WO2020229766A1 - Lightweight beverage can made of aluminum alloy - Google Patents

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WO2020229766A1
WO2020229766A1 PCT/FR2020/050777 FR2020050777W WO2020229766A1 WO 2020229766 A1 WO2020229766 A1 WO 2020229766A1 FR 2020050777 W FR2020050777 W FR 2020050777W WO 2020229766 A1 WO2020229766 A1 WO 2020229766A1
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WO
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beverage
dome
lower ring
radius
comb
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/050777
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French (fr)
Inventor
Alireza Arbab
Thierry BAYLE
Laurent LASZCZYK
Camille LINARDON
Original Assignee
Constellium Neuf-Brisach
Constellium Muscle Shoals Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Constellium Neuf-Brisach, Constellium Muscle Shoals Llc filed Critical Constellium Neuf-Brisach
Publication of WO2020229766A1 publication Critical patent/WO2020229766A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS 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
    • B65D1/00Containers having bodies formed in one piece, e.g. by casting metallic material, by moulding plastics, by blowing vitreous material, by throwing ceramic material, by moulding pulped fibrous material, by deep-drawing operations performed on sheet material
    • B65D1/12Cans, casks, barrels, or drums
    • B65D1/14Cans, casks, barrels, or drums characterised by shape
    • B65D1/16Cans, casks, barrels, or drums characterised by shape of curved cross-section, e.g. cylindrical
    • B65D1/165Cylindrical cans
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/30Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00Making hollow objects
    • B21D51/16Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65DCONTAINERS 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
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    • B65D1/40Details of walls
    • B65D1/42Reinforcing or strengthening parts or members
    • B65D1/46Local reinforcements, e.g. adjacent closures

Definitions

  • a beverage can generally comprises a beverage can body 5, a dome 1, a lower ring 3, a rectilinear part 2 of the dome 1 and a comb 4 connecting the lower ring and the body of the drink box.
  • Patent application EP 0 302 412 of Pac International Inc. is also known, which describes a particular structure for the bottom of a beverage can with a series of shelves and flat parts.
  • This test makes it possible to identify two values known to those skilled in the art: the overturning pressure, which corresponds to the maximum pressure observed when the dome is overturned, and the increase in the height of the beverage can after a pressure cycle. typical (increase from 0 to 6.2 bar, then decrease to 3.5 bar).
  • This increase in the height of the beverage can corresponds to the residual deformation caused by the increase in pressure and which persists even after the decrease in internal pressure.
  • the inventors propose two curves representing the increase in the height of the beverage can (measured at the level of the lower ring) as a function of the internal pressure in order to to determine these two values and to understand the associated physical phenomena.
  • FIG. 2 of the present description A theoretical example of such a curve is given in Figure 2 of the present description.
  • This curve can be described by three stages I, II and III corresponding to distinct deformation mechanisms of the beverage can a, b and c, as illustrated in FIG. 3 of the present description.
  • a first linear stage, called stage I on the curve of Figure 2 corresponds to an elastic deformation characterized by a slight swelling of the dome and a rotation of the oblique edge (respectively a and b of Figure 3).
  • stage I is not very sensitive to the reduction in thickness of the bottom of the beverage can.
  • a second linear stage, called stage II on the curve in Figure 2 corresponds to the start of plastic deformation of the dome (a in Figure 3) characterized by the irreversible unfolding of the radius of the lower ring (c in Figure 3) ), as well as an amplified swelling of the dome.
  • stage II is sensitive to the reduction in thickness of the bottom of the beverage can: the resulting deformation of the pressure increases when the thickness decreases, which limits the possibilities of reducing the thickness.
  • stage III corresponds to a dramatic and irreversible deformation of the dome, that is to say that at this stage a minimal amount of additional pressure compared to stage II leads to a very important deformation of the dome, the oblique edge and the lower ring (respectively a, b and c in Figure 3) which persists even after pressure reduction.
  • the thickness of the dome is chosen such that the overturning pressure is greater than the maximum internal pressure observed during the production, transport or storage of beverage cans, namely generally 90 psi or about 6.2 bar.
  • aluminum alloy sheet thicknesses for beverage cans are generally about 260 ⁇ m in the United States and about 245 ⁇ m in Europe.
  • the aluminum alloy sheet thicknesses targeted according to the present invention are of the order of 200 to 230 ⁇ m, or approximately 6 to 18% reduction in thickness in Europe and approximately 11 to 23% in the United States.
  • the technical problem solved according to the present invention is therefore to reduce the thickness of the aluminum alloy sheet used for the manufacture of beverage cans, for example by 5 to 25% compared to what is usually practiced in the field.
  • beverage cans (about 15 to 60 ⁇ m reduction), while improving the resistance to internal pressure compared to a conventional beverage can obtained from a thinned sheet and while maintaining the resistance to internal pressure compared to a classic commercial drink can.
  • the reduction in thickness of the aluminum alloy sheet used for the manufacture of beverage cans ultimately makes it possible to lighten the beverage cans by 2 to 15%, knowing that the bottom of the beverage can, which retains the initial thickness of the aluminum alloy sheet, generally represents more than 30% of the total weight of the beverage can.
  • a first object of the invention is a beverage can based on an aluminum alloy, preferably for carbonated drinks, comprising:
  • a body 5 of cylindrical shape having an external diameter DI; a bottom in the form of a concave dome 1 having a depth H1 at its center, an external diameter D3 and a rectilinear part 2 of height H3;
  • the thickness of the dome sheet is 180 to 230 ⁇ m, preferably 190 to 220 ⁇ m;
  • the diameter D2 of the lower ring is 39 to 47 mm, preferably 40 to 46 mm;
  • the lower ring comprises concave deformations 9, distributed at regular intervals along the ring;
  • the comb 4 comprises, preferably consists of, a rectilinear section 7 and a curved section 8, the curved section 8 comprising, preferably consisting of, a succession of three spokes, a first spoke RI, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear section 7.
  • a second object of the invention is a method of manufacturing a beverage can according to the present invention, comprising the following successive steps:
  • an aluminum alloy for example AA3104, for example in the metallurgical state H14 or H19, in the form of a strip with a thickness of 180 to 230 ⁇ m, preferably 190 to 220 ⁇ m;
  • a third object of the invention is a tool for shaping the beverage can according to the present invention.
  • Figure 1 is a sectional diagram of a beverage can half bottom.
  • Reference 1 corresponds to the dome of the beverage can, reference 2 to the rectilinear part of the dome, reference 3 to the lower ring, reference 4 to the oblique edge of the bottom of the beverage can, called comb, and reference 5 to the body of the drink can.
  • Figure 2 is a theoretical curve illustrating the increase in the height of the beverage can, measured at the level of the lower ring, as a function of the internal pressure, that is to say say the pressure inside the drink can.
  • Reference I corresponds to a stage of reversible deformation
  • reference II to a stage of non-reversible deformation, which could adversely affect the stability or stackability of the beverage can
  • reference III to a stage where the dome collapses. return.
  • stage III the beverage can is then no longer stable, that is to say that it can no longer stand upright, and it is no longer stackable.
  • FIG. 3 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom illustrating the different stages of deformation as a function of the increase in internal pressure.
  • the solid line (stage 0) corresponds to the undeformed beverage can.
  • the dashed line corresponds to the limits of the bottom of the beverage can when transitioning from stage I to stage II in Figure 2.
  • the dotted line corresponds to the limits of the bottom of the beverage can when transitioning from stage II to stage III in Figure 2.
  • the reference “a” corresponds to the deformation of the dome, the reference “b” to the deformation of the oblique edge, and the reference “c” to the deformation of the lower ring.
  • Figure 4 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below.
  • the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above.
  • Reference 6 corresponds to the lower ring according to the present invention, reference 7 to the rectilinear section of the comb, reference 8 to the curved section of the comb comprising a succession of three spokes forming undulations, and reference 9 to a deformation. concave of the lower ring (for example a rib).
  • FIG. 5 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below.
  • Figure 6 is a sectional diagram of a beverage can half bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below.
  • the reference A3 corresponds to the angle of the flat of a concave deformation
  • A4 to the angle of the flat of the lower ring
  • L2 to the length of the rectilinear section of the comb
  • L3 to the length of the flat of a concave deformation
  • L4 at the length of the flat of the lower ring
  • RI at the first radius of the curved section of the comb
  • R2 at the second radius of the curved section of the comb
  • R3 at the third radius of the curved section of the comb.
  • Figure 7 is a diagram of a concave deformation in section perpendicular to the radius of the lower ring.
  • reference 10 corresponds to the base of the lower ring
  • reference 11 to the flat of the concave deformation
  • reference 12 to the curved section of the concave deformation.
  • Figure 8 is a diagram of a concave deformation in section perpendicular to the radius of the lower ring.
  • the reference H5 corresponds to the depth of the concave deformation and L5 to the length of the concave deformation.
  • Figure 9 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 1 below.
  • the length of the flat of the lower ring L4 is equal to 0.
  • the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above, and the references 6 to 9 are the same as those described in connection with Figure 4 above.
  • Figure 10 is a three-dimensional diagram of a cross section of a beverage can bottom according to the present invention, and in particular according to Example 1 below.
  • the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above
  • the references 6 to 9 are the same as those described in connection with Figure 4 above.
  • Figure 11 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the simulations for measuring the overturning pressure for several beverage cans as explained in the examples below.
  • Figure 12 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the simulations for measuring the overturning pressure for several beverage cans as explained in the examples below.
  • Figure 13 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the dome deformation measurement simulations for several beverage cans as explained in the examples below, during the beverage cans filling process, with first an increase in internal pressure to 6.2 bars, then a drop to 3.5 bars (operating pressure).
  • the term “convex” means oriented towards the outside of the beverage can.
