WO2015075324A1 - Procédé de fabrication de capsules de bouchage métalliques brillantes - Google Patents

Procédé de fabrication de capsules de bouchage métalliques brillantes Download PDF

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WO2015075324A1
WO2015075324A1 PCT/FR2014/000243 FR2014000243W WO2015075324A1 WO 2015075324 A1 WO2015075324 A1 WO 2015075324A1 FR 2014000243 W FR2014000243 W FR 2014000243W WO 2015075324 A1 WO2015075324 A1 WO 2015075324A1
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WO
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capsule
stamping
typically
metal
blank
Prior art date
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PCT/FR2014/000243
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Nicolas ROSTAING
Christian DESCLOS
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Constellium France
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    • B21D22/20—Deep-drawing
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    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D41/00—Caps, e.g. crown caps or crown seals, i.e. members having parts arranged for engagement with the external periphery of a neck or wall defining a pouring opening or discharge aperture; Protective cap-like covers for closure members, e.g. decorative covers of metal foil or paper
    • B65D41/02—Caps or cap-like covers without lines of weakness, tearing strips, tags, or like opening or removal devices
    • B65D41/04—Threaded or like caps or cap-like covers secured by rotation

Definitions

  • the invention relates to the field of closure caps comprising an outer metal shell of aluminum alloy and in particular screw caps which comprise an inner insert typically made of plastic and threaded.
  • These capsules are intended for capping containers, mainly glass bottles containing alcoholic beverages and especially wine or spirits.
  • the invention relates more particularly to a method of manufacturing these capsules to obtain a substantially uniform brightness on the top, or head, and on the "vertical" wall or skirt of the outside of the capsule.
  • the aluminum alloy capping capsules are typically manufactured as follows:
  • a stamping press forms blanks of capsules from a strip or sheet also called format, cut into blanks, varnished on both sides, with a typical thickness ranging from 0.15 to 0.25 mm without taking into account account varnish.
  • a typical thickness ranging from 0.15 to 0.25 mm without taking into account account varnish.
  • one to three stamping passes may be required.
  • the brilliant appearance of the capsule is essentially given by the quality of the varnish.
  • the glossy appearance can be obtained on the final capsule by a metallization process whose rates are generally low.
  • the quality of the glossy appearance remains substantially unchanged on the head of the blank, but is very degraded on the skirt which has a more or less matte appearance.
  • the invention aims to solve this problem by proposing a method retaining the initial glossy appearance over the entire surface of the blank, head and skirt, under industrially economic conditions for the market of caps for capping beverage bottles.
  • the invention relates to a method of manufacturing metal closure caps comprising:
  • a step of stamping in one or more passes, said blank metal, typically with the aid of a drawing lubricant, so as to form a stamped blank, comprising a head and a skirt, typically axisymmetric according to an axial direction,
  • a step of degreasing thermally, typically at a temperature of 180 to 210 ° C, for a time of 3 to 5 minutes, or chemical in an alkaline medium, of said stamped blank, intended to typically eliminate the residues of lubricant, for forming a defatted blank that can be varnished
  • a possible step of protective varnishing and / or decoration and characterized in that it comprises, after optionally directly linked with the drawing step, at least one drawing step of passing the blank pressed by at least one drawing ring to lengthen the metal and thin it.
  • the blank has a thickness of 0.15 to 0.25 mm without taking into account the varnish.
  • the draw ratio (1- final thickness / initial thickness of the sheet or strip) is greater than or equal to 2.5%.
  • it is less than or equal to 30%.
  • only the face intended for the inside of the capsule is coated with a varnish before stamping and the face intended for the outside of the capsule is only after the degreasing step.
  • the two faces for the inside and outside of the capsule are coated with a varnish before stamping.
  • the lubricant used for stamping is volatile and removed by heating.
  • lubricant used for the drawing which advantageously is volatile and removed by heating, typically in a passage oven or in an oven.
  • the same lubricant can be used for the two stamping and drawing steps.
  • drawing and stretching steps are chained in two integrated steps, that is to say without any intermediate step and even more advantageously, they are carried out in one and the same press stroke.
  • the aluminum alloy may be, but not exclusively, AA3105 or AA8011.
  • the invention also relates to a metal closure cap manufactured by the method having one of the preceding characteristics, and characterized in that its roughness index Ra is less than 0.15 ⁇ , either of the "glossy” or “high gloss” type. And substantially uniform over the vertex assembly, or head, and skirt, or wall.
