Brevet FR2003599A1 — publié le 19691107

La présente invention est relative à l'assemblage de produits en "bande par un ruban de jonction thermosensible, à l'aide d'un dispositif de soudure par pertes diélectriques. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif perfectionné du type à mâchoire chauffante. 5 Lors de l'assemblage de deux bandes de papier sur une machine d'enrou lement, par exemple des bandes de 30 cm environ de largeur, les bandes sont d'abord équarries, mises bout à bout, puis réunies par un ruban d'assemblage thermosensible qui est appliqué sous pression par une mâchoire chauffante. Les dispositifs usuels de ce type sont munis de résistances chauffan-10 tes réglées par ion thermostat, et leur échauffement et leur refroidissement sont relativement lents. Il faut donc que la mâchoire chauffante soit continuellement maintenue à la température désirée, même si on ne l'utilise que par intermittence. Pour souder des feuilles thermoplastiques, on peut utiliser des soudeuses à chauffage par impulsion pourvues d'éléments chauffants 15 métalliques minces et étroits présentant une grande résistivité, par exemple des éléments constitués par un alliage de nickel et de chrome, tel que le produit vendu aux Etats—Unis d'Amérique par Driver—Harris Co. sous la dénomination commerciale "Nichrome". Toutefois, de telles soudures sont relativement courtes et/ou étroites, si bien que l'on peut utiliser des films ou des rubans 20 continus de Nichrome comme éléments chauffants, et obtenir des résultats satisfaisants. L'invention a pour objet de réaliser un dispositif de soudure perfectionné présentant les avantages suivants ; a) — il supprime les risques de brûlures pour l'opérateur, car il 25 n'est chauffé qu'au moment de l'opération d'assemblage ; b) — il permet l'intervention d'un cycle de refroidissement après fusion du produit de liaison, et ceci est fort souhaitable lorsqu'on utilise un adhésif thermoplastique pour permettre son durcissement alors qu'il est encore sous pression ; 30 c) — on peut placer à l'avance un ruban d'assemblage thermodurcis- sable sur le dispositif sans craindre la destruction de ses propriétés adhésives ; d) — il est agencé pour permettre de créer une dépression qui maintient en place par succion le ruban d'assemblage avant d'être 35 pressé sur les extrémités des bandes à réunir. Le dispositif suivant l'invention, qu'on appellera ci—après "mâchoire chauffante", permet donc d'appliquer à chaud, sous pression, un tronçon de ruban thermosensible qui recouvre les extrémités contiguës de deux bandes à réunir disposées bout à bout sur un support fixe et rigide. Ce dispositif est 40. caractérisé en ce qu'il comprend un corps allongé rigide, en matériau iso 69 11182 2 2003599 lant, mobile par rapport au support fixe entre une position inactive où sa face inférieure est éloignée du support et une position active où sa face inférieure presse le ruban d'assemblage qui recouvre les extrémités contiguës des bandes à réunir, des éléments chauffants métalliques de grande résistivité dis— 5 posés transversalement à égale distance l'un de l'autre sur la face inférieure du corps, et des moyens pour connecter ces éléments chauffants en série de manière qu'ils soient uniformément échauffés par le passage d'impulsions de courant électrique. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple : 10 — la Fig. 1 est une coupe transversale d'un appareil comprenant une mâchoire chauffante suivant l'invention, cette mâchoire étant représentée en position active, c'est-à-dire en pression sur un ruban thermosensible qui recouvre les extrémités contiguës de deux bandes à assembler ; — la Fig. 2 est une vue perspective d'un mode de réalisation de la 15 mâchoire chauffante suivant l'invention ; — la Fig. 3 est une vue de côté, partiellement en coupe, d'un autre mode de réalisation de la mâchoire chauffante suivant l'invention ; — Les Fig. 4, 5 et 6 sont, respectivement, une vue de dessous, une vue de côté et une vue en bout, de l'élément chauffant utilisé sur le dispo- 20 sitif représenté à la Fig. 3. La Fig. 1 montre l'assemblage de deux bandes à l'aide d'un appareil muni d'une mâchoire chauffante suivant l'invention. Les extrémités de deux bandes P de papier ou de tout autre produit, une fois équarries, sont disposées bout à bout sur un support fixe S qui, s'il est métallique, peut porter sur sa 25 face supérieure une couche L d'un matériau non conducteur de la chaleur et de l'électricité, afin de réduire la dissipation de la chaleur de la mâchoire dans le