EP0820409B1 - Procede de fabrication de couvercles a ouverture facile a incision amelioree - Google Patents

Procede de fabrication de couvercles a ouverture facile a incision amelioree Download PDF

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EP0820409B1
EP0820409B1 EP96913590A EP96913590A EP0820409B1 EP 0820409 B1 EP0820409 B1 EP 0820409B1 EP 96913590 A EP96913590 A EP 96913590A EP 96913590 A EP96913590 A EP 96913590A EP 0820409 B1 EP0820409 B1 EP 0820409B1
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EP
European Patent Office
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score
punch
process according
incision
strip
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96913590A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0820409A1 (fr
Inventor
Jean-Marc Legresy
Jean-Pierre Richard
Marc Langouet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trivium Packaging West France SAS
Original Assignee
Impress Metal Packaging SA
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Publication date
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Publication of EP0820409A1 publication Critical patent/EP0820409A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/38—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures
    • B21D51/383—Making inlet or outlet arrangements of cans, tins, baths, bottles, or other vessels; Making can ends; Making closures scoring lines, tear strips or pulling tabs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D17/00—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions
    • B65D17/28—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions at lines or points of weakness
    • B65D17/404—Details of the lines of weakness

Definitions

  • the invention relates to the field of containers with opening easy and especially the metal covers to easy opening.
  • Easy-open covers have an incision generally peripheral in the case of containers for food products, as shown in Figures 1a to 1c, FIGS. 1a and 1b corresponding to covers with easy opening with counter-bowl, or have a incision delimiting a small portion of the cover panel in the case of a lid for a drink can.
  • the incisions are defined by their profile and the thickness of residual metal under the incision which is also called the "residual".
  • a profile is defined by the angle alpha of the incision and by the calculated width P of the bottom of the incision.
  • a typical incision is shown schematically in Figure 2 with its angle alpha and width P, an incision where the angle alpha is 60 ° with a width P of 40m being symbolically designated by "60P40".
  • the preamble of claim 1 corresponds to this state of the art.
  • Figure 7 shows in section an incision after crimping and sterilization, with cracks at the bottom of the incision characteristics that the present invention proposes otherwise delete entirely, at least reduce very strongly.
  • Sure figure 7 are also represented of crack initiators under the incision.
  • the problem is to find a way to manufacture, so reliable and economical, easy to open covers low residual with the bottom of the incisions not cracked at the end of production, or after packaging of the product to be packed, so as to present, despite a residual poor, satisfactory resistance to mechanical stress and corrosion.
  • a first means leading to an asymmetrical flow of the metal is formed by the use of an asymmetric punch (130) by its geometric configuration, the bisector of the angle alpha making with the direction of said displacement a non-zero gamma angle, as shown in Figure 8.
  • a second means is constituted by the use of a blank of incision band cover (6) at a beta angle different from 0 with respect to the horizontal plane, or different from 90 ° relative to the direction of said movement, said anvil (21), not shown in FIGS. 4a to 6b, capable of have a phi tilt, as shown in the figure 10, which may be different from said beta angle.
  • a third means consists of the use of a asymmetrical punch by its roughness, one side of the alpha angle of the punch being rougher than the other side, this punch may also be symmetrical or not by its profile geometric.
  • a fourth possible means according to the invention consists by the use of an anvil (21) itself comprising a lower relief (210), possibly off-center by at most 500 m with respect to said punch (13,130), or asymmetrical (211) as illustrated in Figures 10 and 11.
  • Figures 1a to 1c show, in axial section, different shapes of covers with easy opening (1) of the prior art.
  • These covers include a central panel (3) on which there is an incision (2) on the incision strip (6) in a horizontal plane, parallel to the mean plane (17) of the panel (3), and a crimping edge ( 4).
  • the central panel is provided with a rivet (7) which fixes a ring (8) whose beak (9) is located above the incision (2) so as to ensure the opening by tilting of the ring .
  • the crimping edge (4) comprises a skirt (5), strongly inclined, connecting to said central panel, possibly by a counter-cup (20).
  • Figures 1a to 1c are distinguished by the presence of a counter-bowl (20) in the case of FIGS. 1a and 1b, and by the position of the incision (2) located in the plane of said central panel in the case of FIGS. 1a and 1c, and at the bottom of the bowl (20) in the case of Figure 1b.
  • Figure 2 shows in axial section an incision (2).
  • a incision (2) is defined, for a thickness E of the strip metallic, by an angle alpha, by a calculated width P of bottom (10) of the incision, by an R value of the thickness residual (11) (also called “residual").
  • the sides of the incision were designated by 16a and 16b.
  • Figures 3a, 3b and 3c show, in axial section similar to that of FIGS. 1a to 1c, portions of easy opening cover (1) according to the invention having a sloping incision band (6).
  • Figures 3a and 3b illustrate the position of the incision (2) on the incision strip (6) forming the bottom of the bowl (20).
  • This strip (6) has a slope of angle beta with respect to the plane (17), corresponding to the horizontal mean plane of said central panel (3).