  • the term “concave” means oriented towards the inside of the beverage can.
  • the beverage can according to the present invention makes it possible to compensate for the loss of resistance to internal pressure due to a reduction in the thickness of the aluminum alloy sheet from which the beverage can is made.
  • the maximum internal pressure that a beverage can undergoes during its life cycle is about 6.2 bars (or 90 psi). Also, it is desirable for the overturning pressure to be greater than 6.2 bars.
  • the inversion pressure is the pressure at which the dome of the bottom of the beverage can is inverted. This reversal is irreversible and prevents the stability and stacking of the beverage cans on top of each other.
  • beverage cans With regard to the stability and stackability of beverage cans during their transport and storage, it is generally accepted in the field of beverage cans for beverages, and in particular for carbonated drinks, that the height of the beverage can should not exceed the height of the beverage can by more than 2.5 mm without deformation.
  • the internal pressure is cycled by first rising to about 6.2 bar, then dropping down to a pressure of about 3.5 bar. This cycle is described in Figure 13.
  • the filling process requires that the deformation of the height of the beverage can caused by this cycle is as low as possible. For example, we can calculate that this deformation with the reference beverage can is 2.3 mm. And it is estimated that values above, for example 2.8 mm, can create production problems during the filling process.
  • a beverage can is also preferably resistant to axial loading when stacking unfilled beverage cans (palletizing) and resistant to deformation when the filled beverage cans fall.
  • the beverage can according to the present invention makes it possible to compensate for the loss of strength due to the reduction in thickness of the aluminum alloy sheet from which the beverage can is made.
  • the beverage can according to the present invention makes it possible to limit the deformation of the bottom of the beverage can, and in particular of the dome, the lower ring and the comb, in stage II and to push back stage III (dramatic deformation ) at higher pressure levels than those requested by customers, generally 6.2 bars.
  • a first object according to the present invention is a beverage can based on an aluminum alloy, preferably for a carbonated drink, comprising:
  • the thickness of the dome sheet is 180 to 230 ⁇ m, preferably 190 to 220 ⁇ m;
  • the diameter D2 of the lower ring is 39 to 47 mm, preferably 40 to 46 mm;
  • the lower ring comprises concave deformations 9, distributed at regular intervals along the ring;
  • the comb 4 comprises, preferably consists of, a rectilinear section 7 and a curved section 8, the curved section 8 comprising, preferably consisting of, a succession of three spokes, a first spoke RI, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear section 7 of the comb 4.
  • the curved section 8 of the comb 4 is located between the body 5 of the beverage can and the straight section 7 of the comb 4.
  • the straight section 7 of the comb 4 is located between the curved section 8 of the comb 4 and the lower ring 6.
  • the first radius RI is a convex radius located between the body 5 of the beverage can and the radius R2.
  • the second ray R2 is a concave ray located between the rays RI and R3.
  • the third third ray R3 is a convex ray located between the ray R2 and the rectilinear section 7 of the comb 4.
  • the outer diameter ID of the body 5 of the beverage can according to the present invention is 51 to 67 mm, preferably 55 to 63 mm.
  • the dome 1 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
  • the lower ring 6 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
  • the lower ring its geometry (for example its shape and its diameter) can be optimized to gain performance according to the applications envisaged. Likewise, the dimensions (eg height, width, radii of curvature) of the lower ring can also be optimized.
  • the comb 4 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
  • a first radius RI of the curved section 8 from 2 to 3 mm; and or - a second radius R2 of the curved section 8 from 1 to 3 mm; and or
  • the successive radii can be optimized to gain performance according to the applications envisaged.
  • the concave deformations 9 of the beverage can according to the present invention have at least one of the following characteristics:
  • N from 4 to 18, preferably from 5 to 12;
  • a flat forming an angle A3 with the horizontal towards the inside of the beverage can from 0 to 10 °;
  • a second object of the invention is a method of manufacturing a beverage can according to the present invention, comprising the following successive steps:
  • an aluminum alloy for example AA3104, for example in the metallurgical state H14 or H19, in the form of a strip with a thickness of 180 to 230 ⁇ m, preferably 190 to 220 ⁇ m;
  • a third object of the invention is a tool for shaping the beverage can according to the present invention.
  • the metal used for the manufacture of beverage cans can be any aluminum alloy known to those skilled in the art which is suitable for this application.
  • an AA3104 type alloy can be used.
  • the metallurgical state of the aluminum alloy can be adapted according to the particular application.
  • the metallurgical state can be H14, H16 or H19, as described in standard EN515 (June 1993).
  • beverage can preforms have been evaluated from the point of view of their overturning pressure and their increase in can height as a function of internal pressure.
  • the preforms correspond to the beverage can just after the bottom has been shaped, without taking into account the subsequent steps of stiffening (reforming in English) of the dome.
  • the metal of the beverage cans was AA3104 aluminum alloy in H19 metallurgical condition.
  • the reference C1 corresponds to a reference beverage can having a conventional geometry as illustrated in Figure 1 and a dome sheet thickness. from 240 pm.
  • the reference C2 corresponds to a reference beverage can having a conventional geometry as illustrated in Figure 1 but with a dome sheet thickness of 200 ⁇ m.
  • the bearing diameter of C1 and C2 is 57 mm.
  • the reference C3 corresponds to the drink can C2 but with a support diameter of 42 mm.
  • the reference C4 corresponds to the drink can C3 but with 12 concave deformations (ribs) in the lower ring, having a depth H5 of 0.87 mm, a flat length L3 of 1.05 mm and a length L5 of 1, 6 mm.
  • the reference C5 corresponds to the drink can C3 but with a curved section in the comb, the comb having a first radius RI of 3.28 mm, a second radius R2 of 1.05 mm, a third radius R3 of 1.01 mm , a rectilinear section angle A2 of 20 °, a height H2 of 7.5 mm, a height of the start of straight section H4 of 2.48 mm, a diameter of the start of straight section D4 of 47.16 mm and a length of straight section L2 of 1.78 mm.
  • the references C1 to C5 are not according to the present invention.
  • the drink cans C6 and C7 are drink cans according to the present invention (Example 1 and Example 2 respectively) and correspond to the drink can C3 but with 12 concave deformations (ribs) in the lower ring and a curved section in the comb.
  • Table 1 below gives the different characteristics of the C6 and C7 beverage cans. [Table 1]
  • the evaluation of the overturning pressure and of the increase in the height of the box as a function of the internal pressure was carried out thanks to numerical finite element modeling with the commercial software "LS Dyna", version 10.1, developed by the Livermore Software Technology Corporation.
  • the modeling consisted in first drawing the shape of the various domes in Computer Aided Design (CAD plans).
  • the CAD drawings were imported under “LS Dyna” via data entry software called “LS prepost” developed by the same company.
  • the boundary conditions were applied to simulate the preform as a whole.
  • the calculation was controlled with a constant internal flow increment, allowing to simulate:
  • FIG. 11 and 12 correspond to a constant increase in internal pressure, until the dome overturns.
  • FIG. 13 corresponds to a first cycle of increasing the internal pressure to 6.2 bars and then to a second cycle of decreasing the internal pressure to 3.5 bars.
  • the (residual) increase in height of the beverage can is measured at this pressure stage.
  • the results obtained in terms of overturning pressure and increase in beverage can height are given in Figures 11 to 13 and in Table 2 below.
  • the beverage cans according to the present invention make it possible to counterbalance the negative effects of a reduction thickness of the sheet (drink can C2) on the overturning pressure and the increase in height of the drink can, and to find values equivalent to those obtained with the reference drink can C1.
  • Figures 11 and 13 illustrate the synergistic effect of the combination between the decrease in the diameter of the lower ring, the presence of concave deformations in the lower ring and the presence of a curved section. particular in the comb.
  • the values for increasing the height of the beverage can are only satisfactory by combining the three characteristics together. The combination of only two elements between them is not enough (see curves C3 to C5).

Abstract

The invention relates to a beverage can on the basis of an aluminum alloy, preferably for a carbonated drink, comprising: a body 5 having a cylindrical shape and an outer diameter D1; - a concave dome-shaped bottom 1 having a depth H1 at its center, an outer diameter D3 and a rectilinear part 2 having a height H3; - a convex lower ring 6 having a bearing diameter D2 and a width L1; - a comb 4 connecting the body 5 and the dome 1. The invention is characterized in that the thickness of the sheet of the dome is from 180 to 230 μm, preferably from 190 to 220 μm; and in that the diameter D2 of the lower ring is from 39 to 47 mm, preferably from 40 to 46 mm; and in that the lower ring comprises concave deformations 9 which are distributed at regular intervals along the ring; and in that the comb 4 comprises, or preferably consists of, a rectilinear portion 7 and a curved portion 8, the curved portion 8 comprising, or preferably consisting of, a succession of three radii, a first radius R1, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear portion 7.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre : Boîte boisson allégée en alliage d'aluminium DOMAINE TECHNIQUE Title: Lightened beverage tin in aluminum alloy TECHNICAL FIELD
Le domaine technique de l'invention est celui des boîtes boisson, en particulier de boissons gazeuses, à base d'aluminium ou d'alliage d'aluminium. La Figure 1 représente un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson. En se référant à la Figure 1, une boîte boisson comprend généralement un corps de boîte boisson 5, un dôme 1, un anneau inférieur 3, une partie rectiligne 2 du dôme 1 et un peigne 4 reliant l'anneau inférieur et le corps de la boîte boisson. ART ANTERIEUR The technical field of the invention is that of beverage cans, in particular carbonated drinks, based on aluminum or an aluminum alloy. Figure 1 shows a sectional diagram of a beverage can half bottom. Referring to Figure 1, a beverage can generally comprises a beverage can body 5, a dome 1, a lower ring 3, a rectilinear part 2 of the dome 1 and a comb 4 connecting the lower ring and the body of the drink box. PRIOR ART
Il existe un art antérieur fourni dans le domaine des boîtes boisson pour résoudre des problèmes techniques variés. On connaît par exemple, le brevet US 4,685,582 de National Can Corporation, qui décrit une solution pour améliorer la compatibilité entre le fond et le couvercle des boîtes boisson dans le but de pouvoir empiler les boîtes boisson facilement pendant leur transport et leur stockage. There is prior art provided in the field of beverage cans to solve various technical problems. For example, US Pat. No. 4,685,582 of National Can Corporation is known, which describes a solution for improving the compatibility between the bottom and the cover of beverage cans with the aim of being able to stack the beverage cans easily during their transport and their storage.
