Brevet FR2576836A1 — publié le 19860808

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la réalisation d'amorces de pliage dans une feuille d'une matière plastique telle qu'une feuille de chlorure de polyvinyl rigide transparent, en particulier pour la realisation de découpes pour boites pliantes. Pour le rainurage de feuilles de matière plastique de faibles épais- seurs destinées en particulier à la réalisation de boites pliantes, on a utilisé jusqu'ici différentes techniques de rainurage à froid ou à chaud. Le brevet français n0 2 365 422 (PATENT TRUST) décrit par exemple un procédé de rainurage suivant lequel on ménage dans l'épaisseur de la feuille à rainer une gorge d'affaiblissement formée par tronçons successifs. La feuille peut ensuite entre pliée en regard de ladite gorge d'affaiblissement. Ce procédé nécessite l'utilisation de presses de forte puissance travaillant à des cadences relativement lentes. De plus, l'amorce de pliage obtenue présente, après pliage ou mise en forme, un aspect esthétique irrégulier incompatible avec l'exigence de l'utilisateur de l'emballage réalisé Enfin, la résistance de l'arête formée par l'amorce de pliage est insuffisante pour de nombreuses applications. Le brevet français n0 2 324 433 (SEUFERT) décrit un procédé pour le formage de lignes de pliage dans des feuilles ou des bandes thermopas- tiques monocouches destinées à former'des découpes de boites pliantes par apport de chaleur limitee au niveau desdites lignes, obtenue par l'applicAtion d'un champ électrique de haute fréquence entre un outil de formage et-un contre-outil.Le procédé suivant ce brevet connu est carat terse par le maintien de l'outil de formage a une température inférieure au point de fusion du matériau de la feuille à l'aide d'un refroidissement de l'outil de formage pendant l'application du champ électrique à haute fréquence par la pénétration de l'outil de formage dans la feuille sur une profondeur correspondant-au moins à 25 % de l'épaisseur de la feuille pendant que celle-ci se trouve sous l'action dudit champ à haute fréquence. Ce procédé permet en effet de réaliser des amorces de pliage d'une bonne qualité mécanique et d'un aspect esthétique très satisfaisant. Par contre, pour la mise en oeuvre de ce procède, on utilise des presses de haute fréquence dont les cadences sont limitées par la vitesse du phenomene physique utilisé pour la formation de l'amorce de pliage. De plus, les plateaux de la presse utilisés pour la mise en oeuvre du procédé présentent des dimensions limitées car au-delà de certaines dimensions, il est impossible d'assurer une distribution régulière de la chaleur produite par le champ de haute fréquence au arment de la formation des amorces de pliage. Enfin, les deux procédés connus décrits ci-dessus nécessitent pour chaque changement de format de la feuille s rainer, la préparation et la fabrication d'un outillage particulier dont les composants ne sont souvent pas récupérables. La présente Invention a pour objet de concevoir un procédé pour la réalisation d'amorces de pliage dans des feuilles de matière plastique permettant de remédier aux inconvénients des procédés connus cités cidessus. Elle a en particulier pour objet de concevoir un procédé permettant d'obtenir des amorces de pliage d'une bonne qualité mécanique et d'un aspect esthétique convenable pour des applications pour des produits d'emballage de haute gamme permettant des cadences de fabrication élevées sans outillage particulier lors d'un changement de format des feuilles à rainer. Le procédé selon l'invention consiste à faire défiler la feuille a rainer au-dessous de la tête de focalisation d'un laser, a ajuster la position verticale de la tête de laser d'une maniéré telle que le point de focalisation du faisceau laser émis soit décalé erticalement d'une distance d'au moins 5 mm par rapport a l'une des surfaces de la feuille a rainer et a ajuster la puissance du laser et la vitesse de défilement de la feuille a rainer d'une manière telle que le faisceau de laser creuse un sillon dans la face de feuille a rainer située en regard de la tete dont la profondeur est au moins égale a 50 % de l'épaisseur de la