  • said strip (6) has a slope of an angle + beta, while the angle is -beta in Figure 3b.
  • Figure 3c illustrates the position of the incision (2) on the incision band (6) forming the periphery of the beach central (3), externally limited by the counter-bowl (18).
  • This strip (6) has an angle slope + beta by relative to the plan (17).
  • Figures 3d and 3e relate to an opening cover partial beverage can.
  • Figure 3d is a top view and Figure 3e is a section along the axis A-A of Figure 3d.
  • the incision strip (6) does not form not a band closed on itself, but has the form a horseshoe, the open part of which remains attached to the central panel (3) of the cover.
  • the ring (8) is positioned on the side of this open part, and tilting forward just tear the incision (2) and fold inwards the box the tongue delimited by said incision (2).
  • FIG. 3f is a top view showing the incision strip (6) in the form of a hatched crown, the incision (2) passing through the center of this strip.
  • Figure 3g is an axial section along the axis BB of Figure 3f, showing that said strip (6) has the shape of a cone portion with an angle at the top equal to 180 ° - 2.beta.
  • FIG. 8 similar to FIG. 2, represents an incision obtained with an asymmetrical punch with an alpha angle equal to 50 °, and the bisector of which makes a gamma angle equal to 10 ° with the vertical.
  • the delta angle is 35 ° and the rho angle is 15 °.
  • FIG. 9 represents a metallographic section of an incision according to the invention, after anodic oxidation showing the fibers of the metal, that is to say the elongation of the aluminum grains represented by the lines (60).
  • Figure 10 shows in section a sloping anvil (211) surmounted by a symmetrical punch (13).
  • Figure 11 shows in section an anvil having a lower punch (210) off-center with respect to the symmetrical punch (13).
  • said beta angle is generally between 5 ° and 45 °, and preferably less than 30 °.
  • Said incision strip (6) with a beta angle slope is formed by stamping a metal strip in a manner known per se during the formation of the cover blank. Given the high precision of the tools for manufacturing the covers, it suffices that said strip has a width of the order of 1 mm to be assured that said incision (2) will always be well positioned on said strip (6) with a slope of 'beta angle.
  • Said punch (13) can also be oriented at an angle gamma with respect to said perpendicular direction (19) between two extreme values such as one of these values corresponds to a punch having one of its faces vertical (16a), as shown in Figure 4a, the other value corresponding to a punch having the other of its faces (16b) vertical, as shown in Figure 6a.
  • the third asymmetric flow medium based on the use of a differential roughness of the punch is made possible by the use of incision tools treated in surface and hardness sufficient to maintain said roughness differential during the life of the incision tool.
  • said punch (13) may be a radiated punch, the sides of the punch (14a, 14b) connecting either to each other by the spokes, either with a flat end (151) of said punch.
  • Said punch (13) may have a flat end (151) of generally between 0 and 25 ⁇ m in length, so to obtain an incision of width P less than 40 ⁇ m, and preferably between 10 and 30 ⁇ m.
  • said anvil (21) preferably has, in particular when said anvil does not in itself constitute an asymmetrical flow means, a width L close to a theoretical width L 'defined by the intersection of the base of said incision strip with the extensions of the sides (16a, 16b) of the incision (2), and has a thickness e of at least 10 ⁇ m, and preferably less than the thickness E of said strip incision (6) - see figure 8.
  • said anvil is positioned opposite said intersection, as illustrated in FIG. 8.
  • an asymmetrical flow incision is made according to the invention, as shown in FIG. 9, it is easy to highlight the asymmetrical flow by considering the inflection lines (61) for the same line of metal (60) under or in the vicinity of the incision (2).
  • the inflection lines are substantially symmetrical with respect to the bisector (62) of the angle alpha.
  • the final cover also has a band incision (6) making the same beta angle not zero with respect to in the middle plane (17) of said central panel (3) considered to be said horizontal plane.
  • Said incision band (6) can be located at the periphery the central panel (3) and the inner skirt (5) from the edge to crimp (4), and form an inclined plane between said panel central and said skirt, as illustrated in FIGS. 3a and 3b.
  • the cover may have a peripheral counter-bowl (18) with a raised edge relative to the central panel (3), said incision strip (6), located between the central panel and the counter-bowl (18), forming an inclined plane, as illustrated in Figures 3c, 3f and 3g.
  • Said cover may be partially open, for example a cover for a beverage can, cover in which said incision strip (6) forms an inclined plane bordering the part of said panel intended to be opened, as illustrated in Figures 3d and 3e.
  • said beta angle is between 5 ° and 45 ° and preferably between 10 and 30 °.
  • All the covers with easy opening were made from aluminum strip of alloy 5052 (designation according to the Aluminum Association), nominal thickness of 230 ⁇ m, varnished on both sides, and in the corresponding metallurgical state H48 in a strongly hardened state, restored during the opening.
  • the lids obtained were crimped onto boxes which were then sterilized in a standard manner (30 min at 125 ° C).
