Brevet FR2157760A1 — publié le 19730608

La présente invention se réfère à la technique du soudage à chaud d'articles tels que les feuilles de matières dites "thermosoudables" ou similaires. On sait que certaines matières plastiques ou synthétiques présentées sous forme de feuilles ou plaques se soudent très aisément à chaud par simple déplacement sur elles d'un organe chauffant auquel on fait suivre la ligne de soudure désirée. D'autres au contraire ne se soudent ainsi que très difficilement ou de manière très imparfaite, notamment en raison des variations de dimensions qu'elles subissent quand on les chauffe au-dessus d'une certaine température inférieure à leur point de ramollissement. A l'heure actuelle on pallie cette difficulté en enduisant ces matières d'une couche d'une matière auxiliaire présentant de bonnes qualités de thermo-soudabilité et susceptible de se lier intimément à la matière de base considérée. Toutefois ce mode opératoire complique la fabrication et élève le prix de revient. L'invention vise au contraire à permettre de souder directement les feuilles ou plaques de toutes les matières plastiques, synthétiques ou analogues susceptibles de se ramollir sous l'effet de la chaleur, même si pour une raison quelconque, et notamment en raison de leur tendance à varier de dimensions à chaud, leurs qualités de thermo-soudabilité ont été jugées jusqu'ici insuffisantes à cet égard. Conformément à l'invention, pour souder l'une à l'autre deux feuilles ou plaques d'une matière thermo-soudable par le moyen d'une source de chaleur qui se déplace par rapport à celles-ci en suivant la ligne de soudure désirée, on serre l'une contre l'autre ces feuilles ou plaques sur une largeur suffisante de part et d'autre de cette ligne en avant de la source précitée et l'on maintient le serrage en arrière de celle-ci jusqu'à ce que lesdites feuilles ou plaques se soient refroidies à une température pour laquelle leur matière constitutive reste stable dimensionnellement. L'expérience montre que si le serrage ainsi réalisé est suffisant et s'étend suffisamment de part et d'autre de la ligne de soudure, les feuilles ou plaques se trouvent retenues à l'encontre de tout effet de contraction ou de dilatation dans le sens de la longueur et de la largeur, de sorte qu'elles restent régulièrement appliquées l'une contre l'autre sans glissement ni formation de plis, les variations éventuelles dans le sens de l'épaisseur étant sans aucune importance. Lorsqu'à la suite du refroidissement la matière a atteint à nouveau une température inférieure à celle pour laquelle elle se déforme normalement à l'état libre, la disparition du serrage ne peut plus provoquer aucune variation dimensionnelle. En d'autres termes, la matière maintenue à force à ses dimensions initiales au cours du soudage, retrouve sa stabilité dimensionnelle antérieure. Dans une forme d'exécution préférée du procédé de soudage suivant l'invention l'on réalise l'un des organes entre lesquels les feuilles ou plaques sont serrées, sous la forme d'une paroi mince et l'on fait agir la source de chaleur sur lesdites feuilles ou plaques à travers la partie de la paroi qui recouvre la ligne de soudure désirée. L'invention a encore pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé sus-défini et qui est remarquable en ce qu'il comprend - un organe de portée contre lequel les feuilles ou plaques à souder sont disposées ; - une mince bande sans fin propre à appliquer les feuilles ou plaques contre l'organe de portée - des organes porteurs de cette bande et sur lesquels celle-ci peut circuler - des moyens pour faire avancer les organes porteurs de la bande par rapport à l'organe de portée de manière à faire circuler cette bande sur lesdits organes porteurs, son brin utile restant fixe par rapport à l'organe de portée - des moyens pour assurer la pression d'application de la bande contre l'organe de portée - et une source de chaleur solidaire de l'avance de la bande par rapport à l'organe de portée et agissant sur la partie centrale