WO1980001312A1 - Emballage metallique ferme et son procede de fabrication - Google Patents

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    • F17C2260/05—Improving chemical properties
    • F17C2260/053—Reducing corrosion

Definitions

  • the present invention relates to various closed metal packaging, for single use, filled with wine consumable product, and at least one wall of which is made wholly or partly by a sheet of steel.
  • the invention also relates to various manufacturing methods making it possible to obtain the packages in question.
  • the present Applicant has already manufactured and marketed such cartridges in millions of copies for supplying portable lighting, cooking, welding, etc. devices.
  • the raw material used to obtain these lost packages of liquefied gas is generally a thin sheet of mild steel, both sides of which are provided with a permanent protective coating against corrosion, whether atmospheric or attack oxidation by other products.
  • the protection is carried out on each side of the steel sheet by a very thin layer of a metal or stainless alloy such as tin, chromium, nickel, etc.
  • the raw material in question is generally called tinplate.
  • One or more layers of protective or finishing varnish are applied to the stainless metal layer.
  • the preceding raw material is then shaped, for example by cutting and stamping, to produce single-use packages which are then filled with liquefied butane and closed by a crimped bottom.
  • Cartridges are thus obtained which are not generally attacked from the inside by their content, namely liquefied hydro ⁇ carbide, given the inert nature of the latter. But in certain particular cases, they are nevertheless subjected to an internal oxidation, that is to say initiated from the content of the cartridge, and which progresses outward. The case of external oxidation from ambient air is not contemplated herein.
  • the interior protective coating may have punctual or almost punctual discontinuities, resulting either from defects in the production of tinplate, for example sparking defects, or from damage caused by its manner of swimming, for example chipping or cracking of the coating at the time of stamping, especially in places where the sheet is cold working significantly.
  • the content of the cartridge always has a certain number of impurities introduced in infinitesimal quantities at the time of filling; among these impurities, mention may be made of the oxygen in the air present in the gaseous state in the cartridge, and in the dissolved state in liquid butane.
  • impurities such as the oxygen in the air present in the gaseous state in the cartridge, and in the dissolved state in liquid butane.
  • the oxygen in the air present in the gaseous state in the cartridge and in the dissolved state in liquid butane.
  • very small amount of water is inserted into the cartridge at the time of filling, in particular from atmospheric air.
  • the present invention proposes to find a solution allows
  • packages are produced comprising, on the inside, either a bare face or a temporary non-metallic coating, in direct contact with the sheet, for example a coating that is easily soluble in the product.
  • the invention also provides the following essential advantages:
  • the sheet covered for example with a permanent external coating, is temporarily protected on the other side, before
  • This temporary protection can be carried out either by a plastic film waterproof packaging, placed for example under an inert atmosphere, the sheet being in the form of a semi-finished product, or by a temporary protective coating comprising at least one layer of at least a non-metallic protective material against oxidation, which can be easily removed before, during, or after the shaping and filling operations.
  • a temporary protective coating comprising at least one layer of at least a non-metallic protective material against oxidation, which can be easily removed before, during, or after the shaping and filling operations.
  • Such a material can be chosen easily soluble, in particular in the consumable product filling the packaging, or peelable off.
  • Pig. 1 is an elevational view of a cartridge produced using a material according to the invention.
  • Fig. 2 is a partial section on a large scale of the wall of a cartridge produced in a conventional manner.
  • Fig. 3 is a view similar to that of FIG. 2 but illustrating a wall established in accordance with the invention to constitute the cartridge of ig. 1.
  • a cartridge 1 or closed container containing a liquefied gas such as butane which is intended to be associated with a portable lighting, cooking, welding and similar apparatus. It consists of a cylindrical wall 2, the upper part of which is closed by a dome 2a. while its lower part is closed by an attached bottom 3 crimped relative to the base of the wall 2.
  • Fig. 2 corresponds to a partial section of the wall 2 effec ⁇ killed in the immediate vicinity of the surface of the liquefied gas 4 that contains the cartridge 1.
  • level 4a liquid is generally a little below the junction of the wall 2 with the dôm 2a_.
  • the wall 2 consists of a metal core 5 consisting of a thin sheet of mild steel, the two faces of which are each protected by a layer 6 of non-ferrous metal such as tin.
  • the assembly of the sheet 5 and its coatings 6 is called in the tinplate technique.
  • the inner coating 6 of non-ferrous metal itself receives a layer 7 of protective varnish intended to isolate said coating from the useful content of the cartridge.