support et d'éviter une mise en court-circuit accidentelle. IJh tronçon de ruban thermosensible T est maintenu par aspiration sur la face inférieure de la mâchoire chauffante J qui vient s'appliquer sur les extrémités contiguës des 30 deux bandes : simultanément, le courant passe dans un élément chauffant H, fait de métal présentant une grande résistivité, par exemple du Nichrome (alliage à base de nickel, contenant de 11/100 à 22/100 de chrome et de petites quantités de silicium et de manganèse). On n'a pas représenté les dispositifs permettant d'appliquer la mâchoire chauffante J sur les bandes disposées sur le support S, 35 et de commander le commutateur qui fait passer simultanément le courant dans la mâchoire, car de tels dispositifs sont bien connus. La Fig. 2 représente un mode de réalisation de la mâchoire chauffante suivant l'invention. Elle comprend une résistance plate dont les dimensions sont voisines de celles du ruban d'assemblage, par exemple 25 mm environ de 40 largeur et jusqu'à 30 cm environ de longueur» Si une résistance de cette di 69 11182 3 2003599 mension était faite d'une plaque continue disposée longitudinalement sur la mâchoire, comme il est connu, il se produirait au cours du chauffage une dilatation telle que la plaque serait excessivement déformée. Toutefois, cette dilatation est sans inconvénient si la résistance est constituée par plusieurs 5 éléments chauffants H', en Nichrome, de 127 P- à, 254 fi environ d'épaisseur, ou en tout autre métal de grande résistivité. Ces éléments sont espacés l'un de l'autre, comme le montre le dessin, et sont connectés électriquement en série. La dilatation qui se produit au cours du cycle de chauffage tend à réduire l'intervalle entre les éléments. 10 Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 2, la mâchoire chauf fante J compi'end un corps 10 allongé en matériau non conducteur, dont la face inférieure est creusée d'une rainure sur Toute sa longueur. Cette rainure est recouverte par une plaque 12 en matC-riau isolant de 1,5 ra à 3 mm environ d' épaisseur, fixée sur la surface inférieure du corps par tout moyen convenable. 15 Les éléments chauffants H1 sont en forme d'étriers, et sont disposés, comme le montre la Fig. 2, pour que leurs ailes soient au contact des parois latérales du corps 10 et que leurs semelles soient au contact de la plaque 12 de manière à constituer la surface chauffante qui sera appliquée en pression. Ces éléments chauffants sont maintenus par des vis 14 qui traversent les ailes et sont 20 fixées dans le corps 10. Ils sont connectés en série par des barrettes 15 en cuivre, ou en tout autre métal conducteur, appliquées en contact étroit sur les ailes des éléments par les vis 14. On notera que, pour que les éléments chauffants soient connectés en série, les barrettes 15 sont montées de manière que les barrettes de l'une des faces latérales soient disposées en chicane par 25 rapport à celles de l'autre face ; (à la Fig. 2, on a représenté en traits discontinus une seule des barrettes de la face latérale arrière). La dilatation des éléments chauffants H' tend à réduire l'intervalle qui les sépare, sans toutefois le supprimer complètement. Les éléments H* sont connectés à une source d'énergie électrique, comme représenté schématiquement à la Fig. 2, 30 de manière que la fermeture momentanée d'un interrupteur W y fasse passer un courant électrique. Le circuit électrique peut comprendre un potentiomètre E, pour régler l'intensité du courant et permettre de chauffer les éléments à la température exigée par les caractéristiques du ruban thermosensible utilisé. L'interrupteur peut être commandé, avec une certaine temporisation, par le 35 dispositif qui permet de mouvoir la mâchoire chauffante vers les bandes à assembler, de manière que le chauffage ne commence qu'un peu avant, ou un peu après, l'application de la mâchoire chauffante sur les bandes à réunir. L' ouverture de l'interrupteur peut être commandée par une minuterie, comme il est connu. 40 du fait que les semelles des éléments chauffants H' présentent une ~T ^ -&AU un!1--*..»-** 69 11182 4 2003599 section transversale et une masse plus grande que celles des ailes, les semelles offrent une résistance moins grande et s'échauffent moins que les ailes lors du passage du courant électrique. Un moyen d'obtenir un échauffement maximal et uniforme des semelles est d'accroître la conductivité des ailes. On 5 y parvient en augmentant la surface de la section des ailes ou la masse des ailes par rapport à celles des semelles, de manière à diminuer la résistance des ailes. On peut voir sur le dessin (Fig. 2) que la section transversale des "barrettes 15 est relativement grande par rapport à celle des semelles des éléments chauffants H'. 