Brevet FR2244611A1 — publié le 19750418

La présente invention se réfère a la réalisation de fines perforations dans des pellicules thermoplastiques de très faible épaisseur, telles que celles utilisées pour l'emballage de produits alimentaires et autres. On sait que 52 les emballages faits à partir de pellicules de matière thermoplastique présentent des avantages considérables qui expliquent leur très grande diffus ion dans la pratique, il est des cas où leur étanchéité quasi absolue constitue un inconvénient, le produit emballé devant pouvoir "respirer". Pour y remédier on a eu l'idée de percer la pellicule d'une multiplicité de très fines perforations de manière que ltemballage soit perméable à ltair tout en continuant à protéger efficacement le produit emballe. On a proposé de nombreux procédés et/ou dispositifs pour la réalisation de telles perforations. C'est ainsi, par exemple, qu'on a soumis la pellicule à l'action ddun courant de gaz chaud pendant qu'elle est maintenue sur une surface metallique perforée convenablement refroidie, de manière que le gaz puisse la ramollir et la traverser au droit de chacune des perforations de la surface diap- pui. On a également utilise des aiguilles chauffées, des rouleaux portant des saillies qui appliquent la pellicule contre une surface chauffante, etc....Toutes ces méthodes exigent un appareillage com plique et coûteux, En outre si l'on veut changer le diamètre des perforations réalisées sur la pellicule on doit è chaque foisarrê- ter et démonter l'appareil considéré pour remplacer certains de ses éléments par d'autres adaptés au nouveau diamètre désiré. L'invention vise à remédier aux inconvénients qui précèdent et à permettre d'établir des appareils à perforer les pellicules thermoplastiques qui ne comportent aucune complication particulière, qui puissent fonctionner en continu à très grande vitesse en assurant ainsi une forte production, et avec lesquels il soit possible de régler à volonté le diamètre des perforations sans avoir à modifier l'un quelconque des éléments de l'appareil considéré, et même au besoin sans arrêter celui-ci. Conformément à l'invention l'on réalise chaque perforation en appliquant à la pellicule pendant un temps déterminé un faisceau de rayons infra-rouges provenant d'une source quasi-ponctuelle si- tuée au voisinage immédiat de l'une de ses faces. L'expérience montre que dans ces conditions la matière thermoplastique fond localement en face de la source et que sous l'effet des forces capillaires elle se perfore, le diamètre de la perforation ainsi obtenue étant fonc tion du temps dlapplication du faisceau. Dans une forme d'exécution préférée, la source de rayons infrarouges est constituée par le sommet d'une boucle réalisée à partir d'un élément résistant électrique filiforme (fil proprement dit ou ruban). Pour mieux localiser l'action d'une telle source sur la pellicule, on loge la boucle dans un trou pratique dans une plaque en matière isolante. On conçoit qu'une telle plaque puisse comporter une multiplicité de trous et que les boucles en fil ou ruban résistant qui sty trouvent logées puissent être reliées électriquement les unes aux autres sur la face de la plaque opposée à celle contre laquelle on applique la pellicule à perforer.Il suffit alors de faire passer le courant pendant le temps prévu (de l'ordre d'une faible fraction de seconde) pour-que toutes les boucles soient portées à l'incandescence et agissent simultanément sur la pellicule. Pour réaliser un appareil fonctionnant en continu, on peut monter une succession de telles plaques isolantes sur un tambour ou sur une ou plusieurs channes. L'amenée du courant peut alors être assurée par des frotteurs portant sur des rails dont il suffit de faire varier la longueur utile pour régler le temps d'application du rayonnement infra-rouge et par conséquent le diamètre des perforations réalisées sur la pellicule. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques quelle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe partielle à grande échelle d'un dispositif de plaque isolante renfermant des boucles résistantes propres à constituer sources quasi-ponctuelles de rayons infra-rouges conformément à l'invention. Fig. 2 est la vue en plan correspondante. Fig-. 3 est une coupe de détail à plus grande échelle montrant l'action d'une boucle résistante sur une pellicule thermoplastique. Fig. 4 et 5 indiquent comment l'on peut agencer un ruban résistant propre à constituer une série de boucles rayonnantes, pour que son échauffement se localise au droit de celles-ci. Fig. 6 est une vue de côté d'une boucle indiquant la partie dont la résistance linéaire a été augmentée suivant l'une des dispositions de fig. 4 et 5. Fig. 7 est une vue de côté représentant très schématiquement la disposition générale d'une machine continue comportant ap pli@tion de l'invention. Fig. 8 est une vue en plan de l'une des plaques élémentaires de cette machine Fig. 9 est une coupe partielle suivant IX-IX montrant le rontage de la plaque @ lémentaire sur I une des chaînes de la machine ainsi que le dispositif de rails d'amenée