  • the outer coating 6 of the sheet 5 receives a fastening varnish 9 facilitating the adhesion of a film of paint 10 entirely covering the wall 2 and its dome 2a_. This film of paint constitutes support for inscriptions represented by the thickness 11.
  • a coating 12 is applied over the entire external surface of the wall 2 and of its dome in order to constitute general protection.
  • the starting point is a metal product, known per se, in the form of a sheet or strip, without internal coating 6 and without layer 7 of protective varnish.
  • This material is intended for the production of cartridges such as that 1 shown in FIG. 1.
  • Fig. 3 is a view similar to that of FIG. 2; it shows that nothing has been changed with regard to the outer face of the sheet 5, since its non-ferrous metallic coating 6 is re ⁇ found, the layer 9 of bonding varnish, the film 10 of paint, l 'thickness 11 corresponding to the inscriptions, and finally the coating 12.
  • Against the inner face of the sheet 5 is bare to be directly in contact, on the one hand with the liquefied gas 4, and on the other hand with the gas which is in space 8.
  • the invention can also be applied to the packaging of aerosols in general, which can

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Abstract

Emballage metallique, notamment reservoir de gaz sous pression. L'emballage metallique suivant l'invention est realise au moyen d'une tole d'acier (5) dont la face interieure qui est en contact avec un produit (4) est prevue nue. La face opposee de la tole comporte une serie de revetements protecteurs et decoratifs (6, 9, 10, 11, 12). Cartouches de gaz liquefie tel que le butane.

Description

"Emballage métallique fermé et son procédé de fabrication"
La présente invention est relative à divers emballages métalli¬ ques fermés, à usage unique, remplis avec vin produit consommable, et dont au moins une paroi est constituée en tout ou partie par une tôle d'acier. L'invention se rapporte également à différents procédés de fabrication permettant d'obtenir les emballages en question.
Afin d'illustrer l'invention, sans pour autant limiter sa por¬ tée ou son interprétation, on la décrira en référence à la fabri¬ cation de cartouches de petite capacité, à usage unique, perfora- blés, et contenant un gaz de pétrole liquéfié, par exemple du bu¬ tane.
La présente Demanderesse a déjà fabriqué et commercialisé de telles cartouches à des millions d'exemplaires pour l'alimentation d'appareils portatifs d'éclairage, de cuisson, de soudage, etc. La matière première permettant d'obtenir ces emballages perdus de gaz liquéfié est en général une tôle d'acier doux de faible épaisseur dont les deux faces sont pourvues d'un revêtement pro¬ tecteur permanent contre la corrosion, qu'il s'agisse d'oxydation atmosphérique ou d'attaque par d'autres produits. La protection est réalisée de chaque côté de la tôle d'acier par une couche de très faible épaisseur d'un métal ou alliage inoxydable tel que l'étain, le chrome, le nickel, etc Lorsqu'il s'agit d'étain, la matière première en question est généralement appelée fer blanc. On applique sur la couche de métal inoxydable une ou plusieurs cou- ches de vernis de protection ou de finition.
La matière première précédente est ensuite façonnée, par exemple par découpage et emboutissage, pour réaliser des emballages à usa¬ ge unique qui sont ensuite remplis avec du butane liquéfié et fer¬ més par un fond serti. On obtient ainsi des cartouches qui ne sont pas en règle géné¬ rale attaquées de l'intérieur par leur contenu, à savoir l'hydro¬ carbure liquéfié, étant donné le caractère inerte de ce dernier. Mais dans certains cas particuliers, elles sont soumises néanmoins à une oxydation interne, c'est-à-dire initiée à partir du contenu de la cartouche, et qui progresse vers l'extérieur. Le cas d'une oxydation externe provenant de l'air ambiant n'est pas envisagé dans les présentes.
Les conditions nécessaires au développement d'une oxydation interne, dans les cas particuliers précités, se rencontrent notam ment dans les situations suivantes :
1° Le revêtement protecteur intérieur peut présenter des dis¬ continuités ponctuelles ou quasi ponctuelles, résultant soit de défauts dans la fabrication du fer blanc, par exemple de défauts d'étincelage, soit de détériorations occasionnées par son façon¬ nage, par exemple écaillage ou fissurage du revêtement au moment de l'emboutissage, notamment aux endroits où la feuille travaille à froid de manière importante.
