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PROCEDE DE FABRICATION DE CAPSULES DECOREES A RESISTANCE
MECANIQUE AMELIOREE
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine des capsules de bouchage ou des capsules de
surbouchage, et typiquement des capsules métalliques à base d'aluminium ou
d'ëtain.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication de ces
capsules.
lo
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les capsules de bouchage mëtalliques, typiquement en aluminium, sont
fabriquées
typiquement de la manière suivante
- une presse d'emboutissage forme des ébauches de capsules à partir de métal
en bande
vernis sur ses deux faces, d'épaisseur typique allant de 0,21 à 0,25 mm,
- ces ébauches sont dégraissées en étuve à haute température, typiquement de
180° à
210°C, pendant un temps allant de 3 à 5 minutes, afin d'éliminer le
lubrifiant
2o d'emboutissage,
- ces ébauches sont ensuite laquées sur toute leur surface extérieure et sont
passées en
étuve afin de cuire la laque,
- ces ébauches laquées sont imprimées sur la jupe, typiquement en offset, avec
un
séchage final des encres en étuve,
- un vernis de surimpression est enfin appliqué sur (impression afin de la
protéger, Ledit
vernis étant séché lors d'un passage en étuve,
- fëbauche ainsi obtenue est dotée d'un joint et/ou d'un insert plastique
intérieur fileté.
3o PROBLEMES POSES
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En ce qui concerne les capsules métalliques, qu'elles soient de bouchage ou de
surbouchage, il y a une demande permanente à la fois pour réduire les coûts de
production, sous peine de voir ces capsules remplacées par d'autres capsules
plus
économiques relevant d'une autre technologie et d'un autre matériau, et pour
améliorer
les décors et leur tenue d'usage.
L'invention vise à résoudre simultanément ces deux problèmes.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Selon (invention, le procédé de fabrication de capsules métalliques,
typiquement en
aluminium, comprend
a) un approvisionnement de métal en bande ou en format, typiquement révêtü sur
sés
deux faces d'une couche de vernis d'emboutissage,
b) une étape d'emboutissage, en une ou plusieurs passes, dudit métal en bande
ou en
format, typiquement à l'aide d'un lubrifiant d'emboutissage, de manière à
former une
ébauche emboutie comprenant une tête et une jupe, typiquement axi-symétrique
selon
une direction axiale (10),
c) une étape de dégraissage de ladite ébauche emboutie, destinée à éliminer
typiquement
les restes de lubrifiant d'emboutissage, pour former une ébauche dégraissée
apte à être
laquée,
d) une étape de laquage de ladite ébauche dégraissée, ladite ébauche laquée
ainsi
obtenue étant ensuite éventuellement décorée,
e) une étape éventuelle de finition,
et est caractérisé en ce que, durant ladite étape c) de dégraissage, ladite
ébauche
emboutie est soumise à un traitement par émission d'un rayonnement énergétique
choisi
en intensité et en durée pour éliminer ou dégrader lesdits restes de
lubrifiant, ledit
traitement étant réalisé en totalité avec une température de métal inférieure
à 150° C, et
pendant un temps typiquement inférieur à 1 s, de manière à obtenir, après
ledit
3o traitement, une tension de surface au moins égale à 33 dynes/cm, et
typiquement au
moins égale à 34 dynes/cm.
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Généralement, d'une part, ledit traitement est réalisé à la température
ambiante, ce qui
est extrêmement avantageux tant en ce qui concerne les économies d'ënergie
qu'en ce
qui concerne les inconvénients d'un adoucissement du métal, et d'autre part,
il est réalisé
en temps masqué dans la mesure où il peut être mis en oeuvre en étant associé
â tout ou
partié d'une étape de décoration, et cela sans ralentir la cadence de ladite
étape de
déé6ratioü, de sorte.que ladite étâpé de dégraissâgé ne constitue pas en elle-
même une
étape, dé sorté qu'il s'agit d'une opération de mise en oeuvre très
économique.
,, y , r '.
y ,,
DESÇRIPTION DES FIGURES ,
L~a fi~ é 1 a ést une. vùe en pérspective representant schématiquement un
dispositif pour
.--~_. ..; . ~' . , _ _ _ "~___~,.._ _._. ._. .. .. _:.-_. _.__.. ,. . -. ~
._.. . _ . , . ...: _ _, .
la mise en oeuvre du procédé aelôn l'invention. -- . - - .
La figure lb est une vue en coupe axiale d'une électrode utilisée dans lé
procédé selon
(invention.