On connaît également le brevet US 5,680,952 de Bail Corporation, qui décrit une boîte boisson ayant des dimensions particulières, ainsi que des déformations sur le dôme du fond de la boîte boisson. US patent 5,680,952 to Bail Corporation is also known, which describes a beverage can having particular dimensions, as well as deformations on the dome of the bottom of the beverage can.
II existe également plusieurs documents décrivant des déformations convexes ou concaves sur le dôme du fond de la boîte boisson et/ou le bord inférieur oblique du fond de la boîte boisson. On peut citer en particulier le brevet US 4,953,738 de Stirbis, la demande de brevet US 2008/0029523 de Rexam Beverage Can, ou encore le brevet US 7,185,525 de Elmer. There are also several documents describing convex or concave deformations on the dome of the bottom of the beverage can and / or the oblique lower edge of the bottom of the beverage can. Mention may in particular be made of US patent 4,953,738 to Stirbis, US patent application 2008/0029523 to Rexam Beverage Can, or else US patent 7,185,525 to Elmer.
On connaît également le brevet US 4,732,292 de Schmalbach-Lubeca GmbH, qui décrit des déformations concaves sur le fond de la boîte boisson, réparties sur au moins deux cercles concentriques de diamètres différents. Also known is US Pat. No. 4,732,292 to Schmalbach-Lubeca GmbH, which describes concave deformations on the bottom of the beverage can, distributed over at least two concentric circles of different diameters.
On connaît également la demande de brevet EP 0 302 412 de Pac International Inc., qui décrit une structure particulière de fond de boîte boisson avec un enchaînement de rayons et de parties planes. Patent application EP 0 302 412 of Pac International Inc. is also known, which describes a particular structure for the bottom of a beverage can with a series of shelves and flat parts.
Malgré toutes ces solutions, les industriels sont en permanence en recherche de réduction des coûts, en s'intéressant en particulier à la réduction d'épaisseur de l'alliage métallique utilisé pour la fabrication des boîte boisson. Cette réduction d'épaisseur soulève de nombreux problèmes, qui peuvent être par exemple la mise en forme et la résistance mécanique de la boîte boisson (résistance axiale pour empiler les boîte boisson, résistance à la pression interne qui peut varier pendant le remplissage de la boîte boisson et pendant le transport et le stockage, résistance à la chute de la boîte boisson après remplissage, etc.). Despite all these solutions, manufacturers are constantly in search of cost reduction, by focusing in particular on reducing the thickness of the metal alloy used for the manufacture of beverage cans. This reduction in thickness raises many problems, which can be for example the shaping and the mechanical resistance of the beverage can (axial resistance for stacking beverage cans, resistance to internal pressure which may vary during filling of the beverage can and during transport and storage, resistance to the beverage can falling after filling, etc.).
La résistance à la pression interne, qui est l'une des principales propriétés recherchées, peut être caractérisée par un essai consistant à augmenter la pression interne (= pression à l'intérieur de la boîte boisson). Cet essai permet d'identifier deux valeurs connues de l'homme du métier : la pression de retournement, qui correspond à la pression maximale observée au moment du retournement du dôme, et l'augmentation de la hauteur de boîte boisson après un cycle de pression typique (augmentation de 0 à 6,2 bars, puis diminution jusqu'à 3,5 bars). Cette augmentation de hauteur de boîte boisson correspond à la déformation résiduelle causée par l'augmentation de pression et qui persiste même après la diminution de pression interne. Comme illustré dans les exemples ci-après (voir Figures 11 à 13), les inventeurs proposent deux courbes représentant l'augmentation de la hauteur de boîte boisson (mesurée au niveau de l'anneau inférieur) en fonction de la pression interne dans le but de déterminer ces deux valeurs et de comprendre les phénomènes physiques associés. The resistance to internal pressure, which is one of the main properties sought, can be characterized by a test consisting in increasing the internal pressure (= pressure inside the beverage can). This test makes it possible to identify two values known to those skilled in the art: the overturning pressure, which corresponds to the maximum pressure observed when the dome is overturned, and the increase in the height of the beverage can after a pressure cycle. typical (increase from 0 to 6.2 bar, then decrease to 3.5 bar). This increase in the height of the beverage can corresponds to the residual deformation caused by the increase in pressure and which persists even after the decrease in internal pressure. As illustrated in the examples below (see Figures 11 to 13), the inventors propose two curves representing the increase in the height of the beverage can (measured at the level of the lower ring) as a function of the internal pressure in order to to determine these two values and to understand the associated physical phenomena.
Un exemple théorique d'une telle courbe est donné à la Figure 2 de la présente description. Cette courbe peut être décrite par trois stades I, Il et III correspondant à des mécanismes de déformations distincts de la boîte boisson a, b et c, comme illustrés à la Figure 3 de la présente description. Un premier stade linéaire, appelé stade I sur la courbe de la Figure 2, correspond à une déformation élastique caractérisée par un léger gonflement du dôme et une rotation du bord oblique (respectivement a et b de la Figure 3). A ce stade, si la pression interne est retirée, le dôme et le bord oblique peuvent revenir à la position initiale. Ce stade I est peu sensible à la réduction d'épaisseur du fond de la boîte boisson. A theoretical example of such a curve is given in Figure 2 of the present description. This curve can be described by three stages I, II and III corresponding to distinct deformation mechanisms of the beverage can a, b and c, as illustrated in FIG. 3 of the present description. A first linear stage, called stage I on the curve of Figure 2, corresponds to an elastic deformation characterized by a slight swelling of the dome and a rotation of the oblique edge (respectively a and b of Figure 3). At this point, if the internal pressure is removed, the dome and oblique edge can return to the original position. This stage I is not very sensitive to the reduction in thickness of the bottom of the beverage can.
Un deuxième stade linéaire, appelé stade II sur la courbe de la Figure 2, correspond à un début de déformation plastique du dôme (a sur la Figure 3) caractérisée par le dépliage irréversible du rayon de l'anneau inférieur (c sur la Figure 3), ainsi qu'un gonflement amplifié du dôme. A ce stade, si la pression est retirée, le dôme ne revient plus à sa position initiale et il subsiste une déformation résiduelle de l'anneau inférieur. Ce stade II est sensible à la réduction d'épaisseur du fond de la boîte boisson : la déformation résultante de la pression augmente lorsque l'épaisseur diminue, ce qui limite les possibilités de réduction d'épaisseur. A second linear stage, called stage II on the curve in Figure 2, corresponds to the start of plastic deformation of the dome (a in Figure 3) characterized by the irreversible unfolding of the radius of the lower ring (c in Figure 3) ), as well as an amplified swelling of the dome. At this point, if the pressure is removed, the dome no longer returns to its initial position and there is residual deformation of the lower ring. This stage II is sensitive to the reduction in thickness of the bottom of the beverage can: the resulting deformation of the pressure increases when the thickness decreases, which limits the possibilities of reducing the thickness.
Enfin un troisième stade, appelé stade III sur la courbe de la Figure 2, correspond à une déformation dramatique et irréversible du dôme, c'est-à-dire qu'à ce stade une quantité minime de pression supplémentaire par rapport au stade II conduit à une déformation très importante du dôme, du bord oblique et de l'anneau inférieur (respectivement a, b et c sur la Figure 3) qui persiste même après diminution de la pression. L'épaisseur du dôme est choisie de telle sorte que la pression de retournement soit supérieure à la pression interne maximale observée lors de la production, le transport ou le stockage des boîtes boisson, à savoir généralement 90 psi ou environ 6,2 bars. Finally a third stage, called stage III on the curve of Figure 2, corresponds to a dramatic and irreversible deformation of the dome, that is to say that at this stage a minimal amount of additional pressure compared to stage II leads to a very important deformation of the dome, the oblique edge and the lower ring (respectively a, b and c in Figure 3) which persists even after pressure reduction. The thickness of the dome is chosen such that the overturning pressure is greater than the maximum internal pressure observed during the production, transport or storage of beverage cans, namely generally 90 psi or about 6.2 bar.
