En réponse à plusieurs demandes, nous commençons par cet article une série de travaux sur les couvercles à ouverture facile, du type à ouverture totale, largement utilisés dans les conserves. Dans ce premier travail, nous décrivons ce type de couvertures, ainsi que nous définissons les matériaux appropriés pour leur fabrication et leurs caractéristiques.

 

INTRODUCTION

Ce type de fermeture  a une histoire relativement récente, bien plus tardive que celle du récipient en fer blanc, bien que ses antécédents remontent à de nombreuses années, lorsqu’ils ont commencé à utiliser des systèmes qui favorisaient d’une certaine manière l’ouverture de . Au fil du temps, ils ont été assez nombreux, parmi lesquels on peut citer  les conteneurs à ouverture latérale au moyen d’onglets, les couvercles à ouverture « norvégienne », les conteneurs de type « decollege », les conteneurs « box tray », etc.

Presque tous – à l’exception de la « Box Bande » – avaient des points communs :

–           S’ouvre à l’aide d’une petite clé.

–           Avoir un onglet pour commencer à ouvrir.

–           Préciser une zone affaiblie par des incisions, pour la déchirure.

Ces nouveaux couvercles sont très différents de ceux qui existent déjà, puisque dans tous les cas  élimine l’utilisation d’un instrument pour l’ouverture. Bien que d’une certaine manière, ils ont beaucoup à voir avec les précédents, car ils sont basés sur « une zone affaiblie par des incisions pour la déchirure » du couvercle, qui nécessite un anneau – autrefois une clé – pour commencer l’opération. Voir figure nº 1.

Figure 1

 

En 1959, à Dayton – Amérique du Nord – Ernie Fraze, ancien technicien d’Alcoa, connaisseur des propriétés de l’aluminium et également expert en découpage, a préparé le premier prototype de couvercles à ouverture facile. Les premières versions industrielles ont été présentées au début des années 60 et ont été utilisées pour la première fois au monde.  se développent rapidement.

Il existe deux modèles de base, l’un avec une ouverture partielle sous forme de languette – utilisé pour les liquides et les boissons – et l’autre avec une ouverture totale qui permet de retirer complètement le couvercle – utilisé pour les aliments solides. Cette dernière, qui présentait initialement une incision en forme de triple C, et une fois ouverte, avait l’apparence d’une queue de porc, d’où le surnom de « queue de porc ». Ces conceptions s’améliorent avec le temps et prennent une configuration différente.

Plusieurs entreprises américaines ont proposé en peu de temps un outillage et un équipement adaptés à la fabrication de couvercles à ouverture facile. L’outillage exigeait une conception et une précision très élevées.

Le matériau le plus utilisé aux États-Unis était – et est toujours – l’aluminium, ce qui est logique dans un pays où l’énergie est bon marché. L’Europe, où l’énergie est chère, est rapidement passée à l’étain en cas d’ouverture totale. Cela a impliqué un remaniement de l’équipement et de l’outillage, qui était assez complexe. En outre, il a appliqué cette technique à des couvercles de forme non ronde (rectangulaire et ovale) pour le marché aux poissons.

Le couvercle à ouverture facile gagne régulièrement des parts de marché. Aujourd’hui, 100 % des canettes de boisson utilisent ces couvercles et  également un pourcentage très élevé d’emballages alimentaires.

DESCRIPTION

En se concentrant sur les couvercles à ouverture totale, ils se distinguent des couvercles classiques par les points suivants :

–         Une incision située sur la périphérie du panneau central. Parallèle à la cuvette, donc sous la forme d’une circonférence en couvercles ronds, avec une profondeur d’environ 2/3 de l’épaisseur du matériau, et un profil triangulaire ou trapézoïdal. À côté et dans le panneau central, une bulle est formée en tirant le métal, qui sert de rivet pour fixer l’anneau. La forme du panneau est conditionnée par ces deux circonstances – incision et bulle – de sorte que  les protège, tout en remplissant les propriétés qu’une couverture classique doit avoir. Voir figure nº 2

Figure 2 

Un anneau, fixé au couvercle au moyen du rivet formé dans le panneau de celui-ci. Cet anneau a une extrémité pointue – appelée « nez » – qui est positionnée exactement au-dessus d’un point de l’incision. L’anneau, au moyen d’une coupe en forme de fer à cheval et entourant le rivet, peut s’incliner et enfoncer son « nez » dans l’incision, finissant de briser le métal à cet endroit. Voir figure nº 3.

