Brevet FR2010958A1 — publié le 19700220

t 2010958 L'invention concerne un procédé et tua-dispositif pour emballer des matières pulvérulentes ou en fines particules dans des emballages en feuilles de matière plastique. Les matières pulvérulentes ou en fines particules ne peuvent 5 être emballées, en utilisant les-machines de remplissage courantes, dans des sacs en feuilles de matière plastique parce que de l'air est entraîné dans ces sacs avec ces matières sous une pression supérieure à celle de l'atmosphère. Du fait de l'imperméabilité à l'air de la feuille, l'air ne peut s'échapper suffisamment vite du 10 sac, si bien que ce dernier est souvent détruit. Si l'on réduit, afin d'éviter cette destruction, la vitesse de remplissage, alors le débit du dispositif de remplissage devient très faible et, par conséquent, l'opération peu économique. Il est connu de ménager des trous dans les emballages, par 15 exemple des sacs, avant ou après le remplissage afin que l'air entraîné lors du remplissage puisse s'échapper^' Mais ceci présente l'inconvénient que la matière emballée devient sensible à l'humidité à cause des trous. De plus, la matière emballée peut sortir par les trous ainsi ménagés, qui doivent avoir une dimension aussi 20 faible que possible. L'invention vise à réaliser les emballages pour matières pulvérulentes de telle manière que l'air entraîné puisse en sortir rapidement sans que leur contenu risque d'être endommagé du fait de l'humidité qui pénètre. Ce but est atteint, conformément à l'in-25 vention, en utilisant comme emballage des récipients constitués par des feuilles de matière plastique soumises à des tensions d'orientation et en ménageant dans ces emballages des perforations dont le diamètre est inférieur au diamètre moyen des particules de matières, en remplissant les emballages avec ladite matière, en 30 nettoyant leur surface extérieure après le remplissage et en les réchauffant Jusqu'à fermeture des perforations» On utilise donc des feuilles soumises-à des tensions d'orientation qui permettent, d'une part, la sortie de l'air après perforation et, d'autre part, peuvent être refermées par chauffage, 35 de façon étanche après cette sortie. Pour réaliser une fermeture particulièrement rapide et étan-che des perforations, les paquets sont, selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, refroidis, par exemple par un courant d'air frais, après fermeture des perforations. La fer- 69 19475 2 2010958 meture parfaite des perforations de la feuille de matière plastique réchauffée peut alors éventuellement être compromise si la tension d'orientation libérée par 1*échauff ement de la feuille sous forme de tension de retrait est insuffisante pour refermer complè-5 teraént les perforations en s1 opposant à la force appliquée par la pression intérieure de la matière de remplissage sur la face intérieure de la feuille de matière plastique, ou encore si la longueur de la bande transporteuse au-dessous du dispositif de chauffage est trop faible et si, alors, le temps de séjour au-dessous de la 10 source de chaleur est trop court pour provoquer un échauff ement suffisant pour la libération de la tension de retrait» Une fermeture incomplète des perforations peut également se produire, quoique la tension d'orientation de la feuille soit suffisante, lorsque les perforations sont partiellement bouchées par des particu-15 les très fines de la matière de remplissage. Pour de tels cas, on a prévu de répandre sur le récipient en matière plastique rempli de la matière à emballer une dispersion ou une solution de matière plastique avaût ou pendant le chauffage. Gomme d'une part les forces de contraction de la feuille dé-20 pendent de ses conditions de fabrication et, d'autre part, que la pression intérieure que la matière de remplissage applique à la feuille de matière plastique dépend du poids de remplissage, de la nature de la matière de remplissage et de l'angle de déversement, il peut être préférable d'assurer la fermeture des perforations 25 pour tous les rapports observés en pratique de la pression intérieure de la matière de remplissage à la tension d'orientation de la feuille de matière plastique, en