EXPOSE DE L'INVENTION DISCLOSURE OF THE INVENTION
Dans ce contexte de réduction de l'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium utilisée pour la fabrication des boîtes boisson mise en perspective avec la résistance à la pression interne, les inventeurs ont développé une boîte boisson capable de maintenir, voire d'améliorer la résistance à la pression interne, malgré la réduction d'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium. Actuellement, les épaisseurs de tôle d'alliage d'aluminium pour les boîtes boisson sont généralement d'environ 260 pm aux Etats-Unis et d'environ 245 pm en Europe. Les épaisseurs de tôle d'alliage d'aluminium visées selon la présente invention sont de l'ordre de 200 à 230 pm, soit environ 6 à 18 % de réduction d'épaisseur en Europe et environ 11 à 23 % aux Etats-Unis. Le problème technique résolu selon la présente invention est donc de réduire l'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium utilisée pour la fabrication des boîtes boisson, par exemple de 5 à 25 % par rapport à ce qui se pratique habituellement dans le domaine des boîtes boisson (environ 15 à 60 pm de réduction), tout en améliorant la résistance à la pression interne par rapport à une boîte boisson classique obtenue à partir d'une tôle amincie et tout en maintenant la résistance à la pression interne par rapport à une boîte boisson classique du commerce. In this context of reducing the thickness of the aluminum alloy sheet used for the manufacture of beverage cans put into perspective with the resistance to internal pressure, the inventors have developed a beverage can capable of maintaining, even of improve the resistance to internal pressure, despite the reduction in thickness of the aluminum alloy sheet. Currently, aluminum alloy sheet thicknesses for beverage cans are generally about 260 µm in the United States and about 245 µm in Europe. The aluminum alloy sheet thicknesses targeted according to the present invention are of the order of 200 to 230 μm, or approximately 6 to 18% reduction in thickness in Europe and approximately 11 to 23% in the United States. The technical problem solved according to the present invention is therefore to reduce the thickness of the aluminum alloy sheet used for the manufacture of beverage cans, for example by 5 to 25% compared to what is usually practiced in the field. beverage cans (about 15 to 60 µm reduction), while improving the resistance to internal pressure compared to a conventional beverage can obtained from a thinned sheet and while maintaining the resistance to internal pressure compared to a classic commercial drink can.
Il est à noter que la réduction d'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium utilisée pour la fabrication des boîtes boisson permet in fine d'alléger les boîtes boisson de 2 à 15 %, sachant que le fond de la boîte boisson, qui conserve l'épaisseur initiale de la tôle d'alliage d'aluminium, représente généralement plus de 30 % du poids total de la boîte boisson. It should be noted that the reduction in thickness of the aluminum alloy sheet used for the manufacture of beverage cans ultimately makes it possible to lighten the beverage cans by 2 to 15%, knowing that the bottom of the beverage can, which retains the initial thickness of the aluminum alloy sheet, generally represents more than 30% of the total weight of the beverage can.
En plus de la résistance à la pression interne, l'homme du métier est également confronté à des problèmes de stabilité et d'empilabilité des boîtes boisson pendant leur transport et leur stockage. Il est à noter que la présente invention, qui permet de limiter les déformations subies par les canettes pendant leur cycle de vie à cause de la pression interne, présente l'avantage de limiter l'impact de ces déformations sur la stabilité et l'empilabilité des boîtes boisson. In addition to the resistance to internal pressure, a person skilled in the art is also faced with problems of stability and stackability of beverage cans during their transport and storage. It should be noted that the present invention, which makes it possible to limit the deformations undergone by the cans during their life cycle because of the internal pressure, has the advantage of limiting the impact of these deformations on the stability and stackability. drink cans.
Un premier objet de l’invention est une boîte boisson à base d'alliage d'aluminium, de préférence pour boisson gazeuse, comprenant : A first object of the invention is a beverage can based on an aluminum alloy, preferably for carbonated drinks, comprising:
- un corps 5 de forme cylindrique ayant un diamètre externe DI ; - un fond en forme de dôme concave 1 ayant une profondeur H1 en son centre, un diamètre externe D3 et une partie rectiligne 2 de hauteur H3 ; a body 5 of cylindrical shape having an external diameter DI; a bottom in the form of a concave dome 1 having a depth H1 at its center, an external diameter D3 and a rectilinear part 2 of height H3;
- un anneau inférieur convexe 6 ayant un diamètre d'appui D2 et une largeur L1 ; - a convex lower ring 6 having a bearing diameter D2 and a width L1;
- un peigne 4 reliant le corps 5 et le dôme 1 ; - a comb 4 connecting the body 5 and the dome 1;
caractérisée en ce que l'épaisseur de la tôle du dôme est de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; characterized in that the thickness of the dome sheet is 180 to 230 µm, preferably 190 to 220 µm;
et en ce que le diamètre D2 de l'anneau inférieur est de 39 à 47 mm, de préférence de 40 à 46 mm ; and in that the diameter D2 of the lower ring is 39 to 47 mm, preferably 40 to 46 mm;
et en ce que l'anneau inférieur comprend des déformations concaves 9, réparties à intervalles réguliers le long de l'anneau ; and in that the lower ring comprises concave deformations 9, distributed at regular intervals along the ring;
et en ce que le peigne 4 comprend, de préférence est constitué de, une section rectiligne 7 et une section courbe 8, la section courbe 8 comprenant, de préférence étant constituée de, une succession de trois rayons, un premier rayon RI, un deuxième rayon R2 et un troisième rayon R3, formant des ondulations depuis le corps 5 jusqu'à la section rectiligne 7. and in that the comb 4 comprises, preferably consists of, a rectilinear section 7 and a curved section 8, the curved section 8 comprising, preferably consisting of, a succession of three spokes, a first spoke RI, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear section 7.
Un deuxième objet de l’invention est un procédé de fabrication d'une boîte boisson selon la présente invention, comprenant les étapes successives suivantes : A second object of the invention is a method of manufacturing a beverage can according to the present invention, comprising the following successive steps:
- fourniture d'un alliage d'aluminium, par exemple AA3104, par exemple sous l'état métallurgique H14 ou H19, en forme de bande d'épaisseur de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; - Supply of an aluminum alloy, for example AA3104, for example in the metallurgical state H14 or H19, in the form of a strip with a thickness of 180 to 230 μm, preferably 190 to 220 μm;
- découpage de disques appelés flans dans la bande d'alliage d'aluminium ; - cutting of discs called blanks in the aluminum alloy strip;
- emboutissage et étirage des flans pour obtenir un corps de boîte boisson, en utilisant des outils adaptés pour former la boîte boisson telle que décrite dans la présente demande; - Stamping and stretching of the blanks to obtain a beverage can body, using tools suitable for forming the beverage can as described in the present application;
- fabrication d'un couvercle avec un autre alliage d'aluminium, par exemple AA5182; - Manufacture of a cover with another aluminum alloy, for example AA5182;
- assemblage du couvercle et du corps de la boîte boisson pour obtenir une boîte boisson. - assembly of the lid and the body of the drink can to obtain a drink can.
Un troisième objet de l'invention est un outil pour la mise en forme de la boîte boisson selon la présente invention. A third object of the invention is a tool for shaping the beverage can according to the present invention.
FIGURES FIGURES
[Fig. 1] La Figure 1 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson. La référence 1 correspond au dôme de la boîte boisson, la référence 2 à la partie rectiligne du dôme, la référence 3 à l'anneau inférieur, la référence 4 au bord oblique du fond de la boîte boisson, appelé peigne, et la référence 5 au corps de la boîte boisson. [Fig. 1] Figure 1 is a sectional diagram of a beverage can half bottom. Reference 1 corresponds to the dome of the beverage can, reference 2 to the rectilinear part of the dome, reference 3 to the lower ring, reference 4 to the oblique edge of the bottom of the beverage can, called comb, and reference 5 to the body of the drink can.
[Fig. 2] La Figure 2 est une courbe théorique illustrant l'augmentation de la hauteur de la boîte boisson, mesurée au niveau de l'anneau inférieur, en fonction de la pression interne, c'est-à- dire la pression à l'intérieur de la boîte boisson. La référence I correspond à un stade de déformation réversible, la référence II à un stade de déformation non-réversible, qui pourrait nuire à la stabilité ou à l'empilabilité de la boîte boisson, et la référence III à un stade où le dôme se retourne. Dans le stade III, la boîte boisson n'est alors plus stable, c'est-à-dire qu'elle ne peut plus tenir debout, et elle n'est plus empilable. [Fig. 2] Figure 2 is a theoretical curve illustrating the increase in the height of the beverage can, measured at the level of the lower ring, as a function of the internal pressure, that is to say say the pressure inside the drink can. Reference I corresponds to a stage of reversible deformation, reference II to a stage of non-reversible deformation, which could adversely affect the stability or stackability of the beverage can, and reference III to a stage where the dome collapses. return. In stage III, the beverage can is then no longer stable, that is to say that it can no longer stand upright, and it is no longer stackable.
[Fig. 3] La Figure 3 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson illustrant les différents stades de déformation en fonction de l'augmentation de la pression interne. Le trait plein (stade 0) correspond à la boîte boisson non déformée. La ligne en tirets correspond aux limites du fond de la boîte boisson au passage du stade I au stade II de la Figure 2. La ligne en pointillés correspond aux limites du fond de la boîte boisson au passage du stade II au stade III de la Figure 2. La référence « a » correspond à la déformation du dôme, la référence « b » à la déformation du bord oblique, et la référence « c » à la déformation de l'anneau inférieur. [Fig. 3] Figure 3 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom illustrating the different stages of deformation as a function of the increase in internal pressure. The solid line (stage 0) corresponds to the undeformed beverage can. The dashed line corresponds to the limits of the bottom of the beverage can when transitioning from stage I to stage II in Figure 2. The dotted line corresponds to the limits of the bottom of the beverage can when transitioning from stage II to stage III in Figure 2. The reference "a" corresponds to the deformation of the dome, the reference "b" to the deformation of the oblique edge, and the reference "c" to the deformation of the lower ring.
[Fig. 4] La Figure 4 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson selon la présente invention, et en particulier selon l'exemple 2 ci-après. Sur cette figure, les références 1, 2 et 5 sont les mêmes que celles décrites en lien avec la Figure 1 ci-avant. La référence 6 correspond à l'anneau inférieur selon la présente invention, la référence 7 à la section rectiligne du peigne, la référence 8 à la section courbe du peigne comprenant une succession de trois rayons formant des ondulations, et la référence 9 à une déformation concave de l'anneau inférieur (par exemple une nervure). [Fig. 4] Figure 4 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below. In this figure, the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above. Reference 6 corresponds to the lower ring according to the present invention, reference 7 to the rectilinear section of the comb, reference 8 to the curved section of the comb comprising a succession of three spokes forming undulations, and reference 9 to a deformation. concave of the lower ring (for example a rib).