_ :: : ,, , ,- , _ ~ ~ __ .: ,._ , . ,
Les figurés . 2a et 2b' illustrent de manièrë schématiqué ét pârtiélle le
posté (53) de
dégraissage dé la jupe (12) de 1'ébauçhe (l) de la figure 1a.
La figure 2â ést une coupe selon l'axe de rotation (530) du support (53') dé
(ébauche (1).,
La figure'.2b est une coûpe dans un.plan perpèndiculàire à (axé de rotation
(530).
Les figures 3a et 3b illustrent de manière schématique et partielle le poste
(52) de
dégraissage de la tête (11) de (ébauche (1) de la figure la.
La figure 3a est une coupe selon l'axe de rotation (520) du support (52') de
l'ébauche (1).
La figure 3b est une vue de dessus de la tête (11), l'électrode (40, 40')
ayant été
représentée en pointillés .
Sur les figures 2a à 3b, les flèches entre les électrodes (40, 40', 40") et
l'ébauche (1)
représentent le plasma (58) formé, la distance d entre les électrodes et
(ébauche ayant
été exagérée de manière à pouvoir représenter le plasma (58).
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DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Selon (invention, ledit traitement par rayonnement énergétique peut être un
traitement
comprenant la formation d'un plasma ou d'un effluve ionique ou électronique.
Ledit traitement peut être un traitement utilisant typiquement un champ
électrique élevé,
typiquement au moins égal à 5 kV, et un courant à haute fréquence, typiquement
au
moins égal à 10 kHz.
De préférence, et comme illustré sur la figure la, ledit traitement peut être
effectué à
l0 l'aide de deux barrettes ou électrodes (40) d'émission dudit effluve, une
électrode
latérale (40"), typiquement parallèle à ladite jupe (12), destinée à atteindre
et traiter
ladite jupe (12), et une électrode frontale (40'), sensiblement
perpendiculaire à ladite
électrode latérale (40") et parallèle à ladite tête ~(11), destinée à
atteindré ét à trâifer
ladite tête (11).
Comme illustré sur la figure lb, lesdites électrodes (40, 40', 40") peuvent
comprendre
une âme métallique (41) conductrice électrique recouverte d'une couche de
céramique
diélectrique (42).
Il a été trouvé que ce type d'électrode (40) était particulièrement adapté
pour traiter la
surface métallique extérieure des ébauches embouties (1), pour la débarrasser
de ses
2o résidus de lubrifiant de mise en forme, et pour permettre ensuite
l'accrochage d'une
laque.
La demanderesse a pu observer que le traitement selon l'invention, à la fois
sous une
haute tension et à une fréquence élevée, réalisé à la température ambiante et
à l'air
ambiant, était à la fois, économique par la faible énergie consommée, la
puissance
installée étant d'environ 500 W, fiable, peu dangereux dans sa mise en oeuvre,
et peu
agressif pour le métal parce que, avec les électrodes utilisés, l'effluve émis
est
régulièrement réparti sur toute la longueur de (électrode en regard de la
capsule (1), de
sorte qu'il n'y a pas de risque de "claquage" avec un point de passage d'un
courant
localisé qui pourrait endommager ponctuellement ladite ébauche (1).
Typiquement, ledit traitement peut être effectué grâce à une différence de
potentiel entre
lesdites électrodes (40, 40', 40") et ladite ébauche emboutie (1), allant
typiquement de 10
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à 30 kV, de manière à former ledit champ électrique élevé, lesdites électrodes
(40, 40',
40") étant portées à un potentiel de 10-30 kV et ladite ébauche (1) étant à la
terre ou à un
potentiel nul, ladite différence de potentiel servant à réguler ladite
intensité dudit
traitement, lesdites électrodes (40, 40', 40") étant à une distance d des
surfaces de ladite
5 ébauche (1) à traiter inférieure à 4 mm.
Comme illustré sur la figure la et sur la figure 2a, ladite électrode latérale
(40") peut étre
disposée parallèlement à une génératrice de ladite jupe (12), de manière à ce
que, par
rotation de ladite ébauche (1), la totalité de ladite jupe (12) soit soumise
au rayonnement
énergétique émis par ladite électrode latérale (40"), d'une manière constante
sur toute la
hauteur de ladite jupe (12).
Ladite rotation de ladite ébauche (1) peut s'étendre sur 1 à 2 tours, pendant
un temps au
plus égal à 1 seconde, ladite ébauche tournant sur elle-mêmé, a~ânt été plâcéé
sür üri
bras ou plot (52', 53') tournant sur lui-même selon un axe de rotation (520,
530).
