Procédé de fabrication du fond d'un gobelet en carton ou équivalent

Abstract

 Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton ou équivalent fabriqué à partir d'un corps tronconique (3) s'évasant dans une direction axiale vers le rebord supérieur (4) du gobelet (1), ledit corps (3) surmontant une portion basse (5) d'allure cylindrique.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- insertion dans le volume intérieur du gobelet d'un godet inversé dont le fond d'allure plane est prévu pour constituer le fond du gobelet et dont la paroi périphérique s'ajuste dans le volume enclos par la portion basse et est de hauteur d ;
- positionnement dudit godet (2) de sorte que son bord libre (6) soit placé à une distance supérieure à d/2 du bord libre (9) de la portion basse (5) ;
- repliage et soudage d'une fraction (10) de ladite portion basse (5) sur la face interne de la paroi périphérique (12) du godet (2) pour constituer un socle du gobelet (1) ;
- emboutissage du godet (2) au moyen d'un poinçon entraîné dans une direction axiale de sorte que son fond (8) soit repoussé vers le bord inférieur (7) du socle sans le dépasser.

Description

[0001] La présente invention a trait à un procédé de fabrication d'un gobelet en carton ou équivalent (par exemple du papier fort) utilisable dans des machines de distribution automatisée de boissons, dans lesquelles ces gobelets sont empilés par type de boisson, un produit pulvérulent et/ou lyophilisé étant prédosé dans un compartiment inférieur. L'invention concerne en réalité plus précisément la fabrication du fond de tels gobelets, qui constitue en pratique toujours une des parois délimitant ledit compartiment. L'invention se généralise enfin à des récipients de formes diverses, le gobelet précité étant utilisé comme exemple préférentiel dans la suite, à des fins explicatives.

[0002] Dans ces machines de distribution de boisson, les compartiments inférieurs des gobelets ne sont dans la plupart des cas pas obturés par un opercule étanche fermant hermétiquement lesdits compartiments en vue de conserver les qualités gustatives du produit, comme c'est le cas dans les gobelets à usage manuel par exemple distribués par des hôtesses pour servir des boissons chaudes dans les avions. La machine fonctionne à partir de piles de gobelets emboîtés qui doivent pouvoir être remplis de liquide dès après le dépilage, et ce de manière la plus simple possible. Les gobelets sont donc conçus de telle sorte qu'une fois gerbés, un espace clos soit préservé entre les fonds de deux gobelets successifs, réalisant de fait le compartiment. Les opérations de dépilage, organisées automatiquement par la machine dès qu'un consommateur a sélectionné une boisson et le cas échéant payé pour enclencher la phase de remplissage de liquide et de mise à disposition du gobelet à consommer, maintiennent le gobelet dépilé dans une position verticale de telle sorte que le produit lyophilisé reste au fond du gobelet avant et pendant le versement du liquide.

[0003] Il faut bien entendu que la forme des gobelets puisse permettre, au moment de l'emboîtement, la préservation de l'espace qui sert au stockage du produit. Une forme tronconique coopérant avec une base de gobelet cylindrique droite ou un épaulement peut convenir pour assurer une distance adéquate entre les fonds de deux gobelets successifs emboîtés. Il y a cependant un compromis mécanique nécessaire à trouver pour que l'empilage et le dépilage puissent s'effectuer et assurer leurs fonctions dans de bonnes conditions. Ainsi, l'emboîtement doit être suffisamment ferme au moment de l'empilage des gobelets pour que les piles de gobelets puissent être manipulées en tant que telles dans la machine et surtout que les compartiments formés entre les gobelets restent étanches. Cette étanchéité doit même être double : empêcher le produit de s'échapper et, dans une moindre mesure, préserver les qualités des particules de produit en vue de leur consommation (goût, saveur..). La bonne tenue mécanique de l'empilement et/ou l'étanchéification nécessaires ne doivent cependant pas rendre l'opération de dépilage mécaniquement trop complexe, voire problématique. Dans les machines de distribution automatique de gobelets prédosés, le dépilage est typiquement une cause de problèmes récurrents, et il n'est pas rare que deux gobelets d'une pile emboîtés l'un dans l'autre se grippent au niveau de leur liaison mécanique, rendant impossible tout dépilage.

