Brevet FR2571656A1 — publié le 19860418

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'étirage en continu d'un film en matière plas- tique. Dans de nombreuses applications, en particulier pour l'emballage de charges, on utilise des films de ma- tière plastique que l'on étire longitudinalement, prin- palement pour effectuer des économies de matière. On connaît des procédés et des appareils dans lesquels on fait défiler le film en engagement avec deux rouleaux successifs entraînés à des vitesses tangentielles différentes, le second rouleau - dans le sens de défile- ment du film - ayant une vitesses tangentielle supérieure à celle du premier rouleau. Dans un modèle simple d'appareil connu, un mo- teur unique entraîne les deux rouleaux par l'intermédiaire d'une transmission à engrenages. L'inconvénient de cet appareil est que le rapport d'étirage est figé par les caractéristiques de la transmission. Lorsqu'on désire obtenir des rapports d'étirage différents, par exemple lorsqu'on utilise des films de de différents matériaux, il est naturellement possible de prévoir une transmission à plusieurs rapports. Cependant, pour certaines applications, il est nécessaire d'obtenir un rapport d'étirage variable depuis la valeur 1, c'est-à-dire un défilement du film sans étirage, jusqu'à une valeur donnée R. Dans ce cas, les transmissions à plusieurs rapports sont inapplicables. Dans la demande de brevet FR 82 18145, on a dé- crit un dispositif dans lequel les deux rouleaux sont entrainés à vitesses angulaires constantes et o l'on fait varier leur diamètre utile, de manière à faire va- rier leurs vitesses tangentielles respectives depuis la valeur 1 jusqu'à une valeur donnée E. Bien que ces appareils donnent des résultats par- ticulièrement satisfaisants, ils sont de réalisation relativement coûteuse, notamment en raison du mécanisme assurant la variation des diamètres utiles respectifs des deux rouleaux. Le but de la présente invention est donc de pro- poser un procédé et un appareil permettant de faire varier le rapport d'étirage entre des valeurs prédéterminées tout en étant de construction simple, robuste et peu onéreuse. A cet effet, la présente invention propose un pro- cédé d'étirage longitudinal d'un film de matière plastique, dans lequel on fait défiler le film en engagement avec deux rouleaux successifs entraînés à des vitesses tangen- tielles différentes, la vitesse du secondrouleau étant supérieure à celle du premier, caractérisé en ce que l'on fait également défiler le film en engagement avec un troisième rouleau entraîné à une troisième vitesse tangentielle, et en ce que l'on peut choisir à la demande ceux des rouleaux précités qui sont en engagement avec le film. De cette manière, si l'on désigne les trois vi- tesses tangentielles respectives des rouleaux par V1, V2 et V3 dans la relation V1 et enfin V3/V! lorsque les trois rouleaux sont en engage- ment avec le film. On conçoit qu'on obtient ainsi une variation non pas continue du rapport d'étirage, mais par degrés succes- sifs qui est largement satisfaisante dans de nombreuses applications, et ce, grâce à un agencement particulière- ment simple. En effet, puisque chaque rouleau a une vi- tesse tangentielle donnée, on peut donc prévoir des rou- léaux à diamètre fixe et entraînés par une transmission à simple rapport, de construction économique, fiable et robuste. Naturellement, on peut prévoir un nombre de rou- leaux n supérieur à trois et l'invention propose un dis- positif particulièrement avantageux pour-tssurer l'entraî- nement de tous les rouleaux à l'aide d'un moteur commun. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en se référant aux dessins an- nexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partie en éléva- tion, partie en coupe longitudinale, d'un dispositif con- forme à l'invention; lesfigures 2, 3, 4 et 5 sont des vues schématiques, prises suivant II-II à la figure 1, illustrant quatre phases successives de fonctionnement du-dispositif; la figure 6 est une vue similaire à celle des figures 2 à 5, illustrant une variante du dispositif; la figure 7 est une vue similaire à la précédente, illustrant une autre variante du dispositif; la figure 8 est une vue similaire aux précédentes illustrant une autre variante du dispositif; la figure 9 est une vue partielle schématique d'une autre forme de réalisation-de l'invention; et la figure 10 est une variante de réalisation de la figure 2 Un exemple de réalisation d'un appareil 10 con- forme à l'invention, illustré à la figure 1, comporte un bâti 12 sur lequel sont montés un moteur d'entraînement 14, un équipage d'étirage 16 et un variateur 18. Comme indiqué en pointillé, cet appareil est destiné à étirer axialement un film 20 en matière plastique. L'équipage d'étirage 16 comprend un certain nombre de rouleaux 22 cylindriques parallèles, disposés sensible- ment régulièrement autour d'un axe principal XX. Dans l'exemple représenté, il y a 8 (huit) rouleaux 22, dont seulement 5 (cinq) situés en arrière du plan de coupe sont visibles. Les rouleaux 22 tourillonnent dans deux flasques radiaux 24, 26 solidaires d'un arbre de variateur 28 centré sur l'axe XX et lui-même monté à rotation sur le bâti 12, d'une part directement, à son extrémité inférieure, par l'intermédiaire d'un roulement 30 monté dans une branche 12a du bâti et, d'autre part, indirectement, à son extrémité supérieure, par l'intermédiaire de roule- ments 32a, 32b montés dans une douille cylindrique 34 traversant une branche 12b du bati avec roulement 36 in- terposé. La douille 34 est solidaire de deux couronnes dentées, l'une 38 est adjacente au flasque supérieur 24 et sera dénommée couronne d'entraînement et l'autre 40 est située au delà de la branche 12b et sera dénommée couronne motrice. La couronne motrice 40 engrène avec un pignon 42 de sortie du moteur 14. De son côté, la couronne d'entraînement 38 engrène avec des pignons 44 solidaires des rouleaux 22 d'une ma- nière qui sera explicitée plus loin. Enfin, l'arbre de variateur 28 dépasse de la douille 34 et est rigidement relié à un levier de varia- teur 46 mûpar le variateur 18. Comme représenté aux figures 1 et 2 à 4, dans cette forme de réalisation, les rouleaux 22 ont tous le même diamètre D, tandis que les pignons 44 des rouleaux 22 ont des diamètres différents dl, d2 d8. Plus pré- cisément, ces diamètres sont dans la relation: d8 présentent des vitesses tangentielles différentes, obéis- sant à la relation: V8 > V7 > V6 > V5 > V4 = V3 = V2 = V.l Si l'on considère le film 20, qui est enroulé sur un secteur d'environ 180 autour des rouleaux 22, depuis l'entrée 20e jusqu'à la sortie 20s, on constate que selon l'orientation imposée aux flasques 24, 26 par le varia- teur 18, le film sera en contact avec 4 ou 5 rouleaux successifs des huit rouleaux, ces rouleaux ayant alors un axe fixe. Selon l'orientation de la figure 2, le film est en contact avec les rouleaux 228, 227, 226, 225 et 224 et par conséquent, sa vitesse de défilement passe suc- cessivement, de son entrée à sa sortie, de V4 à V5, V6, V7 puis V8 ce qui provoque un étirage longitudinal du film dans un rapport V8/V4 ou encore d4/d8. Si l'on modifie l'orientation en un prenier temps (figure 3), le film sera en contact avec les rouleaux 227, 226, 225, 224 et 223; comme la vitesse tangentielle du rouleau 223 est égale à celle du rouleau 224, le rap- port d'étirage sera égal à V7/V4, ou encore d4/d7 et par conséquent inférieur au rapport précédent puisque d7 3C est supérieur à d8. Selon l'orientation de la figure 4, le rapport d'étirage n'est plus que d4/d6 et enfin, selon l'orien- tation de la figure 5, le film est en contact avec les seuls rouleaux 22, 2, 2 222 et 221 dont les vitesses tangentielles sont égales et le rapport d'étirage est égal à 1/1; autrement dit, il n'y a plus d'étirage dans cette situation. On constate que l'invention permet d'une manière simple de passer graduellement d'un rapport d'étirage 1/1 à un rapport d'étirage donné dans les applications o il est nécessaire d'obtenir une telle variation d'étirage, comme par exemple le banderolage de charges dans le domaine de l'emballage. L'invention peut naturellement faire l'objet de nombreuses variantes. Par exemple, à la figure 6, les pignons des rou- leaux 22 ont tous le