  • Figure 1 is a schematic section of the capsule used for the tests, after stamping, in this case in a pass, and before stretching according to the invention. Its height h is 17.6 mm, its top or head or "high” has a radius R of 49.8 mm and is connected to the skirt or vertical wall A with a radius R of 2.8 mm
  • FIG. 2 schematically illustrates the embodiment of the roughness measurements according to the NF EN ISO 4287 standard in the long-to-left direction, here for a stamped capsule, and to the right in the cross-direction, here for a stamped and stretched capsule. according to the invention.
  • FIG. 3 represents the roughness Ra in microns obtained for walls or skirts of capsule blanks, measured in the long direction from top to bottom of the wall, marked SL, or across at the top of the wall, labeled ST:
  • FIG. 4 represents in the same way the roughness obtained:
  • capsule C pressed and stretched according to the invention from glossy metal, on the top or top of the capsule,
  • FIG. 5 represents the pattern, in graduated scale composed of optical combs, used to quantify the brightness of the capsule walls by applying the standard NF EN ISO 10215 of image sharpness characterization on anodized products to apply it to the characterization of the brilliance.
  • the interest of the invention was therefore multiple: uniformize the thickness of the skirt over its entire height by minimizing the amount of material used, or allowing the manufacture of higher capsules without increasing the amount of material and finally, obtain a uniform level of gloss on the top or head and on the skirt or capsule wall.
  • the minimum rate of stretching is justified by the fact that the latter must at least bring the thickness of the entire skirt substantially uniformly to the value of the minimum thickness locally obtained after stamping (ie 0.203 mm in the case of Figure 1).
  • the latter depends on the stamping conditions (roughness of the tool, play, clamping pressure, lubrication). This minimum rate is generally considered to be 2.5 or even 3%.
  • the industrially acceptable stretching limit is 40%. A maximum draw ratio of approximately 30% is then obtained.
  • the formats were cut into stamping blanks with a diameter of 58.70 mm using a cutting punch.
  • the diameter of the matrix was 35.30 mm and its radius 1.10 mm.
  • the lubricant was of the type known as LAPPING OIL 67 from HENKEL.
  • the blanking pressure was adjusted to obtain a cup without creases.
  • This step made it possible to manufacture cups or capsules stamped referenced A and
  • Diameter of the punch 34.8 mm
  • gambling% being the stretching ratio, here of 10%, ie 0.1
  • step 1 that the thickness obtained in the skirt was not constant: -
  • the actual drawing is in fact 7%
  • - For the maximum thickness of 0.236 mm, actual stretching is actually 20%.
  • the minimum stretch is imposed by the minimum thickness of the skirt after stamping.
  • the minimum stretch to obtain a gloss recovered over the entire height of the skirt is 3.3%.
  • This value, corresponding to the stretch necessary to obtain the minimum thickness of the skirt after stamping of 0.203 mm over its entire height, is obtained by the formula already mentioned (1- final thickness / initial thickness) where the final thickness is 0.203 mm and the initial thickness 0.210 mm.
  • This step made it possible to manufacture drawn stretched capsules according to the invention, referenced C and D in FIGS. 3 and 4.
  • the surface roughness being all the brighter that the surface is smooth so the low roughness
  • the roughness of the capsule, stamped and stretched according to the invention was compared with the roughness of the capsule only stamped (according to the prior art), and finally with the roughness initial metal strip or sheet or starting format flat, before shaping the capsule.
  • the roughness was measured on the wall or skirt and on the top or top, partly partly flat, in the long direction (SL), from top to bottom of the wall, and in the direction through (ST) at the top of the wall, as shown in Figure 2.
  • the roughness was measured in the rolling direction (SL) and in the cross direction (ST).
  • FIG. 3 compares the roughness of the walls or skirts of capsules A and B of the prior art with those of capsules C and D according to the invention.
  • the roughness of the skirts of the capsules according to the invention are very similar in the long direction and in the cross direction, which is obviously of considerable importance because of its impact on the homogeneity of the gloss all over the skirt or wall.