[0004] La nature des produits contenus dans les compartiments n'est pas étrangère aux problèmes rencontrés, c'est-à-dire aux difficultés mécaniques de dépilage. Ils peuvent en effet présenter une texture, et en particulier une granulométrie, différente selon les boissons à consommer : ainsi, des granules de café lyophilisé n'ont pas le même comportement que les feuilles broyées de thé ou de tisane, ces deux produits étant eux-mêmes bien différents d'une soupe lyophilisée, etc. Les particules les plus fines peuvent facilement se retrouver coincées entre la paroi externe du socle du gobelet supérieur lorsqu'il vient s'ajuster au contact de la paroi interne du socle du gobelet inférieur, créant ainsi le compartiment de rétention du produit lyophilisé. Selon leur dureté, leur pouvoir abrasif, etc..., ces particules peuvent à tout moment gripper la liaison, et empêcher un dépilage du gobelet inférieur. Il en va de même lorsque les propriétés des particules, associées à l'ambiance existant à l'intérieur des machines, les fait changer d'état comme c'est le cas par exemple pour le sucre, susceptible de fondre puis de coller dans l'environnement parfois humide de ces distributeurs. Dans ces hypothèses, la machine tombe en panne, et il est souvent nécessaire de dépêcher un technicien pour résoudre le problème.

[0005] Le problème principal est que de telles pannes peuvent s'avérer récurrentes, du fait de leurs causes, et obérer la fiabilité globale des machines de distribution. Il s'agit donc d'un véritable enjeu pour les fabricants de machines de distributions automatisées de boissons, les distributeurs de tels matériels et aussi les fabricants de gobelets. Le matériau choisi pour les gobelets de l'invention complique encore les problèmes évoqués, les propriétés et la tenue mécaniques particulières du carton, papier ou équivalent utilisé dans le cadre de la présente invention ne permettant pas la même approche et suscitant des difficultés spécifiques.

[0006] Le procédé de fabrication de la présente invention, plus particulièrement centré sur la zone située au voisinage du fond des gobelets, qui touche par conséquent à la réalisation des compartiments, propose une solution modifiant l'approche que l'on avait jusqu'ici de la création des compartiments de gobelets emboîtés.

[0007] Ce procédé de fabrication s'applique donc à des gobelets en carton ou équivalent, classiquement fabriqués à partir d'un corps tronconique s'évasant dans une direction axiale vers le rebord supérieur du gobelet, ledit corps surmontant une portion basse d'allure cylindrique. Il se caractérise à titre principal en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

• insertion dans le volume intérieur du gobelet d'un godet inversé dont le fond d'allure plane est prévu pour constituer le fond du gobelet et dont la paroi périphérique s'ajuste dans le volume enclos par la portion basse et est de hauteur d ;
• positionnement dudit godet de sorte que son bord libre soit placé à une distance supérieure à d/2 du bord libre de la portion basse ;
• repliage et soudage d'une fraction de ladite portion basse sur la face interne de la paroi périphérique du godet pour constituer un socle du gobelet ;
• emboutissage du godet au moyen d'un poinçon entraîné dans une direction axiale de sorte que son fond soit repoussé vers le bord inférieur du socle sans le dépasser.

[0008] En fait, au lieu de proposer uniquement une coopération par friction des surfaces d'allure axiale des gobelets emboîtés lors de la création du compartiment, on créé en l'occurrence une butée placée en pratique à la limite supérieure dudit compartiment, une sorte de couronne permettant un appui radial du gobelet supérieur, un ajustement périphérique par friction subsistant certes pour assurer la tenue mécanique de l'empilement, mais hors du volume du compartiment et par conséquent hors de portée des particules.