déchargeant pendant le chauffage la feuille de matière plastique de la pression intérieure exercée par la matière de remplissage. Dans ce but, oh applique, 30 conformément à l'invention, sur le récipient en matière plastique rempli, et avant la fermeture des perforations, parallèlement au plan formé par la feuille de matière plastique perforée et, de l'extérieur, une force de direction opposée et d'intensité au moins, égale à l'effort de traction appliqué par la- pression intérieure 35 de la matière sur la feuille de matière plastique perforée0 L'application de cette force extérieure de sens opposé à l'effort de traction provoqué par la pression intérieure appliquée à la feuille perforée de matièrë plastique peut être réalisée en particu-' lier par relèvement des bords de- l'emballage terminé. 69 19475 3 2010958 Le dispositif d'emballage de matière contenant de l'air est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il comporte un organe pourvu d'aiguilles destiné à la perforation de la feuille de matière plastique débitée par un rouleau, un moyen de confection de 5 l'emballage, un moyen de remplissage pour l'introduction de la matière à emballer dans l'emballage, tin moyen de nettoyage de la surface extérieure de l'emballage rempli et perforé et un moyen de chauffage destiné à chauffer l'emballage rempli jusqu'à la fermeture des perforations ainsi que des moyens transporteurs destinés 10 à transporter la feuille ainsi que les emballages vides et remplis jusqu'aux divers postes de travail. Si les emballages remplis doivent être refroidis rapidement après réchauffage, un moyen de réchauffage est alors placé en aval du dispositif de chauffage. 15 Le procédé selon l'invention permet d'emballer sans difficulté des matières contenant de l'air. C'est ainsi que, par exemple, lors de l'emballage de matières sensibles à l'humidité, telles que le ciment et la chaux s1introduisent en même temps de grandes quantités d'air dans l'emballage. Si l'on utilise des emballages perfo-20 rés, l'air introduit lors de l'emballage peut, certes, être facilement chassé, mais la matière introduite dans l'emballage risque alors d'être détériorée par l'eau ou la vapeur d'eau qui pénètre ensuite* Ceci annule à nouveau les avantages des feuilles ayant une faible perméabilité à la vapeur d'eau. 25 Pour réaliser à coup sûr l'obturation des perforations par chauffage de la feuille, la matière qui, après remplissage de l'emballage, est sortie par les perforations, est chassée à son tour, de la surface de l'emballage à l'aide de moyens appropriés tels que des brosses, des moyens d'aspiration ou des tuyères à air com-30 primé. Les perforations,qui sont réalisées par exemple mécaniquement à l'aide d'aiguilles dans les feuilles étirées; sont de préférence fermées par action directe de rayons infra-rouges sur ces feuilles» Les durées de l'opération de chauffage exécutée dans ces conditions 35 sont sensiblement inférieures à celles nécessaires lorsqu'on utilise, pour le chauffage, de l'air chaud. Les résultats d'une série d'expériences avec emploi d'air chaud, à l'aide desquels on devait déterminer, en fonction de la température, les durées d'échauffe-ment nécessaires pour obtenir une porosité résiduelle donnée à 69 19475 4 2010958 l,avance, indiquent que l'utilisation du rayonnement infra-rouge pour le chauffage des emballages perforés est avantageuse» Ces durées de chauffage diminuent à mesure que la température augmente» A^la température de 180°C, pour des feuilles de 0,2mm d'épaisseur et ea 5 /d'obtenir une fermeture complète des perforations ou une porosité résiduelle égale à zéro, il faut une durée d'échauffement de 15 secondes. et, pour le même résultat, il faut une durée d* échauff ement de 10 secondes à 200°C et de 5 secondes à 240°C. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux com-10 pris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et du dessin annexé sur lequel : - les figs. 1 et 2 sont des vues latérales du mécanisme utilisé pour la perforation et le remplissage et, plus précisément, la fig» 1 dans le cas d'une gaine et la fig. 2 dans le cas de feuilles 15 planes ; - les figs. 3 et 4 sont des vues latérales de la bande transporteuse avec les emballages remplis et, plus précisément, la fig. 3 avec apport de chaleur par rayonnement et la fig. 4 avec apport de chaleur par une bande chauffée. 