  • FIG. 4 compares the roughness on the top or the top of the capsules A, B, C and D as well as on the E-shaped capsule only, according to the prior art, from non-gloss raw metal "Mill Finish", and on the Tape or sheet metal before stamping F, shiny sheet metal, and G, sheet mill “Mill Finish”. It clearly shows, by comparison between the capsules (A, B) and (C, D), that on the top (or top) of the capsule, the roughness is unchanged, that is to say that the invention does not change the shine of the top of the capsule. It is higher than the initial roughness of the glossy metal, but remains lower than the roughness of a mill finish metal. This point demonstrates the interest of using as a starting sheet, a shiny metal to make the most of the initial shine on the top of the capsule and obtain, by drawing, an improved shine on the whole, including the skirt or wall.
  • the graduated scale composed of optical combs, as shown in FIG. 5, was used and the rating, or scale of clarity, allowing a classification of the sharpness of the image, as in Table 1 below. :
  • the test consists in placing the capsule, skirt or wall at a distance d from the optical comb pattern and evaluating the class beyond which the streaks of the pattern are no longer visible or, more precisely, are no longer visually dissociable. .

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Abstract

Le procédé comprend : a) l'approvisionnement d'une bande ou tôle, en alliage d'aluminium de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant » ou « grand brillant », typiquement revêtue sur au moins l'une de ses deux faces, généralement la face destinée à l'intérieur de la capsule, d'une couche de vernis d'emboutissage, b) une première opération de découpage en disques appelés flans, c) une étape d'emboutissage, en une ou plusieurs passes, dudit métal en flan, typiquement à l'aide d'un lubrifiant d'emboutissage, de manière à former une ébauche emboutie, comprenant une tête et une jupe, typiquement axisymétrique selon une direction axiale, d) une étape de dégraissage de ladite ébauche emboutie, destinée à éliminer typiquement les restes de lubrifiant, pour former une ébauche dégraissée apte à être laquée, e) une étape éventuelle de vernissage de protection et décoration, et est caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape d'emboutissage, et avant celle de laquage, au moins une étape d'étirage consistant à faire passer l'ébauche emboutie par des bagues d'étirage afin d'allonger le métal et l'amincir. L'invention porte aussi sur une capsule de bouchage ainsi produite. Avantages : l'aspect brillant est conservé de manière uniforme sur l'ensemble de la surface extérieure de la capsule, tête et jupe.

Description

Procédé de fabrication de capsules de bouchage métalliques brillantes
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des capsules de bouchage comportant une coque extérieure métallique en alliage d'aluminium et notamment les capsules à vis qui comprennent un insert intérieur typiquement en matière plastique et fileté. Ces capsules sont destinées au bouchage de récipients, essentiellement des bouteilles en verre contenant des boissons alcoolisées et notamment du vin ou des spiritueux.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication de ces capsules permettant d'obtenir une brillance sensiblement uniforme sur le sommet, ou tête, et sur la paroi « verticale » ou jupe de l'extérieur de la capsule. Etat de la technique
Les capsules de bouchage en alliage d'aluminium sont fabriquées typiquement de la manière suivante :
- Une presse d'emboutissage forme des ébauches de capsules à partir d'une bande ou tôle encore appelée format, découpée en flans, vernis sur leurs deux faces, d'épaisseur typique allant de 0, 15 à 0,25 mm sans prendre en compte le vernis. Selon la hauteur de la jupe (longueur de l'ébauche de capsule), une à trois passes d'emboutissage peuvent être nécessaires.
L'aspect brillant de la capsule est essentiellement donné par la qualité du vernis. Dans certaines applications, plutôt de haut de gamme, l'aspect brillant peut être obtenu sur la capsule finale par un procédé de métallisation dont les cadences sont généralement faibles.
- Ces ébauches sont dégraissées en étuve à haute température, typiquement de 180 à 210°C, pendant un temps allant de 3 à 5 minutes, afin d'éliminer le lubrifiant d'emboutissage. - Elles sont ensuite laquées sur toute leur surface extérieure et sont passées en étuve afin de cuire la laque.
- Ces ébauches laquées sont imprimées sur la jupe, typiquement en sérigraphie, procédé connu de l'homme de métier sous l'appellation d' « Offset », avec un séchage final des encres en étuve.
- Un vernis de surimpression est enfin appliqué afin de protéger l'impression, ledit vernis étant séché lors d'un passage en étuve.
- L'ébauche ainsi obtenue est dotée d'un joint et/ou d'un insert plastique intérieur fileté. On notera que tous les alliages d'aluminium dont il est question dans ce qui suit sont désignés, sauf mention contraire, selon les désignations définies par Γ « Aluminum Association » dans les « Registration Record Séries » qu'elle publie régulièrement.