Figure 3

–         Cette opération est effectuée lorsque l’anneau est incliné d’environ 45º. Lorsqu’il atteint la position verticale – à 90º par rapport au panneau du couvercle – l’anneau est tiré – à cet effet, il y a un trou qui permet au doigt de la main de passer à travers – et  le panneau est complètement déchiré, ce qui le sépare du couvercle et provoque ainsi l’ouverture du récipient.

Quant aux autres éléments qui composent le top : bord, boucle, composite, etc.  correspondent aux mêmes éléments d’un top classique de taille et d’usage identiques.

CRITÈRES

Ce type de couvercle  peut être utilisé pour tous les aliments transformés et non transformés, en récipients de 2 et 3 pièces. Ils ont d’excellentes applications dans des produits tels que le lait, le poisson, la viande, les aliments préparés, les légumes, les fruits et légumes, l’alimentation animale…

Les couvercles à ouverture facile sont en métal (fer blanc, TFS ou aluminium) et peuvent être de forme ronde, rectangulaire ou ovale. Le panneau et l’anneau sont tous deux protégés intérieurement et extérieurement par des vernis. Celles utilisées pour l’extérieur peuvent être incolores ou dorées.

Un bon couvercle à ouverture facile doit répondre pleinement aux besoins des entreprises d’emballage, des distributeurs et des détaillants en termes de

–           Excellente ouverture, avec un effort raisonnable.

–           Valeur élevée de la pression d’éclatement.

–           Niveau élevé de protection contre la corrosion.

–           Niveau élevé de comportement anti-abus et de conduite.

Il a été statistiquement prouvé par des enquêtes menées dans différents pays que les consommateurs préfèrent les couvercles à ouverture annulaire, car ils présentent un certain nombre d’avantages, tels que

–           Plus pratique à utiliser qu’une canette normale, car ils ne nécessitent aucun outil pour les ouvrir.

–           Facile et rapide à ouvrir.

–           Ergonomiquement confortable.

–           Ouverture et utilisation en toute sécurité

–           Bonne protection contre l’implosion/explosion

–           Design attrayant.

–           Un récipient plus hygiénique, car aucun outil ne doit être inséré dans la boîte, c’est-à-dire un ouvre-boîte.

–           Emballage solide et résistant aux abus.

Un bon couvercle, facile à ouvrir, peut contribuer à renforcer la notoriété de la marque, la préférence pour la marque et la fidélité à la marque.

PROTECTION

Ces couvertures nécessitent des systèmes de vernis de bonne qualité, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur.

À l’intérieur, il est nécessaire d’appliquer un système de vernis suffisamment sûr pour garantir qu’une fois la couverture terminée, il n’y a pas de porosité localisée sous le rivet ou sous la zone d’incision. La zone du rivet est soumise à un fort étirement, nécessaire pour générer suffisamment de matière pour former le rivet, puis à un impact énergétique pour fixer l’anneau. La zone d’incision  est frappée par le poinçon d’incision contre l’enclume. Les deux opérations soumettent le vernis intérieur à des conditions difficiles.

Le système intérieur peut être doré ou blanc.  Elle consiste toujours en l’application d’au moins deux revêtements différents et complémentaires. Des systèmes appropriés peuvent l’être :

-Ton doré intérieur :

–         Option a) : Triple passage de vernis polyester, les deux premiers passages en version or et le dernier incolore, avec un coût total de l’ordre de 22            grs/m2.

–           Option b) : Un premier passage de vernis époxyphénolique à l’or avec une faible charge et un second passage d’organosol d’or, avec une charge totale d’environ 25 grs/m2.

-Couleur intérieure blanche

–           Option a) Triple couche de vernis polyester, les deux premières en blanc et la troisième en transparent, avec une charge totale d’environ 24 grs/m2.

–           Option b) Double couche d’organosol pigmenté avec une charge totale de 30 grs/m2

Il est conseillé de vérifier la porosité interne avec le test du cadmium.

