Brevet FR2556646A1 — publié le 19850621

La. présente invention concerne l'assemblage par clal:eur de pellicules ou films - dits 'filmsg' ci-après - :an:ietierre plastique, et particulièrement lasses-blage par ch.l.ur de films de matière plastique biaxialeïsnt orientés. 3 Lg s films ds mat-ère plastique biaxiale.aent orien- t^ sont ntirés selon les deux axes du plan pendant la fa- >brca.ion pour ré-orienter leur structure moléculaire et eu:filenter la résistance à la traction, la solidite et la f %ez:Tibité. Lorsque la temperature d'un film biaÀ'ialemelt 0 orie-C est augmentée au-delà d'une température donnée, par e-remp.îe pour un assemblage par chaleur, le film se rétracte vers sa configuration moléculaire pré-orientée, sauf s'il est soumis à contrainte. Pour utiliser des films biaxialement orientés, par exe,-ple un film de polyester Mylar (marque déposée), dans de- articles essem.lés par chaleur, il est déja connu de ia.mifier de tels films en une couche de polymère non rétrac- tr.bi. et apte à être facilement scellé à chaud, par exemple de pclé.thtvlène Pour assembler par chaleur des films lami- 0 fiéss par exemple dans la fabrication des ballons populaires en Mylar {marque déposée), les couches de polyé1thlyine sont nises en contact et les films lamifiés sont localement chauf- une température supérieure à la température d&assem- blaGe du polyèthyllène, mais inférieure à celle pour laquelle le film biaxialement orienté se rétractera. Gardant a l'espri-t ce qui précède, un but de linve.- tion est de proposer un dispositif et un procédé pour fabri- quer un article scellé en assemblant par chaleur directe- ment deux ou plusieurs couches de films polymère biaxiale- ment orienté. Un autre but est de réunir deux ou plusieurs cou- ches de film polymère biaxialement orienté par assemblage par chaleur pour former un scellement entre les couches, comprenant un morceau lisse, plein et homogène d'une ma- tière plastique dans lequel il existe une liaison molécu- laire mutuelle totale entre les couches du film. Un autre but encore de l'invention est de proposer un scellement en cordon supérieur aux scellements en barreou de bordure classiques utilisés dans l'industrie de l'embal- lage par films plastiques, en permettant au fabricant d'opé- rer avec des cadences de production plus élevées tout en procurant un contrôle de qualité plus fiable, des scelle- ments plus hermétiques et moins de perte de film. Selon l'invention est proposé un dispositif pour sceller à chaud un segment choisi d'une bande comprenant au moins deux couches de film de matière plastique biaxia- lement orienté, le dispositif possédant des moyens pour presser ensemble les deux couches de la bande, des moyens pour simultanément chauffer le segment choisi au-delà de la température d'assemblage, des moyens pour maintenir un segment adjacent de la bande au-dessous de la température d'assemblage, et des moyens pour refroidir le segment choisi suffisamment rapidement pour éviter la dégradation du plasti- que, les moyens de pressage comprenant des surfaces de pres- sage destinées à un contact pressant avec la bande, carac- térisé en ce que les surfaces de pressage en contact avec le segment choisi de la bande soumis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage présentent un frottement de surface inférieur à celui des surfaces de pressage en con- tact avec le segment adjacent de la bande, le rétreint du segment chauffé de la bande étant ainsi physiquement non limité par les surfaces pendant le chauffage, celui-ci étant donc autorisé a se rétracter pour revenir dans la configura- tion moléculaire pré-orient6e alors que la bande, dans le segment adjacent, est immobilisée, pour ainsi assurer la formxation d'un scellement en cordon hermétique entre les couches de la bande. Dans les formes de réalisation préférées, deux scellements en cordon hermétiques sont formés de part et d'autre de la ligne centrale du segment choisi soumis au chauffage au-delà de la température d'assemblage; le nou- veau dispositif est agencé pour soumettre simultanément une pluralité de segments de bande espacés choisis à un chauffa- ge au-delà de la température d'assemblage, une pluralité de scellements en cordon espacés