20 - les figs. 5 et 6 sont des vues en coupe transversale du dis positif de transport, avec lequel les emballages en feuille de matière plastique remplis sont amenés au poste de fermeture des perforations» Le dispositif selon l'invention comprend un organe débiteur 1, 25 qui débite par exemple la feuille 2 repliée sous forme d'un tube (fig. 1). Pour ce déroulement, on utilise des cylindres 3 entraînés par un moteur. La feuille sus-mentionnée est tirée, après avoir quitté les cylindres 3, sur un plateau 4 à l'emplacement duquel des perforations y sont ménagées par des dispositifs appropriés, par 30 exemple un cylindre 5 entraîné par un moteur et muni d'aiguilles, puis elle est entraînée à nouveau par des cylindres 6. Un organe presseur lisse 30 est inséré dans la gaine 2 entre les cylindres 3 et les cylindres 6» Cet organe crée, en étant appliqué contre le plateau 4, la contre-pression nécessaire en direction du cylindre 5i 35 Les divers tronçons de la feuille sont découpés et transformés en sacs dans un ensemble de transformation 7, en même temps qu'ils sont, par exemple, fermés aux bords par soudage ou collage et munis d'un orifice d'alimentation. Les sacs vides 8 sont entraînés l'un après l'autre sur une bande mobile S en direction du dispositif de 69 19475 5 2010958 remplissage 10o La matière est amenée, en provenance d'ime trémie 11 (fig. 3) au dispositif de remplissage 10 et introduite par ce dernier dans les divers sacs 12. Les' divers emballages 13 remplis sont amenés par une bande 5 transporteuse 14, entraînée en parmanence par un moteur, jusqu'à un dispositif de nettoyage 15. Les perforations éventuellement bouchées par la matière de remplissage sont ici nettoyées de l'extérieur, par exemple par des brosses rotatives 16 ou de l'air compri-mé'o La poussière est éliminée par aspiration. Les emballages 17 10 nettoyés extérieurement sont ensuite entraînés par la bande transporteuse 14 à travers un dispositif de chauffage, par exemple un four chauffé 18. Les emballages constitués par des feuilles de matière plastique y sont chauffés à une température suffisamment élevée pour que les tensions d'orientation ainsi que les tensions in-15 ternes crées lors de l'opération de perforation puissent être libérées. Les perforations dans la paroi du sac sont ainsi complètement fermées et on peut obtenir, après la sortie du four 18, les divers emballages 19 remplis sous une forme solide et compacte qu'ils ont acquise dans le four 18 grâoe au retrait de la matière 20 plastique. On peut disposer en aval du four 18 une installation de refroidissement 20 pour réaliser la fermeture rapide des perforations ménagées dans la paroi du sac0 Les sacs chauffés de l'extérieur sont refroidis fortement après leur passage dans cette installation 25 de refroidissement, par exemple par de l'air froid qui est introduit et évacué respectivement par des tubulures 21 et 22. Au lieu d'utiliser une installation fonctionnant avec de l'air froid on peut utiliser également pour le refroidissement une bande sans fin 23» On procède au refroidissement par exemple par de l'air 30 froid 29 ou par des plaques affleurantes refroidies par l'eau et à l'aide de cylindres 24 exerçant de l'extérieur une pression sur les sacs chauffés, (fig. 4). On peut procéder de la même manière au chauffage des divers sacs à l'aide d'une bande sans fin 25. La bande 25 est également appliquée par des cylindres 26 contre les 35 sacs froids (fig. 4). Si à la place de la gaine,2 on utilise une feuille plane 27 (fig. 2)j un contre-cylindre 28 élastique et monté sur paliers fixes suffit pour absorber la pression appliquée par le cylindre 5 portant des aiguilles, ledit contre-cylindre 28 servant à supporter 6 69 19475 2010958 la feuille plane à la place du plateau 4. EXEMPT."BRt— les exemples ci-après correspondent à des expériences effectuées en vue de la détermination de la durée d'échauff ement nécessaire pour obturer complètement des feuilles perforées ayant 5 une perméabilité