Brevet FR2155801A1 — publié le 19730525

La présente inventionconeerne un procédé et un appareil destinés à la mise en forme d'une matière d'emballage ou d'enveloppement pour des ma@chandises, et ent particuller un procédé et uii appareil destinés s la mise en forme d'une matiere enveloppant un objet annulaire. Jusqu'à présent, le gainage des fils électriques et l'enveloppement de faisceaux de marchandises tubulaires de forme annulaire, de bandages d'automobile, ete..., était effectué d'habitude par l'enroulemet, à la main, de spires successives d'une bande de papier ou d'une bande de vinyle, ete..., autour des objets, à la manière d'un ressort hélicoldal. Une telle opération d'enveloppement effectuée avec une bande ordinaire est, d'habitude, exécutée à la main et nécessite un temps considérable. Elle est susceptible, dans certains cas, de donner à la marchandise emballée un aspect médioere. Ce procédé empêche presque tout t exumen des marchandises après leur enveloppement. De plus, il est presque impossible de réaliser un emballage étanche au liquide ou à l'air des marchandises avec des bandes classiques. De plaus, une telle opération d'enveloppement effectuée avec une bande elassique ne pent être exechtée mécaniquement. La présente invention concerne un procédé et un appareil destinés à la mise en forme d'une matière d'emballage pour des marchandises et des tubes de forme annulaire. En conséquence. elle concerne un procédé et tin appareil destins à la production d'une matière d'enveloppement qui permet un enveloppement facs le et sûr d'objets de forme annulaire. Elle concerne également un procédé et un al > parei 1 destinés à la mise en forme d'une matière en vue de la réa]isation d'un enveloppement étanche au liquide ou à l'air d'@@ de forme annulaire. Ce prod@dé consiste à allenger en p@@@@anen@ une feuille de matière dans le sens longitudinal, l'impertance de l'allongement variant dans le sens de la la##eur le la feuille, de serte que celle-ci prend une forme permunente qui permet l'enveloppement d'un objet annulaire, sans inte@valle d'@@@ entre l'enveloppe et l'objet. À titre d'exemple, on a décrit ci-après et représenté aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. La figure 1 est une vue de face d'un exemple lie mandrin de moulage et d'une pellicule de revêtement La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-ll de la figure 1 La figure 3 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, le revêtement étant partiellement arraché La figure 4 est une vue en perspective du revêtement arraché du mandrin et roulé partiellement La figure 5 est une vue de face d'un rouleau Les figures 6 et 7 sont des schémas illustrant le procédé de détermination de la forme du rouleau La figure 8 est une élévation représentant l'appareil destin à donner à la bande de pellicule, la forme du rouleau La figure 9 est une vue en plan suivant la ligne IX-IX de la figure 8 Les figures 10 et 11 sont des vues schématiques illustrant le procédé de détermination de la forme du rouleau d'un autre mode de réalisation Les figures 12 et 13 sont des schémas illustrant le procédé de détermination de la forme du rouleau d'un autre mode de réalisation La figure 14 est une élévation représentant l'ap- pareil destiné à donner à la bande de pellicule la forme du rou- leau et le mécanisme de stratification La figure 15 est une coupe suivant la ligne XV-XE de la figure 14 La figure 16 est une coupe du rouleau et du mécanisme de stratification La figure 17 est une coupe d'une marchandise aruL' laire et de la pellicule d'enveloppement d'un autre mode de réalisation. Sur la figure 1, la référence 20 indique un exem- ple de mandrin de moulage dont la forme annulaire correspond la forme d'une mirchandise qui doit être enveloppée rt celle représente également le revêtement arraché du mandrin qui, p exemple, est en fer. Le mandrin a E @ même forme et les même. mensions que les objets qui doivent être enveloppés. La référ i 22 indique un revêtement en pellicule qui enveloppe le mandrin 20 et qui est en une matière telle que, pir exemple, du chlorure tie vinyle, de l'aenylonitrile-butadiène-styrène, du polyéthylène, des