feuille. Dans le passé, on a déjà utilise des faisceaux laser pour découper différentes matières telles que des métaux et des matières plastiques. On a également utilisé des faisceaux laser pour graver des clichés dans des matières organiques telles que le caoutchouc mais dans toutes ces applications, le faisceau laser a été utilisé au niveau du point de focalisation pour assurer un découpage ou une gravure parfaite Le déposant a maintenant découvert qu'en décalant le point de focalisation par rapport au fond de la gorge ou de l'amorce de pliage a réaliser, on peut réaliser des amorces de pliage dans des feuilles de matière plastique telles que des feuilles de chlorure de polyvinyl sans risquer un découpage de la feuille tout en obtenant des amorces présentant de très bonne qualités mécaniques et un aspect esthétique supérieur a celui des amorces réalisées suivant les procédés connus cités ci-dessus. Le procédé suivant l'invention permet de plus le travail d'une manie re continue en évitent ainsi le mouvement al6ternatif des presses utilssées suivant les procédés connus Pour raine une feuille de chlorure de polyvinyl d'une épaisseur d environ 200 le precéde selon l'invention eensiste à utiliser les paramètres suivants - décalage du point de focalisation du faisceau du laser : 6 mm, par rapport à la face situé' en regard de la tête de la feuille à rainer, - puissance du laser : 70 w., - vitesse de défilement de la feuille a rainer : 45 m/minute. Pour rainer une feuille de chlorure de polyvinyl d'une épaisseur d'environ 300 le procédé selon l'invention consiste à utiliser les paramètres suivants - décalage du point de focalisation du faisceau du laser : 9 mm, par rapport à la face située en regard de la tête du laser de la feuille à rainer, - puissance du laser ,70 70 - vitesse de défilement de la feuille à rainer : de l'ordre de 25 à 30 m/minnte. Enfin, pour rainer une feuille de chlorure de polyvinyl d'une épais- seur d'environ 250 le procédé selon l'invention consiste à utiliser les paramètres suivants : - décalage du point de focalisation du faisceau du laser : 5 mm, par rap- port à- la face opposée a la tête du laser de la feuille à rainer, - puissence du laser : 65 w. - vitesse de défilement de la feuille a rainer : de l'ordre de 15 à 45 m/ minute. Ces trois modes de réalisation préférés cités ci-dessus se sont mon- trés particulièrement avantageux au cours des travaux de recherche et de mise au point du déposant pour des raisons inconnues au déposant, il s'est avéré que les parties voisines du bord de la feuille de matière plastique de l'amorce de pliage réalisée suivant l'invention, présentent une fragilité particulière et provoque dans certains cas la rupture de la feuille au niveau de l'amorce de pliage. Pour remédier efficacement à cet inconvénient, l'invention prévoit que la ou les amorces de pliage de la feuille s'étendent uniquement sur une partie de la surface de la feuille, la distance entre chaque extrémité de l'amorce de pliage et le bord voisin de la-feuille est de l'ordre de 2 à 4 mm. De plus l'invention concerne un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. te dispositif selon l'invention comprend un tapis ou une bande transporteuse nuni de moyens de coeimande permettant son défilement à Vitesse Yariabte, au moins une tête de fecalisation de laser disposée au-dessus durit taris et est e~ montée mobile en direction verticale et transversale par rapport a brin supérieur dudit tapis, une source laser munie de moyens pour envoyer le faisceau de laser produit à ladite tête de foca lisat or.. De préférence, ledit tapis est un tapis aspirant du type comprenant un tapis perforé dont le brin supérieur défile devant l'ouverture d'un caisson d'aspiration relié a une source de vide. Suivant un mode de realisation particulièrement avantageux, le dispositif selon l'invention comporte plusieurs têtes de focalisation ali mentées par une source laser unique, les - moyens de transport du faisceau laser produit comprennent des moyens optiquespour diviser le faisceau en plusieurs faisceaux individuels de puissance égale envoyés chacun à l'une des têtes de focalisation. On obtient ainsi un dispositif d'un cout relativement réduit car, dans l'ensemble du coût du dispositif selon l'invention, la source de laser représente un court dépassant un tiers du court global. Selon l'invention, on utilise de préfrence un laser du type CO. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif selon l'invention comprend à l'extrémité d'alimentation dudit tapis, un dispositif du type margeur destiné à prélever à une cadence variable une ou plusieurs feuilles à rainer a partir d'une pile de feuilles pour les laser dans une position prédéterminée sur le brin supérieur du tapis. Le dispositif selon l'invention peut de plus comprendre, à l'extrémité de sortie du tapis, un autre, dispositif du type margeur destiné à prélever à une cadence variable une ou plusieurs feuilles rainées à partir dudit tapis pour les déposer sur une surface de réception en dehors du tapis Or. obtient ainsi un dispositif entièrement automatisé dans lequel les différents paramètres, à savoir puissance du laser, vitesse de - défi le- ment du tapis transporteur et cadences des margeurs d'alimentation et de sortie, peuvent être synchronisés et contrôlés par des moyens de commande numérique connus de sorte que le dispositif selon l'invention est d'une flexibilité parfaite permettant une production à cadences élevées sans outillage particulier pour les changements de format des feuilles a rainer. D'autres réaiisations et avantages de l'invention ressortiront ce o description qui va suivre et en se référant aux dessins annexés sur le- quels la figure 1 est une vue en plan très schematique d'un mode de réalisation simplifié du dispositif selon l'invention pour le rainurage des feuilles de matière plastique de faible épaisseur, la figure 2 est une vue en plan schématique partielle de feuilles rainees suivant le procédé selon l'invention, les figures 3 et 4 sont des vues en coupe schématiques de deux modes de realisation du réglage des têtes de laser suivant le procéde selon l'invention. Le dispositif selon l'invention représenté à la figure 1 comporte essentiellement un tapis transporteur (1) horizontal monté sur un bâti (2) et muni de moyens d'entrainement (non représentés) le faisant défiler dans le sens de la flèche F1. Le tapis transporteur (1) est de préférence un tapis aspirant d'un type connu constitué par exemple d'une bande perforée dont le brin supérieur se déplace en regard d'une ouverture pratiquée dans un caisson relié à une source de vide. Le bâti (2) comporte dans une partie intermédiaire un portique muni d'une traverse(3) s'étendant au-dessus du tapis(1; La traverse porte une ou plusieurs têtes de focalisation (4) d'un laser. La ou les tètes (4) sont mobiles en directions transversale et verticale et des moyens de commande étant prévus pour le réglage de la position des têtes (4). Ces moyens de commande sont d'un type connu quelconque et ne sont, pour cette raison, ni représentés ni décrits ici. A l'extrémité arrière du bati (2) est prévu un dispositif d'alimentation (5) du type margeur permettant de prélever une par une des feuilles a partir d'une pile de feuilles (6) pour les déposer à une cadence prédéterminée réglable sur le tapis(1; A l'extrémité avant du tapis (1), est disposé un dispositif de déchargement (7) égalenent du type margeur qui prélève les feuilles à partir du tapis (1) pour les déposer sur une pile de réception. Les deux dispositifs margeurs (5) et (7) peuvent être d'un type connu quelconque utilisé en imprimerie ou sur des machines d'emballages dans lesquelles des feuilles ou découpes sont manipulées individuellement lors de leur chargement et déchargement sur la machine. On utilisera de préférence les dispositifs marpeurws décrits et représentés en déta@@s dans la demande de brevet français ne 83 02985 de la présente depocante. Or. peut également utiliser d'autres dispositifs connus dont la cadence de manipulation peut aisément être modifiée sans ajustages de pIèces mé- cantiques trop complexes. En fonctionnement. les- te-tes laser (4.