initiale à l'air de 1 000 1 d'air par minute et par mètre carré» le tableau 1 indique la perméabilité en litres par unité de temps, en fonction de l'épaisseur de la feuille et de la température pour diverses durées de chauffage» Tableau 1 Détermination de la durée d*échauffement jusqu'à fermeture des perforations. Epaisseur de la f eui n « ïïim Porosité résiduelle à la température d« » • 120°G 140° C 160°C 180° G 200° G 0,10 60 s 80 1 70 s 40 1 75 s - 0,15 60 s 50 1 70 s 25 1 75 s 10 1 0,20 60 s 30 1 70 s - 30 s 25 1 35 s - 15 s 100 1 20 s - 10 s 100 1 20 s 20 1 15 s - 5 s 70 1 8 s 50 1 10 s - 0,25 60 s 15 1 70 s - 30 s 70 1 40 s - 15 s 120 1 20 s 50 1 25 s - 10 s 150 1 12 s 70 1 15 s - 5 s 200 1 8s 150 1 11 s - D'après ce tableau,une durée d*échauffement de 10 s suffit, 10 avec la température d'échauffement de 200°C et une feuille de 0,20 mm d'épaisseur, pour empêcher totalément le passage de l'air0 Pour une durée de retrait de 5 s, la perméabilité s'abaisse à 70 li Pour déterminer la porosité résiduelle de feuilles perforées en polyéthylène, on traite dans ion autre exemple les feuilles par 15 trois sources d'infra-rouge dans une enveloppe en tôle en forme de 69 19475 7 2010958 tunnelo la perméabilité initiale des feuilles atteignait 10CX) 1 d'air/ mn«m2o Le tableau 2 indique la perméabilité pour trois épaisseurs de feuilles avec une durée de chauffage comprise entre 3 et 8 s et ■ pour une température de 240°Go Ici aussi on a observé que des du-5 rées de 5 à 8 s étaient suffisantes pour la fermeture des pores. Tableau 2 Chauffage à 240°C Epaisseur de la feuille Porosité résiduelle 0,15 mm Après 3 s Après 4 s Après 5 s 100 1 20 1 — 0,20 mm Après 5 s Après 6 s Après 7 s 50 1 10 1 — 0,25 mm Après 5 s Après 6 s Après 8 s 80 1 10 1 Pour assurer la fermeture des perforations de la feuille de matière plastique chauffée, même dans des cas particuliers, par exemple pour lesquels la tension d'orientation libérée par le chauffage de la feuille sous forme de tension de retrait ne suffit 10 pas pour la fermeture complète par contraction des perforations en s'opposant à la pression intérieure de la matière de remplissage sur la face intérieure de la feuille de matière plastique, il est prévu d'appliquer sur l'emballage en matière plastique rempli de matière, avant ou pendant le chauffage,une dispersion ou une solu-15 tion de matière plastique. L'application de la dispersion ou solution de matière plastique peut par exemple être réalisée par badigeonnage ou pulvérisation et être suivie d'une répartition uniforme, par exemple par un mécanisme drétalement ou une buse à air comprimé. La matière plas-20 tique peut, dans ces conditions, pénétrer dans les perforations de la feuille de matière plastique. Au cours de l'opération suivante de durcissement, provoquée par l'action de la chaleur, ladite matière plastique recouvre les perforations, les particules de matière plastique ayant pénétré dans les perforations fermant, de 69 19475 8 2010958 plus, lesdites perforations comme par tamponnage. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on peut utiliser, en principe, toutes les dispersions et solutions commerciales de matières plastiques, pour lesquelles la température 5 de formation d'une pellicule solide est comprise entre environ 50 et 180°C, par exemple des dispersions et des solutions d'homo- et copolymères à base d'acrylates et/ou de méthacrylates^ en particulier d'alcanols contenant i à 4 atomes de carbone, d'halogénures vinyliques tels que le chlorure de vinylidène et le chlorure de 10 vinyle et/ou d'esters de vinyle, en particulier d'acides carbo-, xyliques aliphatiques contenant 2 à 12 atomes de carbone, par exemple l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, le n-buty-rate de vinyle et/ou le laurate de vinyle ainsi que les dérivés correspondants du styrène,, 15 Des dispersions aqueuses de matière plastique sont particu lièrement faciles à manier, car on petit modifier facilement leur viscosité par addition d'eau et, lors de l'opération de séchage, il se dégage uniquement de la vapeur d'eau, qui n'exige en général aucun dispositif d'évacuation additionnel. 