polymères et copolymères de vinyle, qui est plestique mais présente, cependant, une certaine élasticité produite par des procédés connus. La référence 2@ indique une i igne de séparation ou ligne d'ouverture du revêtement 22, qui est produite par une découpe effectuée dans le sens radial du mandrin 20. La figure 2 est une coupe suivant 1 Le revêtement 22 et partiellement arrache du moule 20 à l'aide de la ligne de séparation. Le revêtement par tellement arraché 22' prend alors la forme qu'on voit sur la figure 3. La référence 28 indique la partie du revêtement 22 qui est alors étroitement en contact avec le mandrin 20 et la référence numérique 30 indique la partie dri revêtement qui en est détachée. C'est-à-dire qu'avec une pellicule qui a la même forme que le revêtement 22' partiellement arraché, il est possible d'envelopper facilement et sûrement des objets de forme annulaire, par le scellement des lignes d'ouverture ou de séparation 24 et 26 à l'aide d'une matière adhésive, d'une bande adhésive ou par une soudure à chaud. Théoriquement, il est possible de donner à la pellicule la forme du revêtement 22' par un procédé de roulage dans lequel une bande de pellicule plane est chauffée et presse sur un rouleau dont la forme est la même que la forme de la surface interne du revêtement partiellement arraché, 22'. Cependant, en pratique, il est presque impossible de donner t une bande de pellicule plane une telle forme, car la pente ou le gradient de la surface du rouleau est trop abrupte et la pellicule est consi- dérablement plissée ou ridée lorsqu'on lui donne cette forme. Conformément à l'invention, le revêtement 22' partiellement arraché est détaché parfaitement du mandrin 20, il est légèrement écarté, puis il est roulé dans la direction de la ligne de separation 26 de manière que, par exemple, sa surface @@ intérieure se trouve à l'extérieur de la fanon indiquée par la flèche sur la figure 4, afin de produire une feuille 36 de bande roustie ne comportant aucun pli appréciable, comme on le voit sur ladite filtre. Le rayon de la fouille roulée 36 doit être plus petit que le rayon du mandrin initial 20. Si le rayon de la feuille roulée 36 est plus grand que le rayon du mandrin 20, la feuille 36 est plisse. La feuille de bande roulée 36 prend la forme du rouleau métallique 38 qui tourne autour de l'axe 40. A l'aide d'un appareil qui sera décrit ci-après, une pellicule de matière thermoplastique est enroulée autour du rouleau 38 dont elle prend la forme, ctest-à-dire la même forme que la feuille de bande roulée 36. Le rouleau métallique 38, indiqué ci-dessus, permet de donner à la bande de pellicule plane en matière plastique la forme du rouleau beaucoup plus facilement qu'avec un rouleau dont la forme correspond au revêtement partiellement arraché 22' de la figure 3. La pellicule ainsi mise en forme est étalée sur l'objet de forme annulaire et elle reprend sa forme initiale du fait de son élasticité, de sorte qu'elle recouvre partiellement la marchandise de la mêrne manière que le revêtement 22' partiellement arraché recouvre le mandrin 20 de la façon représentée sur la figure 3. Par l'application d'une faible force qui fait tourner les extrémités écartées de la pellicule vers l'intérieur, cette dernière recouvre l'objet annulaire de la même manière que le revêtement 22 recouvre le mandrin 20 sur les figures 1 et 2. Notamment, lorqu'une telle pellicule est mise en forme p-ìr le rouleau 38, de la façon décrite plus haut, l'objet de forme annulaire peut être recouvert facilement et simplement en déployant les bords de la pellicule à l'extérieur de l'objet et par un mouvement de rotation de ses bords vers l'intérieur, imprimé avec une faible force. En conséquence, l'enve- lopj > ement de l'objet peut être effectué proprement et facilement, en rin temps très court. De plus, si les lignes d'ouverture 24 et 26 sont scellées avec un adhésif ou une bande adhésive appropriée, après envelop1)ement de l'objet, ce dernier peut être facilement emballé d'une façon étanche à l'air ou aux liquides. On voit que le procédé décrit ci-dessus permet l'enveloppement d'objets de forme annulaire, mais toutefois, il