Brevet FR2537054A1 — publié le 19840608

Dispositif de soudage et de coupe de films de matières plastiques thermosoudables La présente invention concerne des dispositifs de soudage et de coupe de films de matières plastiques thermosoudables que comprennent les installations de fabrication de sachets, sacs et manchons en matières plastiques notamment, et qui sont utilisées en particulier dans les industries de l'emballage et du conditionnement. L'invention se rapporte plus précisément aux dispositifs de soudage et de coupe qui comprennent - une presse de soudage, munie de deux mors ou mâchoires métalliques mobiles l'un par rapport a lgautre, et destinés à être rapprochés et appliqués l'un contre l'autre puis écartés l'un de l'autre cycliquement, dans une direction sensiblement perpendiculaire a une direction de défilement cyclique d'au moins deux films de matières plastiques thermosoudables qui passent entre les mors, et dont chacun des mors présente, par rapport au sens de défilement des films, une partie antérieure et une partie postérieure séparées l'une de l'autre par un intervalle, - une tête de soudage antérieure et une tête de soudage postérieure, sensiblement transversales, dont chacune comprend un organe chauffant à face plane s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire aux directions respectivement de déplacement des mors et de défilement des films, et est solidaire de la partie antérieure ou postérieure correspondante d'un mors, et se trouve appliqué par ladite face plane contre une face plane d'un support en caoutchouc de silicone solidaire de la partie antérieure ou postérieure correspondante de l'autre mors, lorsque les deux mors sont appliqués l'un contre l'autre, afin de souder les films, et - un organe de coupe des films, disposé au repos dans l'intervalle délimité entre les deux parties d'un mors et déplacé cycliquement, parallèlement à luimême, dans une direction sensiblement parallèle a la direc tion de déplacement des mors, entre les deux têtes de soudage par un mécanisme de translation en va-et-vient, de manière à couper les films entre les deux têtes de soudage On connaît déjà des dispositifs de soudage et de coupe de ce type, dans lesquels l'organe chauffant de chaque tête de soudage est constitué par une résistance électrique en forme de ruban chauffant, fixée sur une face plane d'un support en caoutchouc de silicone qui est tournée vers la face plane du support de la partie correspondante de l'autre mors.Le ruban chauffant et le support sur lequel le ruban est fixé sont attachés à une extrémité d'une partie d'un mors et recouverts, ainsi que cette extré- m , d'une gaine protectrice de polytétrafluoréthylène, or e, qui qui é la fusion des films par -contact direct des résistances avec eux ; une gaine analogue recouvre également le support en caoutchouc de silicone et l'extrémité à laquelle il est attaché sur la partie correspondante de l'autre mors. Ces réalisations ont pour désavantages que ces gaines vieillissent relativement vite en service, notamment du fait de la source de chaleur relativement concentrée que constituent les résistances électriques en forme de ruban chauffant des têtes de soudage, et que ces résistances sont enfoncées dans les supports en caoutchouc de silicone auxquels elles sont fixées, à la suite des nombreuses compressions successives des mors de la presse l'un contre l'autre1 ce qui endommage les têtes de soudage et altère leur fonctionnement. De plus, en raison de la dilatation thermique qu'elles- subissent, ces résistances électriques en forme de ruban chauffant se détériorentsen particulier a leurs extrémités transversales. Par ailleurs, l'organe de coupe,qui équipe les dispositifs connus de ce type, est souvent un élément chauffant filiforme, tel qu'une résistance électrique en forme de fil, qui s'étend transversalement et sensiblement parallèlement aux films, et qui vient couper ces derniers par fusion entre les deux têtes de soudage. Ceci a pour inconvénients de produire des gaz qui proviennent de la décomposition à la chaleur et de la fusion des matières plastiques. De plus, le fil chauffant se salit et serecou- vre de résidus de décomposition et de combustion de ces matières plastiques, ce qui émousse sa capacité de coupe et finit par provoquer sa rupture. Par la présente invention, on se