Procédé de réalisation d'une ligne de déchirement non coupante et produits obtenus

Abstract

 Selon l'invention, on comprime un produit métallique d'épaisseur ≦1 mm entre un relief allongé étroit (2,3) et une succession de reliefs (10) et de creux (11) alternés disposés en face de ce relief étroit (2,3), les dénivellations entre lesdits reliefs (10) et creux (11) alternés étant transversales par rapport audit relief étroit (2,3) et l'effort de compression étant tel que les épaisseurs minimales dudit produit métallique après compression soient comprises entre 0,01 et 0,15 mm. Ce procédé permet d'obtenir des lignes de déchirement sans aspérités blessantes.
L'invention concerne aussi les produits obtenus, elle est particuliè­rement intéressante dans le domaine de l'emballage.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un dispositif de déchirement facile d'un produit métallique mince.
Ce produit est typiquement une tôle d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, ou encore un produit mince conformé, tel qu'une boîte de conser­ve, ou un moyen de bouchage ou de surbouchage, rendu inviolable par ce dispositif de déchirement facile. L'invention concerne aussi les produits obtenus.

[0002] On connaît sur les boîtes et sur les capsules de bouchage ou de surbou­chage, en aluminium ou en fer blanc, des lignes de déchirement ou de faiblesse obtenues par incision non traversante ou par incision traversante interrompue par des ponts de liaison cassables. Pour l'uti­lisateur, ces moyens d'ouverture facile peuvent souvent causer des blessures accidentelles, les bords ou les ponts rompus présentant de petites arêtes ou aspérités coupantes.

[0003] La demanderesse a cherché à obtenir des lignes de déchirement ne présen­tant pas de tels inconvénients, c'est-à-dire non blessantes après ouverture.

EXPOSE DE L'INVENTION

[0004] L'invention a pour premier objet un procédé de réalisation d'une ligne de déchirement d'un produit métallique d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, caractérisé en ce qu'on comprime ce produit métallique entre un relief allongé étroit et une succession de reliefs et de creux alternés disposés en face de ce relief étroit, les dénivellations entre lesdits reliefs et creux alternés étant transversales par rapport audit relief étroit, et l'effort de compression étant tel que les épaisseurs minimales dudit produit métallique après compression sont comprises entre 0,01 et 0,15 mm.
Ce procédé a été expérimenté sur l'aluminium de pureté 99,5% et sur de l'aluminium allié à l'état recuit comme à l'état écroui, et il donne un résultat tout à fait surprenant: le déchirement des produits ainsi façonnés donne des bords et des tranches de déchirure ne compor­tant pas d'aspérités blessantes pour les doigts. La transformation causée par la compression du produit entre les reliefs particuliers de l'invention et son effet supprimant les aspérités coupantes ne sont qu'imparfaitement compris par les essais et les examens décrits, mais ses conditions essentielles ont été dégagées de sorte que l'appli­cation du procédé à tout produit métallique rencontrant des problèmes de déchirure blessante ou coupante doit être proposée.
De façon résumée, l'effet de la compression du produit métallique traité est le suivant: le relief allongé étroit appuie fermement le produit métallique contre chaque relief sur lequel bute ce produit et il l'entaille alors profondément, en fonction de la nature et de la géométrie de ce relief étroit et de l'effort de compression. En continuité dans l'espace et éventuellement le temps, le relief allongé étroit tend à repousser la portion adjacente du produit métallique dans le creux succédant au relief, ce qui entraîne une flexion du produit dans ce creux dépendant de la longueur de ce creux, qui est aussi l'écartement des deux reliefs successifs, avec un entaillage plus faible et éventuellement interrompu de cette portion adjacente.