présente des inconvénients, en particulier en ce qui concerne la formation du rouleau metallique. On décrira ci-dessous un autre procédé permettant de déterminer la forme du rouleau 38 afin de supprimer l'inconvé- nient indiqué plus haut. Sur ltS figures 6 et 7, la référence 20 indique la section droite de l'objet annulaire qu'on voit sur la figure 2. Comme on le voit sur la figure G, la circonférence de la section droite circulaire du revêtement tubulaire 22 est divisée, par exemple, en douze parties égales dont les points de division sont indiqués sur le demi-cercle pr A, B, C... et G. Dans ce cas, une ligne droite prolongée qui passe par le centre de la section droite circulaire et par le centre O du revêtement tubulaire est indiquée par Y'Y et une ligne qui passe par le centre 0 et qui est perpendiculaire à la ligne droite Y'Y ainsi qu'à un plan passant par le revêtement annulaire 22 est indiqué par X'X. Sur la figure 6, les distances e les points A, B, C...et G et la ligne droite X'X sont indiquées spectivement par a, b, c...g. Comme on le voit sur la figure 7, un point A/1 est situé à une distane@ A/2 par exemple, vers le haut du point d'intersection O'des deux lignes droites X'X et ru qui se croisent perpendiculaireinent l'une l'autre et qui correspondent aux lignes X'X et Y'Y de la figure 6, à savoir dans la direction de Y'. Une ligne droite est tracée parallèlement à la ligne X'X et elle passe par un point de la ligne Y'Y situé à une distance b/2 du point O' dans la direction de Y'. On coupe les points de la ligne droite avec des cercles tracs autour du point A et dont le rayon est égal à un arc AB qu'on voit sur la figure 6 et qui est indiqué p.r B1.De même, on trace autour des points B1 des cercles dont le rayon est égal à un arc BC et qui coupent une ligne drei- te passant par un point de la ligne Y'Y situe a une listan@@ @/2 du point U', dans lu direction de Y', qui est parallèle à 'axe X'X et dont les points d'intersection extérienns par rapport à la ligne Y'Y sont désignés par C1. De même on a t racé d. ereles dont les rayons sent égaux aux ares CD, DE, @@ et FG.Oes dercles coupent les lignes droites passant par des joints de la ligne Y'Y à des distances égales à d/2, e/2, f/2 et g 2 du point 0' dans la direction de Y' et qui sont disposés parallèlement à l'axe X'X, les points d'intersection extérieurs étant désignés par D1 à c1 et les courbes réunissant les points étant indiquées par G1 F E1 D1 C1 B1 Q1 B1 C1 D1 E1 F1 G1. On fait tourner ces courbes autour de la ligne droite X'X pour engendrer la forme du rouleau 38. Le rouleau obtenu ainsi par le procédé décrit plus haut a pratiquement la même forme que le rouleau 38 de la figure 5. Dans l'exemple indiqué plus haut, on utilise une échelle 1/2 pour le dessin du rouleau. Mais l'échelle ne se limite pas à un facteur de 1/2, et il est possible théoriquement de prendre n'importe quelle échelle. Par exemple, si on prend une échelle de 1, la forme du rouleau est la même que la forme du revêtement 22' de la figure 3. Mais, comme indiqué précédemm@@t, il n'est pas avantageux en pratique d'utiliser une échelle de 1. Pour la même raison, des échelles plus grandes que 1 ou proches de 1 ne sont pas avantageuses en pratique. Au contraire, il n'est pas souhaitable, en pratique, que l'échelle soit trop petite du fait que la précision de la bande de pellicule mise en forme devient médiocre. Pour ces raisons, on prend une échelle d'environ 1/2 qui est préférable en pratique. Les figures 8 et 9 représentent le procédé et l'appareil destinés à donner à la bande de pellicule la forme voulue, à l'aide du rouleau métallique 38 indiqué plus haut. La matière est extrudée par une extrudeuse 42, par l'ouverture 45 d'une filière plane 44. L'épaisseur de la matière première extrudée est réglée par les dimensions de l'ou- verture 45. La matière première est à une température d'environ 200 C à l'ouverture 45, elle est liquide et elle n'offre aucune résistance à la traction du fait que son point de fusil est un peu inférieur à cette température. Lorsque la matière première chaude sort par l'ou- verture, elle est un peu refroidie par l'air envitonnant, et