20 l'avantage de cette phase du procédé selon l'invention con siste en particulier en ce que, même dans le cas où les perfora-^ tions ne se referment pas complètement par les seules tensions d'orientation libérées au cours de l'opération de retrait, ou bien si le traitement thermique ne suffit pas pour la libération 25 des tensions d'orientation, les perforations sont obturées à coup sftr par ladite application d'un revêtement en matière plastique. D'autres détails de cette phase du procédé selon l'invention sont décrites dans l'exemple ci-après. "RTRWPT/R— On utilise, comme emballage, un sac réalisé en une 30 feuille de polyéthlène haute pression extrudé en gaine, dont une des surfaces latérales comporte, dans une zone limitée, des perforations d'un diamètre voisin de 0,02 mm0 On remplit ce sac de chlorure de calcium et l'on ferme l'extrémité ouverte du sac par soudage. Après que l'air entraîné par la matière de remplissage 35 dans le sac s'est échappé, on nettoie la partie de la feuille constituant le sac dans laquelle ont été ménagées des perforations, on la badigeonne avec une dispersion aqueuse d'un copo-lymère de polychlorure de vinylidène et d'acrylate de méthyle et on la chauffe en utilisant une source d'infra-rouge à environ 69 19475 9 2010958 100°C. Lors du chauffage, la matière plastique dispersée forme, après évaporation de l'eau, une pellicule de matière plastique sur la feuille constituant le sac, les tensions internes d'orientation dans la feuille étant libérées et provoquant le retrait de ladite 5 feuille. Après refroidissement du sac, les perforations ménagées dans la feuille soni^ comme l'indique une étude microscopique d'un morceau découpé dans la feuille, recouvertes d'une matière plastique appliquée sous forme d'une dispersion et ensuite fermées par greffage à partir de la matière plastique ayant pénétré dans les 10 perforations. Etant donné que la fermeture impeccable des perforations de la feuille de matière plastique pendant le chauffage peut être compromise lorsque la force appliquée par la pression intérieure de la matière de remplissage sur la feuille de matière plastique 15 est supérieure à la tension d'orientation de ladite feuille, il est recommandé, dans ces cas là, de soulager la feuille de matière plastique perforée de la pression intérieure de la matière de remplissage pendant le chauffage. Cette opération est représentée sur les figs. 5 et 6 du dessin annexé. 20 - la fig. 5 représente un emballage 31 enfbrme de caisson, réa lisé à partir d'une feuille de matière plastique et rempli d'une matière de remplissage 34, qui est transporté par une courroie transporteuse 33 guidée par des cylindres 32. La feuille 35 de matière plastique constituant la face supérieure de l'emballage 31 25 comporte des perforations (non représentées au dessin), à travers lesquelles l'air entraîné lors de l'opération d'introduction de la matière de remplissage 34 dans l'emballage 31 peut s'échapper. Pour soulager la feuille 35, lors de l'opération de retrait déclenchée par chauffage, de la pression intérieure de la matière 30 de remplissage 34 agissant sous forme d'un effort de traction appliqué à la feuille 35, sont disposées conformément à la fig. 5, perpendiculairement à la bande transporteuse 33, deux bandes pres-seuses 36, guidées sur des rouleaux 37 le long des grands côtés de l'emballage 31 et dont la distance est maintenue à une valeur lé-35 gèrement inférieure à la largeur de l'emballage 31 rempli. On applique ainsi aux deux grands côtés de l'emballage 31, parallèlement au plan formé par la feuille 35 de matière plastique, des efforts de pression dont la résultante doit être au moins égale à l'effort de traction appliquée à la feuille 35 de matière plastique 69 19475 10 2010958 du fait de la pression interne de la matière de remplissage. Dans la feuille 35 de matière plastique, soulagée de cette manière des efforts de traction, les tensions de retrait libérées par le chauffage au poste de fermeture peuvent désormais agir dans leur inté-5 gralité, si bien que les perforations se ferment complètement. La fig. 6 représente une autre disposition du moyen transporteur. L'emballage 31 rempli de matière de remplissage 34 est ici