même diamètre d, tandis que les rou- leaux eux-mêmes ont des diamètres différents 8 > D7 > D6> D5 > D4 = D3 = D2 = D1. Le nombre de rouleaux peut également être diffé- rent de huit. Il a été représenté à la figure 7, un exem- ple de réalisation à douze rouleaux. Dans la mesure o les rouleaux 223, 222 et 22 n'ont aucun rôle dans l'étirage du film, il n'est pas nécessaire de les entraîner et on pourra omettre les pi- gnons correspondants et simplement monter ces rouleaux "fous" dans les flasques 24 et 26 (Figure 8). Le variateur 18 peut être du type manuel ou moto- risé et être asservi au déroulement d'un processus lié à l'utilisation du film étiré. De préférence, les rouleaux auront des vitesses tangentielles étagées de manière progressive. A cet égard, on remarquera que la solution (Figure 6) dans laquelle les pignons 44 ont tous le même diamètre d et les rou- leaux 22 ont des diamètres différents D1, D2... Dn est avantageuse. De préférence également, les rouleaux seront re- vêtus d'un matériau présentant un fort coefficient de frottement vis à vis du matériau de film, comme par exem- ple du caoutchouc ou un polyéthylene. En effet, il y a lieu de tenir compte du fait que le film est en contact avec chaque rouleau suivant un secteur angulaire rela- tivement limité. Préférentiellement, (Figure 10), le dispositif comporte également des moyens supplémentaires d'adhérence du film sur les rouleaux 22. Ces moyens sont par exemple constitués par au moins un rouleau supplémentaire 50 monté fou, voisin d'un rouleau 22, d'axes parallèles à ceux des rouleaux 22 et portés par le bâti 12 directement ou indirectement placés - par rapport au film 20 - du côté opposé des rouleaux 22, placé de manière que le film 20 soit applique sur le rouleau 22 voisin sur un plus grand arc de cercle que si le rouleau 50 n'existait pas. Préférentiellement, il est prévu un rouleau 50 entre deux rouleaux 22 adjacents. Le rouleau 50 est alors placé de manière que le film au lieu d'être rectiligne entre les deux rouleaux 22 soit incurvé, du fait du rouleau 50, à convexité tournée vers l'axe XX. En variante, ces rouleaux 50 sont montés d'axes mobiles pour pouvoir être écartés des flasques 24 et 26 et des rouleaux 22, de manière que la position relative d'ensemble des rouleaux 22 par rapport aux rouleaux 50 puisse être modifiée ce qui permet de faire varier le degré d'étirage du dispositif. Egalement, préférentiellement, les deux rouleaux de renvoi 51 du film 20 sont rapprochés l'un de l'autre de manière que le contour du film 20 se rapproche davantage de celui d'un Q et non d'un U (à fond incurvé) (Figure 4). Enfin, également en variante(Figure 10), le film 20 provient d'une bobine 53 logée à l'intérieur même de l'espace cylindrique vide délimité par les rouleaux 22. L'entrée 20e du film pousse alors entre deux rouleaux 22. Cette disposition a l'avantage de réduire de façon considé- rable l'encombrement général du dispositif. En conséquence, il est prévu des moyens support de bobine 53 d'axe XX. 8 2571656 D'autre part, la disposition des rouleaux pourra être différente de la disposition régulièrement répartie autour d'un axe comme représenté. Notamment, on pourra disposer les rouleaux entraînés 22 en ligne (Figure 9) et prévoir une série de rouleaux fous 23 intercalaires qui peuvent être introduits séquentiellement entre les rouleaux entrainés de manière à amener le film graduel- lement en contact avec 2, 3, 4... etc... rouleaux en- traînés selon le rapport d'étirage désiré. Au delà de toutes ces variantes, l'aspect impor- tant de l'invention réside dans le fait que l'on réalise l'étirage à l'aide de rouleaux m s à des vitesses tan- gentielles différentes, les rouleaux étant au moins au nombre de trois, et que l'on peut choisir sélectivement le nombre de rouleaux en engagement avec le film, de manière à obtenir des rapports d'étirage différents selon le choix des rouleaux en engagement. De manière générale, l'invention concerne tout système à n rouleaux mûs à des vitesses tangentielles V1, V2,V 3, Vi,..., Vn comportant des moyens pour engager p rouleaux, de rang i+l à i+p, avec le film et dans lequel les vitesses tangentielles sont telles que Vn> Nn-1 >... >Vp = = V1. Le dispositif qui vient d'être décrit l'a été dans le cas o il est fixe dans son ensemble et vertical. Il va de soi cependantqu'ilpeut être placé horizontalement ou être incliné ou être mobile dans son ensemble, par exemple embarqué sur un chariot mobile verticalement d'une machine d'emballage. 