À l’extérieur, la situation est encore plus difficile, car le système de vernis est effectivement rompu lorsque l’incision est faite du côté extérieur. Toutefois, dans ce cas, au moins les zones les plus touchées seront « réparées » au moyen d’une nouvelle peinture.

Le système de vernis extérieur peut présenter une plus grande variété de possibilités, puisque la couverture peut être vernie (incolore ou dorée) ou lithographiée sur du métal ou sur un émail blanc.

Les systèmes de référence peuvent l’être :

-Couche de finition dorée extérieure : un vernis de couplage époxy-urée à faible charge, suivi d’un époxy phénolique doré, avec une charge totale d’environ 8 grs/m2.

Vernis extérieur transparent : un vernis de couplage époxy-urée à faible charge, suivi d’un époxy modifié incolore, avec une charge totale d’environ 8 grs/m2.

Couverture avec impression sur métal : Un vernis de couplage comme dans les cas précédents  et un vernis de finition (sur la lithographie)  acrylique.

Couverture avec impression sur émail blanc : Un vernis de couplage comme dans les cas précédents, suivi d’un émail acrylique blanc, et après impression, d’un vernis de finition acrylique.

Les paquets de matériaux déjà vernis et qui attendent d’entrer dans la phase de fabrication des couvercles doivent être protégés de la poussière, car la délicatesse des outils utilisés pour la fabrication de ces couvercles exige un haut degré de propreté.

CONCEPTION DES PANNEAUX

La conception du panneau a évolué à partir d’une série de développements techniques visant à obtenir une couverture adéquatement performante. Un panel bien conçu :

permet une bonne formation de l’anneau de fixation du rivet.

Il supprime les plis et favorise la fluidité de la rupture du panneau.

-réduit la présence de « pics » naissants.

-limite l’effet « spongieux » autour du rivet et améliore l’aspect général du composant.

Un panneau avec des gradients lisses en forme de « C », est celui qui a donné satisfaction dans tous les aspects énumérés ci-dessus. Voir figure nº 4. Au début de l’utilisation du couvercle à ouverture facile, il était courant d’imprimer les instructions d’ouverture sur le panneau, avec des dessins illustratifs des différentes phases. Bien que cette pratique soit toujours conseillée, de nos jours, avec la généralisation de ce type de couvercles, il n’est pas nécessaire de suivre ce critère, puisque le consommateur moyen a appris à les utiliser correctement.

Figure 4

La partie la plus critique d’un couvercle à ouverture facile est l’incision, par laquelle se produit la déchirure du panneau central. Une bonne conception facilitera l’effort de détachement de ce panneau. La protection ou « réparation » appliquée pour empêcher la corrosion de l’incision est également très importante. D’où ces deux facteurs, a) l’exécution de l’incision et b) la protection de ces derniers, sont ceux qui apportent le plus de valeur ajoutée, et sont donc les secrets les mieux gardés par les fabricants.

Une incision bien conçue et contrôlée doit permettre d’ouvrir le couvercle. avec l’aide de l’anneau, en faisant des efforts modérés. Comme référence, nous pouvons indiquer les valeurs suivantes :

–         EFFORT DE FORAGE : L’effort nécessaire pour enfoncer le nez de l’anneau dans l’incision et percer la calotte à cet endroit. Sa valeur doit être de 3 daN  (déca Newton) maximum, mesurée à 45º d’inclinaison de l’anneau.

–         LE STRESS DE LA DÉCHIRURE. Force nécessaire pour détacher le panneau. Mesuré avec l’anneau à 90º :

• Diamètre des capuchons 65 – 73             4,5 daN       +/- 1,5 daN
• Diamètre des capuchons 83 – 99          5     daN      +/- 1,5 daN
• Rectangulaire                           5,5 daN      +/- 1,5 daN
• Ovale                                 5,5 daN      +/- 1,5 daN

–         L’ÉPAISSEUR RÉSIDUELLE. Épaisseur du métal restant sous l’incision : 75 microns (millièmes de millimètre)  à sa limite inférieure. Valeur prise avec la jauge « Federal », avec vernis intérieur de type organosol appliqué et sans vernis de réparation. La variation maximale de l’épaisseur résiduelle le long de l’incision ne doit pas dépasser 15 microns, c’est-à-dire ne pas dépasser 90 microns en tout point.