Selon (invention, ledit traitement peut aussi être un traitement par plasma
dit "froid",
réalisé typiquement à la pression atmosphérique.
Il est avantageux en effet, que le traitement puisse étre effectué à la
température
ambiante, typiquement au défilé, et sans nécessiter d'atmosphère gazeuse
particulière, de
2o manière à limiter les coûts d'investissement et les coûts de
fonctionnement.
Ledit lubrifiant peut comprendre un solvant organique volatil et un composé de
lubrification apte à se dégrader rapidement sous faction dudit traitement.
Ledit composé peut être une huile de paraffine.
Comme illustré sur la figure 1 a, ladite étape de laquage peut comprendre une
étape dite
de pistolage dans laquelle on recouvre typiquement la totalité d'une surface
extérieure de
ladite ébauche dégraissée, d'une laque par pulvérisation ou application au
pistolet, de
manière à former une ébauche laquée (3).
3o Ladite étape de pistolage peut être suivie d'un premier séchage dit de
"mise hors
poussière", à une température inférieure à 100°C, et typiquement à une
température de
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80°C, pendant un temps typiquement inférieur à 2 minutes, de manière à
ce que ladite
ébauche laquée (3) puisse être ensuite directement décorée ou imprimée.
Entre ladite étape de dégraissage et ladite étape de pistolage, il peut s'être
écoulé un
temps ~t inférieur à 15 minutes, typiquement inférieur à une minute, et
éventuellement
inférieur à 10 secondes.
Selon (invention, ladite ébauche laquée (3) peut être imprimée, typiquement
par
sérigraphie mais éventuellement par offset ou par flexographie, sur sa jupe
(12) et
éventuellement sur tête (11), puis soumise à un second séchage, typiquement à
une
lo température de 140°C, pendant un temps typiquement inférieur à
quatre minutes, de
maniëre à obtenir une capsule imprimée.
Avantageusement, pour augmenter la richesse du décor de la capsule finale, un
motif en
relief peut être formé sur ladite~tête (11) de ladite ébauche (1, 2 , 3) ôu de
halite capsulé ~~
imprimée, ledit motif en relief étant typiquement formé à (aide d'un jeu de
poinçon et de
matrice portant ledit motif.
Ledit métal en bande ou en format peut être de l'aluminium, typiquement de la
série
8000, à un état allant typiquement de l'état 1/4 dur jusqu'à un état 3/4 dur,
et à une
épaisseur allant de 0,18 mm à 0,30 mm, et de préférence de 0,21 mm à 0,25 mm.
Ladite étape de finition peut comprendre notamment, typiquement dans le cas où
ladite
capsule est une capsule de bouchage, au moins un des moyens complémentaires
qui
suivent
- l'incorporation d'un joint d'étanchéité,
- l'incorporation d'un insert de vissage,
- la formation de moyens pour faciliter une première ouverture, comprenant
typiquement
au moins une ligne d'affaiblissement.
Comme illustré sur les figures lb, 2a à 3b, ladite électrode (40, 40', 40")
peut être une
3o électrode cylindrique d'un diamètre extérieur allant typiquement de 15 mm à
20 mm, et
de longueur allant de 100 à 150 mm, avec une âme métallique (41) de longueur
allant de
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50 à 90 mm, ladite électrode (40, 40', 40") comprenant une gaine ou couche
externe de
céramique diélectrique (42) d'une épaisseur allant de 0,5 à 3 mm.
Selon (invention, ladite électrode (40, 40', 40") peut être placée à ladite
distance d de
ladite ébauche (1), c'est-à-dire, soit de ladite tête (11), soit d'une
génératrice de ladite
jupe (12), ladite distance d allant de 0,2 à 4 mm, et typiquement de 1 mm à 2
mm. Les
essais ont été généralement réalisés avec d = 1,5 mm.
Un autre objet de l'invention est formé par des capsules de bouchage formées
par le
1o procédé selon (invention.
Un autre objet de l'invention est formé par des capsules de surbouchage
formées, par le
procédé selon (invention.
Un autre objet de (invention est constitué par une utilisation du procédé
selon
(invention pour former des capsules de bouchage ou des capsules de
surbouchage.
Un autre objet de (invention est formé par un dispositif (5) pour mettre en
oeuvre, en
continu, le procédé de dégraissage d'ébauches (1) selon l'invention.