étant ainsi formés, les moyens pour simultanément soumettre la pluralité de segments choisis à un chauffage au-delà de la température d'assem- blage étant de préférence disposés et agences pour sceller la bande en formant une poche possédant une ouverture per- mettant d'y placer un article; le dispositif étant en outre agencé pour sceller l'ouverture de la poche et y enfermer l'article; et les surfaces de pressage en contact avec le segment de bande choisi soumis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage sont traitées avec une substance à faible frottement, de préférence choisie dans le groupe comprenant les lubrifiants aux silicones et les films fluo- rocarbonés. Selon un autre aspect de l'invention, le procédé de scellement à chaud d'un segment choisi d'une bande compre- narnt au moins deux couches de film de matière plastique bi- axialement orienté comprend les étapes consistant à presser ensemble les couches de la bande, chauffer un segment choisi de la bande au-delà de la température d'assemblage du plasti- que, autoriser le segment chauffé de la bande, pendant qu'il est ainsi pressé, à se rétracter pour retrouver son orienta- tion moléculaire pré-orientée tout en immobilisant un seg- ment adjacent de la bande en le pressant et en maintenant sa température au-dessous de la température d'assemblage, et refroidir le segment chauffé suffisamment rapidement pour éviter la dégradation du plastique, pour ainsi permettre la formation d'un scellement en cordon hermétique entre les couches de la bande. Un procédé préféré de cet aspect de l'invention com- prend l'étape consistant à former une paire de scellements en cordon hermétiques de part et d'autre de la ligne centrale du segment choisi soumis au chauffage au-delà de la tempéra- ture d'assemblage; le procédé comprend l'étape consistant à simultanément soumettre une pluralité de segments espacés choisis de la bande à un chauffage au-delà de la température d'assemblage pour former simultanément une pluralité de scellements en cordon espacés et, de préférence, le procédé comprend l'éta- pe consistant à simultanément soumettre la pluralité de seg- ments choisis de la bande à un chauffage au-delà de la tem- pérature d'assemblage pour sceller la bande et former une poche possédant une ouverture, y placer un article, et scel- ler de façon similaire l'ouverture de la poche pour ainsi y enfermer l'article. Selon encore un autre aspect, l'invention concer- ne le produit scellé à chaud résultant du scellement à chaud d'un segment choisi d'une bande comprenant au moins deux cou- ches de film de matière plastique biaxialement orienté en pressant ensemble les deux couches, en chauffant le segment choisi de la bande audelà de la température d'assemblage du plastique, en permettant au segment chauffé de la bande, pendant qu'il est ainsi pressé, de se rétracter pour retrou- ver son orientation moléculaire pré-orientée tout en immobi- lisant par pressage un segment adjacent de la bande et en maintenant sa température au-dessous de la température d'as- semblage, en refroidissant le segment chauffé suffisamment rapidement pour éviter la dégradation du plastique, pour ainsi permettre la formation d'un scellement hermétique entre les couches de la bande. D'autres objets, aménagements et avantages apparaf- tront à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de l'invention, faite en ré- férence au dessin annexé, sur lequel: -5- La figure 1 est une vue d'extrémité en coupe représen- tant quelque peu schématiquement deux diaphragmes opposés pour l'assemblage à chaud, par exemple d'une bande formée de deux couches de film biaxialement orienté, les figures 2A, 2B, 2C et 2D sont des vues d'extrémité illustrant, séquentiellement, les variations de la section du film pendant qu'il est soumis à l'assemblage par chaleur, la figure 3 est une vue en perspective montrant une bande de matière plastique scellée et séparée transversale- ment en des intervalles déterminés, pour former des poches séparées ouvertes aux extrémités, la figure 4 est une vue similaire, montrant une seule poche également scellée à une extrémité le long de l'axe du film, et la figure 5 représente la poche de la figure 4 fermée autour d'un article