2n outre, on remarquera que les vis 14 sont fixées dans 10 des "barres 100, en matériau bon conducteur, noyées dans le corps 10. Ces barres conductrices 100, non seulement augmentent la conductivité entre les ailes d'éléments H1 adjacents, mais elle permet aussi une meilleure fixation des barrettes 15 et des éléments chauffants sur le corps 10. Une autre manière d'accroître la section transversale et la conductivité des ailes des éléments 15 chauffants H' est de les replier comme le montre la Fig. 6. On peut aussi obtenir le même résultat en formant les éléments à partir d'une plaque dont la partie centrale, correspondant à la dimension B (Fig. 6) est plus mince que les parties latérales correspondant à la dimension A et formant les ailes. Au moins une des extrémités du corps 10 est munie d'un embout E 20 (Fig. 3) raccordé à une pompe ou à tout autre moyen, non représenté, permettant de créer une dépression dans la rainure 11. La plaque 12 est percée d'ouvertures 17 (Fig. 2 et 3) disposées au regard des intervalles 16 entre les éléments chauffants H' et qui communiquent avec la rainure 11. Un ruban d'assemblage T disposé sur la face inférieure de la mâchoire peut être main— 25 tenu en place par aspiration. Ceci permet, non seulement de disposer bout à bout les bandes sur un support fixe S sans avoir à placer le ruban T sur les extrémités contiguës des bandes, mais aussi de pouvoir prélever un tronçon de ruban de longueur voulue dans un distributeur et de le placer sur la mâchoire alors que celle-ci est froide. En outre, on est assuré que le ruban d'assem-30 blage recouvre correctement les extrémités des bandes à réunir lorsque la mâchoire est appliquée sur celles-ci. C'est là une caractéristique avantageuse par rapport aux dispositifs usuels dans lesquels on place directement un tronçon de ruban d'assemblage sur les extrémités contiguës des bandes,car, ce 'faisant, les extrémités peuvent être désunies accidentellement, et ce fait ris— 35 -que de passer inaperçu puisqu'elles sont masquées par le ruban d'assemblage, f - : ... Dans le mode de réalisation représenté à la Fig. 2, la surface chauf— fante de la mâchoire est constituée par plusieurs éléments H', et c'est là - un inconvénient car leur montage est long et fastidieux. Le mode de réalisation représenté aux Fig. 3 à 6 permet de remédier à cet inconvénient. 40 Dans ce dernier mode de réalisation, la résistance chauffante est 69 11182 5 2003599 constituée par une "barre en U, par exemple en Nichrome. On divise cette "barre en plusieurs éléments en découpant sa semelle en 16" par tout procédé approprié, les découpures 16' étant à égale distance l'une de l'autre. Alternativement, l'une ou l'autre des ailes est découpée dans le prolongement des dé-5 coupures 16', comme indiqué en 16", de manière que chaque couple d'éléments adjacents ne soit relié mécaniquement et électriquement que par l'aile de la "barre en U, comme représente en 20 (Fig. 4). Ceci assure la connection en série des divers éléments et permet de manier la résistance comme une seule pièce lors de son montage sur le corps 10. La résistance H' est fixée sur le 10 corps 10 par des vis 14» comme dans le mode de réalisation précité. Du fait que les parties 20 présentent une résistance relativement grande au passage du courant et auraient donc tendance à s'échauffer plus que la semelle, on recouvre ces parties 20 par des "barrettes 15 relativement épaisses (Fig. 3), qui améliorent la conductivité entre les éléments et suppriment tout échauf-15 fement excessif dans les parties 20. On notera que les barrettes 15 ne recouvrent pas les découpures 16', mais uniquement les parties 20 des ailes, sinon les éléments seraient connectés en parallèle et non en série, ce qui n'est pas souhaitable. En outre, l'arête de chaque partie 20 servant de connection entre les éléments est entaillée en 30 (Fig. 5) dans le prolongement des décou- v 20 pures 16'. La longueur des entailles 30 est telle qu'elles se terminent sous le bord des barrettes 15, comme le montre la Fig. 3» et leur rôle est d'éviter la formation de points chauds au niveau de l'arête extérieure de la semelle. Lorsque la résistance H" est convenablement montée sur le corps 10, les découpures 16' sont au regard des ouvertures 17 creusées dans la plaque 25 12 et, lorsqu'une dépression est créée dans la rainure 