  • Metallographic sections were made on the covers as manufactured, on the covers after crimping and on the covers after sterilization, so as to be able to carry out observations using an optical microscope by reflection and assess the presence and extent of cracks at the bottom of the cover. incision and under the incision.
  • primer and crack are based on the fact that the risk of damage does not appear linear with the length of the cracks and that there is a threshold (2-5 ⁇ m) beyond of which there is a high probability that cracking gets worse instead of remaining relatively stable as in the case of crack initiation.
  • the residual metallic layer under the incision is particularly sensitive to the action of the corrosion due to the ingredients of the packaged products (possible presence of acids and / or salts), and the corrosion sensitivity increases with the presence of cracks, or the presence of longer cracks.

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Abstract

Le procédé de fabrication de couvercle métallique à ouverture facile (1) comprend la formation d'une incision entre un poinçon et une enclume, et est caractérisé en ce que, de manière à diminuer les risques d'apparition de fissures en fond d'incision ou sous incision, ladite incision (2) est formée en utilisant tout moyen conduisant à un écoulement dissymétrique du métal comprimé entre ledit poinçon (13) et ladite enclume (21).

Description

DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine des récipients à ouverture facile et plus spécialement les couvercles métalliques à ouverture facile.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les couvercles à ouverture facile possèdent une incision généralement périphérique dans le cas de récipients pour produits alimentaires, comme représenté sur les figures 1a à 1c, les figures 1a et 1b correspondant à des couvercles à ouverture facile avec contre-cuvette, ou possèdent une incision délimitant une faible portion du panneau du couvercle dans le cas d'un couvercle pour boíte-boisson.
Les incisions sont définies par leur profil et l'épaisseur de métal résiduelle sous l'incision qui est appelée aussi le "résiduel".
Un profil est défini par l'angle alpha de l'incision et par la largeur calculée P du fond de l'incision. Une incision typique est représentée schématiquement à la figure 2 avec son angle alpha et la largeur P, une incision où l'angle alpha vaut 60° avec une largeur P de 40m étant désignée symboliquement par "60P40".
On connaít par ailleurs la demande de brevet DE-A-2 051 697 dans laquelle, de manière à réduire l'endommmagement du vernis intérieur sous l'incision lors de la formation de cette dernière, l'enclume utilisée présente une forme de dôme arqué.
Le préambule de la revendication 1 correspond à cet état de la Technique.
PROBLEME POSE
Il y a une demande toujours plus grande pour des couvercles à ouverture facile présentant simultanément une plus grande facilité d'ouverture et une plus grande sécurité de fabrication et d'usage. Mais ces exigences sont à ce jour en grande partie contradictoires dans la mesure où la plus grande facilité d'ouverture est généralement obtenue par diminution du résiduel, diminution qui entraíne une sécurité de fabrication bien moindre (précision des outils plus grande, marge de sécurité plus faible), et surtout des risques très importants d'apparition de fissures en fond d'incision ou sous l'incision, qui conduisent à des fuites, soit directemnent, soit par action de la pression pendant le conditionnement, typiquement avec stérilisation, soit, après conditionnement, par action corrosive du produit conditionné.
En outre, la présence de résiduels faibles et/ou de fissures rend les couvercles plus sensibles aux perforations par chocs lors des manutentions du produit conditionné, et cela depuis le conditionnement du produit jusqu'à son utilisation finale chez le consommateur.
La figure 7 représente en coupe une incision après sertisage et stérilisation, présentant, en fond d'incision, des fissures caractéristiques que la présente invention se propose sinon de supprimer en totalité, du moins de réduire très fortement. Sur la figure 7, sont aussi représentées des amorces de fissures sous l'incision.
Le problème est de trouver un moyen pour fabriquer, de manière fiable et économique, des couvercles à ouverture facile à faible résiduel dont le fond des incisions ne soit pas fissuré en sortie de fabrication, ni après conditionnement du produit à emballer, de manière à présenter, en dépit d'un résiduel faible, une tenue satisfaisante aux sollicitations mécaniques et à la corrosion.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Ce problème est résolu par le procédé de fabrication selon la revendication 1.
Un premier moyen conduisant à un écoulement dissymétrique du métal est constitué par l'utilisation d'un poinçon asymétrique (130) par sa configuration géométrique, le bissectrice de l'angle alpha faisant avec la direction dudit déplacement un angle gamma non nul, comme représenté à la figure 8.
Un second moyen, comme représenté aux figures 4a et 4b, 5a et 5b, 6a et 6b, est constitué par l'utilisation d'une ébauche de couvercle à bande d'incision (6) faisant un angle beta différent de 0 par rapport au plan horizontal, ou différent de 90° par rapport à la direction dudit déplacement, ladite enclume (21), non représentée sur les figures 4a à 6b, pouvant présenter une inclinaison phi, comme représenté à la figure 10, qui peut être différente dudit angle beta.
Un troisième moyen est constitué par l'utilisation d'un poinçon asymétrique par sa rugosité, un côté de l'angle alpha du poinçon étant plus rugueux que l'autre côté, ce poinçon pouvant être par ailleurs symétrique ou non par son profil géométrique.