de la largeur de cette bande en un point situé un peu en arrière de celui où ladite bande vient s'appliquer contre l'ensemble de l'organe de portée et des feuilles ou plaques à souder, mais en avant de celui où la bande s'écarte de cet ensemble. Dans une première forme de réalisation l'organe de portée est constitué par une seconde bande dont le brin utile est parallèle à celui de la première, tandis que les moyens de pression sont réalisés sour la forme de sabots ou galets de guidage, maintenant les deux bandes serrées l'une contre l'autre. Les deux bandes sont entraînées à la même vitesse de manière qu'on puisse engager entre elles les deux feuilles au plaques à souder et qui se trouvent ainsi entrainées à leur tour par les bandes. On conçoit qu'un tel appareil convienne particulièrement bien pour assurer le soudage en continu des lèvres d'une gaine réalisée à partir d'une bande. Dans une autre forme d'exécution l'organe de portée est constitué par un bloc à surface plane tandis que la bande sans fin est supportée par un chariot qui se déplace parallèlement à cette surface de manière telle que ladite bande roule sur elle. 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 Fig. 1 montre sous forme quelque peu schématisée une vue en plan d'un appareil selon une première forme d'exécution suivant l'invention. Fig. 2 en est une coupe de détail suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 est une autre coupe de détail suivant III-III (fig. 1). Fig. 4 reproduit à plus grande échelle une partie de fig. 3, mais représentant les feuilles ou plaques à souder qui ont été omises en fig. 1 à 3 pour ne pas surcharger le dessin. Fig. 5 montre une variante de bande de serrage ou de portée comportant des perforations pour délimiter sa partie centrale chauffante. Fig. 6 est une vue en plan avec arrachement représentant une variante dans laquelle la source de chaleur est constituée par une barrette chauffante. Fig. 7 est une coupe suivant Vil-Vil (fig. 6). Fig. 8 représente une variante comportant deux sources de chaleur à barrette chauffante du genre indiqué en fig. 6 et 7. Fig. 9 et 10 montrent deux variantes dans lesquelles la bande de portée est maintenue non plus par un sabot fixe, mais bien par un galet roulant. Fig. 11 est une vue en plan schématisée d'une forme d'exécution dans laquelle la bande sans fin de serrage est portée par un chariot mobile, ltorgane de portée étant constitué par une table fixe. Dans la forme d'exécution de fig. 1 l'appareil comprend deux bandes sans fin, savoir une bande de serrage 1 et une bande de portée 2. Chacune des ces bandes possède un brin utile qui s'étend entre deux poulies de renvoi 3, 4, respectivement 5, 6 et un brin de retour qui passe sur un galet tendeur 8, respectivement 9. Les poulies 3, 4, 5 et 6 sont disposées de manière que les deux brins utiles se trouvent substantiellement au contact l'un de l'autre, mais avec la possibilité de recevoir entre eux les feuilles ou plaques à souder.Comme montré fig. 2 les poulies 4 et 6 sont solidaires d'engrenages de liaison 10, 11, l'engrenage 11 étant à son tour solidaire d'une poulie à gorge 12 qu'une courroie 13 relie à une autre poulie 14 (fig. 1) montée sur l'arbre 15 d'un moteur électrique approprié, non figuré, mais qu'on peut supposer disposé sous la table 16 (fig. 2) qui supporte les axes tels que 17 et 18 des divers poulies ou galets de l'appareil. Le sens de rotation est tel que les brins utiles des bandes se déplacent des poulies 3, 5 vers les poulies 4, 6. Les galets tendeurs 9 et 10 peuvent être fixés à la table 16 de. toute manière appropriée, par exemple à l'aide d' un système de fenêtre allongée et d'axe blocable dans cette fenêtre par le moyen d'un écrou. Ces galets peuvent comporter des joues pour assurer le maintien des bandes 1 et 2 dans le sens vertical si la chose s'avère nécessaire. A une faible distance des poulies 3, 5 il est prévu un galet chauffant 19 monté sur un axe 20 et disposé de manière à porter contre la bande de serrage 1. Comme le montre fig. 