de courant. Le dîsposizi représenté en fig. 1 comprend une plaque isolante 4 dans laquelle on a percé des rangées de trous la. Dans chacun de ces trous est logée une boucle 2a d'un ruban métallique 2 de faible section comportant une largeur notablement inférieure au dia- entre du trou.Comme montré chaque boucle 2a correspond à un replia- ge d'environ 1800, la position de la boucle dans le trou la étant telle que son sommet se trouve légèrement au-dessous de la face supérieure 1b de la plaque t. Toutes les boucles 2a d'une meme rangée de trous la (ou à tout le moins d'une fraction d'une telle rangée) sont établies à partir du meme ruban 2 de façon à se trouver élec triquement en série les unes avec les autres, ce ruban 2 étant appliqué contre-la face inférieure lc de la plaque 1 entre les trous la successifs. Contre la face inférieure 1c de la plaque 1 est appliquée une couche isolante mince 3 de très faible épaisseur sous laquelle est disposée une plaque 4 faite en un métal bon conducteur de la chaleur (cuivre, par exemple). Pour utiliser le dispositif de fig. I et 2 l'on applique la pellicule à perforer 5 sur la face supérieure lb, puis l'on envoie dans le ruban 2 une impulsion de courant de durée contrôlée et comportant une tensicn suffisante pour échauffer fortement celui-ci. Les boucles 2a qui sont libres dans les trous la sans contact avec une paroi solide froide, atteignent ainsi l'incandescence, et elles é- mettent un rayonnement infra-rouge que les parois des trous la canalisent en direction de la face supérieure lb. La petite surface de la pellicule 5-qui recouvre chaque trou la considéré reçoit ainsi un faisceau infra-rouge intense lequel amène presque instantanément la matière à l'état liquide ou semi-liquide. L'expérience montre que dans ces condition les forces capillaires ou tensions superficielles déterminent la rupture de cette surface et a forma- tion d'une perforation circulaire 5a bordée par un bourrelet 5b, le diamètre de cette perforation dépendant de 11 durée et de l'intensi- té de l'écha@ffement. Bien entendu le ruban 2 tend à s'échauffer sur toute sa lon gueur sous l'effet du courant électrique, mais les parties serrées contre la face inférieure lc de la plaque 1 se trouvent en contact d'échange de chaleur avec cette Ltaque et la couche 3, laquelle est elle-meme en contact avec la plaque métallique4, de sorte qu'elles n @ atteignent qutune température assez modérée pendant l'impulsion de courant. Bien entendu l'on a avantage à cet égard à prévoir la couche 3 aussi mince que possible ainsi qu'à la réaliser en une matière relativement insensible à la température et bonne conductrice thermique.Un tissu de verre imprégné au polytétrafluoréthylène (Téflon) convient parfaitement à cet égara De son c8té la plaque i doit autre faite en une matière ne se dégradant pas exagérément sous l'effet de la chaleur; on peut notamment utiliser à cet effet des thermodurcissables éventuellement chargés de fibres de verre ou d'amiante. On peut éventuellement songer à localiser l'échauffement du ruban 2 par une diminution relative de sa section au droit des sommets des boucles 2a. Il est possible, par exemple, d'entailler localement ce ruban le long de ses bords, comme indiqué en 2b en fig. 4, ou d'y poinçonner un trou tel que 2c, fig. 5. En agençant les choses de manière telle que sur le ruban replié ces réductions de section se trouvent situées à peu près au sommet de la boucle 2a, ctest-3- dire dans la partie comprise entre les points A et B en fig. 6, on est assuré que la chaleur sera concentrée au point d'émission du faisceau infra-rouge et qu'elle n'affectera pratiquement pas les autres parties du ruban. Fig. 7 à 9 montrent comment llon peut réaliser une machine continue pour la mise en oeuvre de l'invention. La machine retrésentée comprend deux channes sans fin parallèles 6 (fig. 7) portées par deux roues dentées 7 dont l'une est entraînée par un moteur non représenté. Ces channes portent en guise de traverses des plaques isolantes 1 telles que celle de fig. 1 et 2 comportant chacune une ou plusieurs rangées de trous la (quatre dans l'exemple figuré). En fig. 8 une seule plaque 1 a été représentée, mais on comprend que sur les chaines ces plaques se suivent sans interruption. La fixation des plaques peut s'effectuer, notamment, par le moyen d'équerres 8 (fig. 9) solidaires des maillons latéraux qui réunissent les rouleaux successifs de la channe considérée.Sur leur parcours supérieur les channes 6 sont supportées par des rails 9 de manière à ce que les plaques i successives constituent une table rigide sur laquelle la pellicule 5 à traiter est ap pliquée par des moyens appropriés tels que des rouleaux 10 (fig 7) faits en une matière non conductrice de la chaleur pour ne pas troubler 11 opération de perforation (il est d'ailleurs possible d'entailler ces rouleaux au droit des perforations) Chaque plaque 1 comporte a 1'une de ses extrémités une série de frotteurs dépassants 11 (fig. 8) alignés avec les rangées de trous la et qui portent sur un rail conducteur latéral fait de deux éléments 12 et 13 dont l'un est fixe en position