Il existe différents types d’incisions, les plus courantes sont celles qui utilisent un poinçon d’incision de profil :

–           trapézoïdal

–           en forme de V, à angle aigu et symétrique 70º.

Ces seconds donnent de meilleurs résultats.

L’enclume, sur laquelle le poinçon d’incision frappe, a une forme toroïdale d’un rayon de 0,5 mm dans le cas des capsules rondes, voir figure nº 5,  et biseautée dans le cas des capsules non rondes, car la forme toroïdale est complexe à réaliser dans les contours non ronds. Voir figure n° 6.

Figure 6

Pour protéger l’incision contre les abus, le panneau doit être muni d’un bourrelet de protection périphérique inversé entre l’incision et la paroi du ballon. Voir la figure n° 2 ci-dessus.

La séquence de production recommandée dans les différentes stations de la presse de production de couvercles est la suivante :

Les sommets des rondes : 1er panneau – 2ème incision

Dessus non ronds : 1º Pré-panneau – 2º Incision – 3º Panneau

Si le couvercle est en fer-blanc, la spécification du matériau de référence est la suivante :

–           Acier de base : pas d’inclusions

–           Coulée continue

–           Calmé à l’aluminium

–           Recuit continu (CA)

–           Temple : T67

–           Épaisseur : 0,21 ou plus, selon le diamètre à fabriquer.

–           Finition de surface : pierre

–           Passivation : 311

–           étamé : Différentiel 5,6/2,8

–           Limite élastique : 420 – 480 MPa (mégapascals) (dans le sens longitudinal)

–           Allongement résiduel minimal : 15 %.

Si la couverture est faite en TFS, l’acier de base peut être le même.

RING

Un bon anneau doit avoir une série de propriétés telles que :

–           Grand trou pour permettre le passage du doigt.

–           Robustesse pour résister à l’effort  de déchirure sans se déformer de manière significative.

–           Pas d’arêtes vives.

–           Apparence propre

–           Bien « réparé » pour éviter l’oxydation.

L’anneau doit être solidement fixé de manière à ne pas tourner dans le rivet. Il doit résister à une force minimale de 12 daN sans se détacher du rivet.

Les spécifications du matériau approprié pour le cas du fer blanc  seraient :

Acier de base :

–     Type : Coulée continue

–           Temple : T65

–           Recuit continu (CA)

–           Epaisseur : 0,36 mm

Revêtement :

Fer blanc

–           Passivation : 311

–           Fer-blanc : 2,8/2,8

–           Finition : pierre

–           Apparence : Brillant

L’anneau peut également être fabriqué en matériau zingué ou en TFS avec les mêmes caractéristiques que l’acier de base.

PROTECTION CONTRE LA CORROSION

Comme nous l’avons déjà souligné, la protection ou la « réparation » du couvercle est fondamentale, car lorsque l’on transforme l’esquisse ou la coquille initiale, en la transformant en couvercle lui-même, en y ajoutant l’incision d’ouverture et le rivet pour fixer l’anneau, une série de dommages se produisent dans les vernis appliqués précédemment à plat.

A l’extérieur, il faut « réparer », en appliquant un nouveau vernis une fois la couverture terminée. Il existe plusieurs procédures pour effectuer cette opération, telles que :

–         Injection  de vernis  pulvérisé par buse, sur toute la surface extérieure du couvercle. Voir figure n° 7

–           Injection de vernis pulvérisé uniquement dans la zone de l’incision et du rivet au moyen d’une buse montée sur une tête rotative.

–           Application du vernis d’électrophorèse.

Dans tous les cas, une cuisson ultérieure du couvercle est nécessaire pour une bonne polymérisation du vernis. Un contrôle de réparation est nécessaire au moyen du test au sulfate de cuivre (CuSO4).

Dans le cas de la « réparation » par pulvérisation, on utilise des vernis incolores à deux composants, qui sont mélangés juste avant l’utilisation. La proportion de chaque composant varie selon le fabricant. La température et le temps de cuisson dépendent également du type de vernis utilisé, mais il est d’au moins 120 ºC  et de plusieurs minutes.