3, ce galet comporte sur sa jante une nervure 21 à profil rectangulaire et c'est cette nervure qui vient au contact de la bande de serrage 1 dans la partie centrale de la largeur de celle-ci. Le galet 19 est d'autre part creusé sur sa face supérieure d'une gorge 22 fermée par un couvercle 23 et dans laquelle est logée une résistance chauffante 24 (schématisée par les deux diagonales du rectangle de profil de la gorge 21). Le courant est amené à cette résistance par l'intermédiaire de deux balais 25 qui portent contre des bagues 26 montées sur un manchon isolant 27 solidaire du moyeu 28 du galet.En face du galet 19 l'ensemble des deux bandes 1 et 2 glisse contre un sabot 29 solidaire de queues horizontales de guidage 30 qui coulissent dans un dé de support 31 fixé à la table 16. Sur chaque queue 30 est monté un ressort de compression 30a qui sollicite ainsi le sabot 29 en direction du galet 19. En aval du galet chauffant 19 et du sabot 29 l'ensemble des deux bandes 1 et 2 circule entre cinq galets de serrage et de refroidissement 32, 33, 34, 35 et 36 convenablement supportés par la table 16. Comme montré ces galets imposent à l'ensemble des deux bandes un trajet très légèrement ondulé, ce qui assure la pression de serrage désirée. Il serait d'ailleurs également possible de com pter dans une certaine mesure sur l'élasticité à la flexion des axes qui supportent les galets à partir de la table. Pour utiliser l'appareil ainsi établi, on met en marche le moteur d'entraînement de la poulie 14 et l'on envoie le courant au galet chauffant 19. Quand ce dernier a atteint la températuer prévue, l'on engage entre les deux poulies 3 et 5 suivant la flèche 37 de fig. 1 les deux feuilles ou plaques minces qu'on désire souder, et qu'on appellera ci-après "épaisseurs" pour la commodité de la description. Il peut s'agir notamment des deux lèvres aboutées d'une gaine sur une machine à emballer automatique. Ces deux épaisseurs sont donc pincées entre les deux bandes 1 et 2 qui les entrainent dans leur déplacement. Elles arrivent ainsi à passer entre le galet chauffant 19 et le sabot 29, comme indiqué dans la coupe de détail de fig. 4 où elles ont été référencées 38 et 39.En ce point la partie centrale de la largeur de la bande 1 reçoit par conduction la chaleur provenant de la nervure rectangulaire 21. En raison de la minceur des bandes, cette chaleur atteint presque immédiatement les épaisseurs 38, 39 qui se trouvent portées localement à leur température de ramollissement, leurs parties voisines des bords des bandes restant relativement froides. Cet échauffement ne peut toutefois provoquer aucune déformation dimensionnelle de ces épaisseurs étant donné que celles-ci sont énergiquement maintenues serrées entre les deux bandes. Les zones ramollies peuvent donc se souder de façon parfaite. En aval du galet 19 et du sabot 29 les bandes 1 et 2 restent serrées l'une contre l'autre par l'effet des galets 32 à 36, qui assurent simultanément leur refroidissement. Celui-ci s'effectue ainsi sans que les épaisseurs soudées aient eu la possibilité de se déformer. Lorsque la zone considérée de ces deux épaisseurs dépasse les poulies 4 et 6, elle se dégage des bandes 1 et 2, mais à cet instant elle est suffisamment froide pour que la matière synthétique qui la constitue ait retrouvé sa stabilité dimensionnelle. On comprend que dans ces conditions l'appareil de fig. 1 à 4 permet d'assurer en continu le soudage de deux feuilles ou plaques minces, et plus particulièrement celui des deux lèvres aboutées de la gaine sans fin sur une machine à emballer automatique du genre en question. Bien entendu pour un fonctionnement correct, il convient que le galet chauffant 19 soit fait en une matière bonne conductrice de la chaleur et dont la surface ne risque pas de s'oxyder. On peut utiliser à cet effet divers bronzes spéciaux ou de l'acier inoxydable. De même les deux bandes 1 et 2 doivent être inoxydables et non isolantes de la chaleur. Les essais ont montré que l'acier inoxydable convient parfaitement, le cuivre