Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
20218~
ENSEMBLE D'UNE CAPSULE A O WERTURE ET D'UN RECIPIENT
A GOULOT EN MATIERE PLASTIQUE, ET SON UTILISATION
L'invention a pour objet une capsule en deux parties typiquement
articulées entre elles, leur première partie étant une base ou souche
fixée de façon étanche au goulot d'un récipient , tandis que la seconde
partie, obturant en position fermée l'orifice qui traverse la première
partie, peut être ouverte par exemple par rotation ou par pi-otement par
rapport à ladite première partie.
On connaît de telles capsules en matière plastique dont la base ou
souche est fixée sur le goulot en matière plastique d'un tube
typiquement par encliquetage, cette base comportant un moyen
d'étanchéité par l'intérieur dudit goulot, par exemple une couronne
pénétrant avec forcement à l'intérieur de ce goulot. La position d'une
telle capsule par rapport au récipient sur lequel elle est fixée peut
varier de façon volontaire ou accidentelle, ce qui est souvent
indésirable lorsqu'il s'agit d'un récipient de forme non cylindrique
circulaire et/ou à jupe décorée, produit en grande série.
La demanderesse a cherché à mettre au point un récipient à capsule
ouvrante ne présentant pas de tels inconvénients.
EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention a pour objet l'ensemble d'une capsule et d'un récipient à
goulot en matière plastique, cette capsule comprenant comme cela est
connu une base ou souche en matière plastique et une partie ouvrante
pouvant obturer ladite base, cette base comportant un moyen d'étanchéité
par l'interieur dudit goulot et pouvant être fixée sur ce goulot par
simple enfoncement et encliquetage.
~7~5~
e façon nouvelle :
a) ladite base et ledit goulot comportent des moyens
d'immobilisation relative en rotation par insertion
longitudinale ;
b) lesdits moyens complémentaires d'insertion longitudinale
et les moyens complémentaires d'encliquetage
respectivement de ladite base et dudit goulot ainsi que
ledit moyen d'étanchéité de cette base sont disposés de
façon à obtenir lors de l'enfoncement de ladite base sur
le goulot l'ordre des évènements de référence suivants :
- début de l'insertion à pleine section ;
- puis, début de l'enfoncement à force du moyen
d'étanchéité dans le goulot ;
- puis, début de l'encliquetage.
De façon générale, l'insertion longitudinale de lames portées par la
base de capsule dans les couches extérieures du goulot, ces lames y
pénétrant au début progressivement puis avec forcement, permet de fixer
définitivement l'orientation de la base de capsule par rapport au
récipient ou tube. Cette insertion demande un effort particulier lors de
l'enfoncement de la capsule sur le goulot, et des refus d'enfoncement
ont été rencontrés avec un vérin d'enfoncement de la capsule sur le
goulot utilisé pour des capsules à ouverture ou "capsules-c rvice" non
pourvues de tels moyens d'insertion longitudinale.
La demanderesse s'est aperçue que l'effort correspondant à cette
insertion était --xi r~l au moment où cette insertion devenait à pleine
section ou section ~xir~le. Et que la simultanéité de cet effort
maximal d'insertion avec l'enfoncement à force de la couronne
d'étanchéité dans le goulot conduisait à un effort d'enfoncement
inacceptable pour une telle installation. De même, l'enfoncement de
cette couronne d'étanchéité étant par ccnséquent situé après le début de
l'insertion à pleine section, il faut prendre garde à ce qu'il ne se
produise pas en même temps que l'effort maximum d'encliquetage, au début
de cet encliquetage. Ces observations sont importantes, car les hauteurs
~ t~
-- 3 --
de la base de capsule ou souche et de la partie correspondante du goulot
sont limitées et les latitudes de positionnement des moyens de fixation
et d'étanchéité sont assez faibles.
De façon préférentielle, les moyens d'insertion longitudinale portés par
la base de capsule consistent en des ailettes radiales d'entaillage à
arête effilée d'épaisseur 0,1 à 0,3 mm, le goulot du récipient
comportant une portion de verrouillage anti-rotation de diamètre
extérieur supérieur au diamètre intérieur entre arêtes effilées de
ladite base de capsule et cette base étant en une matière plastique plus
dure que la matière plastique du goulot. De façon typique, ces ailettes
radiales sont portées par l'intérieur d'une couronne axiale intérieure à
ladite base de capsule, le moyen d'encliquetage de la capsule étant
également porté par cette couronne en-dessous desdites ailettes.
L'utilisation d'ailettes radiales longitudinales coupantes, disposées à
l'intérieur d'une couronne en matière plastique, est connue pour
l'emboltement et l'entraînement en rotation d'un opercule déchirable,
par le brevet EP-B-0192011. De telles ailettes sont utilisées ici comme
moyen anti-rotation de la base de capsule par rapport au goulot.