et scellée des deux côtés et aux deux extrémités. En référence à la figure 1 sont représentés les dia- phragmes opposés 10, de structure identique, pour le scellement à chaud d'une bande 11 formée de deux couches 12, 12' de film polymère biaxialement orienté, par exemple de chlorure de polyvinylidêne. Comme décrit plus en dé- tail dans les brevets US Nos. 3 964 958, 4 251 314 et 4 273 604; les diaphragmes comprennent des corps 14 de matière souple, par exemple de caoutchouc aux silicones, et, encastrés dans ceux-ci, des éléments chauffants 16 et des éléments 18,20 conducteurs de la chaleur. La couche de surface 22 des diaphragmes en contact avec la bande 11 est également formée de caoutchouc aux silicones. Dans la région d'assemblage 24 la plus proche de l'élément chauffant 16, la surface 22 est lisse, avec un frottement relativement faible. Dans les régions 26, 28 adjacentes à la région d'assemblage 24 et plus éloignées de l'élément chauffant 16, la surface 22 est formée de caout- chouc aux silicones dans lequel sont encastrées des - 6 - particules de sable 30 pour créer une surface de type papier de verre à frottement relativement élevé. Les diaphragmes sont poussés pour venir en contact sous pression sur les côtés opposés de la bande 11 à l'aide d'une pression de fluide, indiquée schématiquement par les flèches 32. Toujours en référence à la figure 1, les deux couches de film 12, 12' de la bande 11 qui doivent être réunies par assemblage par chaleur sont placées ensemble et posi- tionnées entre les diaphragmes opposés 10, la région à assembler étant située au-dessous de la région d'assemblage 24 de la surface 22. La pression de fluide 32 est appliquée aux diaphragmes pour les amener en contact sous pression avec la bande 11. L'élément chauffant 16 est chauffé en faisant passer un courant électrique à travers l'élément. La température de l'élément 16 est maintenue juste au- dessous de la température d'assemblage, et augmentée pendant le cycle d'assemblage en faisant passer à travers l'élément 16 un courant impulsionnel élevé. En référence maintenant aux figures 2A à 2D, l'augmentation de la température dans la région d'assemblage 24 augmente la température de la bande 11 au-delà de la température d'assemblage pour déclen- cher l'assemblage entre les couches de film 12, 12', comme représenté sur la figure 2A. La température à la surface 22 hors de la région d'assemblage, dans les régions adjacentes 26, 28 plus éloignées de l'élément chauffant 16, est mainte- nue au-dessous de la température d'assemblage du fait que les conducteurs de chaleur 18, 20 évacuent une partie de la chaleur engendrée par l'élément chauffant 16. Ceci est illustré sur les figures 2A à 2D en ce que la bande 11 ne réussit pas à être assemblée loin de la région 24 proche de l'élément chauffant. La région 24 présente également un frottement relative- ment faible, ce qui permet à la bande de se contracter vers son état préorienté, tandis que les régions 26, 28 ont un frottement de surface plus élevé qui force la bande à -7- rester à l'état orienté, même en présence de températures légèrement accrues. En référence maintenant à la figure 2B, la bande 11 maintenant assemblée dans la région 24 sous l'effet de l'augmentation de la température s'est contractée à partir de la ligne centrale A pour déclencher la formation de scel- lements en cordon 34, 36 à l'extrémité des parties non assem- blées de la bande 11, avec une. section substantiellement rétrécie 38 s'étendant sur la ligne centrale entre les cordons. Sur la figure 2C, les scellements en cordon 34, 36 se sont séparés sur la ligne centrale et la contraction con- tinue, les cordons 34, 36 prenant séparément la forme de segments homogènes aux extrémités de la bande 11, avec une liaison moléculaire mutuelle totale entre les plis. Sur la figure 2D, les scellements se sont totalement formés en cordons pleins et lisses, le film qui était pré- cédemment situé dans la région de liaison étant maintenant ramené dans son état préorienté d'origine, le film des deux plis formant une masse homogène unique. La forme finale réelle des scellements en cordon est contrôlée par les forces moléculaires du film assemblé, la pression, la température