Problème posé
L'intérêt croissant pour des solutions esthétiques a amené la demanderesse à tester l'utilisation de bandes en alliage d'aluminium de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant » ou « grand brillant », c'est-à-dire présentant une rugosité Ra, mesurée selon la norme NF EN ISO 4287, typiquement inférieure à 0.15 μπι, voire 0.015 μπι dans le cas du « grand brillant », pour l'emboutissage des ébauches de capsules.
Toutefois, à l'issue de l'emboutissage, la qualité de l'aspect brillant demeure sensiblement inchangée sur la tête de l'ébauche, mais est très dégradée sur la jupe qui présente un aspect plus ou moins mat.
Ce problème est bien connu notamment du brevet EP 1 304 217 Bl de « Italcoat », dont demande prioritaire en 2001, qui le décrit au paragraphe [0005] et propose un procédé relativement complexe pour le résoudre.
Les solutions connues industriellement sont de deux sortes :
- Emboutissage de métal revêtu de vernis également sur la face correspondant à l'extérieur de l'ébauche de capsule ; c'est alors la brillance du vernis qui confère la brillance finale, en général de qualité moyenne, même si le métal de base est brillant, du fait que l'aspect devenu mat de la jupe est visible par transparence.
- Métallisation sur l'extérieur de l'ébauche de capsule finale, procédé généralement mis en œuvre pour des capsules en matière plastique et requérant une brillance exceptionnelle, mais ce procédé est lent et coûteux et de ce fait limité au domaine de l'emballage cosmétique.
L'invention vise à résoudre ce problème en proposant un procédé conservant l'aspect brillant initial sur toute la surface de l'ébauche, tête et jupe, dans des conditions industriellement économiques pour le marché des capsules de bouchage de bouteilles de boissons.
Objet de l'invention L'invention est relative à un procédé de fabrication de capsules métalliques de bouchage comprenant :
a) l'approvisionnement d'une bande ou tôle, en alliage d'aluminium de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant » ou « grand brillant », c'est-à-dire présentant une rugosité Ra, mesurée selon la norme NF EN ISO 4287, inférieure à 0.15 μπι, typiquement revêtue sur au moins l'une de ses deux faces, généralement la face destinée à l'intérieur de la capsule, d'une couche de vernis emboutissable, c'est-à-dire qui ne subit aucune détérioration au cours de l'emboutissage,
b) une première opération de découpage en disques appelés flans,
c) une étape d'emboutissage, en une ou plusieurs passes, dudit métal en flan, typiquement à l'aide d'un lubrifiant d'emboutissage, de manière à former une ébauche emboutie, comprenant une tête et une jupe, typiquement axisymétrique selon une direction axiale ,
d) une étape de dégraissage, thermique, typiquement à une température de 180 à 210°C, pendant un temps de 3 à 5 minutes, ou chimique en milieu alcalin, de ladite ébauche emboutie, destinée à éliminer typiquement les restes de lubrifiant, pour former une ébauche dégraissée apte à être éventuellement vernie, e) une étape éventuelle de vernissage de protection et/ou décoration, et caractérisé en ce qu'il comprend, après, éventuellement enchaînée directement avec l'étape d'emboutissage, au moins une étape d'étirage consistant à faire passer l'ébauche emboutie par au moins une bague d'étirage afin d'allonger le métal et l'amincir.
Typiquement, le flan a une épaisseur de 0.15 à 0.25 mm sans prendre en compte le vernis.
Selon le mode le plus commun, le taux d'étirage (1- épaisseur finale/épaisseur initiale de la tôle ou bande) est supérieur ou égal à 2.5 %.
Selon un mode préférentiel, il est inférieur ou égal à 30 %.
Selon un mode particulier de réalisation, seule la face destinée à l'intérieur de la capsule est revêtue d'un vernis avant emboutissage et la face destinée à l'extérieur de la capsule ne l'est qu'après l'étape de dégraissage.
Selon un autre mode, les deux faces destinées à l'intérieur et à l'extérieur de la capsule sont revêtues d'un vernis avant emboutissage.
De manière avantageuse, le lubrifiant utilisé pour l'emboutissage est volatil et éliminé par chauffage.
Il en va de même pour le lubrifiant utilisé pour l'étirage qui, avantageusement, est volatil et éliminé par chauffage, typiquement en four à passage ou en étuve.
Par ailleurs, le même lubrifiant peut être utilisé pour les deux étapes d'emboutissage et d'étirage.