durcit légèrement, de sorte qu'elle peut être mise en forme faci 1 on'oiit La matière première extrudée par l'ouverture 15 a la forme d'une bande de pellicule mince et plane. Le rouleau 38 est disposé à l'endroit où la bande de pellicule mince et plane descend sous l'effet de la pesant ur, de manière que la bande vienne le toucher. Lorsque la bande touche le rouleau, elle s'enroule autour de calui-ci du fait de sa viscosité. Le ro@lean 38 tourne autour de son axe et il est refroidi par de l'eau ou un autre liquide ou gaz qui passe par son ouverture 56. La Dande de pellicule est refr@idie par le nouleau 38 pendant que ce dernier tourne et elle prend une forme permanente qui cerrespond à la configuration du rouleau. Lorsque la bande de pellicule chaude touche le rouleau 38, elle s'enroule étroitement autour de celui-ci du fait de sa viscosité et de sa faible résistance à la tr@ction. A volon té, la bande de pellicule peut outre pressée étroitement contre le le rouleau 38 par un rouleau 46 en caoutchoue. Lorsque la bande de pellicule a été mise en forme, elle est séparée du rouleau 38 et elle est entraînée vers le mé- canisme d'enroulement par des rouleaux 50 et 52. La référence 54 désigne des rouleaux d'élargissement dont le rayon varie suivant leur axe et qui tournent librement. torsque la bande 48 mise en forme est placée entre le rouleau d'élargissement 54 et le rouleau d'entraînement 52, ce dernier en tournant, élargit la bande de pellicule 48 et redresse les deux extrémités Sans rouleau d'élargissement 38, les ondulations ou plis Go ne peuvent être réduits ni resserrés, et daits ce cas la manipulation de la pellicule mise en forme est difficile. La bande de pellicule 48 entraînée par les rouleaux 50 et 52 est enroulée finalement sur un rouleau 68 qui permet de la transporter et de la manipuler facilement. Le rouleau 68 a presque la même forme clue le roiS eau 38, mais il est en matière plastique ou en papier. Un rouleau 64 monté sur un bras 62 tourne librement, arrondit la partie médiane 66 de la bande 48 et redresse les bords entre le rouleau d'entraînement 52 et le rouleau d'emmagasinage 68. De cette façon, la bande de pellicule 70 mise en forme est enroule autour du rouleau d'emmagasinage 68, sensiblement suns aucun pli ni ride. De ce fait, une bande de pellicule de grande longueur peut être enroulée suivant un rayon plus petit qu'une bande de pellicule mise en forme et enroulée par un procedé ordinaire appliqué à une bande plane. il va de soi que la forme du rouleau ne se limite pas aux formes représentées sur les figures 6 et 7 et qu'il peut être modifié en fonction de la destination et te la forme des marchandises qui doivent être enveloppées. La ligne d'ouverture 26 peut être coupée à un autre endroit que I'emplacement représenté sur la figure 2, par exemple sur la surface extérieure du mandrin 20. A l'exception de la ligne de coupe, la forme du rouleau peut être déterminée à peu près de la même manière que celle qui est représentée sur les figures 6 et 7. Lorsque ce rouleau est monté dans l'appareil des figures 8 et 9, il permet la mise en forme d'une bande de pellicule dont la ligne de réparation est située sur sa surface extérieure, lorsqu'elle enveloppe un objet annulaire. Dans les formes de réalisation décrites plus haut, la largeur de la bande est égale à la longueur circonférentielle de l'élément annulaire. Lorsque la largeur de la bande est plus grande que la longueur circonférentielle de l'élément annulaire, c'est-à-dire lorsque la largeur du rouleau est plus grande que la largeur représentée sur les figures 5 à 7, la bande de pellicule mise en forme par le rouleau recouvre partiellement en deux couches l'objet annulaire. Dans les formes de réalisation décrites ci-dessus, les axes des rouleaux sont disposés perpendiculairement au sens longitudinal de la bande et les positions relatives du rouleau et de la bande sont déterminées. Cependant, la position relative du rouleau par rapport à la bande peut être modifiée pendant le fonctionnement ou bien l'axe du rouleau peut ne pas être perpendiculaire au sens longitudinal de la bande. Dans ce cas, la ligne de séparation de a bande