Dans le cas des ailettes d'entaillage, le début de l'entaillage est de
préférence rendu progressif par chanfreinage du haut de la portion en
surépaisseur à entailler du goulot, et aussi par élargissement
progressif du bas desdites ailettes. Le début de l'entaillage à pleine
section demande un effort d'entaillage par enfoncement de la base de
capsule maximal, tandis que la poursuite de l'entaillage est plus
facile. L'excellente immobilisation relative obtenue par ces ailettes,
la matière plastique entaillée s'appliquant avec serrage contre chaque
portion d'ailette insérée, est connue par le document ci-dessus. Les
choix respectifs de matière plastique de la base de capsule et du goulot
sont ceux connus par ce document.
Particulièrement dans ce cas des ailettes radiales d'entaillage, on a
déterminé que les deux règles pratiques suivantes devaient être
observées pour que l'enfoncement de la base de capsule sur le goulot se
fasse facilement, c'est-à-dire avec les matériels habituels :
~021 ~:5~
-- 4 --
- la différence de niveau (D1) de la base de capsule entre la fin de
l'élargissement du bas de ses ailettes d'entaillage et le début de la
portion d'enfoncement à force de son moyen d'étanchéité doit être
supérieure à la différence de niveau (dl) du goulot entre le haut de
l'orifice dudit goulot et le début de sa portion de verrouillage
anti-rotation ;
- la différence de niveau (D2) de ladite base de capsule entre le
diamètre minimal de son moyen d'encliquetage et le début de la portion
d'enfoncement à force de son moyen d'étanchéité doit être inférieure à
la différence de niveau (d2) du goulot entre le haut de son orifice et
le diamètre ~xi ~l de son moyen d'encliquetage correspondant audit
moyen d'encliquetage de la base de capsule.
Les différences de niveau (D1) et (D2) de la base de capsule et (dl) et
(d2) du goulot sont repérées sur les figures 1 et 4.
L'enfoncement de la base de capsule sur le goulot du récipient doit se
faire axialement et de façon centrée, aussi bien pour le moyen
d'étanchéité de l'intérieur du goulot que pour les moyens
d'encliquetage, et les moyens anti-rotation par insertion longitudinale,
en particulier les moyens d'entaillage, n'ont généralement pas un rôle
de centrage. Pour l'enfoncement manuel et plus encore pour un
enfoncement mécanisé en fabrication de série, il est souhaitable de
prévoir en haut du goulot, pour le début de l'enfoncement de la base de
capsule, une portion cylindrique de guidage de diamètre extérieur
inférieur de moins de 0,5 mm, typiquement de 0,1 à 0,4 mm, au diamètre
intérieur entre moyens d'insertion, en particulier entre arêtes effilées
d'entaillage de ladite base de capsule. Il peut y avoir une première
mise en place de la base de capsule sur cette portion de guidage,
typiquement de 2 à 4 mm de haut, puis une poussée pour terminer
l'enfoncement, le passage des évènements de référence déjà cités,
correspondant à des pics d'effort d'enfoncement, étant facilité par
l'alignement dans l'axe et le centrage réalisés grâce à la portion de
guidage.
Les moyens d'encliquetage situés en-dessous des moyens anti-rotation
sont typiquement un jonc et une gorge annulaire de profils
- - 5 - 2021~8
complémentaires choisis pour faciliter l'accrochage et l'arrêt de la
base de capsule : en section axiale, ces profils comportent de
préférence une surface supérieure ou d~entrée inclinée à 15 à 35 par
rapport à l'axe et une surface inférieure ou de butée inclinée à 40 à
60 par rapport à l'axe.
Il a été trouvé préférable dans cette application de choisir pour les
ailettes radiales effilées entaillant le goulot un angle total en coupe
perpendiculaire à l'axe de 10 à 15. Pour le goulot, la disposition
préférée comprend une portion épaissie anti-rotation avec extrêmité
supérieure chanfreinée à 10 à 30 par rapport à un plan perpendiculaire
ou "plan horizontal", surmontée d'une portion de guidage.
L'invention concerne aussi l'utilisation de sa capsule à ouverture sur
un récipient, permettant d'obtenir une position fixée de la souche ou
base de capsule sur le goulot avec une orientation choisie par rapport
au récipient, en raison du décor ou de la forme particulière de ce
récipient. Cette utilisation sera décrite dans les Exemples.
EXEMPLES
La figure 1 représente un ensemble selon l'invention, en phase
d'entaillage, en section axiale.
La figure 2 représente un ensemble de comparaison, défectueux, en
section axiale.
La figure 3 représente un deuxième ensemble défectueux, en section
axiale.
Les figures 4 et 5 représentent l'ensemble de la figure 1,
respectivement au début de l'enfoncement à force de la couronne
d'étanchéité dans le goulot et au début de l'encliquetage, en section
axiale.