De façon avantageuse, les étapes d'emboutissage et étirage sont enchaînées dans deux étapes intégrées, c'est à dire sans autre étape intermédiaire et encore plus avantageusement, elles sont réalisées en un seul et même coup de presse.
Enfin, l'alliage d'aluminium peut être, mais non exclusivement, du type AA3105 ou du type AA8011.
L'invention a également pour objet une capsule métallique de bouchage fabriquée par le procédé présentant l'une des caractéristiques précédentes, et caractérisée en ce que son indice de rugosité Ra est inférieur à 0.15 μιη, soit du type « brillant » ou « grand brillant », et sensiblement uniforme sur l'ensemble sommet, ou tête, et jupe, ou paroi.
Description des figures La figure 1 est une coupe schématique de la capsule utilisée pour les essais, après emboutissage, en l'occurrence en une passe, et avant étirage selon l'invention. Sa hauteur h est de 17.6 mm, son sommet ou tête ou encore « haut » a un rayon R de 49.8 mm et est relié à la jupe ou paroi verticale A avec un rayon R de 2.8 mm
La figure 2 illustre de manière schématique le mode de réalisation des mesures de rugosité selon la norme NF EN ISO 4287 suivant le sens long à gauche, ici pour une capsule emboutie, et à droite selon le sens travers, ici pour une capsule emboutie et étirée selon l'invention.
La figure 3 représente la rugosité Ra en microns obtenue pour des parois ou jupes d'ébauches de capsule, mesurées dans le sens long de haut en bas de la paroi, repéré SL, ou travers en haut de paroi, repéré ST :
Pour la capsule A, réalisée selon l'art antérieur à partir de métal brillant, donc emboutie et non étirée, toujours mesurées dans le sens long de haut en bas de la paroi, repéré SL, ou travers en haut de paroi, repéré ST,
Pour la capsule B, répétition des essais ci-dessus,
Pour la capsule C, emboutie puis étirée selon l'invention à partir de métal brillant, Pour la capsule D, répétition des essais ci-dessus,
La figure 4 représente de la même façon la rugosité obtenue :
Pour la capsule A, emboutie selon l'art antérieur à partir de métal brillant, sur le haut ou sommet de la capsule,
Pour la capsule B, répétition des essais ci-dessus,
Pour la capsule C, emboutie puis étirée selon l'invention à partir de métal brillant, sur le haut ou sommet de la capsule,
Pour la capsule D, répétition des essais ci-dessus,
Pour la capsule E, emboutie seulement selon l'art antérieur à partir de métal brut de laminage non brillant du type connu de l'homme de métier sous l'appellation « Mill Finish », (les deux points SL et ST sont confondus), Pour le repère F : sur métal en tôle à plat brillant de départ, avant emboutissage, Pour le repère G : métal en tôle à plat brut de laminage « Mill Finish ».
La figure 5 représente le motif, en échelle graduée composée de peignes optiques, utilisé pour quantifier la brillance des parois de capsule en appliquant la norme NF EN ISO 10215 de caractérisation de netteté d'image sur produits anodisés pour l'appliquer à la caractérisation de la brillance.
Description de l'invention
Comme précédemment mentionné, du fait d'un intérêt croissant du marché pour des capsules de bouchage esthétiques mais économiques, c'est-à-dire d'un coût compatible avec l'exigence du marché des bouteilles de boissons et non de celui des produits cosmétiques, la demanderesse a eu l'idée de tester l'utilisation de bandes en alliage d'aluminium de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant » ou « grand brillant », c'est-à-dire présentant une rugosité Ra, mesurée selon la norme NF EN ISO 4287, typiquement inférieure à 0.15 μηι, pour l'emboutissage des ébauches de capsules.
Hélas, elle a constaté qu'à l'issue de l'emboutissage, si la qualité de l'aspect brillant demeurait inchangée sur la tête ou sommet de l'ébauche, elle était très dégradée sur la jupe qui présentait un aspect plus ou moins mat.