Comme illustré sur la figure 1 a, ce dispositif (5) peut comprendre un support
mobile
2o pour lesdites ébauches, typiquement un plateau (50) tournant selon un axe
de rotation
(50), typiquement pas à pas, et doté d'une pluralité de postes ou stations
avec des
moyens ou bras de sustentation (51', 52', 53', 54', 55') desdites ébauches
(1), ladite
pluralité de postes ou stations comprenant
- une station de chargement (51) en aval d'un dispositif d'alimentation (8) en
ébauches
(1) à dégraisser,
- une station de dégraissage (51, 52) desdites ébauches (1), lesdites ébauches
(1) étant
mises en rotation sur elles-mêmes en regard d'électrodes de dégraissage fixes
(40, 40',
40") à une distance d prédéterminée, lesdites électrodes (40, 40', 40") étant
alimentées en
un courant de fréquence et tension prédéterminées apte à générer un effluve
destructeur
3o des restes ou résidus de lubrifiant, lesdites ébauches (1) étant mises à la
terre, de
manière à obtenir des ébâuches embouties et dégraissées (2),
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- une station d'éjection ou de déchargement (56) desdites ébauches dégraissées
(2).
Ladite station de dégraissage peut comprendre deux stations de traitement, une
première
station (51) de traitement de ladite tête (11) de ladite ébauche (1) à
dégraisser (1) et une
seconde station (52) de traitement de ladite jupe (12) avec typiquement un
traitement
séparé de ladite tête (11) et de ladite jupe (12) de ladite ébauche (1) à
dégraisser (1).
Ladite pluralité de postes ou stations comprend en outre, après ladite station
de
dégraissage ou lesdites stations de dégraissage, une station de laquage (54)
et une station
de séchage (55).
lo
EXMPLE DE RÉALISATION
On a mis au point le dispositif (5) de traitement en continu selon les figures
la et lb.
En amont, ce dispositif a été alimenté, au poste (51), en ébauches (1) telles
que sorties
de la presse à emboutir. Ces ébauches embouties (1) ont été formées à partir
de bande
d'aluminium verni sur ses deux faces, l'emboutissage ayant. été réalisé avec
un lubrifiant
formant une solution d'une huile minérale en milieu alcoolique.
.Le traitement de dégraissage a été réalisé soit avec un appareil de marque
STT (type
SG2) à fréquence fixe (40 kHz) et à puissance variable de 0 à 715 W, soit avec
un
appareil de maxque Softal (type 3003) à fréquence variable entre 16 kHz et 40
kHz, et à
4 positions de puissance (366 W, 426 W, 493 W et SOOW).
L'appareil STT a été utilisé à 50% de sa puissance soit 350W, alors que
l'appareil Softal
a été utilisé avec une puissance de 500 W.
On a utilisé une électrode (40, 40', 40") de 70 mm de longueur utile, comme
illustré sur
la figure lb.
Le dispositif de dégraissage (4) comprend, comme illustré sur la figure 1 a,
un générateur
de courant haute tension et haute fréquence (44), un support fixe (45) pour
les électrodes
(40), et les électrodes (40',40") disposées de manière à ce que, à chaque
fraction de tour
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ou pas du plateau tournant (50), une ébauche (1) soit positionné à la distance
d des
électrodes.
Typiquement, la durée de traitement de dégraissage a été de 0,55 seconde,
(ébauche (1)
faisant de 1 à 2 tours sur elle-même.
Dans ces essais, la distance d a été fixée à 1,5 mm.
Comme illustré sur les figures 2a à 3b, un plasma (58) est formé à la surface
de
(ébauche (1) à traiter, et cela à la température ambiante et à Pair ambiant.
Un tel plasma
peut s'observer visuellement latéralément par la présence d'une émission
lumineuse
formant une couché bleué homogènè recouvrit la surface métalliquë traïtée.
Les ébauches (1) ,sont placées sur dès plots (51', 52'; 53'~ 54', 55', 56')
tournants, sur eux-
mêmes à certaines stations (52,. 53, 54, 55) autdiir d'axe de rotation (520,
530, 540, 550):
Compte tenu dés paramètres expérimèntaux, il a été calcûlé que fénergié
électrique
reçue par les ébauches (1) s'élëvâit à 7,8~ J/cm avé lé dispositif STT et à 4
J~cm avec-c'~-
dispositif Softalï _. . _ _ _
En aval de ce dispositif (5), les ébauches dégraissées et laquées (3),éjectées
du poste
(S5), ont été dirigées vers une machine à imprimer par sérigraphie; de manière
à obtenir
des capsulës imprimées:
En aval de ce dispositif (5), on a également soumis les ébauches à différents
types, de
parachèvement : formatiom d'un relief, typiquement sur la tête (11), mais
éventuellement
sur la jupe (12) de l'ébauché (2, 3) ou dé la capsule finale, ou encore
formation de
moyens destinés à faciliter une première ouvèrture, moyens comprenant au moins
une
ligne d'affaiblissement.