[Fig. 5] La Figure 5 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson selon la présente invention, et en particulier selon l'exemple 2 ci-après. Sur cette figure, la référence DI correspond au diamètre externe de la boîte boisson, D2 au diamètre d'appui de l'anneau inférieur, D3 au diamètre externe du dôme (= diamètre de la partie rectiligne du dôme), D4 au diamètre du début de la section rectiligne du peigne, H1 à la profondeur du dôme, H2 à la hauteur du peigne, H3 à la hauteur de la partie rectiligne du dôme, H4 à la hauteur du début de la section rectiligne du peigne, L1 à la largeur de l'anneau inférieur (généralement mesurée à mi-hauteur) et A2 à l'angle de la section rectiligne du peigne. [Fig. 5] Figure 5 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below. In this figure, the reference DI corresponds to the external diameter of the beverage can, D2 to the bearing diameter of the lower ring, D3 to the external diameter of the dome (= diameter of the rectilinear part of the dome), D4 to the diameter of the beginning of the rectilinear section of the comb, H1 at the depth of the dome, H2 at the height of the comb, H3 at the height of the rectilinear part of the dome, H4 at the height of the start of the rectilinear section of the comb, L1 at the width of the lower ring (usually measured halfway up) and A2 at the corner of the straight section of the comb.
[Fig. 6] La Figure 6 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson selon la présente invention, et en particulier selon l'exemple 2 ci-après. Sur cette figure, la référence A3 correspond à l'angle du méplat d'une déformation concave, A4 à l'angle du méplat de l'anneau inférieur, L2 à la longueur de la section rectiligne du peigne, L3 à la longueur du méplat d'une déformation concave, L4 à la longueur du méplat de l'anneau inférieur, RI au premier rayon de la section courbe du peigne, R2 au deuxième rayon de la section courbe du peigne et R3 au troisième rayon de la section courbe du peigne. [Fig. 6] Figure 6 is a sectional diagram of a beverage can half bottom according to the present invention, and in particular according to Example 2 below. In this figure, the reference A3 corresponds to the angle of the flat of a concave deformation, A4 to the angle of the flat of the lower ring, L2 to the length of the rectilinear section of the comb, L3 to the length of the flat of a concave deformation, L4 at the length of the flat of the lower ring, RI at the first radius of the curved section of the comb, R2 at the second radius of the curved section of the comb and R3 at the third radius of the curved section of the comb.
[Fig. 7] La Figure 7 est un schéma d'une déformation concave en coupe perpendiculaire au rayon de l'anneau inférieur. Sur cette figure, la référence 10 correspond à la base de l'anneau inférieur, la référence 11 au méplat de la déformation concave et la référence 12 à la section courbe de la déformation concave. [Fig. 7] Figure 7 is a diagram of a concave deformation in section perpendicular to the radius of the lower ring. In this figure, reference 10 corresponds to the base of the lower ring, reference 11 to the flat of the concave deformation and reference 12 to the curved section of the concave deformation.
[Fig.8] La Figure 8 est un schéma d'une déformation concave en coupe perpendiculaire au rayon de l'anneau inférieur. Sur cette figure, la référence H5 correspond à la profondeur de la déformation concave et L5 à la longueur de la déformation concave. [Fig.8] Figure 8 is a diagram of a concave deformation in section perpendicular to the radius of the lower ring. In this figure, the reference H5 corresponds to the depth of the concave deformation and L5 to the length of the concave deformation.
[Fig. 9] La Figure 9 est un schéma en coupe d'un demi-fond de boîte boisson selon la présente invention, et en particulier selon l'exemple 1 ci-après. Dans cet exemple, la longueur du méplat de l'anneau inférieur L4 est égale à 0. Sur cette figure, les références 1, 2 et 5 sont les mêmes que celles décrites en lien avec la Figure 1 ci-avant, et les références 6 à 9 sont les mêmes que celles décrites en lien avec la Figure 4 ci-avant. [Fig. 9] Figure 9 is a sectional diagram of a beverage can half-bottom according to the present invention, and in particular according to Example 1 below. In this example, the length of the flat of the lower ring L4 is equal to 0. In this figure, the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above, and the references 6 to 9 are the same as those described in connection with Figure 4 above.
[Fig. 10] La Figure 10 est un schéma en trois dimensions d'une coupe d'un fond de boîte boisson selon la présente invention, et en particulier selon l'exemple 1 ci-après. Sur cette figure, les références 1, 2 et 5 sont les mêmes que celles décrites en lien avec la Figure 1 ci-avant, et les références 6 à 9 sont les mêmes que celles décrites en lien avec la Figure 4 ci-avant. [Fig. 10] Figure 10 is a three-dimensional diagram of a cross section of a beverage can bottom according to the present invention, and in particular according to Example 1 below. In this figure, the references 1, 2 and 5 are the same as those described in connection with Figure 1 above, and the references 6 to 9 are the same as those described in connection with Figure 4 above.
[Fig. 11] La Figure 11 est une courbe représentant l'augmentation de la hauteur de la boîte boisson en mm, mesurée au centre du dôme, en fonction de la pression interne en bars, c'est- à-dire la pression à l'intérieur de la boîte boisson. Elle illustre les simulations de mesure de la pression de retournement pour plusieurs boîtes boisson tel qu'expliqué dans les exemples ci- après. [Fig. 11] Figure 11 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the simulations for measuring the overturning pressure for several beverage cans as explained in the examples below.
[Fig. 12] La Figure 12 est une courbe représentant l'augmentation de la hauteur de la boîte boisson en mm, mesurée au centre du dôme, en fonction de la pression interne en bars, c'est- à-dire la pression à l'intérieur de la boîte boisson. Elle illustre les simulations de mesure de la pression de retournement pour plusieurs boîtes boisson tel qu'expliqué dans les exemples ci- après. [Fig. 12] Figure 12 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the simulations for measuring the overturning pressure for several beverage cans as explained in the examples below.
[Fig. 13] La Figure 13 est une courbe représentant l'augmentation de la hauteur de la boîte boisson en mm, mesurée au centre du dôme, en fonction de la pression interne en bars, c'est- à-dire la pression à l'intérieur de la boîte boisson. Elle illustre les simulations de mesure de la déformation du dôme pour plusieurs boîtes boisson tel qu'expliqué dans les exemples ci-après, lors du procédé de remplissage des boîtes boisson, avec d'abord une augmentation de la pression interne jusqu'à 6,2 bars, puis une baisse à 3,5 bars (pression d'utilisation). [Fig. 13] Figure 13 is a curve showing the increase in the height of the beverage can in mm, measured at the center of the dome, as a function of the internal pressure in bars, that is to say the pressure inside. of the drink can. It illustrates the dome deformation measurement simulations for several beverage cans as explained in the examples below, during the beverage cans filling process, with first an increase in internal pressure to 6.2 bars, then a drop to 3.5 bars (operating pressure).
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dans la description, sauf indication contraire : In the description, unless otherwise indicated:
- la désignation des alliages d’aluminium est conforme à la nomenclature établie par The Aluminum Association ; - the designation of aluminum alloys conforms to the nomenclature established by The Aluminum Association;
- les teneurs en éléments chimiques sont désignées en % et représentent des fractions massiques, sauf indication contraire. - the contents of chemical elements are indicated in% and represent mass fractions, unless otherwise indicated.
Selon la présente invention, le terme « convexe » signifie orienté vers l'extérieur de la boîte boisson. According to the present invention, the term “convex” means oriented towards the outside of the beverage can.
Selon la présente invention, le terme « concave » signifie orienté vers l'intérieur de la boîte boisson. According to the present invention, the term “concave” means oriented towards the inside of the beverage can.
La boîte boisson selon la présente invention permet de compenser la perte de résistance à la pression interne due à une diminution de l'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium à partir de laquelle la boîte boisson est fabriquée. The beverage can according to the present invention makes it possible to compensate for the loss of resistance to internal pressure due to a reduction in the thickness of the aluminum alloy sheet from which the beverage can is made.
De manière générale, avec les procédés actuels, on considère que la pression interne maximale que subit une boîte boisson au cours de son cycle de vie est d'environ 6,2 bars (soit 90 psi). Aussi, il est souhaitable que la pression de retournement soit supérieure à 6,2 bars. La pression de retournement est la pression à laquelle le dôme du fond de la boîte boisson se retourne. Ce retournement est irréversible et empêche la stabilité et l'empilement des boîtes boisson les unes sur les autres. In general, with current processes, it is considered that the maximum internal pressure that a beverage can undergoes during its life cycle is about 6.2 bars (or 90 psi). Also, it is desirable for the overturning pressure to be greater than 6.2 bars. The inversion pressure is the pressure at which the dome of the bottom of the beverage can is inverted. This reversal is irreversible and prevents the stability and stacking of the beverage cans on top of each other.
En ce qui concerne la stabilité et l'empilabilité des boîtes boisson pendant leur transport et leur stockage, il est généralement admis dans le domaine des boîte boisson de boissons, et en particulier de boissons gazeuses, que la hauteur de la boîte boisson ne doit pas dépasser de plus de 2,5 mm la hauteur de la boîte boisson sans déformation. With regard to the stability and stackability of beverage cans during their transport and storage, it is generally accepted in the field of beverage cans for beverages, and in particular for carbonated drinks, that the height of the beverage can should not exceed the height of the beverage can by more than 2.5 mm without deformation.