propose de remédier à ces divers inconvénients, et 1 t invention a pour objet un dispositif du type précité dans lequel l'organe chauffant de chaque tête de soudage assure un chauffage régulièrement réparti. L'invention a également pour but un dispositif du type précité dans lequel l'organe chauffant de chaque tête de soudage n'est pas susceptible d'entraîner la fusion des films de matières plastiques par contact direct, et n'a pas besoin d'être protégé par une gaine. L'invention a encore pour but un dispositif du type précité, dont les têtes de soudage ne sont pas susceptibles de s'endommager par l'enfoncement de leur organe chauffant dans un support. Un autre but de l'invention est de concevoir un dispositif du type précité qui n'est pas sali à l'usage par les dépôts et/ou la solidarisation de bavures de matieres plastiques occasionnés par la coupe ou le soudage des films. Enfin, l'invention a également pour but un dispositif du type précité comportant un organe de coupe bien moins fragile que ceux qui équipent les dispositifs de l'état de la technique. A cet effet, le dispositif selon l'invention, du type précité, se caractérise par le fait que chaque organe chauffant est constitué directement par la partie métallique correspondante d'un mors, ce qui assure une bonne indéformabilité de la tête de soudure correspondante, et une bonne répartition de la chaleur non seulement dans la partie métallique du mors mais également dans les portions de films qui v#iennent au contact de la face plane d'appui de la partie métallique correspondante. Dans une forme de réalisation avantageuse par sa simplicité de réalisation, les deux parties métalliques qui constituent les organes chauffants des deux têtes de soudage sont délimitées sur un premier mors par une gorge sensiblement transversale que présente l'extrémité de ce premier mors qui est tournée vers le second mors et dont la section est, de préférence, sensiblement trapézoidale parallèlement à la direction de défilement des films. De préférence, afin d'empêcher le dépôt de salissures ou de bavures provenant de la décomposition des matières plastiques des films à la chaleur, entre les deux têtes de soudage, la face plane de chaque partie du premier mors, qui est tournée vers le support en caoutchouc de silicone de la partie correspondante du second mors, se prolonge vers la gorge qui sépare les deux parties du premier mors par une face d'un isolant. thermique antiadhérent vis-à-vis des matières plastiques des films. De même, afin d'empêcher des dépôts analogues dans la gorge, les faces tournées l'une vers l'autre des deux parties du premier mors sont également revêtues d'un isolant thermique anti-adhérent vis-à-vis des matières plastiques des films. Selon un exemple de réalisation avantageux sur le plan de la simplicité des la structure, l'isolant thermique anti-adhérent se présente sous la forme d'un élément transversal de section sensiblement en forme de U disposé dans la gorge du premier mors et qui s'ouvre en direction de l'intervalle qui sépare les parties du second mors, et cet isolant thermique anti-adhérent est de préférence un stratifié de verre et de polytétrafluoroé thylène. De même, afin de simplifier encore la#struc- ture et donc de diminuer les coûts de fabrication, le premier mors est un bloc métallique, de préférence en aluminium, dans lequel est noyé un dispositif de chauffage, comprenant de préférence au moins une résistance électrique chauffante, et une sonde de régulation en température des têtes de soudage est également noyée dans le premier mors, de préférence entre le dispositif de chauffage et la gorge, de sorte que les organes chauffants des têtes de soudage ainsi réalisés ne peuvent entraîner la fusion des films de matières plastiques par contact direct avec ces derniers et n'ont pas besoin d'être protégés par des gaines en polytétrafluoroéthylène. Afin de protéger les supports en caoutchouc de silicone, qui coopèrent avec les faces planes chauffantes de la zone de soudage des parties du premier mors, ces deux supports sont fixés chacun dans une rainure d'une partie du second mors, de manière d'une part à délimiter l'intervalle entre les deux parties de ce second mors et d'autre part à venir légèrement en saillie vers le premier mors par rapport à la face de la partie correspondante du second mors