Dans le même temps, la demanderesse s'était engagée dans un programme de réduction de l'épaisseur des dites capsules de bouchage pour minimiser la quantité de métal mis en œuvre. Elle en est ainsi arrivée à procéder à une passe supplémentaire d'étirage à l'issue de l'emboutissage classique en une ou plusieurs passes, ces dernières conduisant à une épaisseur de jupe non uniforme qui pouvait donc être optimisée à son minimum. Ce type d'étirage, encore connu sous le nom de « calibrage », n'est pas utilisé dans le domaine des capsules de bouchage et n'est utilisé à ce jour que dans celui des boîtes ou bouteilles-boisson. Lors d'essais à partir de métal de qualité « brillant », elle a alors constaté de façon inattendue que la brillance était recouvrée à l'issue de ladite étape et retrouvait, sur la paroi ou jupe de la capsule, le niveau de celle du sommet, ou tête de capsule.
L'intérêt de l'invention s'avérait donc multiple : uniformiser l'épaisseur de la jupe sur toute sa hauteur en minimisant la quantité de matière mise en œuvre, ou en autorisant la fabrication de capsules plus hautes sans augmentation de la quantité de matière, et enfin, obtenir un niveau de brillance uniforme sur le sommet ou tête et sur la jupe ou paroi de capsule.
Le taux minimum d'étirage se justifie par le fait que ce dernier doit au minimum amener l'épaisseur de l'ensemble de la jupe sensiblement uniformément à la valeur de l'épaisseur minimum localement obtenue après emboutissage (soit 0.203 mm dans le cas de la figure 1). Cette dernière dépend des conditions d'emboutissage (rugosité de l'outil, jeu, pression du serre-flanc, lubrification). On considère généralement que ce taux minimum est de 2.5 voire 3 %.
Le taux maximum d'étirage est lié à la limite d'étirabilité avant rupture, intrinsèque à l'alliage, qui ne doit pas être dépassée lors de l'étirage, ou calibrage, du bas de la jupe, zone la plus épaisse (de 0.236 mm selon la figure 1). Sa valeur « jeumax » est donnée par la formule (1- jeumax) /(1-LIR) = emax / ejnit) où LIR est la limite d'étirabilité du métal, emax est l'épaisseur maximum de bas de jupe (0.236 mm selon la figure 1) et einit l'épaisseur initiale de la tôle (0.210 mm dans le cas correspondant à la figure 1).
Dans le cas d'un alliage du type AA3104 ou 3105, la limite d'étirabilité industriellement admise est de 40 %. On obtient alors un taux maximum d'étirage de sensiblement 30 %.
Dans ses détails, l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples ci-après, qui n'ont toutefois pas de caractère limitatif.
Exemples de réalisation
Etape d'emboutissage Des bandes de métal en alliage du type AA3105 de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant », d'une rugosité Ra de 0.08 μηι, en épaisseur de 0.210 mm (sans vernis), ont été découpées au format 870 x 280 mm.
Les formats ont été découpés en flans d'emboutissage d'un diamètre de 58.70 mm à 1 ' aide d ' un poinçon de coupe .
La première passe d'emboutissage a été réalisée sur ces flans non vernis avec les outils de caractéristiques suivantes :
Diamètre du poinçon : 34.80 mm ; rayon du poinçon : 2.80 mm, soit un rapport d'emboutissage Re = 0 flan / 0 poinçon de 1.69.
Le diamètre de la matrice était de 35.30 mm et son rayon de 1.10 mm.
La rugosité de la surface de la matrice en contact avec le métal était de Ra = 0.2.
Le lubrifiant était du type connu sous la référence LAPPING OIL 67 de HENKEL.
Il a été déposé à l'aide d'un dispositif automatique couramment utilisé dans les usines de fabrication de capsules.
La pression de serre-flan a été réglée de façon à obtenir une coupelle sans pli.
Cette étape a permis de fabriquer des coupelles ou capsules embouties référencées A et
B telles que représentées schématiquement en coupe à la figure 1.
On y remarque, en particulier, qu'alors que l'épaisseur initiale du métal est de 0.210 mm, le minimum sur les dites coupelles est passé à 0.203 mm tandis que le maximum se situe à 0.236 mm. Ce type de profil d'épaisseur est en fait caractéristique d'une coupelle obtenue par emboutissage.
Etape d'étirage La deuxième passe, d'étirage, a été réalisée sur les coupelles préalablement embouties selon l'étape 1 ci-dessus, avec les outils de caractéristiques suivantes :
Diamètre du poinçon : 34.8 mm
Diamètre de la bague d'étirage à 10% : 35.178 mm
Le diamètre des bagues d'étirage correspond à un jeu négatif par rapport à l'épaisseur initiale (ici ép. métal = 0.210 mm) de métal entre les diamètres du poinçon et de la matrice et se calcule de la façon suivante : 0 Bague étirage = 0 Poinçon + (2 x ép. métal x (1 - jeu %))
jeu % étant le taux d'étirage, ici de 10 %, soit 0.1
En fait on a vu, à l'étape 1, que l'épaisseur obtenue dans la jupe n'était pas constante : - Ainsi, pour l'épaisseur minimale de 0.203 mm, l'étirage réel est en fait de 7 %, - Pour l'épaisseur maximale de 0.236 mm, l'étirage réel est en fait de 20 %.