Pendant le procédé de remplissage des boîtes boisson, la pression interne subit un cycle en montant d'abord à environ 6,2 bars, puis en redescendant à une pression d'environ 3,5 bars. Ce cycle est décrit à la Figure 13. Le procédé de remplissage exige que la déformation de la hauteur de boîte boisson engendrée par ce cycle soit la plus faible possible. Par exemple, on peut calculer que cette déformation avec la boîte boisson de référence est de 2,3 mm. Et on estime que des valeurs supérieures, par exemple à 2,8 mm, peuvent créer des problèmes de production lors du procédé de remplissage. Outre la résistance à la pression interne, une boîte boisson est également de préférence résistante au chargement axial lors de l'empilement des boîtes boisson s non-remplies (palletage) et résistante à la déformation lors de la chute des boîtes boisson remplies. During the beverage can filling process, the internal pressure is cycled by first rising to about 6.2 bar, then dropping down to a pressure of about 3.5 bar. This cycle is described in Figure 13. The filling process requires that the deformation of the height of the beverage can caused by this cycle is as low as possible. For example, we can calculate that this deformation with the reference beverage can is 2.3 mm. And it is estimated that values above, for example 2.8 mm, can create production problems during the filling process. In addition to resistance to internal pressure, a beverage can is also preferably resistant to axial loading when stacking unfilled beverage cans (palletizing) and resistant to deformation when the filled beverage cans fall.
La boîte boisson selon la présente invention permet de compenser la perte de résistance due à la diminution d'épaisseur de la tôle d'alliage d'aluminium à partir de laquelle la boîte boisson est fabriquée. De manière générale, la boîte boisson selon la présente invention permet de limiter la déformation du fond de la boîte boisson, et notamment du dôme, de l'anneau inférieur et du peigne, dans le stade II et de repousser le stade III (déformation dramatique) à des niveaux de pressions supérieurs à ceux demandés par les clients, soit généralement 6,2 bars. The beverage can according to the present invention makes it possible to compensate for the loss of strength due to the reduction in thickness of the aluminum alloy sheet from which the beverage can is made. In general, the beverage can according to the present invention makes it possible to limit the deformation of the bottom of the beverage can, and in particular of the dome, the lower ring and the comb, in stage II and to push back stage III (dramatic deformation ) at higher pressure levels than those requested by customers, generally 6.2 bars.
La solution proposée selon la présente invention comprend la combinaison de trois caractéristiques ayant un effet synergique : The solution proposed according to the present invention comprises the combination of three characteristics having a synergistic effect:
- réduction du rayon du dôme et de l'anneau inférieur ; - reduction of the radius of the dome and the lower ring;
- ajout de déformations concaves (par exemple des encoches ou des nervures) au niveau de l'anneau inférieur ; - addition of concave deformations (for example notches or ribs) at the level of the lower ring;
- ajout d'une section courbe comprenant une succession de trois rayons dans le peigne de la boîte boisson. - addition of a curved section comprising a succession of three spokes in the comb of the beverage can.
Un premier objet selon la présente invention est une boîte boisson à base d'alliage d'aluminium, de préférence pour boisson gazeuse, comprenant : A first object according to the present invention is a beverage can based on an aluminum alloy, preferably for a carbonated drink, comprising:
- un corps 5 de forme cylindrique ayant un diamètre externe DI ; a body 5 of cylindrical shape having an external diameter DI;
- un fond en forme de dôme concave 1 ayant une profondeur H1 en son centre, un diamètre externe D3 et une partie rectiligne 2 de hauteur H3 ; - A bottom in the form of a concave dome 1 having a depth H1 at its center, an external diameter D3 and a rectilinear part 2 of height H3;
- un anneau inférieur convexe 6 ayant un diamètre d'appui D2 et une largeur L1 ; - a convex lower ring 6 having a bearing diameter D2 and a width L1;
- un peigne 4 reliant le corps 5 et le dôme 1 ; - a comb 4 connecting the body 5 and the dome 1;
caractérisée en ce que l'épaisseur de la tôle du dôme est de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; characterized in that the thickness of the dome sheet is 180 to 230 µm, preferably 190 to 220 µm;
et en ce que le diamètre D2 de l'anneau inférieur est de 39 à 47 mm, de préférence de 40 à 46 mm ; and in that the diameter D2 of the lower ring is 39 to 47 mm, preferably 40 to 46 mm;
et en ce que l'anneau inférieur comprend des déformations concaves 9, réparties à intervalles réguliers le long de l'anneau ; and in that the lower ring comprises concave deformations 9, distributed at regular intervals along the ring;
et en ce que le peigne 4 comprend, de préférence est constitué de, une section rectiligne 7 et une section courbe 8, la section courbe 8 comprenant, de préférence étant constituée de, une succession de trois rayons, un premier rayon RI, un deuxième rayon R2 et un troisième rayon R3, formant des ondulations depuis le corps 5 jusqu'à la section rectiligne 7 du peigne 4. La section courbe 8 du peigne 4 est située entre le corps 5 de la boîte boisson et la section rectiligne 7 du peigne 4. La section rectiligne 7 du peigne 4 est située entre la section courbe 8 du peigne 4 et l'anneau inférieur 6. and in that the comb 4 comprises, preferably consists of, a rectilinear section 7 and a curved section 8, the curved section 8 comprising, preferably consisting of, a succession of three spokes, a first spoke RI, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear section 7 of the comb 4. The curved section 8 of the comb 4 is located between the body 5 of the beverage can and the straight section 7 of the comb 4. The straight section 7 of the comb 4 is located between the curved section 8 of the comb 4 and the lower ring 6.
Le premier rayon RI est un rayon convexe situé entre le corps 5 de la boîte boisson et le rayon R2. Le deuxième rayon R2 est un rayon concave situé entre les rayons RI et R3. Le troisième rayon troisième R3 est un rayon convexe situé entre le rayon R2 et la section rectiligne 7 du peigne 4. The first radius RI is a convex radius located between the body 5 of the beverage can and the radius R2. The second ray R2 is a concave ray located between the rays RI and R3. The third third ray R3 is a convex ray located between the ray R2 and the rectilinear section 7 of the comb 4.
De préférence, le diamètre externe DI du corps 5 de la boîte boisson selon la présente invention est de 51 à 67 mm, de préférence de 55 à 63 mm. Preferably, the outer diameter ID of the body 5 of the beverage can according to the present invention is 51 to 67 mm, preferably 55 to 63 mm.
De préférence, le dôme 1 de la boîte boisson selon la présente invention présente au moins l'une des caractéristiques suivantes : Preferably, the dome 1 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
- un diamètre externe D3 de 36 à 44, de préférence de 37 à 43 mm ; et/ou - an external diameter D3 of 36 to 44, preferably 37 to 43 mm; and or
- une profondeur H1 de 9 à 13 mm, de préférence de 8 à 12 mm ; et/ ou - a depth H1 of 9 to 13 mm, preferably 8 to 12 mm; and or
- une partie rectiligne de hauteur H3 de 2 à 7 mm, de préférence de 3 à 6 mm. - A rectilinear part of height H3 from 2 to 7 mm, preferably from 3 to 6 mm.
De préférence, l'anneau Inférieur 6 de la boîte boisson selon la présente invention présente au moins l'une des caractéristiques suivantes : Preferably, the lower ring 6 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
- une largeur L1 de 2 à 5 mm, de préférence de 2,5 à 4,5 mm ; et/ou - a width L1 of 2 to 5 mm, preferably 2.5 to 4.5 mm; and or
- un méplat formant un angle A4 avec l'horizontale vers l'intérieur de la boîte boisson de 0 à 10° ; et/ou - a flat forming an angle A4 with the horizontal towards the inside of the beverage can from 0 to 10 °; and or
- un méplat ayant une longueur L4 de 0 à 2 mm. - a flat having a length L4 of 0 to 2 mm.
En ce qui concerne l'anneau inférieur, sa géométrie (par exemple sa forme et son diamètre) peut être optimisée pour gagner en performances selon les applications envisagées. De même, les dimensions (par exemple la hauteur, la largeur, les rayons de courbure) de l'anneau inférieur peuvent également être optimisées. As regards the lower ring, its geometry (for example its shape and its diameter) can be optimized to gain performance according to the applications envisaged. Likewise, the dimensions (eg height, width, radii of curvature) of the lower ring can also be optimized.
De préférence, le peigne 4 de la boîte boisson selon la présente invention présente au moins l'une des caractéristiques suivantes : Preferably, the comb 4 of the beverage can according to the present invention has at least one of the following characteristics:
- une hauteur H2 de 5 à 10 mm ; et/ou - a height H2 of 5 to 10 mm; and or
- une section rectiligne 7 formant un angle A2 avec l'horizontale de 15 à 40° ; et/ou - A rectilinear section 7 forming an angle A2 with the horizontal of 15 to 40 °; and or
- un diamètre D4 du début de la section rectiligne 7 de 46 à 51 mm ; et/ou a diameter D4 at the start of the rectilinear section 7 of 46 to 51 mm; and or
- une hauteur H4 du début de la section rectiligne 7 de 1,5 à 3,5 mm ; et/ou - a height H4 of the start of the rectilinear section 7 of 1.5 to 3.5 mm; and or
- une longueur L2 de la section rectiligne 7 de 0,5 à 4 mm ; et/ou a length L2 of the rectilinear section 7 of 0.5 to 4 mm; and or
- un premier rayon RI de la section courbe 8 de 2 à 3 mm ; et/ou - un deuxième rayon R2 de la section courbe 8 de 1 à 3 mm ; et/ou - A first radius RI of the curved section 8 from 2 to 3 mm; and or - a second radius R2 of the curved section 8 from 1 to 3 mm; and or
- un troisième rayon R3 de la section courbe 8 de 1 à 3 mm. - a third radius R3 of the curved section 8 from 1 to 3 mm.