Un quatrième moyen possible selon l'invention est constitué par l'utilisation d'une enclume (21) comprenant elle-même un relief inférieur (210), éventuellement décentré d'au plus 500 m par rapport audit poinçon (13,130), ou dissymétrique (211) comme illustré aux figures 10 et 11.
Ces différents moyens peuvent être utilisés seuls ou en combinaison.
Ils illustrent de manière concrète, et non limitative, le concept d'écoulement dissymétrique selon l'invention, qui permet de résoudre le problème posé.
DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures 1a à 1c représentent, en coupe axiale, différentes formes de couvercles à ouverture facile (1) de l'art antérieur.
Ces couvercles comprennent un panneau central (3) sur lequel se trouve une incision (2) sur bande d'incision (6) dans un plan horizontal, parallèle au plan moyen (17) du panneau (3), et un bord à sertir (4).
Le panneau central est muni d'un rivet (7) qui fixe un anneau (8) dont le bec (9) est situé au-dessus de l'incision (2) de manière à assurer l'ouverture par basculement de l'anneau.
Le bord à sertir (4) comprend une jupe (5), fortement inclinée, se raccordant audit panneau central, éventuellement par une contre-cuvette (20).
Les figures 1a à 1c se distinguent par la présence d'une contre-cuvette (20) dans le cas des figures 1a et 1b, et par la position de l'incision (2) située dans le plan dudit panneau central dans le cas des figures 1a et 1c, et au fond de la cuvette (20) dans le cas de la figure 1b.
La figure 2 représente en coupe axiale une incision (2). Une incision (2) se définit, pour une épaisseur E de la bande métallique, par un angle alpha, par une largeur calculée P du fond (10) de l'incision, par une valeur R de l'épaisseur résiduelle (11) (appelé aussi "résiduel"). Les côtés de l'incision ont été désignés par 16a et 16b.
Les figures 3a, 3b et 3c représentent, en coupe axiale analogue à celle des figures 1a à 1c, des portions de couvercle à ouverture facile (1) selon l'invention présentant une bande d'incision (6) en pente.
Les figures 3a et 3b illustrent la position de l'incision (2) sur la bande d'incision (6) formant le fond de la cuvette (20). Cette bande (6) présente une pente d'angle beta par rapport au plan (17), correspondant au plan moyen horizontal dudit panneau central (3).
Sur la figure 3a, ladite bande (6) présente une pente d'un angle +beta, alors que l'angle est de -beta sur la figure 3b.
La figure 3c illustre la position de l'incision (2) sur la bande d'incision (6) formant la périphérie de la plage centrale (3), limitée extérieurement par la contre-cuvette (18). Cette bande (6) présente une pente d'angle +beta par rapport au plan (17).
Les figures 3d et 3e sont relatives à un couvercle à ouverture partielle de boíte boisson. La figure 3d est une vue de dessus et la figure 3e est une coupe selon l'axe A-A de la figure 3d. Avec ce type de couvercle, la bande d'incision (6) ne forme pas une bande fermée sur elle-même, mais présente la forme d'un fer à cheval, dont la partie ouverte reste rattachée au panneau central (3) du couvercle. L'anneau (8) est positionné du côté de cette partie ouverte, et en basculant vers l'avant vient déchirer l'incision (2) et rabattre vers l'intérieur de la boíte la languette délimitée par ladite incision (2).
Les figures 3f et 3g sont relatives au couvercle de la figure 3c. La figure 3f est une vue de dessus montrant la bande d'incision (6) sous forme d'une couronne hachurée, l'incision (2) passant au centre de cette bande.
La figure 3g est une coupe axiale selon l'axe B-B de la figure 3f, montrant que ladite bande (6) a la forme d'une portion de cône d'angle au sommet égal à 180°- 2.beta.
Les figures 4a, 5a et 6a sont des coupes partielles axiales de poinçons, symétriques (13) ou asymétriques (130), destinés à former des incisions (2) selon l'invention, les deux côtés (14a, 14b) du poinçon formant un angle alpha et se raccordant par une extrémité (15). Les poinçons se déplacent selon la direction verticale (19) pour former les incisions (2) correspondantes représentées aux figures 4b, 5b et 6b.
Ces figures montrent les limites de l'inclinaison du poinçon d'un angle gamma par rapport à la verticale:
  • à la figure 4a, une limite de l'angle gamma est atteinte car le côté 14a du poinçon est vertical,
  • à la figure 6a, l'autre limite de l'angle gamma est atteinte car l'autre côté 14b du poinçon est vertical,
  • la figure 5a représente un cas intermédiaire où l'angle gamma vaut zero.
La figure 7, analogue à la figure 2, représente une coupe micrographique montrant la présence de fissures (12) en fond d'incision (10), et amorces de fissures sous l'incision, dans le cas d'incisions selon l'art antérieur.
La figure 8, analogue à la figure 2, représente une incision obtenue avec un poinçon asymétrique d'angle alpha égal à 50°, et dont la bissectrice fait un angle gamma égal à 10° avec la verticale.