de pellicule s'enroule autour de l'élé- ment annulaire pendant son enveloppement. La figure 10 représente une coupe d'un mandrin 20 semblable a celui de la figure 6 à l'exception d'un rebord 72. Pour simplifier, on ne décrira et on ne représentera que les différences par rapport au mode de réalisation de la figure 6. Le rebord 72 est également indiqué par H et ' distance entre le point H et la ligne droite X-X est indiqu > par iDes cercles ayant pour rayons la longueur du segment GH sont tracés et coupent les lignes droites passant par des points de la ligne Y' @ Y1 situés a une distance h/2 du point 0', dans la direction Y' et qui sont tracées parallèlement à la ligne X'X, les points d'intersection extérieurs étant indiqués par I{î On fait tourner les courbes qui réanissent les points et qui sont connues d'après les figures 6, , 10 et 11 autour de la ligne droite X'X afin d'obtenir le dessin du rouleau La bande de pellicule mise en forme ù l'aide de ce rouleau comporte un rebord 72 lorsqu'elle enveloppe un objet annulaire. Le reboid 72 est extrêmement commode pour le scellement. Dans les formes de réalisation décrites plus haut, l'objet annulaire est circulaire en section droite, mais la présente invention ne se limite pas à des formes circulaires. La figure 12 représente la coupe transversale d'un mandrin annulaire 20' de section droite rectangulaire. Les points qui sont situés aux coins et aux centres des surfaces sont indiqués par J, K, L et M comme on le voit sur la figure 12. De la meme façon que sur les figures 6 et 7, des lignes parallèles à X2X'2, des arcs de longueur JK, KL, L, M et une échelle appropriée permettent d'obtenir les points j1, K1, L1, M1 qu'on voit sur la figure ). On fait tourner ensuite les courbes qui réunissent les points M1, L1, K1, J1, K1, L1, M1 autour de la ligne droite X2X'2 afin d'obtenir le dessin L'épaisseur de la bande de i > eîlicule est deter- minée de la façon indiquée ci-après. Dans le procédé décrit ci-dessus, lorsque la pellicule de matière première est mise en forme par le rouleau, le milieu de sa largeur est allongé, tandis que ses bords ne le sont pas. De ce fait, le milieu de la pellicule est plus mince que les bords, si l'épaisseur de la bande dc pellicule 1 Pour supprimer cet inconvénient, il fait négle la distance d'ouverture de la filiére plane 14. C'est @@@re @@@ l'ouverture 45 doit être plus grande au centre que ses bords. En conséquence, le milieu de la bande de pellicule d@ mati@re première est plus épaisse et ses bords sont plus @@@@@s. lersque la bande est mise en forme par le rouleau 38, son @entre st allongé et s'amincit. On peut obtenir ainsi une bande de pellicule mise en forme, d'épaisseur uniforme. Au contraire, si l'on désire produire une bande de pellicule mise en forme dont l'épaisseur transversale n'est pas uniforme, on utilise une filière dont ltouverture n'est pas uniforme. Une partie quelconque de la bande de F,Ql licule est épaisse, tandis que les parties restant s sont minces. La partie épaisse de la pellicule constitue un renforcement pour l'enveloppement des objets. Un autre mode de réalisation avantageux représenté té sur la figure 14 est presque le même que celui qui est repré- senté sur la figure 8 à l'exception du fait qu'il comprend un mécanisme de stratification. Au point où la pellicule 47 de matière brute touche le rouleau 38, une bande 78 de largeur voulue et de matière appropriée qui est déroulée d'un rouleau 76 est disposée encre le rouleau 38 et la pellicule 47. La bande 78 adhère à la pellicule du fait que celle-ci est chaude et molle au moment où elle vient en contact avec la bande 78. A volonté, la pellicule et la bande 78 peuvent être pressées l'une contre l'autre par un rouleau 46' en caoutchouc aux silicones. Lorsque la bande 78 est une matière résistante telle que par exemple une bande d'étoffe tissée, elle constitue un renforcement. Lorsque la bande 78 est en papier ou en étoffe tissée avec une matière anticorrosive, la bande de pellicule rise en forme peut non seulement envelopper des objets annulaires d'une façon étanche à l'air ou au liquide, mais elle peut égale- ment empêcher les matières de