Ce dispositif (6) a servi à fabriquer des capsules de surbouchage et des
capsules de
bouchage, les capsules de bouchage étant dotées d'un joint ou d'un insert
fileté.
Résultats des essais
Sur les ébauches dégraissées (2), on a mesuré la tension de surface et observé
qu'elle
allait de 34 dyneslcm à 36 dynes/cm, les ébauches (1) de départ ayant une
tension de
3o surface allant de 30 à 32 dynes/cm.
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Sur les ébauches laquées (3), on a fait des tests d'abrasion et des tests
d'arrachage de
laques au ruban adhésif.
Tous ces tests ont montré l'excellente adhérence de la laque sur le métal
dégraissé selon
(invention.
5
AVANTAGES DE L'INVENTION
L'invention présente de grands avantages.
lo En effet, d'une part, le procédé selon l'invention permet d'éviter des
traitements coûteux
en investissement et en coûts de fonctionnement, notamment en ce qui concerne
l'énergie consommée.
D'autre part, ce procédé évite tout âd~ûcissément dû ïnétâr c~nstitù~nf
fébàüclïë - - -
métallique de départ et toute perte de ses caractéristiques mécaniques.
Compte tenu de cela, il a ainsi été possible de réduire de 5 à 10 %
l'épaisseur de
(ébauche métallique.
Enfin, l'invention permet d'éviter des équipements volumineux, de sorte que le
traitement selon l'invention correspond à la fois un coût d'investissement, et
à un volume
occupé minimes, ce qui permet d'avoir un atelier de production très compact,
sans
2o compter que ledit traitement peut être réalisé en temps masqué et en
continu, de sorte
qu'il n'introduit pas de coûts de production spécifiques, le coût de l'énergie
consommée
étant négligeable.
LISTE DES REPERES
Ebauche emboutie à dégraisser........................ 1
Direction axiale... ....... .............. . ......... 10
Tête................................................ 11
Jupe............................................... 12
3o Ebauche emboutie dégraissée......................... 2
Ebauche dégraissée et laquée.......................... 3
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Dispositif de traitement de dgraissage...............4
Barrette ou lectrode d mission. .. . .. .. . 40
. .. . .. ... .. ..
Electrode frontale - barrette parallle 11. 40'
... .......
Electrode latrale - barrette parallle 12............40"
Ame mtallique... ............ ... ......... 41
...............
Gaine en cramique dilectrique.... .. .................42
Cble conducteur d alimentation. . . . . . . 43
. . . . . . . . . . . . . . ..
Gnrateur Haute Tension ~ Haute Frquence....... 44
Support des lectrodes 40, 40', 40"..................45
lo Dispositif de traitement.................................5
Plateau tournant marchant pas pas......... 50
...
Axe de rotation.............................. 500
_.._ _. ._ __ ..._ _. . .__ _ ___ Poste ou station_ 51 _ ._.._ . _
de chargement de~ . , . _ . . . . . , . - . _ _
Plot support de 1.... ..... ..... .... ..... 51
.. ..........
Poste ou station de traitement de 11.........52
....
Plot support de 1..................... ...............52
Axe de rotation...... ......... ................520
Poste ou station de traitement de 12.............53
Plot support de 1..................................53
2o Axe de rotation...............................530
Poste ou station de laquage de 2. ..... .. .....54
....
Plot support de 2....................................54
Axe de rotation... ... ..... .. ..... .. .... 540
.... ...
Poste ou station de schage......................55
Plot support de 2...................................55
Axe de rotation.............................. 550
Poste ou station d jection de 3.............. 56
....
Plot support de 3....................................56
Mise la terre..... .......... ... ......... 57
... ... .....
3o Plasma.............................................. 58
Dispositif de laquage.... .. ... ......... ....... ..... ... ... 6
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Buse de pulvérisation. ..... ......... ... ....... ..... 60
Conduit d alimentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....
61
Dispositif de séchage..................................... 7
Dispositif d'alimentation en ébauches (1)..............
Dispositif de transfert (vers ligne d'impression)...... 9