Il existe certaines applications de couvercles à ouverture facile, comme ceux utilisés pour des produits qui ne nécessitent pas de transformation – noix, biscuits,… – ou pour des produits très peu agressifs, où la « réparation » du couvercle peut être supprimée, afin de réduire le coût du produit. Dans ce cas, il est nécessaire de lubrifier légèrement la zone du rivet et de l’incision avec une huile sanitaire. Cette lubrification s’effectue en pulvérisant le lubrifiant par une buse. Cela permet d’éviter les attaques environnementales qui pourraient causer de la rouille là où l’acier est exposé.

D’autre part, certains fabricants, afin de garantir une meilleure protection de la couverture, « réparent » à la fois l’extérieur et l’intérieur de la couverture.

DES DÉTAILS POUR AMÉLIORER L’OUVERTURE

Nous décrivons quelques détails qui peuvent être incorporés dans les couvercles pour faciliter leur utilisation.

1. A) Protubérances pour l’appui des doigts

Il s’agit de deux zones surélevées en forme de saillie placées sur le panneau du couvercle, juste en dessous de l’extrémité de l’anneau, d’une hauteur d’environ 0,7 mm. Ils permettent de le soulever légèrement et, par conséquent, de laisser un petit espace entre l’anneau et le panneau. Cela facilite le passage de l’ongle et du bout du doigt pour amorcer l’ouverture. Voir figure n° 8

1. B) Trou pour le passage du doigt

Il consiste à faire un renfoncement en forme de gradin dans la partie centrale du panneau qui coïncide sous l’extrémité de l’anneau. Il permet de laisser un espace entre lui et le panneau, facilitant le passage du bout du doigt sous l’anneau. Voir figure n° 8

A et B sont deux solutions qui visent toutes deux le même effet, vous pouvez choisir l’une d’entre elles ou les deux ensemble.

1. C) Cintrage de l’extrémité d’un anneau

Il s’agit de soulever l’extrémité de l’anneau vers le haut, en le courbant légèrement. De cette façon, vous obtenez plus d’espace entre lui et le panneau central. Cela facilite également le passage du doigt sous la bague. Voir figure n° 9

Cette solution est la plus efficace des trois énumérées, mais elle est la moins utilisée car elle présente le grave inconvénient de provoquer des accrocs dans le processus de stérilisation des conserveries. En particulier lors du remplissage de produits semi-solides à fort coefficient de dilatation, tels que les aliments pour animaux ou les produits carnés.  Dans ces cas, le couvercle se gonfle et l’anneau avec son extrémité surélevée émerge au-dessus du niveau de la fermeture, ce qui provoque l’accrochage et l’ouverture du couvercle.

Il est courant d’utiliser des anneaux dont l’extrémité est inclinée vers le bas – vers la surface du panneau central – précisément pour éliminer ce risque d’accrochage de l’anneau. Voir figure n° 8.

DÉTAILS DE SÉCURITÉ

Sections d’incisions trapézoïdales dans les incisions en « V

Zone le long de l’incision, d’une longueur et dans une position définies, comme sur le côté du nez de l’anneau (point 1) – voir figure nº 10 – et/ou sur le côté opposé (point 2), où une plus grande épaisseur résiduelle est laissée dans l’incision, c’est-à-dire que l’incision est un peu moins profonde. Cette zone spécifique est donc moins sujette aux déchirures. Cela est obtenu, dans le cas d’un poinçon en « V », en tuant légèrement – environ 0,05 mm – l’arête vive dans les zones à traiter, présentant ainsi l’incision avec une section trapézoïdale dans ces sections.

Cela permet d’atteindre un double objectif : éviter  implosions/explosions dans l’ouverture.

Dans le cas du point 1 : permettre l’équilibre de la pression interne et externe au point de perforation, qui peut conduire à l’explosion/implosion du bouchon, lorsque la différence est importante. Il est réalisé au moyen de deux points de suture séparés d’environ 15 mm. et d’une longueur de 1,5 mm chacun.

Dans le cas du point 2 : conserver le couvercle au cas où il se détacherait en raison d’une forte pression interne (éclatement). Dans ce cas, la réduction de l’incision sera effectuée dans une section d’environ 15 mm.

Parmi ces deux options, la seconde est la plus couramment utilisée, bien que les deux puissent être utilisées ensemble ou de manière interchangeable.

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