[0005] On remarque que ces portions du produit métallique peu ou pas entaillées assurent sa solidité pour les transports et le ou les façonnages complé­mentaires, par exemple le sertissage d'une capsule sur le goulot d'une bouteille. Ces portions doivent en même temps être faciles à rompre, essentiellement par effort de cisaillement, dans le processus de déchi­rement. L'objectif des mesures qui vont suivre est d'obtenir un déchi­rement facile et sans aspérité agressive, et en même temps une résis­tance à la traction encore suffisante.

[0006] De façon générale, les reliefs et les creux alternés utilisés dans le procédé de l'invention se succèdent selon un pas typiquement compris entre 0,5 et 10 mm, l'écartement des reliefs, qui est la longueur des creux par référence au relief allongé étroit et conditionne la longueur des portions assurant la résistance résiduelle à la traction du produit, étant compris entre 0,2 et 4 mm. En vis-à-vis le relief allongé étroit a, pour sa solidité et pour le bon contrôle des profon­deurs d'entaille, un profil en V d'angle total 50 à 110° avec un rayon d'extrémité de 0,03 à 0,15 mm.

[0007] Dans le cas où le produit métallique est en fer blanc ou en aluminium ou alliage, métaux en alliages qui ont un comportement voisin vis-­à-vis des problèmes de déchirement et des déformations décrites, et a une épaisseur comprise entre 0,06 et 0,4 mm, les mesures précédentes restent valables, et des conditions préférentielles sont précisées ci-après.
Un cas intéressant est alors celui où le produit est un récipient, par exemple une boîte de conserve, ou une capsule.
Il est dans ce cas pratique de placer le relief allongé étroit sur un mandrin ou poinçon emboîté avec un jeu radial typique de 1 à 3 mm sur le diamètre dans le corps dudit récipient ou la jupe de ladite capsule, les reliefs et creux alternés étant portés par un corps exté­rieur, par exemple une molette, qui, lors de la compression, est en rotation relative par rapport à ce mandrin ou poinçon revêtu du produit. La compression instantanée intéresse alors d'abord la zone du produit serrée entre le relief étroit du poinçon et le ou les reliefs lui faisant face sur le molette.

[0008] De préférence, particulièrement dans ce cas mais aussi de façon générale, les reliefs et les creux alternés ont la forme de dents ayant deux bords parallèles faisant un angle d'au moins 20° avec la direction du relief allongé étroit dans la position de compression, ces dents étant alternées avec des creux de longueur 0,3 à 1,5 mm, le pas (dent + creux) étant de 0,5 à 3 mm. Des bords de dents à peu près perpendicu­laires à la direction du relief allongé sont préférés lorsqu'on réalise une seule ligne de déchirement.

[0009] Une disposition avantageuse comprend: un mandrin (ou poinçon) rotatif, le relief allongé étroit étant disposé perpendiculairement à l'axe de rotation de ce mandrin, et les reliefs et creux alternés formant une bague moletée portée par une molette folle dont l'axe de rotation est parallèle à l'axe de rotation du mandrin pendant la compression, laquelle serre localement le corps du récipient ou la jupe de la capsule entre ledit relief allongé étroit et la bague moletée.

[0010] De façon habituelle, le produit en fer blanc ou en aluminium ou alliage étant d'épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, l'effort de compression est réglé de façon à obtenir des épaisseurs minimales après compression comprises entre 0,01 et 0,08 mm.

[0011] Selon un cas particulier du procédé utilisant un mandrin rotatif et une molette folle, le mandrin porte 2 reliefs périphériques étroits et la molette porte 2 bagues moletées venant en face desdits reliefs périphériques étroits de façon à réaliser simultanément les 2 bords de déchirement d'une languette déchirable du récipient ou de la capsule. Les bords transversaux des dents des deux bagues moletées sont alors de préférence inclinés symétriquement par rapport à la direction des reliefs périphériques du mandrin, de façon à mieux tenir le métal et à réaliser des bords de déchirement bien parallèles, ces inclinaisons étant typiquement de 20 à 40° avec la perpendiculaire à cette direction des reliefs périphériques.