L'angle delta vaut 35° et l'angle rho vaut 15°.
Sur cette figure est portée l'intersection L' de la base de ladite bande d'incision (6) avec les prolongements des côtés (16a,16b) de l'incision (2), et, en regard, l'enclume de longueur L et d'épaisseur e.
La figure 9 représente une coupe métallographique d'une incision selon l'invention, après oxydation anodique mettant en évidence lesfibres du métal, c'est à dire l'allongement des grains d'aluminium représentés par les lignes (60).
L'intersection des droites d'inflexion (61) relatives à une même ligne (60) s'écarte de la bissectrice (62) de l'angle alpha, ce qui traduit l'écoulement dissymétrique selon l'invention.
La figure 10 représente en coupe une enclume pentée (211) surmontée d'un poinçon symétrique (13).
La figure 11 représente en coupe une enclume ayant un poinçon inférieur (210) décentré par rapport au poinçon symétrique (13).
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Lorsque ledit écoulement dissymétrique est réalisé par utilisation d'un poinçon asymétrique (130) par sa configuration géométrique, configuration définie par l'angle alpha du poinçon et par les deux angles delta et rho, résultant du partage de l'angle alpha par la direction dudit déplacement du poinçon (alpha = delta + rho), les caractéristiques géométriques dudit poinçon asymétrique (130) sont définies par la combinaison de conditions suivantes :
  • l'angle alpha est compris entre 30 et 70°, et de préférence entre entre 40 et 60°,
  • la valeur absolue de la différence entre les angles delta et rho est d'au moins 3°.
De préférence, la valeur absolue de cette différence est comprise entre 5 et 30°.
Dans le cas du second moyen d'écoulement dissymétrique obtenu grâce à une bande d'incision (6) faisant un angle beta différent de zéro, ledit angle beta est généralement compris entre 5° et 45°, et de préférence inférieure à 30°.
Ladite bande d'incision (6) en pente d'angle beta est formée par emboutissage de bande de métal de manière connue en soi lors de la formation de l'ébauche de couvercle. Compte tenu de la grande précision des outillages de fabrication des couvercles, il suffit que ladite bande ait une largeur de l'ordre de 1 mm pour être assuré que ladite incision (2) sera toujours bien positionnée sur ladite bande (6) en pente d'angle beta.
Ledit poinçon (13) peut en outre être orienté selon un angle gamma par rapport à ladite direction perpendiculaire (19) compris entre deux valeurs extrêmes telles que l'une de ces valeurs correspond à un poinçon ayant l'une de ses faces verticale (16a), comme représenté à la figure 4a, l'autre valeur correpondant à un poinçon ayant l'autre de ses faces (16b) verticale, comme représenté à la figure 6a.
Le troisième moyen d'écoulement dissymétrique basé sur l'utilisation d'une rugosité différentielle du poinçon, est rendu possible par l'emploi d'outils d'incision traités en surface et de dureté suffisante pour conserver ladite rugosité différentielle durant la durée de vie de l'outil d'incision.
Le quatrième moyen d'écoulement dissymétrique est basé sur l'utilisation d'une enclume (21) particulière comportant :
  • un relief inférieur dissymétrique (211), typiquement penté et présentant une pente d'angle phi (voir figure 10).
  • un relief inférieur (210) légèrement décentré par rapport au poinçon (13) supérieur (voir figure 11). Ce relief inférieur (210) pourrait être aussi plus accentué et constituer un poinçon inférieur permettant d'obtenir une incision double.
Quels que soient les moyens d'écoulement dissymétriques retenus, ledit poinçon (13) peut être un poinçon rayonné, les côtés du poinçon (14a, 14b) se raccordant soit entre eux par les rayons, soit avec une éventuelle extrémité plate (151) dudit poinçon.
Ledit poinçon (13) peut présenter une extémité plate (151) de de longueurgénéralement comprise entre 0 et 25 µm, de manière à obtenir une incision de largeur P inférieure à 40 µm, et de préférence comprise entre 10 et 30 µm.
Selon l'invention, ladite enclume (21) a, de préférence et notamment quand ladite enclume ne constitue pas en elle-même un moyen d'écoulement dissymétrique, une largeur L voisine d'une largeur théorique L' définie par l'intersection de la base de ladite bande d'incision avec les prolongements des côtés (16a,16b) de l'incision (2), et a une épaisseur e d'au moins 10 µm, et de préférence inférieure à l'épaisseur E de ladite bande d'incision (6) - voir figure 8.
Dans le cas où un poinçon asymétrique est utilisé, il est préférable que ladite enclume soit positionnée en regard de ladite intersection, comme illustré à la figure 8.
