<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnement aux récipients en métal, et procédé pour leur fabrication.
La présente invention est relative aux récipients, et plus particulièrement au revêtement des récipients métal- liques tels que bidons, établis en acier ou en fer blanc.
Ces bidons sont utilisés plus particulièrement pour l'embal- lage de produits alimentaires, de boissons, de médicaments et de produits chimiques; bien entendu, ils se trouvent très répandus dans le public.
On a déjà proposé de revêtir la paroi intérieure des récipients métalliques au moyen d'une laque ou d'un ver- nis résistant, et d'appliquer sur la couche de vernis une
<Desc/Clms Page number 2>
pellicule de cire. On a également proposé de revêtir la paroi métallique au moyen d'une couche de paraffine, recou- verte elle-même par une couche d'aluminium fondu pulvérisé, puis d'appliquer une seconde couche de paraffine sur la cou- che d'aluminium. On a aussi proposé d'appliquer sur une couehe de laque ou de vernis, avant son séchage, des parti- cules métalliques comme par exemple le bronze d'aluminium, puis de cuire le revêtement.
Avec tous les recouvrements que l'on vient d'énu- mérer, on rencontre des difficultés du fait que de telles garnitures ou bien entrainent à une fabrication compliquée et onéreuse, ou bien ne possèdent pas l'imperméabilité re- quise vis à vis des liquides et des gaz. Dans le cas des récipients en aluminium ou en placage d'aluminium, les frais d'établissement amènent l'objet à un prix qui dépasse la valeur admissible que des récipients tels que les bidons de fer blanc ont atteint, et permettent pour les emballages.
Il est connu que des liquides à haute pression comme la bière, en particulier à la phase vapeur,traversent de telle manière les vernis, la cire ou les revêtements de cire et de vernis combinés que le liquide se trouve altéré en un temps relativement réduit. Par exemple, dans le cas d'un récipient établi en fer blanc, les pores de la pelli- cule de vernis ne sont pas scellés par l'application de la couche de cire, attendu que cette dernière présente elle. aussi un certain degré de porosité. Il en résulte que le revêtement n'est pas imperméable aux liquides à forte pres- sion comme la bière, en particulier à la phase vapeur, ce qui entraîne la dissolution d'une infime quantité d'étain.
Ordinairement, cette quantité d'étain est inférieure à un millionième, pour une période de temps de quelques jours, mais cet étain réagit de telle sorte avec les protéines de la bière que celle-ci perd sa limpidité.
<Desc/Clms Page number 3>
La distribution dans les récipients métalliques de boissons telles que la bière, au lieu d'utiliser les bouteil- les en verre, présente donc une difficulté très réelle.
L'objet principal de la présente invention est de faire en sorte que les pores et passages qui s'offrent aux gaz et aux liquides, à travers les garnitures ou revêtements en laques ou en émaux appliqués sur la paroi intérieure des récipients métalliques,soient fermés ou scellés de manière à obtenir une garniture pratiquement imperméable.
Conformément à la présente invention, on forme une couche de particules métalliques s'étendant sur la totalité de la couche de vernis, et,dans laquelle les particules métal- liques sont séparées ou dégagées du vernis, pour s'accumuler à la surface exposée de la pellicule. La structure à recou- vrement ou en écailles donnée aux particules métalliques assure l'obturation efficace des passages nuisibles, et réduit très substantiellement la possibilité de contact entre len contenus des récipients et la paroi métallique. De plus, les particules métalliques sont elles-mêmes recouvertes par le vernis, et sont ainsi isolées de la paroi métallique du récipient, aussi bien que de la couche inférieure de vernis.
De cette manière, on écarte toute possibilité d'une réaction électro-chimique entre les particules métalliques et la paroi du récipient.
Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, l'imperméabilité du recouvrement est fortement augmentée en appliquant sur la couche de particules métalliques accu- mulées et revêtues de vernis une pellicule d'une matière de revêtement appropriée, d'une nature non métallique, comme la cire, les vernis ou les laques, selon la nature du produit.
Cette dernière fait en sorte que toute fissure entre les par-
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
ticules métalliques ou toute crevasse dans la couche de ver- nis restant encore libre soit efficacement obturée.
La couche de recouvrement est appliquée en pulvéri- sant le vernis contenant les particules métalliques sur la paroi du récipient achevé, ou sur l'ébauche destinée à former le récipient, après quoi on cuit le récipient ou l'ébauche.
La pellicule superficielle. de cire ou de laque est pulvéri- sée sur la couche cuite ou séchée de particules métalliques accumulées, de préférence après que le fond a été posé sur le récipient, afin de recouvrir également ce dernier.