La figure 6 représente un dispositif de mise en place de capsules selon
l'invention sur des tubes, en perspective cavalière.
- 6 - 2021858
Sur la figure 1, on voit un tube 1 avec goulot 2 en PEBD (polyéthylène
basse densité) surmonté d'une capsule 3 en PP (polypropylène) comprenant
une base ou souche 4 et un couvercle 5 articulé sur cette base 4 et
représenté ici en position ouverte, alors qu'en réalité ce couvercle 5
est fermé pour l'enfoncement de la capsule 3 sur le goulot 2. Le haut de
ce goulot 2 comporte un orifice cylindrique 6 de diamètre 11 mm et de
hauteur 1,5 mm. L~extérieur du goulot 2 comporte de haut en bas : une
portion d'engagement libre 7 de hauteur 2 mm, puis une portion de
guidage cylindrique 8 de diamètre 16 mm et de hauteur 2,5 mm, puis une
portion de verrouillage anti-rotation 9 débutant par un chanfrein
tronconique 10 à 60 avec l'axe de symétrie 11 et se poursuivant par une
portion cylindrique 12 de diamètre 17 mm et de hauteur 4 mm, et enfin un
relief circulaire d'encliquetage 13 de diamètre maximal 18,5 mm, la
ligne 14 correspondant à ce diamètre étant située 11 mm ( = d2)
au-dessous de l'extrêmité supérieure du goulot 2, et le relief 13 étant
suivi d'une gorge d'encliquetage 15.
La base de capsule 4 comporte à l'intérieur, en plus d'une couronne
d'étanchéité centrale 16 de diamètre extérieur 11,3 mm et de diamètre
intérieur 9,1 mm, rentrant avec forcement à l'intérieur de l'orifice 6
du goulot 2, une couronne intermédiaire 17 dont l'intérieur de diamètre
18,2 mm porte quatre ailettes radiales effilées 18 espacées à 90, et
plus bas une nervure d'encliquetage 19 dont le profil en section axiale
correspond à celui de la gorge 15 du goulot 2, avec une surface
supérieure inclinée à 30 par rapport à l'axe et une surface inférieure
inclinée à 50.
Les ailettes coupantes 18 ont une extrêmité 20 de largeur croissante sur
2 mm de hauteur, puis une arête axiale 21 d~épaisseur 0,2 mm avec un
angle total en coupe perpendiculaire à l'axe 11 de 13, la largeur de
chaque ailette 18 étant alors de 1 mm et le diamètre intérieur entre
ailettes étant de 16,2 mm. La différence de niveau entre le bas des
arêtes axiales 21 et le bas 22 du diamètre 11,3 mm de la couronne
centrale 16 est de 6 mm ( = Dl), tandis que la différence de niveau D2
entre le diamètre minimal de la nervure 19 et ce même bas de la pleine
section de la couronne centrale 16 est de 9 mm.
_ - 7 - ~ 0~ 1 g 5 ~
On voit sur la figure 1 que le bas 4 de la capsule 3 a été enfoncé sur
le goulot 2 avec un bon centrage grâce au coulissement des arêtes 20 des
ailettes 18 avec un jeu de 0,2 mm au diamètre autour de la portion de
guidage 8, puis a commencé à entailler avec l'élargissement progressif
de ses ailettes 18 le haut de la portion de verrouillage 9 du goulot 2.
L'engagement des ailettes a été facilité par le chanfreinage 10 et on
atteint ou est sur le point d'atteindre le maximum d'effort
d'entaillage. Pendant ce temps la couronne d'étanchéité 16 n'est pas
encore engagée dans l'orifice 6 du goulot, et au moment où elle s'y
engagera à force l'entaillage par les ailettes sera suffisamment avancé
pour que l'effort total d'enfoncement soit acceptable.
Cette situation favorable est repérée par la condition "(Dl) supérieur à
(dl)" : on a vu que Dl était égal à 6 mm, et dl, différence de niveau
entre le haut du goulot 2 et le haut du chanfrein tronconique 10
surmontant sa portion de verrouillage, est de 4,5 mm.
Les figures 2 et 3 représentent deux situations défavorables
hors-invention, à titre de comparaison.
Sur la figure 2, la couronne centrale 116 de la base de capsule 104 est
plus longue, de sorte qu'elle entre dans le goulot 2 avant que
l'entaillage par les ailettes 118 ne commence. L'effort de début
d'entaillage en plus de l'effort de poursuite de l'enfoncement avec
forcement de la couronne 116 dans l'orifice 6 donne un effort total
anormalement élevé et donne lieu à un refus du bouchage mécanisé.
Dl = 3 mm alors que dl est toujours égal à 4,5 mm.