[0012] L'invention a encore pour objet les produits métalliques réalisés, d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, comprenant au moins une ligne de déchirement présentant sur une face une ligne d'entaille comportant des portions profondes d'épaisseur à fond d'entaille comprises entre 0,01 et 0,15 mm alternées avec des portions pleines ou plus faiblement entaillées de longueurs selon cette ligne d'entaille comprises entre 0,2 et 4 mm, avec un pas compris entre 0,5 et 10 mm.

[0013] Ces produits sont aussi reconnaissables par leur autre face qui présente au droit de cette ligne d'entaille des marques transversales faisant au moins 20° avec cette ligne d'entaille, et des ondulations longitudi­nales accompagnant ces marques, les unes et les autres étant de même pas que les portions profondes de la ligne d'entaille.

[0014] Dans le cas d'un produit en fer blanc ou en aluminium ou alliage et d'épaisseur typiquement comprise entre 0,08 et 0,3 mm dans la portion de déchirement, les valeurs précédentes sont de préférence:
- épaisseur à fond d'entaille des portions profondes de la ligne d'entaille de la ligne de déchirement: 0,01 à 0,08 mm;
- longueur unitaire des portions pleines ou faiblement entaillées situées entre ces portions profondes: 0,3 à 1,5 mm;
- ces portions profondes de la ligne d'entaille et ces portions pleines ou faiblement entaillés étant disposées selon un pas de répétition de 0,5 à 3 mm.

[0015] Lorsque ce produit est une boîte de conserves ou une capsule, la ligne de déchirement de l'invention étant située sur le corps de la boîte ou sur la jupe de la capsule, la ligne d'entaille de cette ligne de déchirement est typiquement située sur la face intérieure de ce corps ou de cette jupe et les marques transversales et ondulations longitu­dinales correspondantes sont particulièrement visibles sur sa face extérieure. Dans ce cas aussi bien que dans le cas général, la surface du côté de l'entaille présente également de petites ondulations, le repérage des ondulations de l'autre face étant toutefois plus facile car elles accompagnent le marquage de cette face par les bords transver­saux des dents qui l'ont comprimée.

[0016] Dans le cas d'un tel corps de boîte de conserves ou d'une telle jupe de capsule, on peut avoir 2 lignes de déchirement formant les bords d'une languette déchirable, cela a déjà été indiqué et sera illustré plus loin par un exemple.

[0017] Les avantages de l'invention sont récapitulés comme suit:
- obtention surprenante de lignes de déchirement donnant des déchi­rures sans aspérités blessantes;
- ces lignes de déchirement sont étanches, à la différence des lignes de faiblesse comportant des ponts;
- réalisation particulièrement simple, ne mettant en oeuvre que des outillages courants, pendant un temps très court: soit une seule compression, particulièrement dans le cas d'un produit plat, soit un travail en rotation sur un à quelques tours;
- résistance mécanique en travers de la ligne de déchirement encore suffisante.

[0018] L'invention s'applique à tous les métaux ou alliages dont la nature et l'état conduit à des aspérités blessantes au déchirement. Elle est particulièrement importante dans le cas d'emballages de grande diffusion, typiquement en fer blanc ou en aluminium ou alliage contenant au moins 97% d'Al.

EXEMPLES ET EXAMENS

[0019] 

La figure 1 représente le poinçon et la molette utilisés dans les essais, en vue extérieure partielle.

La figure 2 représente une capsule avec sa languette déchirable, vue extérieurement sur la 1/2 vue de droite et vue intérieurement sur la 1/2 vue de gauche.

La figure 3 représente une coupe selon l'axe d'un bord de déchirement de la languette précédente.

Les figures 4 et 5 représentent deux coupes de la zone ou ligne de déchirement perpendiculaires à la coupe précédente et passant respecti­vement par les lignes AA et BB.

La figure 6 représente le contour selon l'épaisseur d'une languette déchirée, au projecteur de profil.