11, le ruban thermosensible T est maintenu par aspiration sur la face inférieure de la mâchoire chauffante. Lorsqu'on veut assembler deux bandes, on relève la mâchoire comme le montre la Fig. 3 et on met en place le ruban thermosensible- T. A ce moment, le courant électrique est coupé et la mâchoire est froide, si bien 30 qu'on ne court aucun risque de brûlure et, en outre, on peut utiliser un ruban thermodurcissable si on le désire. On dispose ensuite bout à bout, sur le support fixe S, les extrémités équarries des bandes à réunir, dans une position telle qu'elles puissent être recouvertes par le ruban d'assemblage. On abaisse alors la mâchoire chauffante et le ruban vient s'appliquer sous 35 pression sur les extrémités contiguës des bandes. Après que la mâchoire a atteint sa position active, ou bien immédiatement avant, l'interrupteur W se ferme pendant une durée réglée par une minuterie et le courant passe dans la résistance H" qui est alors chauffée à une température suffisante pour activer le ruban thermosensible T. Si ce dernier est du type thermodurcis-40 sable, on peut relever la mâchoire pratiquement dès que le courant est cou 69 11182 6 2003599 pé. En revanche, s'il s'agit d'un ru: an thermoplastique, il- peut être souhaitable de laisser la mâchoire en place après la coupure du courant, pour permettre le durcissement de l'adhésif pendant que le joint est sous pression. Dans la plupart des cas, on ferme le circuit d'aspiration avant de relever la 5 mâchoire, de manière à éviter que cette dernière n'entraîne le ruban. En utilisant une mâchoire chauffante de 30 cm environ de longueur et 25 mm de largeur, et une dépression de l'ordre de 0,55 MPa, on obtient des résultats avantageux avec un ruban adhésif thermoplastique ayant une température d'activation de 150°C, en faisant passer un courant de 30 A pendant 8 s. 10 Bien entendu, on peut obtenir des résultats satisfaisants avec d'autres valeurs de ces paramètres, suivant les caractéristiques du ruban d'assemblage utilisé, la nature de bandes à réunir, etc.. 69 11182 2003599 T~ - rr -• t* -> t n - n J /\ fr "i. - Dispositif pour appliquer à chaud se us pression un ircr.çcr. ae ruban d'as sembla,thcir.caenc_ule rec.uvr&r.t les extrémités cc.-::r-aoc us -ouj; bandes L réunir dispcrcoa t^:.t t "bout sur vn support fixe, caractérisé en ce qu'il - corr: ro:.d :r. cxrps allor.gé rigide, et: matériau isc-lant, mobile par rappor su support fixe entre une position inactive cù sa face inférieure eut éloignée du support et une position active où sa face inférieure est pressée sur le ruban 2. - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le corps 15 allongé rigide présente des faces latérales pratiquement perpendiculaire à sa face inférieure, en ce que les éléments chauffants ont la forme d'étriers disposés sur ce corps de manière que leurs semelles soient appliquées sur la face inférieure et eue leurs ailes soient appliquées sur les faces latérales du ûit corps, et en ce que les moyens de connection sont constitués 20 par des ccnducteurs de faible résistivité disposée alternativement sur chaque face latérale du corps pour relier mécaniquement et électriquement les ailes de deux éléments adjacents et par des vis qui traversent les ailes des éléments chauffants et sont fixées dans les flancs du corps, de manière que la résistance au niveau des ailes soit plus petite que la résistance des semel— 25 les. 3. - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments chauffants sont fermés à partir d'une barre en U dont la semelle et, alternativement, l'une ou l'autre"des ailes, sont découpées de manière que ces éléments ne forment qu'une seule pièce pour faciliter le mon— 3° tage. 4. — Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la parti de l'aile servant de connection est entaillée à partir de la semelle dans le prolongement de la découpure séparant deux éléments adjacents, de manière à éviter la formation de points chauds au niveau de l'arête extérieure de la 35 semelle. 5. — Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'aspiration pour maintenir par succion un ruban d'as semblage sur la face inférieure du dispositif. 6. - Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ce moyen d'aspiration comprend une cavité interne creusée longitudinalement dans le 69 11182 8 2003599 corps et où peut être créée une dépression, et des conduits partant de cette cavité et débouchant sur la face inférieure du dit corps par des ouvertures disposées pratiquement au regard des intervalles entre les éléments chauffants.