Dans les couvercles métalliques à ouverture facile (1) obtenus selon le procédé de l'invention, avec panneau central (3) et bord à sertir (4), comprenant une incision (2) sur bande d'incision (6), partie dudit panneau sur laquelle est formée ladite incision, et un anneau (8) permettant la perforation de ladite incision et ladite ouverture,
  • le matériau constituant ledit couvercle est choisi parmi l'acier et alliages à base de fer, l'aluminium et alliages d'aluminium,
  • l'angle alpha de l'incision est compris entre 30 et 70°,
  • l'épaisseur dudit couvercle est comprise entre 0,12 et 0,30 mm (épaisseur nominale de la bande métallique pour couvercle),
  • et l'épaisseur résiduelle en fond d'incision est supérieure à 40 µm.
Par alliages de fer, on entend notamment le fer blanc, le TFS, et plus généralement les alliages de fer avec leurs traitements de surface connus de l'homme du métier pour leur utilisation comme matériau apte à former des emballages métalliques, et notamment des couvercles.
L'angle alpha est de préférence compris entre 40° et 60° et la largeur calculée P à fond d'incision est comprise entre 10 et 40 µm.
Si l'on fait une coupe d'incision à écoulement dissymétrique selon l'invention, comme représentée à la figure 9, il est facile de mettre en évidence l'écoulement dissymétrique en considérant les droites d'inflexion (61) pour une même ligne de métal (60) sous ou au voisinage de l'incision (2).
Dans le cas d'un écoulement symétrique avec une incision traditionnelle, les droites d'inflexion sont sensiblement symétriques par rapport à la bissectrice (62) de l'angle alpha.
Dans le cas où ledit écoulement dissymétrique est obtenu par l'utilisation d'une ébauche de couvercle à bande d'incision faisant un angle beta différent de O par rapport au plan horizontal, le couvercle final présente aussi une bande d'incision (6) faisant un même angle beta non nul par rapport au plan moyen (17) dudit panneau central (3) considéré comme ledit plan horizontal.
Ladite bande d'incision (6) peut être située à la périphérie du panneau central (3) et de la jupe intérieure (5) du bord à sertir (4), et former un plan incliné entre ledit panneau central et ladite jupe, comme illustré aux figures 3a et3b.
Le couvercle peut présenter une contre-cuvette périphérique (18) à bord surélevé par rapport au panneau central (3), ladite bande d'incision (6), située entre le panneau central et la contre-cuvette (18), formant un plan incliné, comme illustré aux figures 3c, 3f et 3g.
Ledit couvercle peut être à ouverture partielle, par exemple un couvercle pour boíte boisson, couvercle dans lequel ladite bande d'incision (6) forme un plan incliné bordant la partie dudit panneau destinée à être ouverte, comme illustré aux figures 3d et 3e.
Dans tous ces couvercles, ledit angle beta est compris entre 5° et 45° et préférence compris entre 10 et 30°.
EXEMPLES DE REALISATION
Tous les couvercles à ouverture facile ont été fabriqués à partir de bande d'aluminium en alliage 5052 (désignation selon l'Aluminum Association), d'épaisseur nominale de 230 µm, vernie sur ses deux faces, et à l'état métallurgique H48 correspondant à un état fortement écroui, restauré lors du vernissage.
On a fabriqué des couvercles standard à ouverture facile (1) de 73 mm de diamètre, avec une incision périphérique selon la figure 3a, incision ayant un profil de type "60P40" (angle alpha de 60° et une valeur calculée de plat en fond d'incision de 40 µm).
Le poinçon faisait donc un angle alpha de 60°, sa bissectrice était orientée selon la verticale (angle gamma = 0).
Première série d'essais :
Les essais ont consisté à faire varier l'épaisseur résiduelle R d'une part (résiduel de 50 µm / 60 µm / 70µm / 95 µm), et à faire varier la pente beta de la bande d'incision (6) de l'ébauche de couvercle à inciser.
Les résultats de deux essais comparatifs, parmi les différents essais réalisés, sont décrits en détail ci-après, avec:
  • un angle beta de 0° selon l'état de la technique,
  • un angle beta de 15° selon l'invention.
Pour chaque couple de valeurs de R et d'angle beta de la bande d'incision (6), 200 couvercles à ouverture facile ont été fabriqués.
Les couvercles obtenus ont été sertis sur des boítes qui ont été ensuite stérilisées de manière standard (30 min à 125°C).
Des coupes métallographiques ont été réalisées sur les couvercles tels que fabriqués, sur les couvercles après sertissage et sur les couvercles après stérilisation, de manière à pouvoir réaliser des observations au microscope optique par réflexion et évaluer la présence et l'importance de fissures en fond d'incision et sous l'incision.
Cotation des fissures par leur fréquence et leur longueur:
a)
présence de fissures : Oui = plus de 1 cas sur 10
         Rares = de 1 cas sur 10 à 1 sur 100
         Non = moins de 1 cas sur 100
b)
longueur des fissures: < 2 µm-5µm (amorces)
         fissures au-delà de 5 µm
La distinction entre amorce et fissure repose sur le fait que le risque d'endommagement n'apparaít pas linéaire avec la longueur des fissures et qu'il y a un seuil (2-5 µm) au-delà duquel il y a une grande probabilité pour que la fissuration s'aggrave au lieu de rester relativement stable comme dans le cas d'amorces de fissures.