La figure 7 représente la tranche rompue d'une telle languette, et la figure 8 est une coupe perpendiculaire à la vue précédente passant par le milieu CC de sa portion rompue par cisaillement.

EXEMPLE 1

[0020] Cet exemple concerne des capsules en Al faiblement allié (nuance 1050 de l'Aluminium Association de jupe 0,14 mm et de diamètre intérieur 29,5 mm près de leur tête, au niveau de la languette déchirable qui va être façonnée.

[0021] On a essayé précédemment d'exécuter sur des capsules semblables des languettes se déchirant selon deux bords entaillés intérieurement avec une épaisseur à fond d'entaille de 0,02 mm: le déchirement est facile, mais les bords déchirés sont coupants et rendent cette solution inacceptable.

[0022] On a effectué ici un façonnage complémentaire des capsules, en utilisant selon l'invention (figure 1):
- un poinçon 1 ou mandrin rotatif portant 2 reliefs périphériques parallèles 2 et 3, d'entraxe e = 7 mm, dépassant de la surface cylin­drique 4 du poinçon 1 de 0,4 mm et de profils d'extrémité 5 en V à 90° avec un arrondi de pointe de 0,05 mm;
- et une molette 6 folle autour de son axe de rotation 7, portant 2 bagues moletées parallèles 8 et 9 d'entraxe 7 mm et de largeur 2 mm dépassant du reste de la molette 6 et de denture oblique de pas 1 mm avec des dents 10 de longueur 0,4 mm selon la direction des bagues moletées.

[0023] La hauteur des dents 10 était de 0,5 mm, et les creux 11 entre dents de longueur 0,6 mm avaient des bords inclinés. Les bords transversaux 12 des dents 10 faisaient + 30° et - 30° par rapport à la direction principale des bagues moletées 8 et 9, comme représenté sur la figure 1.

[0024] Pour le façonnage des lignes de déchirement, on a coiffé le poinçon 1 d'une capsule 13 (figure 2), on a fait tourner ce poinçon 1 à 1485 tours/min et on a appliqué contre lui la molette 6, l'axe de rotation 7 de cette molette 6 étant parallèle à l'axe de rotation 14 moletée 8 ou 9 étant au niveau du profil d'extrémité en V 5 d'un relief périphé­rique 2 ou 3 du poinçon 1. L'effort d'application du poinçon était de 4 daN.
La compression a été arrêtée pour chaque capsule après un nombre varia­ble de tours, au minimum 1 tour. Ce nombre de tours n'a pas eu d'influ­ence sur le comportement au déchirement. Après façonnage des lignes de déchirement 15 et 16, on a poinçonné en complément l'ouverture 17 et l'amorce ou extrémité 18 de la languette déchirable 19 dont la préparation est ainsi terminée.
Les bords de déchirement de cette languette 19 ne sont pas visibles extérieurement (1/2 vue de droite de la figure 2).

RESULTATS DE DECHIREMENT ET EXAMENS

[0025] Sur la figure 3, qui représente une coupe longitudinale d'une zone ou ligne de déchirement telle que 16 passant par la ligne des entailles produites par l'extrémité 5 du profil en V à 90° du relief périphérique 3 du poinçon 1 (figure 1 et 2), on voit une alternance de portions en Al 20 comportant dans le plan de coupe une entaille 21 de profondeur faible 0,02 mm et une épaisseur non entaillée 22 de 0,14 mm et de portions fortement entaillées 23 d'épaisseur résiduelle à fond d'entail­le 0,02 mm avec une épaisseur de 0,16 mm au bord de l'entaille. La figure 4 montre le profil de l'entaille ou gorge correspondante 24 avec ce fond d'entaille 25 d'épaisseur 0,02 mm. Sur la figure 3, on voit que les déformations causées par la compression de la jupe 26 de la capsule 13 entre le relief 3 et la bague moletée 9 sont: des ondulations longitudinales 27 des surfaces endroit et envers affectant la zone comprimée et ses alentours, les changements brusques de pente 28, qui correspondent à l'impact des bords transversaux 12 des dents 10, se traduisant par ou constituant des marques particulièrement visibles sur la face externe de la capsule 13. Les bords à angle ϑ = 30° des portions peu entaillées 20 correspondent aux bords inclinés des creux de la bague moletée 9. Le pas des portions 20 et 23 est de 1 mm comme le pas des reliefs de cette bague 9.