En ce qui concerne la section courbe du peigne, les rayons successifs peuvent être optimisés pour gagner en performances selon les applications envisagées. As regards the curved section of the comb, the successive radii can be optimized to gain performance according to the applications envisaged.
De préférence, les déformations concaves 9 de la boîte boisson selon la présente invention présentent au moins l'une des caractéristiques suivantes : Preferably, the concave deformations 9 of the beverage can according to the present invention have at least one of the following characteristics:
- une profondeur H5 de 0,1 à 3,5 mm, de préférence de 0,1 à 2 mm ; et/ou - a depth H5 of 0.1 to 3.5 mm, preferably 0.1 to 2 mm; and or
- une longueur L5 de 1 à 10 mm ; et/ou - a length L5 of 1 to 10 mm; and or
- un nombre N de 4 à 18, de préférence de 5 à 12 ; et/ou - a number N from 4 to 18, preferably from 5 to 12; and or
- un méplat formant un angle A3 avec l'horizontale vers l'intérieur de la boîte boisson de 0 à 10° ; et/ou - A flat forming an angle A3 with the horizontal towards the inside of the beverage can from 0 to 10 °; and or
- un méplat ayant une longueur L3 de 0 à 2 mm. - a flat having a length L3 of 0 to 2 mm.
En ce qui concerne les déformations concaves, leur forme et leur nombre peuvent être optimisés selon les applications envisagées pour gagner en performances. En particulier, les déformations concaves s'étendent généralement et de préférence sur toute la largeur de l'anneau inférieur. Un deuxième objet de l’invention est un procédé de fabrication d'une boîte boisson selon la présente invention, comprenant les étapes successives suivantes : As regards the concave deformations, their shape and their number can be optimized according to the applications envisaged in order to gain in performance. In particular, the concave deformations extend generally and preferably over the entire width of the lower ring. A second object of the invention is a method of manufacturing a beverage can according to the present invention, comprising the following successive steps:
- fourniture d'un alliage d'aluminium, par exemple AA3104, par exemple sous l'état métallurgique H14 ou H19, en forme de bande d'épaisseur de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; - Supply of an aluminum alloy, for example AA3104, for example in the metallurgical state H14 or H19, in the form of a strip with a thickness of 180 to 230 μm, preferably 190 to 220 μm;
- découpage de disques appelés flans dans la bande d'alliage d'aluminium ; - cutting of discs called blanks in the aluminum alloy strip;
- emboutissage et étirage des flans pour obtenir un corps de boîte boisson, en utilisant des outils adaptés pour former la boîte boisson telle que décrite dans la présente demande; - Stamping and stretching of the blanks to obtain a beverage can body, using tools suitable for forming the beverage can as described in the present application;
- fabrication d'un couvercle avec un autre alliage d'aluminium, par exemple AA5182; - Manufacture of a cover with another aluminum alloy, for example AA5182;
- assemblage du couvercle et du corps de la boîte boisson pour obtenir une boîte boisson. - assembly of the lid and the body of the drink can to obtain a drink can.
Un troisième objet de l'invention est un outil pour la mise en forme de la boîte boisson selon la présente invention. A third object of the invention is a tool for shaping the beverage can according to the present invention.
En ce qui concerne la fabrication de la boîte boisson selon la présente invention, l'homme du métier saura adapter les outils et paramètres de mise en forme du fond de la boîte boisson selon la présente invention. As regards the manufacture of the beverage can according to the present invention, those skilled in the art will know how to adapt the tools and parameters for shaping the bottom of the beverage can according to the present invention.
Le métal utilisé pour la fabrication des boîtes boisson peut être tout alliage d'aluminium connu de l'homme du métier convenant pour cette application. Par exemple, on peut utiliser un alliage de type AA3104. L'état métallurgique de l'alliage d'aluminium peut être adapté en fonction de l'application particulière. Par exemple, l'état métallurgique peut être H14, H16 ou H19, tel que décrit dans la norme EN515 (juin 1993). The metal used for the manufacture of beverage cans can be any aluminum alloy known to those skilled in the art which is suitable for this application. For example, an AA3104 type alloy can be used. The metallurgical state of the aluminum alloy can be adapted according to the particular application. For example, the metallurgical state can be H14, H16 or H19, as described in standard EN515 (June 1993).
EXEMPLES EXAMPLES
Dans le but d'illustrer la présente invention, plusieurs préformes de boîtes boisson ont été évaluées du point de vue de leur pression de retournement et de leur augmentation de hauteur de boîte en fonction de la pression interne. Les préformes correspondent à la boîte boisson juste après la mise en forme du fond, sans tenir compte des étapes ultérieures de raidissement (reforming en anglais) du dôme. Le métal des boîtes boisson était un alliage d'aluminium AA3104 dans un état métallurgique H19. For the purpose of illustrating the present invention, several beverage can preforms have been evaluated from the point of view of their overturning pressure and their increase in can height as a function of internal pressure. The preforms correspond to the beverage can just after the bottom has been shaped, without taking into account the subsequent steps of stiffening (reforming in English) of the dome. The metal of the beverage cans was AA3104 aluminum alloy in H19 metallurgical condition.
Pour déterminer la pression de retournement, il faut suivre la hauteur de boîte boisson, mesurée entre la base de l'anneau inférieur et le haut de la boîte boisson en fonction de la pression. Ces mesures permettent de tracer une courbe telle que celles présentées en Figures 11 et 12. Sur ces figures, la référence Cl correspond à une boîte boisson de référence ayant une géométrie classique telle qu'illustrée dans la Figure 1 et une épaisseur de tôle de dôme de 240 pm. La référence C2 correspond à une boîte boisson de référence ayant une géométrie classique telle qu'illustrée dans la Figure 1 mais avec une épaisseur de tôle de dôme de 200 pm. Le diamètre d'appui de Cl et C2 est de 57 mm. La référence C3 correspond à la boîte boisson C2 mais avec un diamètre d'appui de 42 mm. La référence C4 correspond à la boîte boisson C3 mais avec 12 déformations concaves (nervures) dans l'anneau inférieur, ayant une profondeur H5 de 0,87 mm, une longueur de méplat L3 de 1,05 mm et une longueur L5 de 1,6 mm. La référence C5 correspond à la boîte boisson C3 mais avec une section courbe dans le peigne, le peigne ayant un premier rayon RI de 3,28 mm, un deuxième rayon R2 de 1,05 mm, un troisième rayon R3 de 1,01 mm, un angle de section rectiligne A2 de 20°, une hauteur H2 de 7,5 mm, une hauteur de début de section rectiligne H4 de 2,48 mm, un diamètre de début de section rectiligne D4 de 47,16 mm et une longueur de section rectiligne L2 de 1,78 mm. Les références Cl à C5 ne sont pas selon la présente invention. Les boîtes boisson C6 et C7 sont des boîtes boisson selon la présente invention (respectivement Exemple 1 et Exemple 2) et correspondent à la boîte boisson C3 mais avec 12 déformations concaves (nervures) dans l'anneau inférieur et une section courbe dans le peigne. Le Tableau 1 ci-après donne les différentes caractéristiques des boîte boisson C6 et C7. [Tableau 1] To determine the overturning pressure, follow the height of the beverage can, measured between the base of the lower ring and the top of the beverage can as a function of the pressure. These measurements make it possible to draw a curve such as those presented in Figures 11 and 12. In these figures, the reference C1 corresponds to a reference beverage can having a conventional geometry as illustrated in Figure 1 and a dome sheet thickness. from 240 pm. The reference C2 corresponds to a reference beverage can having a conventional geometry as illustrated in Figure 1 but with a dome sheet thickness of 200 µm. The bearing diameter of C1 and C2 is 57 mm. The reference C3 corresponds to the drink can C2 but with a support diameter of 42 mm. The reference C4 corresponds to the drink can C3 but with 12 concave deformations (ribs) in the lower ring, having a depth H5 of 0.87 mm, a flat length L3 of 1.05 mm and a length L5 of 1, 6 mm. The reference C5 corresponds to the drink can C3 but with a curved section in the comb, the comb having a first radius RI of 3.28 mm, a second radius R2 of 1.05 mm, a third radius R3 of 1.01 mm , a rectilinear section angle A2 of 20 °, a height H2 of 7.5 mm, a height of the start of straight section H4 of 2.48 mm, a diameter of the start of straight section D4 of 47.16 mm and a length of straight section L2 of 1.78 mm. The references C1 to C5 are not according to the present invention. The drink cans C6 and C7 are drink cans according to the present invention (Example 1 and Example 2 respectively) and correspond to the drink can C3 but with 12 concave deformations (ribs) in the lower ring and a curved section in the comb. Table 1 below gives the different characteristics of the C6 and C7 beverage cans. [Table 1]
Figure imgf000014_0001
L'évaluation de la pression de retournement et de l'augmentation de hauteur de boîte en fonction de la pression interne a été réalisée grâce à une modélisation numérique par éléments finis avec le logiciel commercial « LS Dyna », version 10.1, développé par l'entreprise Livermore Software Technology Corporation. La modélisation a consisté à d'abord dessiner la forme des différents dômes en Conception Assistée par Ordinateur (plans CAO). Les plans CAO ont été importés sous « LS Dyna » via un logiciel de mise en donnée, appelé « LS prepost » développé par la même entreprise. Les conditions aux limites ont été appliquées pour simuler la préforme dans sa globalité. Le calcul a été piloté avec un incrément de flux interne constant, permettant de simuler :
Figure imgf000014_0001
The evaluation of the overturning pressure and of the increase in the height of the box as a function of the internal pressure was carried out thanks to numerical finite element modeling with the commercial software "LS Dyna", version 10.1, developed by the Livermore Software Technology Corporation. The modeling consisted in first drawing the shape of the various domes in Computer Aided Design (CAD plans). The CAD drawings were imported under "LS Dyna" via data entry software called "LS prepost" developed by the same company. The boundary conditions were applied to simulate the preform as a whole. The calculation was controlled with a constant internal flow increment, allowing to simulate:
- la pression interne résultante, et - the resulting internal pressure, and
le déplacement des différents points du dôme sous cette pression interne. the displacement of the various points of the dome under this internal pressure.