d'assemblage, la durée d'assemblage, et le temps de re- froidissement du film au-dessous de sa température de fusion. Par exemple, pour former un cordon sensiblement cylindrique lors de la réunion de deux plis de film de chlorure de poly- vinylidène biaxialement orienté Saran (marque déposée) commercialisé par Dow Chemical Company, ayant chacun une épaisseur de 0,025 mm, une pression de 4,2 kg/cm2 est appli- quee, avec une température d'assemblage de 143 C pendant 0,3 seconde et avec une durée de refroidissement de 0,3 seconde pour abaisser la température au-dessous du point de fusion. On a obtenu un scellement en cordon sensiblement homogène, avec une liaison moléculaire mutuelle entre les plis de film, ayant des dimensions approximatives dans les - 8- directions X et Y de 0,152 mm et 0,127 mm, respectivement. Un temps de cycle total pour l'assemblage et le refroidisse- ment inférieur à une seconde est possible pour certains films de matière plastique biaxialementorientés d'une épaisseur atteignant 0,508 mm. Lors de la formation des scellements sous pression, la matière plastique fluide fond en s'assemblant pour former une masse totalement unitaire qui crée un scellement hermé- tique aussi imperméable au passage des fluides, c'est-à-dire des gaz et des liquides, que le film d'origine lui-même. En référence maintenant à la figure 3 est représentée une double bande de film biaxialement orienté après assembla- ge par chaleur pour un emballage plastique. Six scellements en cordon 40, 42, 44, 46, 48 et 50 sont représentés formés -dans la bande pour obtenir des poches 39, 43, 47 et 51 ou- vertes aux deux extrémités, comme représenté. La figure 4 illustre le résultat d'un second cycle d'opérations dans lequel un scellement en cordon 52 a été formé pour définir le scellement inférieur de la poche 43. Sur la figure 5, un article 54 a été placé dans la poche et un scellement en cordon final 56 a été formé pour fermer la poche de façon totalement hermétique. Bien entendu, les trois pre- mières opérations de scellement peuvent être réalisées si- multanément, a la suite de quoi l'article est inséré et le dernier scellement achevé; bien entendu, les quatre opérations peuvent être réalisées simultanément en utilisant l'invention. D'autres formes de réalisation restent dans le cadre de l'invention. Par exemple, un certain nombre de feuilles de film polymère biaxialement orienté, par exemple trois feuilles ou davantage, peuvent être placées ensemble pour être assemblées en un bord en un scellement en cordon homo- gène unique. En outre, pour encore diminuer le frottement entre le film et la surface du diaphragme dans la région -9- d'assemblage, la surface pourra être localement revêtue d'un film fluorocarboné, par exemple de Teflon (marque déposée) commercialisé par E.I. DUPONT DE NEMOURS COI1LPAIQY Inc., Wilmington, Delaware, U.S.A., ou bien la région d'assemblage pourra être localement lubrifiée avec un fluide aux silicones. Dans ce dernier cas, l'augmentation du frottement de la surface du diaphragme hors de la sur- face d'assemblage peut s'avérer superflue. - 10 - REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour sceller à chaud un segment choisi (24) d'une bande (11) comprenant au moins deux couches (12, 12') de film de matière plastique biaxialement orienté, le dispositif possédant des moyens (22) pour presser ensemble les deux couches de la bande, des moyens (16) pour simultanément chauffer le segment choisi au- delà de la température d'assemblage, des moyens (18, 20) pour maintenir un segment adjacent de la bande au-dessous de la température d'assemblage, et des moyens pour refroidir le segment choisi suffisamment rapidement pour éviter la dégradation du plastique,les moyens de pressage comprenant des surfaces de pressage destinées à un contact pressant avec la bande, caractérisé en ce que les surfaces de pressage en contact avec le segment choisi de la bande soumis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage présentent un frottement de surface relativement inférieur à celui des surfaces de pressage en contact avec le segment adjacent de la bande, le rétreint du segment chauffé de la bande étant ainsi physiquement non limité par lesdites sur- faces pendant le chauffage, ce segment étant donc autorisé à se rétracter pour revenir dans la configuration molécu- laire préorientée, alors que la bande, dans le segment adja- cent, est immobilisée, pour ainsi assurer la formation d'un scellement en cordon hermétique (34, 36) entre les couches de la bande dans ledit segment choisi. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux de tels scellements en cordon hermétiques (34, 36) sont formés de part et d'autre de la ligne cen- trale (A) du segment choisi (24) soumis au chauffage au- delà de la température d'assemblage. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour simultanément soumettre une pluralité de segments espacés choisis de la bande à un - il - chauffage au-delà de la température d'assemblage, une pluralité de scellements en cordon espacés (40, 42, 44, 46, 48, 50) étant ainsi formés. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour simultanément soumettre la plu- ralité de segments choisis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage sont disposes et agencés pour sceller la bande en formant une poche (43) possédant une ouverture permettant d'y placer un article (54), le dispositif étant en outre agencé pour sceller l'ouverture (56) de la poche et y enfermer l'article. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de pressage (22) en contact avec le segment choisi de la bande soumis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage sont traitées avec une sub- stance à faible frottement. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la substance à faible frottement est choisie dans le groupe comprenant les lubrifiants aux silicones et les films fluorocarbonés. 7.- Procédé de scellement à chaud d'un segment choisi d'une bande comprenant au moins deux couches de film de matière plastique biaxialement orienté, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à presser ensemble les couches (12, 12') de la bande (11), chauffer le segment choisi (24) de la bande au-delà de la température d'assem- blage du plastique, autoriser le segment chauffé de la bande, pendant qu'il est ainsi pressé, à se rétracter pour retrouver son orientation moléculaire préorientée tout en immobilisant un segment adjacent (26, 28) de la bande en le pressant et en maintenant sa temperature au-dessous de la température d'assemblage, et refroidir le segment chauffé suff,-isamment rapidement pour éviter la dégradation du plas- tique, ce qui permet la formation d'un scellement en cordon hermétique (34, 36) entre les couches de la bande dans ledit segment choisie 2556646- - 12 - 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à former une paire de scellements en cordon hermétiques (34, 36) de part et d'autre de la ligne centrale (A) du segment choisi chauffé (24). 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à simultanément soumettre une pluralité de segments espacés choisis de la bande à un chauffage au-delà de la température d'assem- blage pour former simultanément une pluralité de scelle- ments en cordon espacés (40, 42, 44, 46, 48, 50). 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à simultanément soumettre la pluralité'de segments choisis à un chauffage au-delà de la température d'assemblage pour sceller la bande et former une poche (43) possédant une ouverture, y placer un article, et sceller l'ouverture de la poche pour ainsi y enfermer l'article. 11.- Produit scellé à chaud résultant du scellement à chaud d'un segment choisi d'une bande comprenant au moins deux couches de film de matière plastique biaxialement orienté en pressant ensemble les deux couches de la bande dans le segment choisi, en chauffant le segment choisi de la bande au-delà de la température d'assemblage du plastique, en permettant au segment chauffé de la bande, pendant qu'il est ainsi pressé, de se rétracter pour retrouver son orien- tation moléculaire préorientée tout en immobilisant par pressage un segment adjacent de la bande et en maintenant sa température au-dessous de la température d'assemblage, en refroidissant le segment chauffé suffisamment rapidement pour éviter la dégradation du plastique, ce qui permet la formation d'un scellement'hermétique entre les couches de la bande.