[0026] Les essais de déchirement des languettes 19 de dix capsules 13 préparées selon le procédé décrit ont tous conduit à des déchirures légèrement rugueuses mais non coupantes.

[0027] La figure 6 montre le contour d'une languette 19 déchirée selon son épaisseur au projecteur de profil: l'épaisseur apparente varie de 0,07 à 0,22 mm, ce qui est dû essentiellement aux déformations déjà signalées et à celles causées par le déchirement.

[0028] Sur le figure 7, représentant une partie du bord déchiré 29 de la languette 19, les deux zones 30 et 31 présentant des stries longitudina­les 32 correspondent à une face à 45° de deux entailles profondes voisines 24, tandis que la zone intermédiaire 33 correspond à du métal non incisé rompu. Les stries 32 sont dues à l'enfoncement du relief 3 du poinçon. Avec la coupe perpendiculaire de la figure 8, on voit que ce métal rompu 33 a la forme d'une lèvre rabattue, qui est en continuité avec le fond d'entaille 25 rompu de la portion fortement entaillée (figures 8 et 7). Le décalage d entre la pointe de la lèvre 33 et la déchirure du fond d'entaille 25 est de 0,10 mm.

[0029] Ainsi pour les lignes de déchirement de l'invention, ce mode de rupture et les dénivellations de la surface dans la zone de déchirement semblent jouer un rôle important dans la non agressivité des bords déchirés.

EXEMPLE 2

[0030] On a pris 5 capsules de même géométrie que les capsules précédentes, en alliage d'aluminium de la nuance 8011 de l'A.A. (à environ Si 0,7% et Fe 0,8%), à l'état H24 c'est-à-dire 1/2 dur, ces capsules étant brutes d'emboutissage-étirage.

[0031] On a façonné ces capsules de la même façon que précédemment, avec le même effort de compression.
Les épaisseurs minimales de fonds de gorges sont un peu plus fortes, de 0,04 à 0,05 mm. Les languettes déchirables se déchirent sans donner d'aspérité blessante, avec des bords doux au toucher comme précédemment. Mais l'effort de déchirement est un peu plus important.

[0032] Pour revenir à un effort plus faible dans le cas de cet état 1/2 dur, on peut en particulier: augmenter l'effort de compression pour revenir à des épaisseurs minimales de fonds de gorges plus faibles; ou allonger les dents ou raccourcir les creux entre dents. Cet exemple montre que le procédé de l'invention permet de s'adapter à des cas variés.

Revendications

1. Procédé de réalisation d'une ligne de déchirement (15,16) d'un produit métallique (13,26) d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, caractérisé en ce que on comprime ce produit métallique (13,26) entre un relief allongé étroit (2,3) et une succession de reliefs (10) et de creux (11) alternés disposés en face de ce relief étroit (2,3), les dénivellations entre lesdits reliefs (10) et creux (11) alternés étant transversales par rapport audit relief étroit (2,3), et l'effort de compression étant tel que les épaisseurs minimales dudit produit métallique (13,26) après compression soient comprises entre 0,01 et 0,15 mm.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les reliefs (10) et les creux (11) alternés se succèdent selon un pas compris entre 0,5 et 10 mm, l'écartement des reliefs (10) ou longueur des creux (11) étant compris entre 0,2 et 4 mm.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel le relief allongé étroit (2,3) a un profil en V d'angle total 50 à 110° avec un rayon d'extrémité de 0,03 à 0,15 mm.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le produit métallique (13,26) est en fer blanc ou en aluminium ou alliage et a une épaisseur comprise entre 0,06 et 0,4 mm.