2° Hormis le butane, le contenu de la cartouche présente tou- jours un certain nombre d'impuretés introduites en quantités in¬ finitésimales au moment du remplissage ; parmi ces impuretés, on peut citer l'oxygène de l'air présent à l'état gazeux dans le cie de la cartouche, et à l'état dissous dans le butane liquide. Par exemple, dans une cartouche d'environ 200 g de butane, se trouven ainsi introduits au total environ 15 mg d'oxygène. De la même ma¬ nière, de l'eau en très faible quantité est insérée dans la car¬ touche au moment du remplissage, notamment à partir de l'air at¬ mosphérique.
Au total, dans les cas particuliers précités, toutes les condi- tions pour une attaque électrochimique interne de la tôle métalli que sont réunies, et l'on assiste alors au développement de point d'oxydation progressant de manière rayonnante vers l'extérieur de la cartouche. De tels points de corrosion peuvent se développer a point de percer de part en part la tôle métallique qui est en gé- néral de faible épaisseur, par exemple de l'ordre de quelques di¬ xièmes de millimètres ; dans ces cas extrêmes, on aboutit alors à des micro-fuites de gaz butane, évidemment inacceptables pour des raisons de sécurité.
La présente invention se propose de trouver une solution permet
cvπ tant de diminuer de manière substantielle les risques d'oxydation interne, tels qu'exposés précédemment.
Suivant la présente invention, on a découvert que l'on diminu¬ ait ces risques en supprimant le revêtement protecteur permanent, et notamment la couche de métal ou alliage inoxydable, qui exis¬ tent normalement du côté intérieur des emballages considérés pré¬ cédemment. Et par conséquent, selon l'invention, on fabrique des emballages comportant du côté intérieur, soit une face nue, soit un enduit temporaire non métallique, en contact direct avec la tôle, par exemple un enduit facilement soluble dans le produit.
Pour la fabrication de cartouches de butane, on aboutit ainsi à des récipients perforables et à usage unique ne présentant du côté interne aucune protection effective, au sens de l'absence d'au moins une couche d'un matériau réellement efficace contre l'oxyda- tion, par exemple un métal inoxydable.
Conformément à l'invention, on a en effet découvert de manière surprenante que 1'élimination de toute protection contre 1'oxyda¬ tion de la face intérieure diminuait ses risques de corrosion in¬ terne, tels qu'exposés précédemment. En effet, toute la surface intérieure de la cartouche, et non plus quelques discontinuités internes, ponctuelles ou quasi ponctuelles, se trouve exposée à l'action de la quantité infinitésimale d'oxygène présente dans le contenu de la cartouche. On opère ainsi, en quelque sorte, une di¬ lution de 1'oxygène présent dans la cartouche par rapport à toute la surface intérieure de celle-ci, au lieu de concentrer la même quantité d'agent oxydant sur quelques points de très faible super¬ ficie. Dans ces conditions, la quantité d'oxygène disponible dans une cartouche est insuffisante pour transformer la tôle métallique en oxyde ferreux ou ferrique sur toute sa surface intérieure et dans toute son épaisseur. On assiste seulement à une corrosion su¬ perficielle, donc très limitée en épaisseur, de toute la surface intérieure précitée, alors que, précédemment à l'invention, pour une surface très limitée des défauts de protection interne, la quantité d'oxygène disponible était très largement suffisante pour oxyder toute l'épaisseur de la tôle métallique.
Bien entendu, le mécanisme de corrosion interne expliqué plus haut ne vaut que pour une oxydation, et suppose que le contenu de la cartouche est inerte par ailleurs, c'est-à-dire n'exerce aucune action agressive contre la tôle métallique mise à nue.
Outre la diminution de prix de la matière première nécessaire à la fabrication des cartouches, l'invention apporte en outre les avantages essentiels suivants :
1° Le façonnage du produit selon l'invention, notamment par em- boutissage, peut se trouver facilité puisqu'il peut être moins soigné et précis qu'auparavant, du fait qu'on n'a plus à se préoc¬ cuper du maintien d'une continuité absolue de la protection perma¬ nente interne.
2° Pour des emballages à usage unique, ceux-ci une fois vides peuvent s'auto-détruire plus aisément, puisqu'en présence d'air atmosphérique, une corrosion totale par l'intérieur se propage très rapidement.