De manière plus générale l'étirage minimum est imposé par l'épaisseur minimum de la jupe après emboutissage. Dans ce cas, pour une épaisseur minimum de 0.203 mm, l'étirage minimum pour obtenir une brillance recouvrée sur toute la hauteur de la jupe est de 3.3 %. Cette valeur, correspondant à l'étirage nécessaire pour obtenir l'épaisseur minimum de la jupe après emboutissage de 0.203 mm sur toute sa hauteur, est obtenue par la formule déjà citée (1- épaisseur finale/épaisseur initiale) où l'épaisseur finale vaut 0.203 mm et l'épaisseur initiale 0.210 mm.
Plusieurs lubrifiants parmi les plus couramment commercialisés ont été testés avec succès, dont le suif, les lubrifiants « KLÛBERFOOD NH1 16-180 » et « PARALIQ P 12 » de « KLÛBER Lubrication ».
Cette étape a permis de fabriquer des capsules embouties étirées conformes à l'invention, référencées C et D en figures 3 et 4.
Résultats des essais :
On a utilisé, pour quantifier le critère qu'est la brillance, deux paramètres :
La rugosité de surface, cette dernière étant d'autant plus brillante que la surface est lisse donc la rugosité faible,
La netteté d'une image réfléchie par la surface en s'appuyant sur la norme NF EN ISO 10215 relative à la caractérisation de netteté d'image sur produits anodisés.
Rugosité de surface Ra
On a comparé la rugosité de la capsule, emboutie et étirée suivant l'invention, à la rugosité de la capsule seulement emboutie (selon l'art antérieur), et enfin à la rugosité initiale du métal en bande ou tôle ou format de départ à plat, avant mise en forme de la capsule.
Sur la capsule elle-même, la rugosité a été mesurée sur la paroi ou jupe et sur le haut ou sommet, soit en partie sensiblement plate, dans le sens long (SL), de haut en bas de la paroi, et dans le sens travers (ST) en haut de paroi, comme indiqué sur la figure 2.
Sur le métal à plat, la rugosité a été mesurée dans le sens du laminage (SL) et dans le sens travers (ST).
On utilisera les codes suivants :
A : capsule emboutie selon l'art antérieur à partir de métal brillant,
B : répétition des essais ci-dessus,
C : capsule emboutie puis étirée selon l'invention à partir de métal brillant,
D : répétition des essais ci-dessus,
E : capsule emboutie seulement, selon l'art antérieur, à partir de métal brut de laminage non brillant du type connu de l'homme de métier sous l'appellation « Mill Finish », (les deux points SL et ST sont confondus)
F : métal en tôle à plat brillant de départ, avant emboutissage
G : métal en tôle à plat brut de laminage connu sous l'appellation « Mill Finish ».
La figure 3 compare les rugosités des parois ou jupes des capsules A et B de l'art antérieur avec celles des capsules C et D selon l'invention.
Elle montre clairement que l'invention permet de diviser par un facteur de trois à six la rugosité de la paroi, et ceci quelque soit le sens de mesure (SL ou ST).
De plus, les rugosités des jupes des capsules selon l'invention sont très similaires dans le sens long et dans le sens travers, ce qui est évidemment d'une importance considérable du fait de son impact sur l'homogénéité de la brillance sur toute la jupe ou paroi.
La figure 4 compare les rugosités sur le sommet ou haut des capsules A, B, C et D ainsi que sur la capsule E emboutie seulement, selon l'art antérieur, à partir de métal brut non brillant « Mill Finish », et sur les bandes ou tôles de départ avant emboutissage F, tôle brillante, et G, tôle brute de laminage « Mill Finish ». Elle montre clairement, par comparaison entre les capsules (A, B) et (C, D), que, sur le haut (ou sommet) de la capsule, la rugosité est inchangée, c'est-à-dire que l'invention ne modifie pas la brillance du haut de la capsule. Elle est supérieure à la rugosité initiale du métal brillant, mais reste inférieure à la rugosité d'un métal brut de laminage « Mill Finish ». Ce point démontre l'intérêt d'utiliser, comme tôle de départ, un métal brillant pour tirer le meilleur parti de la brillance initiale sur le haut de la capsule et obtenir, par étirage, une brillance améliorée sur son ensemble, incluant la jupe ou paroi.