étant au contraire trop bon conducteur et ne permettant donc pas une localisation suffisante de l'échauffement des épaisseurs à souder. Quant au sabot 29, comme il ne doit pas refroidir exagérément la bande, on peut le faire en un métal mauvais conducteur de la chaleur, ou même en une autre matière susceptible de supporter la température de soudage. Il est à signaler que dans certains cas, pour améliorer la localisation de l'échauffement dans la zone centrale des bandes 1 et 2, on peut entourer cette zone de deux rangées de perforations afin de limiter l'écoulement de la chaleur vers le bord des bandes, le tout comme indiqué en fig. 5 où les deux lignes de perforations ainsi appliquées à la bande 1 ont été référencées 40. Dans la variante de fig. 6 et 7 le galet chauffant est constitué par une sorte de poulie 41 faite en un matériau isolant relativement réfractaire, par exemple en aggloméré d'amiante. La périphérie de cette poulie est creusée d'une gorge 42 et dans la partie de cette gorge qui fait face au sabot 29 est passée une barrette métallique incurvée 43 dont les extrémités sont solidaires de plots d'amenée de courant 44 et 45. Lorsque l'appareil est en marche la barrette 43 est parcourue par un courant électrique qui la porte à une température suffisamment élevée pour qu'elle puisse assurer l'échauf- fement local désiré de la bande 1 par effet de rayonnement infrarouge. Bien entendu l'on peut localiser la partie chauffante de la barrette 43 en la prévoyant à plus forte section et en l'amincissant juste en face du sabot 29. Dans ce qui précède on a supposé que l'appareil ne comportait qu'un seul organe chauffant, la bande 2 jouant le simple rôle d'organe de portée. Mais il est également possible d'utiliser deux galets chauffants portant respectivement contre les bandes 1 et 2 en face l'un de l'autre, ce qui dispense du sabot 29. En pareil cas la chaleur arrive aux deux épaisseurs non plus à travers la seule bande 1, mais également à travers la bande 2. On n'a pas représenté une telle disposition qui se différencie de celle détaillée en fig. 4 en remplaçant simplement le sabot 29 par un autre galet 19 qu'on peut également monter élastiquement comme le sabot 29 lui-même. Cette même disposition à deux galets est applicable au système d'organe chauffant de fig. 6 et 7, comme le fait bien comprendre fig. 8 dans laquelle on trouve deux poulies 41 , 41' avec deux barrettes 43, 43' logées dans la partie de leur gorge 42, 42' qui se trouve en vis-à-vis de part et d'autre des bandes 1 et 2. Dans la forme d'exécution représentée à titre d'exemple l'axe 20' de la poulie 41' est porté par un étrier 46 solidaire de queues 30' semblables aux queues 30 de fig. 3 et coulissant dans un dé 31' sous l'effet de ressorts 30'a. Une autre variante qu'on peut envisager pour l'appareil de fig. 1 consiste à remplacer le sabot 29 par un galet non chauffant. En fig. 9 on a représenté un tel agencement équipé du galet 19 du genre décrit en fig. 3. Si l'on compare les fig. 3 et 9, on constate que le sabot 29 a été simplement remplacé par un contre-galet 47 monté sur un axe 48, ce contre-galet pouvant être fait en un métal mauvais conducteur de la chaleur ou en une matière isolante quelque peu réfractaire. Le contre-galet 47 est monté élastiquement comme le galet 41' de fig. 8. Fig. 10 illustre cette même application du contre-galet 47 à un galet chauffant 41 du genre décrit en référence à fig. 7. Les formes d'exécution jusqu'ici décrites correspondent à des applications dans lesquelles les deux épaisseurs à souder doivent se déplacer au cours du soudage, ce qui est le cas notamment lors de la réalisation d'une gaine continue par soudage de ses deux lèvres aboutées. Mais il est d'autres applications où la ligne de soudure présente une longueur strictement limitée ; on peut citer par exemple le cas de la fermeture d'un sac par soudage des deux lèvres de son côté ouvert. En pareil cas les appareils du genre de fig. 1 peuvent convenir, mais ils exigent de l'opérateur qu'il engage le bord ouvert