Il est jugé préférable d'appliquer la couche for- mée de vernis et ae particules métalliques, avant que le fond soit posé 'sur le récipient, et de pourvoir la surface inté- rieure au fond, exposée au contenu au récipient, d'une gar- niture analogue, composée d'une couche de vernis et d'une couche superficielle contenant les particules métalliques en écailles. Dans le cas d'un récipient ou estagnon à des- sus plat, sa paroi supérieure sera traitée de la même manière.
En se référant aux dessins annexés:
La figure 1 est une vue en élévation, partielle- ment arrachée, d'un récipient du type sans joint, pourvu du revêtement suivant l'invention, appliqué sur la paroi inté- rieure de celui-ci.
La figure 2 est une vue partielle en coupe, à plus grande échelle, montrant la structure de la couche de recouvrement.
La figure 3 est une vue partielle en plan, à plus grande échelle,également et arrachée pour montrer en détail la nature de la structure acquise par la couche de garniture.
Dans la mise en pratique de la présente invention, le vernis employé est un de ceux qui donnera naissance à une
<Desc/Clms Page number 5>
pellicule insipide, imperméable aux gaz et résistant à l'hu- midité, formée sur la paroi métallique du récipient. Le ver- nis sera de plus chimiquement inerte vis à vis de la paroi métallique, des particules métalliques, de la cire, des la- ques ou des vanis utilisés, ainsi que du contenu du récipient, tant à haute température qu'à basse température, c'est à dire à toutes les températures auxquelles le récipient et le contenu peuvent se trouver exposés, par exemple de .0 C. à 70 C.
Ce vernis a pour fonction additionnelle d'agir comme un support pour les particules métalliques du revêtement, et devra être susceptible de causer ou de permettre à celles- ci de se séparer ou de s'accumuler pour donner naissance à une couche métallique à'éléments imbriqués ou en écailles, se formant sur la surface extérieure de la pellicule de ver- nis. Grâce à ce phénomène, et comme on l'a montré dans les figures 2 et 3, on forme une couche composite intégralement constituée d'une épaisseur 11 du vernis pratiquement exempte des partiales métalliques, et d'une épaisseur superficielle 12 de particules métalliques. Le vernis sera également de préférence du type que l'on cuit sur la paroi métallique.
Un tel:vernis peut être de toute composition conve- nable connue, et comprend une huile à vernis, une résine à vernis, et un solvant volatil. On peut utiliser des résines naturelles telles que la rosine et le kauri, et des résines synthétiques telles que celles à base de phénol-aldéhyde, d' urée-aldéhyde et alkyde, ou encore des résines synthétiques modifiées telles que celles de caractère alkyde modifié.
Les huiles du vernis comprendront l'huile de bois de hine, l'huile de lin, et les huiles d'oiticica et de perilla.
Les particules métalliques 12 seront de préférence en alliage d'aluminium, comme par exemple le bronze d'aluminium
<Desc/Clms Page number 6>
mais l'aluminium pur peut aussi être utilisé, ainsi que d'autres métaux présentant les caractéristiques requises d'inertie, de formation d'écailles, la possibilité de se disperser dans le support et d'être revêtus ou garnis par le vernis de support ainsi que par la couche de finition telle qu'une couche de cire ou de vernis, quand on en uti- lise une. On aoit comprendre que les particules doivent être d'un métal tel et de dimensions telles qu'elles n'en- treront pas en fusion quand le revêtement sera cuit sur la paroi du récipient. La poudre de bronze d'aluminium a été reconnue très satisfaisante.
Une poudre bien appropriée à cet usage devra de préférence présenter un volume non in- férieur à 0,42 litre par kilogramme, et un pouvoir couvrant sur l'eau non inférieur à 11.000 cm2 par gramme, et de pré- férence voisin de 23.000 cm2 par gramme. Le volume multi- plié par le nombre de kilos de poudre ajouté au véhicule liquide donnera le nombre de litres dont le volume du véhi- cule se trouvera augmenté du fait dé l'addition. Le pou- voir couvrant sur l'eau est déterminé en projetant le pig- ment séché sur l'eau, dans un bac rectangulaire, de manière à produire une couche de l'épaisseur d'une seule particule, flottant à la surface de l'eau, puis en resserrant la pelli- cule jusqu'à ce que toutes les particules se touchent.
La mesure de cette surface, donnée en centimètres carrés par gramme de poudre utilisée, indique l'épaisseur moyenne des écailles, pour chaque degré, la valeur relative du pigment, et la quantité à utiliser. La poudre devra présenter une finesse intermédiaire entre 130 et 160 mais non inférieure à 130 mailles par centimètre linéeire.