Résultats obtenus sur couvercles tels que fabriqués :
PARAMETRES Angle beta 0°(art antérieur) 15°(invention)
Résiduel R 50 µm a) rupture totale quelques fissures
b) < 10 µm
60 µm a) Oui rares
b) > 10 µm < 2 µm
70 µm a) Oui Non
b) 2 à 5 µm -
95 µm a) Non Non
b) - -
Les résultats obtenus après sertissage et après stérilisation vont dans le même sens avec une tendance à l'augmentation du nombre et/ou de la profondeur des fissures.
Par ailleurs, les essais d'ouverture manuelle ont conduit à des résultats (facilité d'ouverture) comparables entre eux pour une même valeur de résiduel R.
Ces résultats montrent de manière claire l'influence de l'angle beta sur l'apparition de fissures en fond d'incision.
Deuxième série d'essais :
On a fabriqué des couvercles analogues à ceux de la première série d'essais, mais qui diffèrent en ce que ledit écoulement dissymétrique n'est pas obtenu grâce à une bande d'incision d'angle beta différent de 0, mais par l'utilisation d'un poinçon asymétrique de type "50P25", comme représenté à la figure 8 par l'incision correspondante, avec :
  • alpha : 50°
  • beta : 0°
  • gamma : 10°
  • delta : 35°
  • rho : 15°
Résultats obtenus sur couvercles tels que fabriqués ;
PARAMETRES Angle gamma 0°(art antérieur) 0°(invention)
Résiduel R 50 µm a) rupture totale rares
b) < 5 µm
60 µm a) Oui Rares
b) > 10 µm < 2 µm
70 µm a) Oui Non
b) 2 à 5 µm -
95 µm a) Non Non
b) - -
Les couvercles témoins sont les mêmes que ceux de la première série d'essais.
Troisième série d'essais :
Dans cette série, on a fabriqué des couvercles analogues à ceux de la seconde série d'essais, mais qui diffèrent en ce que ledit écoulement dissymétrique n'est pas obtenu grâce à une bande d'incision d'angle gamma différent de 0, mais par l'utilisation d'une enclume non standard, telle que représentée à la figure 10 et définie par un angle Phi de 10°.
Résultats obtenus sur couvercles tels que fabriqués :
PARAMETRES Enclume Art antérieur Invention
Résiduel R 50 µm a) rupture totale rares
b) < 10 µm
60 µm a) Oui rares
b) > 10 µm < 2 µm
70 µm a) Oui Non
b) 2 à 5 µm -
95 µm a) Non Non
b) - -
Les couvercles témoins sont les mêmes que ceux de la première série d'essais.
L'ensemble des résultats de ces différentes séries d'essais sont d'une grande importance pratique.
Ils montrent que les couvercles obtenus selon l'invention présentent, en fin de stérilisation, des incisions peu ou pas endommagées par des fissures ou amorces de fissures, que ce soit en fond d'incision ou sous l'incision.
Ces couvercles présentent donc de ce fait une tenue aux sollicitations mécaniques, typiquement une tenue aux chocs, nettement supérieure à celle des couvercles de l'art antérieur, ce qui se traduit, dans le cas de boítes de conserve stockées habituellement en palettes de grande hauteur, par une forte diminution des risques, car il suffirait d'une seule boíte perforée pour contaminer tout ou partie d'une palette stockée sous film plastique pendant une durée plus ou moins longue.
En outre, selon les études de tenue à la corrosion menées par la demanderesse, la couche métallique résiduelle sous l'incision est particulièrement sensible à l'action de la corrosion due aux ingrédients des produits conditionnés (présence éventuelle d'acides et/ou de sels), et la sensibilité à la corrosion augmente avec la présence de fissures, ou la présence de fissures de plus grande longueur.
Selon une approche qualitative, il y a donc une corrélation entre l'endommagement de l'incision, que l'on peut quantifier par la présence de fissures et la longueur des fissures, et la tenue à la corrosion.
Les conséquences positives de la forte diminution des fissures en fond d'incision ou sous l'incision avec les couvercles selon l'invention sont de plusieurs ordres:
  • d'une part, pour le fabricant de couvercles, il est important de disposer d'une plage de sécurité en ce qui concerne la valeur de l'épaisseur résiduelle de métal. Dans le cas présent, pratiquement toutes les valeurs testées pour R, de 50 à 95 µm conviennent. En effet, une fabrication est d'autant plus coûteuse en outillage, en contrôle et en rebuts qu'elle doit satisfaire à une plage étroite de valeurs pour un paramètre donné tel que l'épaisseur résiduelle de métal. Par ailleurs, l'amélioration de la tenue à la corrosion peut aussi permettre une diminution de l'épaisseur de la couche de vernis intérieur.
  • d'autre part, l'amélioration de la tenue à la corrosion se traduit par une augmentation de la durée de vie des produits conditionnés, et par la diminution corrélative des risques de perforation des emballages, avec tous les risques de contamination et de salissures associés.