[0009] De préférence, le repliage de la fraction de la portion basse du gobelet s'effectue au niveau du bord libre du godet. Il s'agit là de la configuration la plus naturelle, dans la mesure où elle optimise les caractéristiques mécaniques de la paroi périphérique du socle et qu'elle permet une gestion volumique optimale du compartiment, comme on le verra dans la suite.

[0010] En pratique, l'emboutissage est réalisé de manière à replier la paroi du godet au niveau du bord libre replié de la portion basse. Les deux opérations de repliage permettent alors d'aboutir à un volume maximal du compartiment.

[0011] Dans cette hypothèse, compte tenu de la condition posée ci-dessus sur la distance d, le fond du gobelet après emboutissage se trouve de préférence à une distance du bord libre du socle comprise entre 0,1 et 1 mm.

[0012] Pour rendre plus facile l'opération d'emboutissage, il est prévu, selon l'invention, que la paroi du godet et son fond soient reliés par une portion à rayon de courbure compris entre 2 et 4 mm.

[0013] De préférence encore, le cylindre de la portion basse présente un évasement d'un angle compris entre 0° et 5°, obtenu par une expansion radiale du poinçon qui réalise l'emboutissage. Lorsque c'est la borne basse de l'intervalle (0°), le socle du gobelet reste en réalité d'allure cylindrique.

[0014] L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :

• la figure 1 est une coupe longitudinale d'un gobelet selon l'invention, avant emboutissage, montrant en détail agrandi la zone du socle ; et
• la figure 2 représente une même coupe longitudinale de deux gobelets empilés une fois que le volume du compartiment a été réalisé par emboutissage.

[0015] En référence à la figure 1, le gobelet (1) est en cours de réalisation, le fond final devant être obtenu à partir d'un godet (2) (figurant en grisé dans l'agrandissement) positionné de manière inversée (fond (8) en haut) et dont la paroi périphérique (12) vient s'ajuster à l'intérieur de la paroi périphérique d'une portion basse (5) du gobelet (1). Celui-ci comporte deux portions, une première portion tronconique (3) se développant vers l'ouverture supérieure (4) et ladite portion basse (5) qui est en général un cylindre circulaire droit et qui a déjà subi en figure 1 un repliage le long du bord libre (6) du godet inversé (2). Le pli (7) qui en résulte constitue dès lors le bord inférieur du socle du gobelet (1), socle qui comporte alors trois couches superposées dans une direction radiale, le rendant mécaniquement bien plus robuste.

[0016] Dans les figures, le pli ou bord inférieur du socle (7) est réalisé au niveau et au contact du bord libre (6) du godet inversé (2). La hauteur de repliage est supérieure à d/2, d étant la hauteur de paroi (12) du godet inversé (2), c'est-à-dire la distance séparant la paroi constituant le fond (8) du godet inversé (2) et son bord libre (6).

[0017] Pour constituer le compartiment, ledit fond (8) est embouti dans la direction axiale F de manière à aboutir à la configuration montrée en figure 2, et en particulier dans le détail agrandi de cette figure. Dans ce cas, l'emboutissage aboutit à réaliser un repliage supplémentaire, autour du bord libre (9) déjà replié de la portion basse (5) cylindrique du gobelet (1). Le pan (10) replié de ladite portion basse (5), c'est-à-dire celui qui est délimité par le pli (7) d'une part et le bord libre (9) d'autre part, présente en l'occurrence une longueur choisie très légèrement supérieure à d/2 : le fond (8) se trouve par conséquent à présent disposé à proximité immédiate du pli (7), offrant un compartiment de volume maximal. L'opération d'emboutissage est facilitée par la portion arrondie (13) reliant la paroi périphérique (12) du godet (2) et son fond (8), qui est en fait également le fond (8) du gobelet (1). En pratique, l'emboutissage est réalisé par un poinçon qui se déplace d'abord axialement, c'est-à-dire selon l'axe du gobelet (1), déplacement axial qui est suivi dans la plupart des cas d'une expansion radiale sur la totalité du pourtour dudit poinçon. Selon le cas, notamment en fonction du « taux » de coincement requis entre deux gobelets successifs d'une pile, l'angle d'évasement du socle pourra alors être compris entre 0° et 5°.