Le solvant est de préférence un alcool minéral ou un produit de distillation du pétrole dont le point d'ébul- lition est situé entre 150 C. et 205 C., absolument exempt
<Desc/Clms Page number 7>
de soufre et d'qutres composés qui pourraient exercer une action corrosive sur les poudres de bronze d'aluminium, la paroi métallique du récipient, la cire, ou le contenu du récipient. Tout solvant convenable, par exemple le xylène, possédant ces conditions, peut être utilisé pour autant qu'il n'affecte pas le pouvoir de séparation de la poudre de bronze d'aluminium dans le support. Le solvant devra être également volatil et susceptible d'être éliminé lors de la cuisson du vernis sur la paroi du récipient.
La cire employée pourra être choisie en partant d'une variété de produits commerciaux convenables pour cette application, et forme une pellicule 13 continue et lisse; elle devra être exempte d'huiles ou de graisses liquéfiées aux températures auxquelles le produit conservé est suscep- tible d'être soumis, par exemple au cours de la pasteurisa- tion, de la stérilisation, de la cuisson ou du magasinage normal. Elle devra être exempte d'odeur et de goût, devra être bien adhérente au vernis et à la couche de particules métalliques, ainsi que flexible au-delà de la limite des températures de magasinage des produits conservés. Elle ne devra pas s'écailler si le récipient est soumis à des chocs produisant des déformations ou endommagements, comme il peut s'en produire au cours de manipulations normales.
Comme on le comprend, la cire est chimiquement inerte, et sera de préférence du type susceptible d'être pulvérisé.
La laque ou vernis de surface 13, que l'on utilise parfois au lieu de la pellicule de cire, devra être chimique- ment inerte, et résister au contenu du récipient à fermer.
Cette couche devra de la même manière être inerte vis à vis des pellicules de métal et de vernis, mais adhérer à celles-ci, de manière à former un revêtement résistant. L'une des laques
<Desc/Clms Page number 8>
ou vernis "sanitaires" courants pourra présenter les quali- tés désirées, et être utilisée aux fins del'invention.
A titre d'exemple un vernis convenable peut consis- ter en 100 kilogrammes de résine phénolique, 50 kilogrammes d'huile de bois de Chine, et 50 kilogr:mmes d'alcool minéral.
De préférence, le vernis est réduit jusqu'à la viscosité "B" de l'échelle de Gardner Iiolt, en l'étendant au moyen d'al- cools minéraux. La poudre de bronze d'aluminium est mélangée au vernis étendu formant véhicule, dans la proportion d'envi- ron 0,115 Kg de poudre pour un litre de véhicule.
Dans un autre exemple, un vernis support est formé en mélangeant 45 Kg d'ambérol maléique (type S01), 32 litres d'huile de bois de Chine, et 44 litres d'huile de lin trai- tée à chaud pendant 4 heures. Ce véhicule est préparé en mélangeant le vernis ci-dessus avec une huile formant solvant et plastifiant, dont les limites ae distillation sont situées entre 300 C. et 400 C. Une telle huile est fabriquée par la maison "The Neville Company" à Pittsburgh, Etat de Pennsyl- vanie, Etats-Unis, et est mise dans le commerce sous le nom de "Nevinol". Le mélange est effectué dans la proportion de 153 kilogrammes 'de vernis pour 120 kilogrammes d'huile sol- vante plastifiante.
Le véhicule est de préférence réduit jusqu'à la viscosité "B" de l'échelle de Gardner Holt, en le diluant au moyen d'alcools minéraux, et on y ajoute en- viron 0,115 kilogramme de poudre par litre de véhicule, sous une forme bien dispersée.
Dans chaque cas, la viscosité du véhicule est critique, pour cette raison que la viscosité doit être contrô- lée de manière à assurer la migration des particules métalli- ques dispersées dans le véhicule jusqu'à le surface de la pellicule de recouvrement formée sur le récipient, ce qui
<Desc/Clms Page number 9>
assure l'obtention d'une surface continue d'accumulation des particules, se trouvant isolées de la paroi du récipient par une couche de vernis pratiquement exempte de particules métalliques.
En appliquant la couche sur un bidon sans joint du type représenté dans la figure 1, le vernis formant sup- port, d'une viscosité convenable, contenant la poudre de bronze d'aluminium de la grosseur et dans la quantité per- mettant sa dispersion uniforme dans le vernis,est projeté par pulvérisation sur la totalité de la paroi intérieure du récipient, par son extrémité la plus large ouverte, avant que le fond 14 soit mis en place. Dans le cas des bidons ordinaires à joint latéral, l'ébauche à plat, avant la for- mation du corps, est tout d'abord recouverte d'un vernis contenant l'aluminium,jusqu'au voisinage immédiat de la ligne de soudure. Ceci est possible en raison de la haute résistance à la chaleur du revêtement à base de vernis conte- nant l'aluminium, et de sa faible tendance à se boursoufler sous l'action de la chaleur de soudure.