- reliées G une source aser convenable (non représentée ici) découpent dans les découpes 19. défilart sur le tapis (i) au-dessous des tètes (4) des sillons (1C: formant 3es amorces de pliage. Le réglage en direction latérale des têtes de focalisatior (4) sur la traverse (3) permet de déterminer l'écartement des deux amorces de pliage (10) tandis qu'un réglage en direction verticale des têtes (4) permet d'ajuster le décalage du point de focalisation des faisceaux de laser par rapport à l'axe horizontal des feuilles à traiter (9) comme représenté plus en détails aux figures 3 et 4. La figure 3 montre très schématiquement la mise en oeuvre d'ur. premier mode de réalisation du procédé selon la présente invention. On voit a cette figure la feuille à traiter (9) et le faisceau de laser L tel que produit par les têtes de focalisation (4). Suivant l'invention, le point de focalisation P du faisceau L est décalé par rapport à l'axe horizontal C de la feuille t9). Dans ce mode de rêalisaticn, ce décalage est négatif c'est-à-dire qu'il est fait dans le sens opposé à la face supérieure de feuille disposée en regard de la tête de focalisation. Ce décalage négatif est indique par la référence - D. Par contre, dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, le point de focalisation P est décalé d'une distance + D vers le haut par rapport à l'axe horizontal central C de la feuille (9). La pratique a démontré que ces deux types de décalages vers le bas et vers le haut permettent de réaliser des amorces de pliage (10) de très bonne qualité mécanique et esthétique. Ces amorces sont formées par des gorges à section en V s'étendant sur au moins 50 t de l'épaisseur de la feuille (9). Le déposant n'a pas encore pu établir une relation définitive entre l'épaisseur de la feuille à rainer (9) et les valeurs des décalages + D et - D mais de nombreux essais pratiques ont démontré que ce - décalage doit être de l'ordre de 5 ngn à 9 mm au-dessous ou au-dessus de la surface respective de la feuille å rainer. (9). On trouvera ci-dessous les paramètres et résultats de quelques exemples pratiques de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Exemples de rainurage de feuilles de chlorure de polyvinyl survant le procédé selon l'invention. Puissance Vitesse de Epaisseur de la du lasser CO- rainurage feuille de PVC Défocalisation W m/mm rainée mm 65 15 300 - 5 65 25 250 - 5 65 45 250 - 5 70 45 300 - 5 (cassure) 70 20 300 -10 (bon pliage) 70 45 200 - 7 (pliage moyen) 70 45 200 + 6 (bon pliage) 70 20 300 + 9 (bon pliage) 70 30 300 + 9 (pliage moyen) 70 25 300 + 9 (bon pliage) Les essais réalisés suivant le procédé selon l'invention ont de plus démontré que la réalisation des amorces de pliage par laser n'affecte en aucune manière la planicé de la feuille traitée. Ceci est essentiel pour les phases de transformation ultérieures auxquelles la feuille sera soumise pour la fabrication d'un produit d'emballage. Au Cours des essais pratiques, on a de plus du constater que les na-ties des amorces de pliage voisines des bords de la feuille (9) étaient, pour des raisons non expliquées, particulièrement fragiles our remédier a Cet inconvénient, l'invention prévoit entre le bord de la feuille et l'extrémité voisine de l'amorce (10) une partie non rainée @ figure 2) qui est de l'ordre de 2 à 4 sa. Ceci permet d'éviter la rupture de la feuille au niveau des amorces (10) sans affecter le pliage ultérieur de la feuille au niveau des amorces (10). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représente-s -~ mais or peut y apporter de nombreuses sod;fl- cations sans pour cela sortir du cadre de l'invention, Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent servir pour rainer des matières plastiques autres que le chlorure de polyvinyl et or. peut bien entendu utiliser différents types de lasers autres que des lasers C02. REVENDICATIONS 1@ Procédé pour la réalisation par rainurage d'amorces de pliage dans une feuille d'une matière plastique telle qu'une feuille de chlorure de polyvinyl rigide transparent en particulier pour la réalisation de décou- pes pour boites pliantes, caractérisé en ce qu'il consiste à faire défiler la feuille à rainer 19 en dessous de la tête de focalisation (4) d'un laser, à ajuster la position verticale de la tete de laser (4) d'une manié- re telle que le point de focalisation (P, du faisceau laser éris (L, soit décalé verticalement c'rne distance d'au moins 5mm par rapport à l'une des surfaces de la feuille à rainer (9) et à ajuster la puissance du laser et la vitesse de défileinent de la feuille a rainer (9) d'une manière telle que le faisceau du laser (L) creuse un sillon (10) dans la face située en regard de la tête (4) de la feuille à rainer (9) dont la profondeur est au moins égale à 50 % de l'épaisseur de la feuille (9). 