d'une paroi de sommet est effectuée de manière connue, sur des installations classiques. Une fois la canette fermée, une pression suffisante pour s'opposer à la déformation de la paroi latérale 22 lorsqu'on serre la canette avec la main est maintenue à l'intérieur de la canette par un gaz inerte tel que l'azote injecté sous pression avant le sertissage de la plaque de sommet 50, ou bien par un gaz tel que du dioxyde de carbone dissous dans le liquide de

boisson au moment du remplissage de la canette.

Les plaques 30 et 50 sont de préférence en aluminium ou en acier, et sont avantageusement réalisées dans le même matériau que ladite paroi latérale. Il apparaît ainsi que le procédé selon l'invention permet de fabriquer une canette dont la paroi de fond est solidaire d'une cartouche 40 et comprend une ouverture 311 associée à la cartouche, ladite canette ayant une paroi latérale 22 fine ne nécessitant que peu de matière pour sa

fabrication pour sa fabrication.

On remarquera que lors du déroulement du procédé selon l'invention la fine paroi latérale 22 est toujours rigidifiée par une partie de fond ou de sommet dont elle est solidaire, ce qui permet au procédé de se dérouler avec des équipements standards pour la fabrication de boîtiers " deux pièces ". Ceci constitue un avantage très important du procédé selon l'invention par rapport à une fabrication de boîtiers " deux pièces " dans le fond desquels on intègre une cartouche. En effet, une telle intégration nécessiterait comme on l'a dit un équipement spécifique, et ne pourrait se

dérouler à une cadence rapide.

Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la cartouche 40 est remplie d'un gaz liquéfié sous pression. Ce gaz peut être injecté dans la cartouche avant ou après le remplissage de la canette par le liquide de boisson, ou encore simultanément au remplissage de la canette par la boisson. Dans l'exemple particulier du présent mode de réalisation, le gaz contenu dans la cartouche 40 est destiné à modifier la température de la

boisson (refroidissement ou réchauffement de la boisson).

La cartouche 40 peut également être remplie d'un gaz utilisé à d'autres fins que la modification de la température d'une boisson (toute autre utilisation de l'énergie dissipée lors de l'échappement du gaz pouvant

être envisagée), ou encore être utilisée pour contenir un objet.

Revenant à la description d'un mode de réalisation particulier de

l'invention, lors de la libération du gaz par suite de l'actionnement de la valve 42 par un utilisateur, le gaz se détend et s'échappe au travers du fond de la canette. Cette détente modifie la température de la cartouche, qui par sa surface de contact avec le liquide contenu dans la canette modifie la

température dudit liquide.

L'utilisateur peut alors ouvrir la canette par l'arrachage de la languette de la plaque de sommet et consommer, même en l'absence de dispositif de stockage climatisé, une boisson rafraîichie (dans le cas d'une cartouche 40 remplie d'un gaz réfrigérant), ou réchauffée (dans le cas d'un

gaz réchauffant).

On notera que le fait que le gaz s'échappe du côté du fond de la canette rend l'utilisation du dispositif particulièrement sûre et confortable, car l'échappement du gaz ne risque pas de se faire en direction de I'utilisateur, ni de modifier excessivement la température de la plaque de sommet qui est en contact avec la bouche de l'utilisateur quand celui- ci

absorbe la boisson.

Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation

décrit ci-dessus.

En particulier, I'invention s'applique également à la fabrication de boîtiers aérosols, pour l'implantation de cartouches remplies d'un gaz ou contenant un objet (par exemple pour des boîtiers aérosols contenant une

crème ou un produit alimentaire).

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un boîtier comprenant: À un manchon sensiblement cylindrique définissant une paroi latérale (22), 10. une paroi de fond (31) et une paroi de sommet (50) pour fermer respectivement un bord de fond (F) et un bord opposé de sommet (S) du manchon, un réservoir étanche (40) fixé à l'intérieur du boîtier sur la paroi de fond, ledit procédé comportant: a) le formage d'une feuille de matériau (10) pour constituer une pièce (20) comprenant le manchon et une partie (21) venue de matière avec ledit manchon et fermant un premier bord (S) du manchon, b) I'obturation étanche du bord de sommet (S) du manchon par une paroi de sommet (50) non venue de matière avec ledit manchon, caractérisé en ce que ledit premier bord du manchon est le bord de sommet, et en ce que le procédé comporte également, entre les étapes a et b, l'obturation du bord de fond (F) du manchon par un module (30) comprenant la paroi de fond sur laquelle est déjà fixé le réservoir (étape a'),

puis la découpe du bord de sommet du manchon (étape a").

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'étape de formage est un emboutissage-réemboutissage.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'étape de formage est un emboutissage -étirage.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

l'étape de formage comprend une extrusion.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en

ce qu'il comporte entre les étapes a et a' la décoration extérieure et le

vernis intérieur de la paroi latérale (22).

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en

ce qu'il comporte entre les étapes a" et b une étape de lavage.

7. Procédé selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que le réservoir étanche est une cartouche (40) goujonnée sur la paroi de fond (31) et munie d'une valve (42) qui traverse la

paroi de fond pour être actionnée par un utilisateur.

8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite cartouche contient un liquide apte à se détendre en phase gazeuse lorsqu'il est mis en contact avec l'atmosphère, suite à

l'actionnement de ladite valve (42).

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé en ce que les étapes d'obturation des bords (F, S) du manchon

sont effectuées par sertissage.

10. Canette destinée à contenir un produit, notamment liquide,

fabriquée par le procédé selon l'une des revendications précédentes.

11. Canette selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit réservoir est en contact avec le produit lorsque la canette est

remplie.

12. Boîitier aérosol fabriqué par le procédé selon l'une des

revendications 1 à 9.