Lors de l'applica- tion de la couche, et en raison du contrôle de la viscosité du support, ainsi que du réglage de la quantité et de la di- mension des particules métalliques, les dites particules recouvertes de vernis se séparent dans la couche, pour former une couche métallique continue, à la surface de celle-ci.
Ensuite, le revêtement est cuit et l'on doit noter que pen- dant la phase initiale du chauffage les particules continuent à se séparer, de façon avantageuse. Elles s'immobilisent à leur position finale de séparation quand le revêtement commen- ce à sécher et à se durcir pour prendre son état final flexi- ble désiré.
Avec les récipients sans joint, tout comme pour les récipients ordinaires à joint lâtéral, le fond ainsi que
<Desc/Clms Page number 10>
la paroi supérieure, dans le cas de ces derniers, est de la même manière revêtu du vernis contenant l'aluminium, cuit puis ensuite soudé, agrafé ou autrement fixé au corps du bidon.
Quand le récipient est formé par exemple en fer blanc, la cuisson est effectuée d'après le cycle suivant:
145 C. pendant 18 minutes;
190 C. pendant 12 minutes ;
205 C. pendant 8 minutes.
Quand le récipient est établi en tôle d'acier lami- née à froid, les températures de cuissons sont de préférence les suivantes:
205 C. pendant 25 minutes;
220 C. pendant 20 minutes;
235 C. pendant 15 minutes.
Après l'opération de cuisson, le récipient présente une garniture composée du vernis support sous forme d'une pellicule pratiquement continue 11, la surface exposée de cette garniture ou revêtement étant formée par les particules de bronze d'aluminium en écailles qui se sont accumulées. Ces dernières sont isolées de la paroi métallique du récipient par la pellicule de support inférieur 11, si bien que l'on évite toute action électro-chimique entre les dites particules métalliques et la paroi du récipient. Les particules sont elles-mêmes également recouvertes complètement en pratique par le vernis servant à les isoler de la paroi du récipient, et leur structure est très semblable à celle d'une couche imbriquée ou en écailles, comme on l'a montré dans la figure 3.
Cette structure assure un joint efficace et l'obturation des pores et ouvertures dans la pellicule de vernis ; rend la couche pratiquement imperméable aux gaz et qux liquides.
<Desc/Clms Page number 11>
Le récipient est de préférence ensuite, sous ré- serve du contenu de celui-ci, pourvu de la couche de recou- vrement en cire 13, pulvérisée dans le dit récipient, de préférence après que le corps et le fond ont été réunis.
La température préférée à laquelle la eire est appliquée est d'au moins 22 au-dessus de son point de fusion à sec, et son maximum sera d'environ 28 au-dessus de la température minimum à laquelle pourra être soumis le récipient, afin d'empêcher la décomposition de la cire, qui pourrait subir une distillation destructive, et créer des odeurs ou des goûts indésirables.
On doit noter que la cire devra présenter un point de fusion à sec supérieur d'au moins 11 C. à la température à laquelle le produit conservé est susceptible d'être soumis.
Par exemple, si le produit conservé est la bière, qui doit être pasteurisée à 60 C., on donnera la préférence à une cire présentant un point de fusion à sec non inférieur à humide
72 C. Les points de fusion à @ sous pression des cires sont toujours inférieurs auxpoints de fusion à sec, et l'on devra tenir compte de ce fait en utilisant des cires dont les points de fusion seront situés à des températures amplement suffisantes.
La pellicule de cire 13 pénètre dans toutes les ouvertures de la couche 12 de pàrticules métalliques, pour les obturer, ainsi que dans la couche de vernis 11, et donne au récipient une paroi intérieure lisse et continue.
Quand on utilise une laque ou vernis "sanitaire", au lieu de la cire, sur la surface du revêtement terminé, celle-ci est appliquée tant sur le fond que sur le corps et la partie supérieure du récipient, avant leur assemblage. Dans le cas d'un récipient du type à joint latéral, tant le revê- tement à base de vernis et de métal que la couche de finition,
<Desc/Clms Page number 12>
si on en utilise une, pourront être appliqués sur l'ébauche à plat, et cuits avant que celle-ci soit conformée pour donner le corps du récipient, et soudée, mais on peut égale- ment appliquer ces couches après que le récipient aura été formé, soit avant, soit après que le fond soit réuni au corps du récipient.