La fabrication et l'obtention d'emballages à usage unique rem¬ plis avec un produit inerte consommable, pose évidemment le pro- blême de l'oxydation intermédiaire et temporaire de la face nue du matériau utilisé selon I'1invention, tant que celui-ci n'est pas façonné et refermé sur lui-même, à l'état de cartouche, boîte, et Ce problème peut être résolu de différentes façons. On peut tout d'abord effectuer en continu, c'est-à-dire sans temps mort important entre les différentes opérations, l'obtention de .la tôle d'acier comportant au moins d'un côté une face nue, le façonnage et le remplissage. Ceci suppose évidemment une organisa¬ tion industrielle verticale des différentes opérations, dès l'ob¬ tention de la matière première de l'invention. Ensuite dans le cas où l'opération d'obtention de la tôle d'aci nue d'au moins un côté d'une part, et les opérations de façonnage et remplissage d'autre part, ne peuvent pas être effectuées en con tinu, la tôle, recouverte par exemple par un revêtement permanent extérieur, est protégée temporairement de l'autre côté, avant fa-
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OîvPI çonnage et remplissage, contre toute oxydation. Cette protection temporaire peut s'effectuer soit par un emballage en film plasti¬ que étanche, placé par exemple sous atmosphère inerte, la tôle étant sous forme de demi-produit, soit par un enduit protecteur temporaire comprenant au moins une couche d'au moins un matériau non métallique protecteur contre l'oxydation, qui peut être aisé¬ ment éliminé avant, pendant, ou après les opérations de façonnage et remplissage. Un tel matériau peut être choisi facilement solu- ble, notamment dans le produit consommable remplissant l'emballage, ou arrachable par pelage.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer :
Pig. 1 est une vue en élévation d'une cartouche réalisée au moyen d'un matériau suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe partielle à grande échelle de la paroi d'une cartouche réalisée de manière classique.
Fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 2 mais illustrant une paroi établie conformément à 1'invention pour constituer la cartouche de ig. 1.
On a représenté en fig. 1 une cartouche 1 ou récipient fermé renfermant un gaz liquéfié tel que le butane, et qui est destiné à être associé à un appareil portatif d'éclairage, de cuisson, de soudage et analogues. Elle est constituée par une paroi cylindri- que 2 dont la partie supérieure est fermée par un dôme 2a. tandis que sa partie inférieure est obturée par un fond rapporté 3 serti par rapport à la base de la paroi 2.
La fabrication d'une telle cartouche s'effectue en deux opéra¬ tions distinctes. La première consiste à découper et à emboutir une bande ou feuille de matière multicouche identique à celle il¬ lustrée en fig. 2 pour former la paroi 2 et son dôme 2a., tandis qu'ensuite cette pièce creuse est retournée pour être remplie de gaz liquide, la seconde opération comprend la fermeture de la pièce creuse par le fond 3. La fig. 2 correspond à une coupe partielle de la paroi 2 effec¬ tuée au voisinage immédiat de la surface du gaz liquéfié 4 que con tient la cartouche 1. Bien entendu, celle-ci n'est pas complète¬ ment remplie si bien que le niveau 4a du liquide se trouve généra lement un peu en dessous de la jonction de la paroi 2 avec le dôm 2a_. La paroi 2 est constituée d'une âme métallique 5 consistant e une tôle mince d'acier doux dont les deux faces sont chacune pro¬ tégées par une couche 6 de métal non ferreux tel que l'étain. L'en semble de la tôle 5 et de ses revêtements 6 est appelé dans la technique fer blanc. Le revêtement intérieur 6 de métal non fer¬ reux reçoit lui-même une couche 7 de vernis protecteur destiné à isoler ledit revêtement du contenu utile de la cartouche. Le revê tement extérieur 6 de la tôle 5 reçoit un vernis d'accrochage 9 facilitant l'adhérence d'une pellicule de peinture 10 recouvrant entièrement la paroi 2 et son dôme 2a_. Cette pellicule de peinture constitue support pour des inscriptions représentées par l'épais¬ seur 11. Enfin un enduit 12 est appliqué sur toute la surface ex¬ térieure de la paroi 2 et de son dôme en vue de constituer une protection générale. Comme on 1'a expliqué plus haut, suivant 1'invention, on part d'un produit métallique,connu en soi, sous forme de feuille ou de bande, sans revêtement intérieur 6 et sans couche 7 de vernis pro¬ tecteur. Ce matériau est destiné à la réalisation de cartouches telles que celle 1 représentée en fig. 1. La fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 2 ; elle montre que rien n'a été changé en ce qui concerne la face extérieure de la tôle 5, puisqu'on re¬ trouve son revêtement métallique non ferreux 6, la couche 9 de vernis d'accrochage, la pellicule 10 de peinture, l'épaisseur 11 correspondant aux inscriptions, et enfin l'enduit 12. Par contre la face intérieure de la tôle 5 est nue pour être directement en contact, d'une part avec le gaz liquéfié 4, et d'autre part avec le gaz qui se trouve dans l'espace 8.