9 2571656 REVENDICATIONS 1. Procédé d'étirage en continu d'un film de matière plastique, du type dans lequel on fait défiler le film en engagement avec deux rouleaux successifs entraînés à des vitesses tangentielles différentes, le second rouleau ayant une vitesse tangentielle supérieure à celle du premier, caractérisé en ce qu'on fait défiler le film en engagement avec au moins un troisième rouleau, disposé après le second et entraîné à une vitesse tangentielle supérieure à celle du second et en ce que l'on peut choi- sir à la demande ceux des trois rouleaux en engagement avec le film. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on entraîne les rouleaux à l'aide d'un moteur unique. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on entraine tous les rouleaux à des vitesses angulaires différentes. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on entraîne tous les rouleaux à la même vi- tesse angulaire. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 2, caractérisé en ce que l'on entraîne au moins deux desdits rouleaux à des vitesses angulaires égales. 6. Dispositif d'étirage longitudinal d'un film de matière plastique (20) comprenant au moins deux rouleaux (22) d'entraînement successifs, mûs à des vitesses tan- gentielles (V) différentes, caractérisé en ce qu'il com- prend un troisième rouleau (22) et des moyens (18, 46, 28, 24, 26) pour engager sélectivement un nombre quelconque desdits rouleaux (22) avec le film (20) à étirer. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits rouleaux (22) sont mûs à des vitesses tangentielles V1, V2, V3 telles que V1 V2 S V3. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, 1 0 2E571656 caractérisé en ce que lesdits rouleaux (22) sont au nombre de n et mûs à des vitesses tangentielles V1 V2 9. Dispositif selon la revendication 8, caracté- risé en ce que les moyens pour engager sélectivement sont agencés pour engager plusieurs rouleaux de rang i à i+(p-1). 10. Dispositif selon la revendication 9, caracté- risé en ce que les rouleaux de rang 1 à p ont des vitesses tangentielles égales V1 = V2 = V3... = Vp. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 8 à 10, caractérisé en ce que lesdits rouleaux (22) sont disposés régulièrement autour d'une couronne- motrice 38) présentant un axe (XX) et entrainés par cette dernière au moyen de pignons (44) solidaires des-- rouleaux et engrenant avec ladite couronne. 12. Dispositif selon la revendication 11, caracté- risé en ce que lesdits rouleaux (22) ont tous le même diamètre (D) et que lesdits pignons (44) ont des dia- mètres différents (dl, d2... dn). 13. Dispositif selon la revendication 11, caracté- risé en ce que lesdits pignons (44) ont tous le même dia- mètre (d) et que lesdits rouleaux ont des diamètres dif- férents (D1, D2... Dn). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 11 à 13, caractérisé en ce qu'il est prévu un trajet sensiblement demi-cylindrique, autour de l'axe (XX) et des rouleaux (22), pour le film (20). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens supplémentaires d'adhérence du film sur les rouleaux (22), constitués notamment de rouleaux (50) placés de manière à appliquer le film (20) sur un rouleau (22) sur un plus grand arc de cercle. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications l ZDl2571656 6 à 15, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de support de'la bobine (53) d'axe (XX). 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 16, caractérisé en ce que les deux rouleaux de renvoi (51) sont rapprochés l'un de l'autre pour que le contour du film se rapproche de celui d'un Q. 18. Dispositif selon là revendication 15, caracté- risé en ce que les rouleaux (50) sont montés d'axes mo- biles pour pouvoir être écartés des rouleaux (22).