qui est tournée vers le premier. Selon l'invention, et afin d'éviter tout risque de rupture de l'organe de coupe, ce dernier est une lame de coupe, de préférence en acier, dont l'extrémité qui vient couper les films est de préférence munie de-dents. Dans l'exemple préféré de réalisation, cette lame de coupe est guidée dans l'intervalle qui sépare les deux parties du second mors, de sorte que son extrémité qui coupe les films vienne en saillie dans la gorge du premier mors lors de la coupe, alors que les films sont immobilisés par pincement entre les deux mors. Pour mieux faire comprendre l'objet de lrin- vention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple illustratif, un mode de réalisation représenté sur l'unique figure annexée, qui est une vue en coupe verticale, parallèlement à la direction de défilement des films de matières plastiques thermosoudables, d'un dispositif de soudage et de coupe selon l'invention. En référence à la figure unique, le dispositif comprend une presse de soudage verticale comportant un mors supérieur 1, déplacé verticalement par un vérin hydraulique ou pneumatique 2 et guidé sur un bâti (non représenté), afin d'être rapproché et appliqué contre un mors inférieur fixe 3, puis d'être écarté cycliquement de ce dernier.Le mors supérieur 1 est constitué par un bloc parallélépipédique d'aluminium divisé en deux parties sensiblement identiques et disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre par un intervalle 4, qui s'étend transversalement par rapport à la direction de défilement de deux films de matières plastiques thermosoudables 5, par exemple en polyéthylène, en chlorure de polyvinyle, en polypropylène, etc., de 10 à 150 oum d'épaisseur, qui passent entre les mors 1 et 3 et sont cycliquement avancés d'une certaine longueur, sensiblement en direction horizontale, dans le sens indiqué par la flèche F. L'intervalle 4 s'étend transversalement sur une distance légèrement supérieure à la largeur des films 5 et sépare donc une partie antérieure 6 du mors supérieur 1 d'une partie postérieure 7 de ce même mors 1. Dans la partie médiane supérieure du mors 1 est aménagé un logement dans lequel est maintenu le cylindre d'un vérin hydraulique ou pneumatique, représenté schématiquement et désigné d'une manière générale par la référence 8, dont la tige entraîne en translation verticale selon un mouvement cyclique de va-et-vient,un uncoulisseau 9 monté coulissant dans l'intervalle 4 et auquel est fixée l'extrémité supérieure d'une lame de coupe transversale 10, en acier, qui s'étend sur toute la dimension transver sale de l'intervalle 4 En position de repos de la lame de coupe 10, dans laquelle le coulisseau 9 est remonté dans la partie supérieure de l'intervalle 4 par le vérin 8, l'extrémité inférieure de cette lame 10, qui présente des dents délimitées dans la partie d'extrémité inférieure biseautée par des pans inclinés selon des angles différents, est protégée dans la partie inférieure de l'intervalle 4 entre deux supports en caoutchouc de silicone 11. Ces supports 11, de forme parallélépipédique allongée, sont disposés transversalement et fixés chacun dans une rainure usinée à angle droit dans le coin inférieur qui borde l'intervalle 4 de l'une des parties antérieure 6 et postérieure 7. Chaque support 11 présente une face plane tournée vers la face plane en regard de l'autre support 11, et qui vient dans le prolongement de la face plane délimitant l'intervalle 4 de la partie 6 ou 7 à laquelle ce support 11 est fixé. La face de chaque support 11 tournée vers le mors inférieur 3 est plane et légèrement en saillie vers le mors inférieur 3 par rapport a la face plane de l'extrémité inférieure de la partie 6 ou 7 correspondante. Le mors inférieur 3 est un bloc massif et de forme parallélépipédique d'aluminium, dont l'extrémité supérieure a été usinée de façon à présenter, dans la direction de défilement des films 5, une section en forme de trapèze isocèle, et dans laquelle a été usinée une gorge transversale 12, qui débouche dans la petite base de la section transversale, symétriquement par rapport à la média trice de cette petite base, de façon à délimiter sur le mors inférieur 3 une partie antérieure 13 et une partie postérieure 14, respectivenoet en regard de la partie anté- rieure 6 et de la partie posterieure 7 du mors