  • enfin, la possibilité de diminuer, dans une large plage de valeurs, la valeur de l'épaisseur résiduelle de métal permet de moduler et de diminuer comme souhaité l'effort d'ouverture des couvercles à ouverture facile, alors que les couvercles de l'art antérieur nécessitaient, pour une même tenue à la corrosion, une valeur d'épaisseur résiduelle nettement supérieure, et donc impliquaient un effort d'ouverture supérieur.
Ce sont là des avantages importants dans le métier de l'emballage utilisant des couvercles à ouverture facile.

Claims (15)

  1. Procédé de fabrication de couvercle métallique à ouverture facile (1) avec panneau central (3) et bord à sertir (4), comprenant une incision (2) sur bande d'incision (6), partie dudit panneau sur laquelle est formée ladite incision, et un anneau (8) permettant, par perforation de ladite incision, ladite ouverture, dans lequel ladite incision (2) est formée par déplacement d'un poinçon (13), symétrique ou non, d'angle alpha sur ladite bande d'incision (6), supportée par une enclume (21), d'une ébauche de couvercle (100), caractérisé en ce que, de manière à diminuer les risques d'apparition de fissures en fond d'incision ou sous incision, d'une part, ladite incision (2) est formée en utilisant tout moyen conduisant à un écoulement dissymétrique du métal comprimé entre ledit poinçon (13) et ladite enclume (21), lors dudit déplacement, et en ce que, d'autre part, ladite enclume (21) a une longueur L voisine d'une longueur théorique L' définie par l'intersection de la base de ladite bande d'incision avec les prolongements des côtés (16a,16b) de ladite incision, et a une épaisseur e d'au moins 10 µm, et de préférence inférieure à l'épaisseur E de ladite bande d'incision (6).
  2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen est constitué par l'utilisation d'un poinçon asymétrique (130) par sa configuration géométrique, le bissectrice de l'angle alpha faisant avec la direction dudit déplacement un angle gamma non nul.
  3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen est constitué par l'utilisation d'une ébauche de couvercle (100) à bande d'incision faisant un angle beta différent de 0 par rapport au plan horizontal, ou différent de 90° par rapport à la direction dudit déplacement, ladite enclume (21) pouvant présenter une inclinaison qui peut être différente de l'angle beta.
  4. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen est constitué par l'utilisation d'un poinçon asymétrique par sa rugosité, un côté de l'angle alpha du poinçon étant plus rugueux que l'autre côté.
  5. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit moyen est constitué par l'utilisation d'une enclume (21) comprenant elle-même un relief inférieur (210,211), décentré d'au plus 500 µm par rapport audit poinçon (13), ou dissymétrique.
  6. Procédé selon la revendication 2 dans lequel, ladite direction partageant ledit angle alpha dudit poinçon asymétrique en deux angles delta et rho dont la somme est égale à l'angle alpha, les caractéristiques géométrique dudit poinçon asymétrique sont définies par la combinaison de conditions suivantes :
    l'angle alpha est compris entre 30 et 70°, et de préférence entre 40 et 60°,
    la valeur absolue de la différence entre les angles delta et rho est d'au moins 3°.
  7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel ledit poinçon (13) est un poinçon rayonné, les côtés du poinçon (14a, 14b) se raccordant soit entre eux, soit avec une éventuelle extrémité plate (151) dudit poinçon.
  8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel ledit poinçon (13) présente une extêmité plate (151) de longueur comprise entre 0 et 25 µm, de manière à obtenir une incision à largeur P inférieure à 40 µm et de préférence comprise entre 10 et 30 µm.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel,
    le matériau constituant ledit couvercle est choisi parmi l'acier et alliages à base de fer, l'aluminium et alliages d'aluminium,
    l'angle alpha de l'incision est compris entre 30 et 70°,
    l'épaisseur dudit couvercle est comprise entre 0,12 et 0,30 mm (épaisseur nominale de la bande métallique pour couvercle),
    et l'épaisseur résiduelle en fond d'incision est supérieure à 40 µm.
  10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel l'angle alpha est de préférence compris entre 40° et 60° et la largeur calculée P à fond d'incision est comprise entre 10 et 40 µm.
  11. Procédé selon une quelconque des revendications 9 et 10, et selon la revendication 3, dans lequel ladite bande d'incision (6) fait un angle beta non nul par rapport au plan moyen (17) dudit panneau central (3).
  12. Procédé selon la revendication 11 dans lequel ladite bande d'incision (6) forme un plan incliné entre ledit panneau central (3) et la jupe intérieure (5) dudit bord à sertir (4) .
  13. Procédé selon la revendication 11 avec une contre-cuvette périphérique (18) dans lequel ladite bande d'incision (6), située entre ledit panneau central (3) et ladite contre-cuvette (18), forme un plan incliné.
  14. Procédé selon la revendication 11, à ouverture partielle, dans lequel ladite bande d'incision (6) forme un plan incliné bordant la partie dudit panneau destinée à être ouverte.
  15. Procédé selon une quelconque des revendications 11 à 14 dans lequel ledit angle beta est compris entre 5° et 45°, et de préférence inférieur à 30°.
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