transporté sur une bande 33 guidée et entraînée par des rouleaux 32, les bords latéraux 38 de cette bande étant relevés par les rouleaux 10 39 de façon à former une rigole. Les bords de l'emballage 31 transporté sur la bande de transport 33 sont également relevés par les dits rouleaux, si bien que les composantes des forces de pression, appliquées de l'extérieur orientées dans la direction du plan formé par la feuille de matière plastique 35 perforée, s'opposent aussi 15 à l'effort de traction engendré par la pression interne de la matière de remplissage dans la feuille de matière plastique 35 et leur résultante compense au moins ledit effort de traction'. Les tensions de retrait, libérées par chauffage au poste de fermeture dans la feuille de matière plastique 35 ainsi soulagée des 20 efforts de traction, peuvent alors à leur tour agir dans leur intégralité, si bien que les perforations se ferment complètement. Les avantages du procédé et du dispositif selon l'invention pour l'emballage des matières pulvérulentes ou en fines particules dans des emballages en feuille de matière plastique résident en 25 particulier en ceci : les emballages dans lesquels on a ménagé des perforations, après l'opération de remplissage considérablement facilitée et simplifiée par lesdites perforations, peuvent être rendus, par des opérations simples, à nouveau imperméables à l'eau et à la vapeur d'eau0 De la sorte, les emballages rendus imperméables à 30 l'eau et à la vapeur d'eau après l'opération de remplissage peuvent alors être utilisés pour le transport et le stockage de matières de remplissage particulièrement sensibles à l'humidité'. 69 19475 2010958 - BETEEDI CilIOIS - îe- Procédé d'emballage de matières pulvérulentes ou finement pulvérisées dans des emballages en feuille de matière plastique, caractérisé en ce qu'on utilise, comme emballage, des récipients constitués par des feuilles de matière plastique soumises à des ten-5 sions dforientation et on ménage dans ces emballages des perforations dont le diamètre est inférieur au diamètre moyen des particules de matière, puis on les remplit avec ladite matière, on les nettoie sur leur surface extérieure après remplissage et on les chauffe jusqu'à fermeture des perforations. 10 2«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on refroidit lesdits emballages après fermeture des perforations0 3»- Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on applique sur le récipient en matière plastique rempli de matière, avant ou après 1'échauffement, "une dispersion ou une solu- 15 tion de matière plastique et on la répartit ensuite uniformément «, 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on applique de l'extérieur sur le récipient en matière plastique rempli de matière, avant la fermeture des perforations, parallèlement au plan formé par la feuille de matière plastique 20 perforée, une force de sens opposée et d'intensité au moins égale à l'effort de traction appliqué par la pression interne de la matière sur la feuille de matière plastique perforée. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la force opposée à l'effort de traction engendré par la pression in- 25 terne de la matière et agissant sur la feuille de matière plastique perforée est appliquée par relèvement des bords de l'emballage après remplissage complet. 6.- Dispositif pour l'emballage des matières selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un organe muni d'ai- 30 guilles, destiné à la perforation d'une feuille de matière plastique débitée à partir d'un rouleau, un moyen de fabrication des emballages, tui moyen de remplissage pour l'introduction de la matière dans les emballages, un moyen de nettoyage de la surface extérieure des emballages remplis et perforés et un moyen de chauffage de 35 l'emballage rempli pendant le temps nécessaire à la fermeture des 19475 12 2010958 perforations ainsi que des moyens de transport destinés au transport de la feuille et des emballages vides et remplis jusqu'aux divers postes de travail» 7.- Dispositif selon la revendication 6S caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de refroidissement, après chauffage, des emballages remplis»