supérieur 1. Chaque partie 13 et 14 présente à son extrémité supérieure une face plane transversale tournée vers la face plane du support Il de la partie 6 ou 7 correspon dante et qui est en saillie par rapport à la face plane d'extrémité inférieure de cette dernière. Un élément transversal 15, de section en forme de U, dont les ailes ont des faces internes et externes parallèles entre elles et perpendiculaires aux faces interne et externe de la base, est fixé dans la gorge12, de sorte qu'il s'ouvre en direction de 11 intervalle 4 du mors supérieur 1. Cet élément 15 est un isolant thet- mique anti-adhérent vis-à-vis des matières plastiques des films 5, par exemple un stratifié de verre et de polytétrafluoroéthylène commercialé par la Société Du Pont de Nemours sous la marque FLUORGLAS" .Cet élément 15 est ainsi dimensionné et conformé que les faces planes d'extrémité des ailes de la section en U se trouvent dans le prolongement des faces planes de l'extrémité supérieure des parties antérieure 13 et postérieure 14 du mors inférieur 3, et que les faces planes intérieures des ailes de la section en U se trouvent dans le prolongement des faces des parties 6 et 7 du mors supérieur 1 et des supports 11 qui délimitent l'intervalle 4. De plus, un dispositif de chauffage 16, comprenant des résistances électriques de chauffage, est noyé dans la partie centrale du bloc d'aluminium du mors inférieur 3, et assure un chauffage quasiment uniforme de ce dernier, et donc également des parties antérieure 13 et postérieure 14 qui constituent les éléments chauffants de deux têtes de soudage (une tête antérieure et une tête postérieure) réalisées en coopération avec les supports 11. Enfin, une sonde de température 17, également noyée dans le bloc d'aluminium du mors 3, entre le dispositif de chauffage 16 et la gorge 12, détecte la température dans le mors 3 et commande, de façon en soi connue, l'alimentation des résistances électriques du dispositif de chauffage 16, afin que la température dans les zones de soudage délimitées par les faces supérieures des parties 13 et 14, ne soit pas élevée au point de provoquer la destruction ou coupure par fusion des films 5, lorsque, par l'action du vérin 2, le mors supérieur 1 est descendu et appliqué par la face inférieure de ses supports 11 contre les films 5 eux-mêmes appliqués et ainsi pincés contre les zones de soudage des parties 13 et 14 du mors inférieur 3. On obtient ainsi des soudures nettes, régu- lières, et reproductibles presque indéfiniment, sans risque notable de détérioration des éléments chauffants des têtes de soudage ainsi réalisées Les supports 11 sont fixés aux parties 6 et 7 par deux faces perpendiculaires et ne sont donc pas cisaillés par les extrémités supérieures des parties 13 et 14 et les ailes de l'élément en U 15 lors des compressions des deux mors 1 et 3 l'un contre l'autre, ce qui accroît leur longévité. L'élément antiadhérent 15 empêche tout dépôt et toute solidarisation entre les deux têtes de soudage, de bavures ou de fragments de matières plastiques des films 5 résultant du soudage ou de la coupe exécutée par la lame de coupe 10, qui est descendue par le vérin 8 jusqu'à ce que l'extrémité infé- rieure de la lame 10 vienne en saillie dans la gorge 12, alors que les films 5 sont pincés entre les deux mors 1 et 3 Il est bien entendu que le dispositif cidessus décrit pourra donner lieu à toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soudage et de coupe de films (5) de matières plastiques thermosoudables, comprenant - une presse de soudage, munie de deux mors (1,3) métalliques mobiles l'un par rapport à l'autre, et destinés à être rapprochés et appliqués l'un contre l'autre puis écartés l'un de l'autre cycliquement, dans une direction sensiblement perpendiculaire à une direction de défilement cyclique d'au moins deux films (5) de matières plastiques thermosoudables qui passent entre les mors (1,3), et dont chacun des mors présente, par rapport au sens de défilement (F) des films (5), une partie antérieure (6,13) et une partie postérieure (7,14) séparées l'une de l'autre par un intervalle (4,12), - une tête de soudage antérieure et une tête de soudage postérieure, sensiblement transversales, dont chacune comprend un organe chauffant (13,14) à face plane s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire aux directions respectivement de déplacement des mors (1,3) et de défilement des films (5) et qui est solidaire de la partie antérieure (13) ou postérieure (14) correspondante d'un mors (3), et se trouve appliquée par ladite face plane contre une face plane d'un s#upport en caoutchouc de silicone (11) solidaire de la partie antérieure (6) ou postérieure (7) correspondante de l'autre mors (1), lorsque les deux mors (1,3) sont appliqués l'un contre l'autre, afin de souder les films (5), et - un organe de coupe (10) des films (5) disposé au repos dans l'intervalle (4) délimité entre les deux parties (6,7) d'un mors (1) et déplacé cycliquement parallèlement à lui-même, dans une direction sensiblement parallèle à la direction de déplacement des mors (1,3), entre les deux têtes de soudage par un mécanisme de translation en va-et-vient, de manière à couper les films (5) entre les deux têtes de soudage, caractérisé par le fait que chaque organe chauffant est constitué directement par la partie métallique correspondante (13,14) d'un mors (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux parties métalliques (13,14) qui constituent les organes chauffants des deux tête de soudage sont délimités sur un premier mors (3) par une gorge (12) sensiblement transversale que présente l'extrémité de ce premier mors (3) qui est tournée vers le second mors (1) et dont la section est, de préférence, sensiblement trapézoidale parallèlement à la direction de défilement des films (5). 3. Dispositif selon la revendication 2, carac terse par le fait que la face plane de chaque partie (13, 14) du premier mors (3) qui est tournée vers le support en caoutchouc de silicone (11) de la partie in,7) correspondante du second mors (1), se prolonge vers la gorge (12) qui sépare les deux parties (13,14) du premier mors (3) par une face d'un isolant thermique anti-adhérent (15) vis-à-vis des matières plastiques des films (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les faces tournées lsune vers l'autre des deux-parties (13,14) du premier mors (3) sont revêtues d'un isolant thermique anti-adhérent (15) vis-à-vis des matières plastiques des films (5) 5. Dispositif selon la revendication 4, telle que rattachée à la revendication 3, caractérisé par le fait que l'isolant thermique anti-adhErent (15) se présente sous la forme d'un élément transversal dé section sensiblement en forme de U, disposé dans la gorge (12) du premier mors (3) et qui s'ouvre en direction de l'intervalle (4) qui sépare les parties (6,7) du second mors (1). 6. Dispositif selon l'une des #evendications 3 à 5, caractérisé par le fait que l'isolant thermique anti-adhérent (15) est un stratifié de verre et de poly tétrafluoroêthylène. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que le premier mors (3) est un bloc métallique, de préférence d'aluminium, dans lequel est noyé un dispositif de chauffage (16), de préférence comprenant au moins une résistance électrique chauffante. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une sonde de régulation (17) de la température des têtes de soudage est également noyée dans le premiers mors (3), de préférence entre le dispositif de chauffage.(16) et la gorge (12). 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé par le fait que les deux supports en caoutchouc de silicone (11) sont fixés chacun dans une rainure d'une partie (6,7) du second mors (1) de manière d'une part à délimiter l'intervalle (4) entre les deux parties (6,7) de ce second mors (1) et d'autre part à venir légèrement en saillie vers le premier mors (3) par rapport à la face de la partie correspondante (6,7) du second mors (1) qui est tournée vers le premier (3). 10. Dispositif selon l'une des revendications l à 9, caractérisé par le fait que l'organe de coupe est une lame de coupe (10), dont l'extrémité qui vient couper les films (5) est de préférence munie de dents. 11. Dispositif selon la revendication 10, telle que rattachée à l'une des revendications 2 à 9, caractérisé par le fait que la lame de coupe (10) est guidée (9) dans l'intervalle (4) qui sépare les deux parties (6,7) du second mors (1) de sorte que son extrémité qui coupe les films (5) vienne en saillie dans la gorge (12) du premier mors (3), lors de la coupe alors que les films (5) sont immobilisés par pincement entre les deux mors (1,3 > .