Ces résultats sont d'ailleurs identiques pour tous les critères usuels de mesure de rugosité 2D ou 3D (Rz, ou Sk par exemple).
Netteté d'image réfléchie :
On a ici mis en oeuvre la méthode de la norme NF EN ISO 10215 de caractérisation de netteté d'image sur produits anodisés pour l'appliquer aux surfaces de jupes selon l'invention.
Ainsi on a utilisé l'échelle graduée, composée de peignes optiques, telle que représentée en figure 5, et la cotation, ou échelle de clarté, permettant une classification de la netteté de l'image, telle qu'au tableau 1 ci-dessous :
Figure imgf000013_0001
Tableau 1
L'essai consiste à placer la capsule, jupe ou paroi, à une distance d du motif de peignes optiques et à évaluer la classe au-delà de laquelle les stries du motif ne sont plus visibles ou, plus précisément, ne sont plus visuellement dissociables.
Les résultats obtenus pour les capsules A et B selon l'art antérieur ainsi que C et D, selon l'invention, sont indiqués dans le tableau 2 ci-après : Capsules A et B Capsules C et D
Distance d (art antérieur) (selon l'invention)
0 mm 9 > 11
5 mm 8 > 11
10 mm 6 10
Tableau 2
Ces résultats, par comparaison entre les capsules A et B de l'art antérieur et les capsules C et D, selon l'invention, montrent une amélioration très sensible de la netteté, donc de la brillance correspondante sur la jupe des dites capsules.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication de capsules métalliques de bouchage comprenant :
a) l'approvisionnement d'une bande ou tôle, en alliage d'aluminium de qualité connue de l'homme du métier sous l'appellation de « brillant » ou « grand brillant », typiquement revêtue sur au moins l'une de ses deux faces, généralement la face destinée à l'intérieur de la capsule, d'une couche de vernis emboutissable,
b) une première opération de découpage en disques appelés flans,
c) une étape d'emboutissage, en une ou plusieurs passes, dudit métal en flan, typiquement à l'aide d'un lubrifiant d'emboutissage, de manière à former une ébauche emboutie, comprenant une tête et une jupe, typiquement axisymétrique selon une direction axiale ,
d) une étape de dégraissage de ladite ébauche emboutie, destinée à éliminer typiquement les restes de lubrifiant, pour former une ébauche dégraissée apte à être éventuellement vernie,
e) une étape éventuelle de vernissage de protection et/ou décoration,
et caractérisé en ce qu'il comprend, après l'étape d'emboutissage, au moins une étape d'étirage consistant à faire passer l'ébauche emboutie par au moins une bague d'étirage afin d'allonger le métal et l'amincir.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le flan a une épaisseur de 0.15 à 0.25 mm sans vernis.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le taux d'étirage (1- épaisseur finale/épaisseur initiale) est supérieur ou égal à 2.5 %.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le taux d'étirage est inférieur ou égal à 30 %.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que seule la face destinée à l'intérieur de la capsule est revêtue d'un vernis avant emboutissage et la face destinée à l'extérieur de la capsule ne l'est qu'après l'étape de dégraissage.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les deux faces destinées à l'intérieur et à l'extérieur de la capsule sont revêtues d'un vernis avant emboutissage.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le lubrifiant utilisé pour l'emboutissage est volatil et éliminé par chauffage.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le lubrifiant utilisé pour l'étirage est volatil et éliminé par chauffage.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le même lubrifiant est utilisé pour les deux étapes d'emboutissage et d'étirage.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les étapes d'emboutissage et étirage sont enchaînées dans deux étapes intégrées, c'est à dire sans autre étape intermédiaire.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les étapes d'emboutissage et étirage sont réalisées en un seul et même coup de presse.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est du type AA3105.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium est du type AA8011.
14. Capsule métallique de bouchage fabriquée par le procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que son indice de rugosité Ra est inférieur à 0.15 μηι, soit du type « brillant » ou « grand brillant », et sensiblement uniforme sur l'ensemble sommet, ou tête, et jupe, ou paroi.
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