2) Procédé suivant la revendication 1 pour rainer une feuille de chlorure de polyvinyl d'une épaisseur de 200 , caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les paramètres suivants - décalage du point de focalisation (P) du faisceau du laser (L) : 6mm par rapport à la face située en regard de la tête (4) de la feuille a rainer (9), - puissance du-laser : 70W, - vitesse de défilement de la feuille à rainer (9) : 45M/minute. 3) Procédé suivant la revendication 1, pour rainer une feuille de chlo ruredepolyvinyl d'une épaisseur de 300 , caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les paramètres suivants - décalage du point de focalisation (P) du faisceau du laser (L) : 9mm par rapport à la face située en regard de la tête (4) du laser de la feuille à rainer (9), - puissance du laser : 70w, - vitesse de défilement de la feuille à rainer (9' : de l'ordre de 25 à 3aM/minute. 4) Procédé suivant la revendication 1, pour rainer une feuille de chlorure de polyvinyl d'une épaisseur de 250 , caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser les parage rets suivants - décalage du point de focalisation (P) du faisceau du laser (L) : 5mm par rapport à la face opposée à la tête laser (4) de la feuille à rainer (9), - puissance du laser : 65, - vitesse de défilement de la feuille à rainer (9) : de l'ordre de 15 à 45M/minute. 5 Feuille ou découpe en une matière plastique telle que feuille e chlorure de poin ny; rigide destinée e particulier a la réalisation de boites pliantes et présentant au moins une amorce de pliage réalisée par rainurage suivant le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la ou les amorces de pliage (10) de la feuille (9) s'étendent uniquement sur une partie de la surface de la feuille, la distance entre chaque extrémité de l'amorce de pliage (10 et le bord voi- sin de la feuille est de l'ordre de 2 à Ast. 6) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un tapis o une bande transporteuse (1) muni de moyens de commande permettant son défilement à vitesse variable, au moins une tête de focalisation de laser (4; disposée au-dessus dudit tapis (1) et qui est montée mobile en direction verticale et transversale par rapport au brin supérieur dudit tapis (1), une source laser munie de moyens pour envoyer le faisceau du laser produit (L) à ladite tête de focalisation. 7) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit tapis (1) est un tapis aspirant du type comprenant un tapis perforé dont le brin supérieur défile devant l'ouverture d'un caisson d'aspiration relie & une source de vide. 8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en qu'il comporte plusieurs têtes de focalisation (4) alimentées par une source laser unique, les moyens de transport du faisceau du laser (L) produit comprennant des moyens optiques pour diviser le faisceau (L) en plusieurs faisceaux individuels de puissances égales envoyés chacun à l'une des têtes de focalisation. 9) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, carac terse en ce que ladite source laser produit un laser du type oe2. 10) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en se qu'il oemprend à l'extrémité d'alimentation dudit tapis (1) un dispositif du type margeur (5) destiné à prélever à une cadence variable une ou plusieurs feuilles à rainer (9) à partir d'une pile de feuilles (6) pour les déposer dans une position prédéterminée sur le brin suparieur du tapis (1. 11) Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en qu'il comprend à l'extrémité de sortie du tapis (1) un autre dispositif du type margeur t destiné ; prélever à une cadence variable une ou plusieurs feuilles rainées (9) à partir durait tapis (1. pour les déposer sur une surface de réception en dehors du tapis.