5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel le produit (13,26) est un récipient ou une capsule (13), le relief allongé étroit (2,3) étant porté par un mandrin ou poinçon (1) emboîté avec jeu dans le corps dudit récipient ou la jupe (26) de ladite capsule (13) et lesdits reliefs (10) et creux (11) alternés étant portés par un corps (6) qui est en rotation relative par rapport à ce mandrin ou ce poinçon (1).

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les reliefs (10) et les creux (11) alternés ont la forme de dents (10) ayant deux bords parallèles (12) faisant un angle d'au moins 20° avec la direc­tion du relief allongé étroit (2,3) dans la position de compression, ces dents (10) étant alternées avec des creux (11) de longueur 0,3 à 1,5 mm selon un pas de 0,5 à 3 mm.

7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le poinçon (1) est rotatif, le relief allongé étroit (2,3) étant disposé perpendiculai­rement à l'axe de rotation de ce poinçon (1) et les reliefs (10) et creux (11) alternés forment une bague moletée (8,9) portée par une molette folle (16) dont l'axe de rotation (7) est parallèle à l'axe de rotation (14) du poinçon (1) pendant la compression, le corps du récipient ou la jupe (26) de la capsule (13) étant alors serré entre ledit relief allongé et ladite bague moletée (8,9)

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le produit (13,26) en fer blanc ou en aluminium ou alliage a une épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, l'effort de compression étant réglé de façon à obtenir des épaisseurs minimales après compres­sion comprises entre 0,01 et 0,08 mm.

9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le poinçon rotatif (1) porte 2 reliefs périphériques étroits (2 et 3) et la molette porte 2 bagues moletées (8 et 9) venant en face desdits reliefs périphériques étroits (2 et 3) de façon à réaliser simultanément les 2 bords de déchirement (15 et 16) d'une languette déchirable (19) dudit récipient ou de ladite capsule (13).

10. Produit métallique (13,26) d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm, comprenant au moins une ligne de déchirement (15,16) donnant des bords déchirés sans aspérités blessantes, ligne (15,16) présen­tant sur une face une ligne d'entaille (16) comportant des portions profondes (23) d'épaisseur à fond d'entaille (25) comprise entre 0,01 et 0,15 mm alternées avec des portions pleines ou plus faible­ment entaillées (20) de longueurs selon cette ligne d'entaille (16) comprises entre 0,2 et 4 mm, avec un pas compris entre 0,5 et 10 mm.

11. Produit (13,26) selon la revendication 10, dont l'autre face présen­te au droit de ladite ligne d'entaille (16) des marques transversales (28) faisant au moins 20° avec cette ligne d'entaille (16) et des ondulations longitudinales (27), ces marques (28) et ces ondula­tions (27) étant de même pas que les portions profondes (23) de ladite ligne d'entaille (16).

12. Produit (13,26) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, en fer blanc ou en aluminium ou alliage d'épaisseur comprise entre 0,08 et 0,3 mm, les portions profondes (23) de la ligne d'entaille (16) ayant une épaisseur à fond d'entaille (25) comprise entre 0,01 et 0,08 mm et étant alternées avec des portions pleines ou faiblement entaillées (20) de longueurs comprises entre 0,3 et 1,5 mm, avec un pas compris entre 0,5 et 3 mm.

13. Boîte de conserves ou capsule (13) selon la revendication 12, le corps de cette boîte ou la jupe (26) de cette capsule (13) portant une ligne de déchirement (15,16) dont la ligne d'entaille (16) est située sur sa face intérieure.

14. Boîte ou capsule (13) selon la revendication 13, portant 2 lignes de déchirement (15 et 16) formant les bords d'une languette déchira­ble (19).

Dessins