Sur la figure 3, la base de capsule 204 comporte une différence de
niveau D2 entre le bas de la pleine section de sa couronne d'étanchéité
centrale 216 et le diamètre minimal de sa nervure d'encliquetage 219 de
9,3 mm. Le goulot 202 présente une différence de niveau d2 entre son
extrêmité haute et la ligne 214 de diamètre maximal de son relief
d'encliquetage 213 de 9 mm. Dans cette situation, l'encliquetage de la
nervure 219 dans la gorge 215 du goulot 202 se fait sans difficulté,
mais la couronne d~étanchéité 216 est alors à peine engagée ce qui est
inacceptable. Si D2 était égal à d2, le frottement du diamètre minimal
- 8 - 2~t8~
de la nervure 219 contre le relief maximal 214 surmontant la gorge
d'encliquetage 215 du goulot 202 co;nciderait avec le début de
l'engagement à force de la couronne 216 dans l'orifice 206 du goulot, ce
qui entraîne dans les conditions habituelles un refus d'enfoncer
davantage.
Le diamètre souvent progressivement croissant du relief 214 et l'analyse
faite ci-dessus conduisent à préférer dans la pratique que (D2) soit
inférieur à (d2) d'au moins 1 mm.
Les figures 4 et 5 représentent l'ensemble selon l'invention de la
figure 1 aux stades suivants de l'enfoncement de la base de capsule 4
considérés comme critiques dès que les structures ne répondent plus aux
conditions de l'invention.
Sur la figure 4, on peut voir que l'entaillage de la portion de
verrouillage 9 du goulot 2 par les ailettes d'entaillage 18 est bien
avancé lorsque l'enfoncement à force de la couronne d'étanchéité 16 dans
l'orifice 6 du goulot 2 commence, et qu'il n'y a pas encore d'effort
d'enfoncement préparant l'encliquetage. D2 est égal à 9 mm, et d2 à 11
mm. L'ordre de préséance des forcements et frottements importants est
respecté.
Sur la figure 5, la mise en coincidence de la nervure l9 de diamètre
intérieur au repos 17,2 mm avec le renflement 14 de diamètre 18,5 mm du
relief d'encliquetage du goulot 2 correspond à un effort d'enfoncement
dont l'importance est habituellement prédominante. La couronne
d'étanchéité 16 est bien engagée dans l'orifice 6, et il n'y a plus
qu'un glissement des ailettes d'entaillage 18 dans les entailles ou
incisions déjà produites dans le goulot 2. On a vérifié sur des séries
de pièces que l'enfoncement de la base de capsule 4 sur le goulot 2
était, dans une telle situation, terminé sans difficulté.
EXEMPLE D'UTILISATION
La figure 6 représente l'utilisation d'ensembles tels que celui de la
- 9 - ~0~ 8
figure 1 dans une installation de bouchonnage 30. Les tubes 1 sont
placés chacun sur un mandrin horizontal tel que 31, monté sur une
tourelle tournante 32 et pouvant être entraîné en rotation sur lui-meme.
Les tubes 1 ainsi montés, goulot en avant, sont placés dans des
positions successives désignées par les heures correspondantes sur le
cadran d'une horloge. Le bloc 33 regroupe divers moyens, en particulier
un vérin de chargement (axe 34) et deux vérins d'enfoncement des
capsules 3 d'axes 35 et 41.
Au-dessus de la tourelle 32 et en arrière est placé un bol vibrant 36
par lequel sont amenées les capsules. Chaque capsule 3 en est extraite
puis convoyée par un chemin de guidage 37 d'abord horizontal ou peu
incliné puis plongeant pour amener la capsule, dessus vers l'avant, en
face du goulot d'un tube sur lequel elle est enfoncée avec centrage par
le vérin d'axe 35. L'orientation de la capsule est fixée au début du
chemin de guidage à l'aide d'une nervure intérieure 38 portée par
l'extérieur de la couronne intermédiaire 17 (figure 1) puis conservée.
Ce premier enfoncement correspond typiquement à l'enfoncement des
ailettes d'entaillage autour de la portion de guidage du goulot du tube,
sans entaillage proprement dit.
Les tubes 1 portent un repère 39 détectable par moyen optique, toujours
dans la même position par rapport au décor de leur jupe. Chaque tube 1
est chargé en position "6h", puis orienté par rotation sur lui-même et
arrêt grâce à un détecteur photoélectrique 40 en position "4h", puis
coiffé d'une capsule 3 en position "12h", puis la capsule est enfoncée
sur le goulot du tube jusqu'à encliquetage (vérin d'axe 41) en position
"9h", et le tube est ensuite déchargé.
La capsule de l'invention permet d'obtenir des séries de tubes décorés
avec capsules orientées de fason constante et définitive par rapport à
ces tubes à + 1 à 3 près, en utilisant par exemple une installation du
type décrit ci-dessus.