rouiller. Lorsque la bande 78 comprend un fil 80 métalli Les figures 16 et 17 représentent une autre forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 17, la section droite du produit annulaire 20 est rectangulaire, et elle est sem@ia- ble à celle qui est représentée sur la figure 12. Les deux extrémités de la bande 48 sont allongées afin de venir en cot,ict l'une avec l'autre. Le rouleau 38 est allongé jusqu'à L1et M, la bande 7 est collée ft la pellicule 47. A volonté, la pellicule et la bande 78 sont pressées 1 'une contre l'antre par un rouleas 4G' en caoutchouc aux silicones. Lorsqu'on insère une bande de renfereement, on peut placer un fil 80 de benne conductibilité électrique entre la pellicule 48 et la bande 78. Le fil 80 pent autre un fil tii acier inoxydable d'un diamètre d'environ 0,15 mm, un fil de cuivre ou une bande. Après enveloppement d'un produit annulaire avec la bande 48, ses deux extrémités sont presses l'une contre l'autre. Le fil 80 est mis ensuite sous tension, il s'échauffe par effet Joule et la pellicule 48 est scellée à la chaleur. Par exemple, un fil d'acier inoxydable de 0,15 mm est placé entre deux feuilles de pellicule d'une épaisseur de 0,1 mm et un courant électrique de 2 à 3 ampères appliqué pendant 2 secondes suffit pour le scellement. 11 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportes à la présente invention sans sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de mise en forme d'une matière d'en- veloppement en forme de bande de peli icul e de matière plastique destinée -i i 'enveloppement d'un objet de forme annulaire, carac- térisé en ce qu'il consiste a enrouler la pellicule sur un roulean afiii de lui donner la forme de ce dernier. 2. Procédé de mise en forme d'une matière d'enveloppement destince a envelopper un objet de forme annulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un rouleau dont la @@@tion droite présente, le long de son axe de rotation, un profil déterminé suivant le diamètre extérieur, le diamètre intérieur et le forme de la section droite de l'objet de forme annulaire qui doit être enveloppé, ladite forme de la section droite de l'objet tant située dans un plan perpendiculaire au plan médian de l'objet de forme annulaire. 3. Procédé pour la mise en forme d'une matière destinée à envelopper un objet de forme annulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à envelopper le rouleau à l'aide d'une bande de pellicule de matière plastique fondue pendant qu'une partie de ladite pellicule de matière plastique fondue est refroidie continuellement durant ce processus d'enveloppement, de manière que la bande prenne une forme permanente de configuration courbe. 4. Procédé de mise en forme d'une matière destinée à l'enveloppement d'un objet de forme annulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à donner à une bande de pellicule de matière plastique la forme du rouleau, à tirer la bande transversalement et à l'enrouler sur un rouleau, le centre de la bande de pellicule étant arrondi dans la direction longitudinale afin d'enrouler la bande de matière plastique sans aucun pli, 5.Appareil pour la mise en forme d'une matière d'enveloppement constituee par une bande de pellicule de matière plastique destinée N envelopper un objet de forme annulaire, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation en matière plastique fondue, une filière plane donnant a la matière plastique fondue la forme d'une bande de pellicule plane, un rouleau donnant à ladite bande sa propre forme et comportant un dispositif destiné à refroidir I bande de pellicule, un dispositif d'élargissement tirant la bonde de pellicule mise en forme transversalement et un ergane enroulant la pellienle mise en forme sur un rouleau. 6. Appareil suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le profil de la section droite dn rouleau, le long de son axe de rotation, est déterminé suivant un di@mètre extérieur, un diamètre intérieur et la forme tie 1,1 section droite d'un objet de forme annulaire qui doit être enveloppé, la forme de la section droite de 1 'objet étant situe dans un p1 an perpen- diculaire au plan médian dudit objet.