En dehors des cartouches de butane, l'invention peut aussi être appliquée au conditionnement des aérosols en général, pouvant ac-
f o:..τι cepter une légère corrosion interne, aux boîtes, bidons, cartou¬ ches, etc.. de produits neutres (c'est-à-dire non agressifs), so¬ lides, liquides, ou gazeux, sous pression ou non, par exemple de peintures, huiles, et vernis. II doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de 1'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Emballage métallique fermé, comportant une paroi en tôle d'acier, et contenant un produit consommable, caractérisé'en ce que du côté intérieur ladite tôle comporte une face nue en contac avec ledit produit, ce dernier étant non agressif à l'égard de la dite tôle.
2. Emballage métallique fermé, comportant une paroi en tôle d'acier, et contenant un produit consommable, caractérisé en ce que du côté intérieur un enduit non métallique temporaire est en contact direct avec la tôle.
3. Emballage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enduit non métallique est facilement soluble dans le produit consommable contenu par ledit emballage.
4. Emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que du côté extérieur ladite tôle comporte un revêtement protecteur permanent contre la corrosion, comprenant a moins une couche d'un métal ou alliage résistant à ladite corrosio
5. Emballage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il a la forme d'une cartouche perforable, et contient un gaz de pétrole liquéfié, par exemple du butane.
6. Procédé de fabrication d'un emballage selon la revendica¬ tion 1, suivant lequel successivement : a) on obtient la tôle d'acier b) on façonne l'emballage à partir de la tôle d'acier ainsi obtenue c) on remplit l'emballage ainsi façonné avec le produit conso mable caractérisé en ce que la tôle d'acier obtenue selon l'opération a) comporte d'un côté, de façon connue en soi, une face nue, les opé¬ rations a) à c) sont effectuées en continu, et l'opération c) s'ef fectue de façon à disposer la face nue et la face opposée respec¬ tivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'emballage.
7. Procédé de fabrication d'un emballage selon la revendica¬ tion 1, suivant lequel successivement : a) on obtient la tôle d'acier b) on façonne l'emballage -à partir de la tôle d'acier ainsi obtenue c) on remplit l'emballage ainsi façonné avec le produit con- sommable caractérisé en ce que la tôle d'acier obtenue selon l'opération a) comporte d'un côté, de façon connue en soi, une face nue, les opé¬ rations a) d'une part, b) et c) d'autre part sont effectuées en discontinu, la tôle obtenue à l'issue de l'opération a) est proté- gée temporairement, c'est-à-dire avant accomplissement des opéra¬ tions b) et c), contre l'oxydation atmosphérique, et l'opération c) s'effectue de façon à disposer la face nue et la face opposée res¬ pectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'emballage.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, entre l'opération a) d'une part, b) et c) d'autre part, la tôle obtenue à l'issue de l'opération a), sous forme de demi-produit, est emballée sous film plastique étanche, par exemple sous atmos¬ phère neutre.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, entre l'opération a) d'une part, b) et c) d'autre part, la tôle obtenue à l'issue de l'opération a), est revêtue, du côté de sa face nue, en contact direct avec le métal, par un enduit protec¬ teur temporaire comprenant au moins un matériau non métallique pro¬ tecteur contre l'oxydation atmosphérique, lequel enduit protecteur est éliminé avant ou pendant les opérations b) et c) .
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'enduit protecteur temporaire est pelable avant l'opération c) .
11. Procédé de fabrication d'un emballage selon la revendica¬ tion 2, suivant lequel successivement : a) on obtient la tôle d'acier b) on façonne l'emballage à partir de la tôle d'acier ainsi obtenue c) on remplit l'emballage ainsi façonné avec le produit con¬ sommable caractérisé en ce que, entre l'opération a) d'une part, b) et c) d'autre part, la tôle obtenue à l'issue de l'opération a), est re vêtue, du côté de sa face nue, en contact direct avec le métal, par un enduit protecteur temporaire comprenant au moins un maté- riau non métallique protecteur contre l'oxydation atmosphérique, lequel enduit protecteur est éliminé après l'opération c) .
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