[0018] Le gerbage ou l'empilement des gobelets (1) apparaît également en figure 2, et montre clairement que le nouveau pli (11) réalisé au moment de l'emboutissage créé de fait un épaulement, c'est-à-dire une butée, le pli (7) ou bord libre du socle du gobelet (1) supérieur venant au contact du pli (11) du gobelet (1) inférieur. Cela ne suffit cependant pas à assurer l'ensemble des fonctions mécaniques requises pour l'empilement : il faut également, pour assurer la tenue mécanique d'une pile de gobelets (1), que l'ajustement radial entre les gobelets (1), c'est-à-dire en l'espèce la face externe de la portion basse (5) du gobelet (1) supérieur et la face interne de la partie inférieure de la portion tronconique (3) du gobelet (1) inférieur, soit relativement serré. Compte tenu de l'angle de cette portion tronconique (3), compris entre 4° et 4,5°, et de l'évasement de la portion basse (5), le coincement a bien lieu. Cet ajustement n'empêche cependant pas une automatisation aisée du dépilage, car il est calculé pour cela, et la configuration propre à l'invention garantit l'absence de particules ou de grains au niveau de la liaison mécanique périphérique à cet endroit ou à tout le moins limitant considérablement la possibilité que des particules s'y trouvent et perturbent l'opération de dépilage.

[0019] L'invention n'est pas limitée à l'exemple qui est montré via les figures annexées à la description, elle englobe également les variantes de forme résultant par exemple d'un pliage qui ne serait pas effectué au niveau des bords libres (6) et (9), ou d'une géométrie non de révolution du gobelet qui conduirait à un récipient à section transversale non circulaire, etc. Elle comprend également une variante selon laquelle un opercule plat est scellé sur le nouveau pli (11), qui sert alors de plage ou de rebord de soudure pour la fixation dudit opercule.

Revendications

1. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton ou équivalent fabriqué à partir d'un corps tronconique (3) s'évasant dans une direction axiale vers le rebord supérieur (4) du gobelet (1), ledit corps (3) surmontant une portion basse (5) d'allure cylindrique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

- insertion dans le volume intérieur du gobelet d'un godet inversé dont le fond d'allure plane est prévu pour constituer le fond du gobelet et dont la paroi périphérique s'ajuste dans le volume enclos par la portion basse et est de hauteur d ;

- positionnement dudit godet (2) de sorte que son bord libre (6) soit placé à une distance supérieure à d/2 du bord libre (9) de la portion basse (5) ;

- repliage et soudage d'une fraction (10) de ladite portion basse (5) sur la face interne de la paroi périphérique (12) du godet (2) pour constituer un socle du gobelet (1) ;

- emboutissage du godet (2) au moyen d'un poinçon entraîné dans une direction axiale de sorte que son fond (8) soit repoussé vers le bord inférieur (7) du socle sans le dépasser.

2. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le repliage de la fraction (10) de la portion basse (5) du gobelet (1) s'effectue au niveau du bord libre (6) du godet (2).

3. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'emboutissage est réalisé de manière à replier la paroi (12) du godet (2) au niveau du bord libre (9) replié de la portion basse (5).

4. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (8) du gobelet (1) après emboutissage se trouve à une distance du bord inférieur (7) du socle comprise entre 0,1 et 1 mm.

5. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi (12) du godet (2) et son fond (8) sont reliés par une portion (13) à rayon de courbure compris entre 2 et 4 mm.

6. Procédé de fabrication du fond (8) d'un gobelet (1) en carton selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion basse (5) présente un évasement d'un angle compris entre 0° et 5°, obtenu par un poinçon expansible radialement.

Dessins