du sac entre les bandes 1 et 2 suivant la flèche 37 et qu'il suive le déplacement de ce sac pour le receuillir à la sortie des poulies 4 et 6, ce qui constitue une manoeuvre peu commode. L'appareil suivant la forme d'exécution de fig. 11 permet au contraire l'opération de soudage par application du procédé suivant l'invention, mais sans déplacement quelconque des deux épaisseurs à souder. On retrouve dans cet appareil un organe de portée, ici référencé 49. Cet organe est constitué par une sorte de bloc propre à former table, ce bloc étant supporté par deux colonnettes 50 montées à coulissement dans une plaque d'embase fixe 51 et équipées de res sorts de compression 50a qui sollicitent le bloc ou table 49 en direction du haut en fig. 11, déplacement qui est limité par des têtes 52, solidaires des colonnettes 50 et qui viennent porter contre la face arrière de l'embase 51. Il est d'autre part prévu un chariot 53 susceptible de se déplacer en face de la table 49 et parallèlement à celle-ci, comme indiqué par la flèche 54.Dans la forme d'exécution très schématiquement représentée en fig. 11 on a simplement supposé que le chariot 53 coulissait dans des rainures (non représentées) d'une table de guidage 55, sous l'effet d'une commande schématisée par une tige 56 (celle-ci pouvant être une tige de vérin). Le chariot 53 porte un ensemble identique à l'ensemble supérieur de fig. 1, c'est-à-dire comprenant une bande de serrage 1 tendue entre deux poulies 3 et 4 par le moyen d'un galet tendeur 8, un galet chauffant 19, et deux galets de serrage et de refroidissement 33 et 35. Mais dans le présent cas cet ensemble n'est commandé par aucun moteur ; il est donc fou et libre de tourner sous l'effet d'une action extérieure. L'opérateur place les deux épaisseurs à souder 57 et 58 (indiquées en traits interrompus) contre la table ou bloc 49 formant organe de portée, puis il déplace le chariot 53 de manière à le faire passer au droit de ladite table. Les choses sont réglées de telle manière que dans ce déplacement le brin utile de la bande 1 vienne s'appliquer contre la table 49 (ou plus exactement contre les deux épaisseurs 57 et 58 qui la recouvrent) en circulant sur ses poulies à la façon d'une chenille de véhicule se déplaçant sur le terrain. Sous l'effet de la pression de la bande 1, la table 49 recule quelque peu à l'encontre des ressorts 50a. Si l'on examine le détail du mouvement, on conçoit que pour un observateur lié au chariot 53, tout se passe comme si la table 49 s'était déplacée en face du brin utile de la bande 1 en entraînant ce brin en circulation.On se trouve donc ramené au fonctionnement de fig. 1 avec cette différence que la bande de portée 2 est remplacée par la table 49 qui se déplace comme elle par rapport au mécanisme porteur de la bande de serrage 1. Le fonctionnement reste dont identiquement le même et l'on pourrait répéter à cet égard tout ce qui a té dit plus haut en référence à fig. 1. L'invention permet ainsi le soudage continu ou discontinu de deux épaisseurs d'une matière thermo-soudable, même si cette matière présente normalement des effets de variations dimensionnelles sous l'effet de la chaleur. On peut ainsi obtenir des lignes de soudure parfaites, sans pli et sans aucun phénomène d'arrachement susceptible de nuire à l'étanchéité. Il 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 l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécutions décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour souder l'une à l'autre deux feuilles ou plaques d'une matière thermo-soudable par le moyen d'une source de chaleur qui se déplace par rapport à celles-ci en suivant la ligne de soudure désirée, caractérisé en ce qu'il consiste à serrer l'une contre l'autre ces feuilles ou plaques sur une largeur suffisante de part et d'autre de cette ligne en avant de la source précitée, et à maintenir le serrage oe ânière decelle-ci, jusqu'à ce que lesdites feuilles ou plaques se soient refroidies à une température pour laquelle leur matière constitutive reste stable dimensionnellement. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on serre les feuilles ou plaques à souder entre deux organes dont l'un est réalisé sous la forme d'une paroi mince et en ce qu'on fait agir la source de chaleur sur lesdites feuilles ou plaques à travers la partie de la paroi qui recouvre la ligne de soudure désirée. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre des moyens pour maintenir relativement froides les parties de la paroi éloignées de la ligne de soudure afin que la chaleur reste localisée dans la partie qui recouvre cette ligne. 4 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il com prend - un organe de portée contre lequel les feuilles ou plaques à souder sont disposées - une bande sans fin propre à appliquer les feuilles ou plaques contre l'organe de portée - des organes porteurs de cette bande et sur lesquels celle-ci peut circuler - des moyens pour faire avancer les organes porteurs de la bande par rapport à l'organe de portée de manière à faire circuler cette bande sur lesdits organes porteurs, son brin utile restant fixe par rapport à l'organe de portée - des moyens pour assurer la pression d'application de la bande contre l'organe de portée - et une source de chaleur solidaire de l'avance des organes porteurs de la bande par rapport à l'organe de portée et agissant sur la partie centrale de la largeur de cette bande en un point situé un peu en arrière de celui où ladite bande vient s'appli quer contre l'ensemble de l'organe de portée et des feuilles ou plaques à souder, mais en avant de celui où la bande s'écarte de cet ensemble. 5 - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des galets qui s'appliquent contre la bande en aval de la source de chaleur de façon à maintenir cette bande serrée contre l'organe de portée et à refroidir la partie centrale de ladite bande ainsi que les feuilles ou plaques serrées entre celle-ci et ltor- gane de protée. 6 - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la source de chaleur est constituée par un galet chauffant appliqué contre la bande de serrage. 7 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de chaleur est constituée par une barrette maintenue à une température élevée par passage d'un courant électrique au voi- sinage immédiat d'un point de la partie centrale de la largeur du brin utile de la bande de serrage, tandis qu'il est prévu une poulie pour maintenir les bords de la bande de serrage appliqués contre l'organe de portée de part et d'autre de la partie de cette bande exposée au rayonnement de la barrette. 8 - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe de portée est constitué par une seconde bande sans fin maintenue appliquée contre la première par des moyens appropriés et circulant avec celle-ci sur ses organes porteurs. 9 - Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'application de la bande de portée contre la bande de serrage comprennent un sabot appliqué élastiquement contre la bande de portée. 10 - Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'application de la bande de portée contre la bande de serrage comprennent un galet appliqué élastiquement contre la bande de portée. 11 - Appareil suivant l'ensemble des revendications 5 et 8, caractérisé en ce qu il comprend des galets de serrage et de refroidissement agissant sur la bande de portée entre ceux qui correspondent à la bande de serrage. 12 - Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'à la seconde bande est également associée une source de chaleur propre à échauffer la partie centrale de la largeur de celle-ci de façon qu'elle agisse comme la première sur les feuilles ou pla ques serrées entre les deux bandes. 13 - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la bande sans fin et ses organes porteurs sont montés sur un chariot susceptible de se déplacer par rapport à l'organe de portée établi sous la forme d'une table fixe, de manière à assurer le soudage de deux feuilles ou plaques sans que celles-ci aient à être déplacées dans l'espace.