tandis que 1 autre est réglable de manière à dépasser plus ou moins au-delà du premier.Chaque frotteur 11 est relié au ruban 2 de la rangée avec laquelle il est aligné. A l'autre extrémité de la plaque 1 considérée les quatre rubans 2 sont reliés à un frotteur unique 14 qui coopère avec un rail latéral fixe 15 de grande longueur. Les rails 12 et 13 d'une part et 15 d'autre part sont relies électriquement au secondaire 16 d'un transformateur d'alimentation. -On comprend que lorsque les frotteurs il rencontrent les rails 12 et 13 tandis que le frotteur 14 porte contre le rail 15, le courant traverse les rubans 2 et provoque le phénomène de perforation de la pellicule. Pour une même vitesse des chines la durée de l'impulsion de courant dépend de la longueur de l'ensemble des deux rails 12 et 13. En déplaçant le rail mobile 13 on peut donc la faire varier entre un minimum et un maximum, par exemple entre 75 et 150 millisecondes.On peut ainsi régler à volonté le diamètre des perforations sans avoir à changer quoi que ce soit à la machine, au contraire des machines de la technique antérieure où la dimension des perforations est positivement commandée par des organes précis qu'il faut démonter et remplacer quand on veut modifier cette dimens ion I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnee 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'exécution décrits par tous autres équivalents. On comprend qu'on pourrait régler le diamètre des perforations en agissant non pas sur la durée de l'impulsion de courant, mais bien sur son intensité.Il serait également possible d'assurer ce réglage en éloignant ou en rapprochant par des moyens appropriés les sommets des boucles 2a de la pellicule thermoplastique 5. Dans la machine de fig. 7 à 9 les plaques isolantes élémentaires 1 et leurs accessoires pourraient être montés non pas sur des chaines sans fin, mais bien sur un tgmhour. L'application de la pellicule sur les plaques pourrait être obtenue par d'autres moyens que les rouleaux 10, par exemple par une contre-bande sans fin glissant sous une table à ressorts ou, mieux, par un courant d1 air injecte dans un caisson prévu au-dessus de la pellicule et des plaques. Comme par ailleurs la vitesse maximale de la machine est limitée par le temps nécessaire au refroidissement des plaques entre deux opérations, L'con pourrait avoir avantage a refroidir positivement cellesci avant leur arrivée au poste d'application de courant électrique, par exemple par le moyen de courants d'air judicieusement orientés pour frapper les plaques métalliques 4. Pour assurer la constance rigoureuse des reglages on pourrait alimenter la machine a travers un régulateur de tension de type quelconque. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé pour la perforation de pellicules thermoplastiques, caractérisé en ce que pour chaque perforation l'on applique à la pellicule pendant @ @ @@mps déterminé @n faisceau de rayons infra- rouges provenant d'une source quasi-ponctuelle située au voisinage immédiat de l'une de ses faces. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on règle le diamètre ds perfórations en agissant sur la durée d'application du faisceau. 5 - Dispositif pour la mise er @euvre du procédé suivant la re- vendication 1, caractérise en ce que la source de rayons infra-rouges y est constituée par le sommet d'une boucle réalisée à partir d'un élément résistant électrique filiforme (fil ou ruban). 4 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que chaque boucle est logée dans un trou pratiqué dans une plaque en matière isolante, le sommet de la boucle se trouvant à une petite distance de la face de cette plaque sur laquelle la pellicule à travailler doit etre appliquée. 5 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque comporte une multiplicité de trous, les boucles de fil ou ruban résistant que ces trou renferment étant montées en série ou en parallèle. 6 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les trous de la plaque isolante sont répartis par rangées, les boucles de chaque rangée étant réalisées à partir d'un meme fil ou ruban. 7 - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les parties du fil ou ruban situées entre les boucles successives sont refroidies par une plaque métallique dont elles sont isolées électriquement par une mince couche de matière isolante. 8 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le fil où ruban résistant est de section réduite dans les parties constitutives du sommet des boucles de manière à y concentrer la production de chaleur. 9 - Machine pour la perforation en continu de pellicules ther moplastiques par le moyen de dspositif suivant 1 rune quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une succession sans fin de tels dispositifs portés par des organes mobiles et équipés de frotteurs qui viennent au passage en contact avec des rails d'alimentation dont l'un au moins est de longueur réglable de manière à permettre le réglage de la durée de l'impulsion de courant appliquée aux dispositifs sans avoir a modifier la vitesse de déplacement des organes porteurs