En combinant ces deux variables, il a été possible de traçer la courbe donnant l'augmentation de la hauteur de la boîte boisson en fonction de la pression interne. Les Figures 11 et 12 correspondent à une augmentation constante de la pression interne, jusqu'au retournement du dôme. La Figure 13 correspond à une premier cycle d'augmentation de la pression interne jusqu'à 6,2 bars puis à un deuxième cycle de diminution de la pression interne jusqu'à 3,5 bars. L'augmentation (résiduelle) de hauteur de la boîte boisson est mesurée à ce stade de pression. Les résultats obtenus en matière de pression de retournement et d'augmentation de la hauteur de boîte boisson sont donnés dans les Figures 11 à 13 et dans le Tableau 2 ci-après. By combining these two variables, it was possible to plot the curve giving the increase in the height of the beverage can as a function of the internal pressure. Figures 11 and 12 correspond to a constant increase in internal pressure, until the dome overturns. FIG. 13 corresponds to a first cycle of increasing the internal pressure to 6.2 bars and then to a second cycle of decreasing the internal pressure to 3.5 bars. The (residual) increase in height of the beverage can is measured at this pressure stage. The results obtained in terms of overturning pressure and increase in beverage can height are given in Figures 11 to 13 and in Table 2 below.
[Tableau 2] [Table 2]
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
D'après les courbes des Figures 11 à 13 et le Tableau 2 ci-avant, les boîtes boisson selon la présente invention permettent de contrebalancer les effets négatifs d'une diminution d'épaisseur de la tôle (boîte boisson C2) sur la pression de retournement et l'augmentation de hauteur de la boîte boisson, et de retrouver des valeurs équivalentes à celles obtenues avec la boîte boisson de référence Cl. According to the curves of Figures 11 to 13 and Table 2 above, the beverage cans according to the present invention make it possible to counterbalance the negative effects of a reduction thickness of the sheet (drink can C2) on the overturning pressure and the increase in height of the drink can, and to find values equivalent to those obtained with the reference drink can C1.
Il est à noter que les Figures 11 et 13 permettent d'illustrer l'effet synergique de la combinaison entre la diminution du diamètre de l'anneau inférieur, la présence de déformations concaves dans l'anneau inférieur et la présence d'une section courbe particulière dans le peigne. En effet, les valeurs d'augmentation de la hauteur de la boîte boisson ne sont satisfaisantes qu'en combinant les trois caractéristiques ensemble. La combinaison de seulement deux éléments entre eux ne suffit pas (voir les courbes C3 à C5). Note that Figures 11 and 13 illustrate the synergistic effect of the combination between the decrease in the diameter of the lower ring, the presence of concave deformations in the lower ring and the presence of a curved section. particular in the comb. In fact, the values for increasing the height of the beverage can are only satisfactory by combining the three characteristics together. The combination of only two elements between them is not enough (see curves C3 to C5).

Claims

REVENDICATIONS
1. Boîte boisson à base d'alliage d'aluminium, de préférence pour boisson gazeuse, comprenant : 1. Beverage tin made of aluminum alloy, preferably for carbonated beverage, comprising:
- un corps 5 de forme cylindrique ayant un diamètre externe DI ; a body 5 of cylindrical shape having an external diameter DI;
- un fond en forme de dôme concave 1 ayant une profondeur H1 en son centre, un diamètre externe D3 et une partie rectiligne 2 de hauteur H3 ; a bottom in the form of a concave dome 1 having a depth H1 at its center, an external diameter D3 and a rectilinear part 2 of height H3;
- un anneau inférieur convexe 6 ayant un diamètre d'appui D2 et une largeur L1 ; - a convex lower ring 6 having a bearing diameter D2 and a width L1;
- un peigne 4 reliant le corps 5 et le dôme 1 ; - a comb 4 connecting the body 5 and the dome 1;
caractérisée en ce que l'épaisseur de la tôle du dôme est de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; characterized in that the thickness of the dome sheet is 180 to 230 µm, preferably 190 to 220 µm;
et en ce que le diamètre D2 de l'anneau inférieur est de 39 à 47 mm, de préférence de 40 à 46 mm ; and in that the diameter D2 of the lower ring is 39 to 47 mm, preferably 40 to 46 mm;
et en ce que l'anneau inférieur comprend des déformations concaves 9, réparties à intervalles réguliers le long de l'anneau ; and in that the lower ring comprises concave deformations 9, distributed at regular intervals along the ring;
et en ce que le peigne 4 comprend, de préférence est constitué de, une section rectiligne 7 et une section courbe 8, la section courbe 8 comprenant, de préférence étant constituée de, une succession de trois rayons, un premier rayon RI, un deuxième rayon R2 et un troisième rayon R3, formant des ondulations depuis le corps 5 jusqu'à la section rectiligne 7. and in that the comb 4 comprises, preferably consists of, a rectilinear section 7 and a curved section 8, the curved section 8 comprising, preferably consisting of, a succession of three spokes, a first spoke RI, a second radius R2 and a third radius R3, forming undulations from the body 5 to the rectilinear section 7.
2. Boîte boisson selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre externe DI du corps 5 est de 51 à 67 mm, de préférence de 55 à 63 mm. 2. Beverage can according to claim 1, characterized in that the outer diameter ID of the body 5 is 51 to 67 mm, preferably 55 to 63 mm.
3. Boîte boisson selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dôme 1 présente un diamètre externe D3 de 36 à 44 mm, de préférence de 37 à 43 mm. 3. Beverage can according to any one of the preceding claims, characterized in that the dome 1 has an outer diameter D3 of 36 to 44 mm, preferably 37 to 43 mm.
4. Boîte boisson selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'anneau Inférieur 6 présente une largeur L1 de 2 à 5 mm, de préférence de 2,5 à 4,5 mm. 5. Boîte boisson selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le peigne 4 présente : 4. Beverage can according to any one of the preceding claims, characterized in that the lower ring 6 has a width L1 of 2 to 5 mm, preferably 2.5 to 4.5 mm. 5. Beverage can according to any one of the preceding claims, characterized in that the comb 4 has:
- une longueur L2 de la section rectiligne 7 de 0, - a length L2 of the rectilinear section 7 of 0,
5 à 4 mm ; 5 to 4 mm;
- un premier rayon RI de la section courbe 8 de 2 à 3 mm ; - un deuxième rayon R2 de la section courbe 8 de 1 à 3 mm ; et - A first radius RI of the curved section 8 from 2 to 3 mm; - a second radius R2 of the curved section 8 from 1 to 3 mm; and
- un troisième rayon R3 de la section courbe 8 de 1 à 3 mm. - a third radius R3 of the curved section 8 from 1 to 3 mm.
6. Boîte boisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les déformations concaves 9 présentent : 6. Drink can according to any one of the preceding claims, characterized in that the concave deformations 9 have:
- une profondeur H5 de 0,1 à 3,5 mm, de préférence de 0,1 à 2 mm ; - a depth H5 of 0.1 to 3.5 mm, preferably 0.1 to 2 mm;
- une longueur L5 de 1 à 10 mm ; et - a length L5 of 1 to 10 mm; and
- un nombre N de 4 à 18, de préférence de 5 à 12. - a number N from 4 to 18, preferably from 5 to 12.
7. Boîte boisson selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les déformations concaves 9 présentent un méplat, ledit méplat formant un angle A3 avec l'horizontale vers l'intérieur de la boîte boisson de 0 à 10° et ayant une longueur L3 de 0 à 2 mm. 7. Drink can according to any one of the preceding claims, characterized in that the concave deformations 9 have a flat, said flat forming an angle A3 with the horizontal towards the inside of the drink can from 0 to 10 ° and having a length L3 from 0 to 2 mm.
8. Procédé de fabrication d'une boîte boisson selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes successives suivantes : 8. A method of manufacturing a beverage can according to any one of the preceding claims, comprising the following successive steps:
- fourniture d'un alliage d'aluminium, par exemple AA3104, par exemple sous l'état métallurgique H14 ou H19, en forme de bande d'épaisseur de 180 à 230 pm, de préférence de 190 à 220 pm ; - Supply of an aluminum alloy, for example AA3104, for example in the metallurgical state H14 or H19, in the form of a strip with a thickness of 180 to 230 μm, preferably 190 to 220 μm;
- découpage de disques appelés flans dans la bande d'alliage d'aluminium ; - cutting of discs called blanks in the aluminum alloy strip;
- emboutissage et étirage des flans pour obtenir un corps de boîte boisson, en utilisant des outils adaptés pour former la boîte boisson telle que décrite dans l'une quelconque des revendications précédentes ; - Stamping and stretching of the blanks to obtain a beverage can body, using tools suitable for forming the beverage can as described in any one of the preceding claims;
- fabrication d'un couvercle avec un autre alliage d'aluminium, par exemple AA5182; - Manufacture of a cover with another aluminum alloy, for example AA5182;
- assemblage du couvercle et du corps de la boîte boisson pour obtenir une boîte boisson. - assembly of the lid and the body of the drink can to obtain a drink can.
9. Outil pour la mise en forme de la boîte boisson selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Tool for shaping the beverage can according to any one of claims 1 to 7.
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