Brevet FR2579577A1 — publié le 19861003

DOMAINE TECHNIQUE L'invention a trait à un procédé de pré-étirage de pellicule d'emballage, appelée ci-dessous pellicule extensible, pour la réunion par emballage d'éléments de marchandise en un ensemble groupé. Le procédé comporte le déroulement d'une pellicule extensible à partir d'un rouleau de pellicule, le pré-étirage de la pellicule extensible dans un appareil indépendant conçu pour le pré-étirage et l'enroulement de la pellicule extensible pré-étirée autour d'une charge dressée sur une table tournante, la charge comprenant plusieurs éléments de marchandises que la pellicule extensible maintient groupes sous forme de charge unitaire. L'invention a trait aussi à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Le dispositif comprend une cage munie de rouleaux très proches les uns des autres, entre lesquels la pellicule extensible défile, en se rendant du rouleau de pellicule au poste d'enroulement. Le pré-étirage de la pellicule extensible a lieu quand la pellicule est contrainte d'accélérer entre certains rouleaux qui sont entraînés méca niquement à des vitesses périphériques différentes. L'objet du pré-étirage est d'obtenir une plus grande -force de groupement et/ou de réduire la consommation de matière lors de l'emballa- ge par groupement d'une pluralité d'éléments de marchandise. ARRIERE-PLAN La pellicule extensible thermoplastique, obtenue par des methodes de soufflage ou de moulage, se prête usuellement àun allongement dans la direction longitudinale avant rupture de plusieurs centaines de pourcents. Par prétensionnement contrôlé entre des rouleaux très rapprochés dont les vitesses périphériques sont différentes, on peut pré-étirer la pellicule dans sa direction longitudinale, avec une réduction de largeur ne dépassant pas 10 %. Par contre, l'augmentation de longueur due à l'opération de pré-étirage fournit, selon le degré de pré-étirage, une épaisseur de pellicule nettement réduite, de sorte que la nouvelle aire-de section devrait être sensiblement inférieure à l'aire originale.La force nécessaire pour conférer par cet étirage à froid à la pellicule extensible un allongement durable est d'abord proportionnelle à la limite d'écoulement de la matière de la pellicule extensible, et augmente ensuite graduellement suivant le degré de pré-étirage. Si l'on maintient la majeure partie de la force utilisée lors de I'opération de pré-étirage pendant l'enroulement d'une telle pellicule extensible pré-étirée, on obtient une force par:nouvelle aire de section qui maintient les éléments de marchandise réunis sous une tension de pellicule sensiblement plus forte que si la pellicule extensible n'avait pas été pré-étirée. Dans la technique d'emballage sous pellicule extensible, on utilise ce fait depuis plusieurs années soit afin de réduire la consommation de matière soit afin d'améliorer l'effet de maintient des éléments de marchandise réunis sans consommation de matière accrue. Le dispositif et le procédé décrits ci-dessus, pour le pré-étirage de pellicule extensible avec une réduction de largeur contrôlée, sont basés sur le fait que la pellicule extensible thermoplastique est contrainte de s'allonger à froid sur la très faible distance allant du dernier point de tangence ou de contact de la pellicule sur un rouleau au premier point de contact sur un rouleau voisin, qui est entraîné- à une vitesse périphérique sensiblement supérieure à celle du premier. Parce que la pellicule est en partie auto-adhérente ou a un frottement. élevé du fait d'un brillant élevé, et contourne usuellement lesdits rouleaux sur plus de la moitié de leur circonférence, 11 accélération et le pré-étirage se concentrent sur la partie de la pellicule qui s'étend librement en pont entre lesdits points -de contact. Toutefois, selon cette technique couramment connue, le pré-étirage développe un effort extrêmement élevé sur les pellicules extensibles et ce ne sont pas, tant sten faut, toutes les matières qui peuvent supporter sans rupture cette charge saccadée. La-moindre amorce de rupture existant sous forme d'une détérioration du bord ou de quelques particules non fondues dans la pellicule extensible provoque une rupture même dans les matériaux -les plus élaborés, fabriqués spécialement en vue d'être pré-étirables. Par conséquent, il n'a pas été possible d'utiliser les appareils de pré-étirage qui existaient jusqu'à présent sur le marche eu égard à leur capacité de pré-étirage maximale d'environ 300 %, et on a utilisé dans la pratique un pré-étirage d'environ 150 t. ASPECTS CARACTERISTIQUES DE L'INVENTION Le procédé est basé sur la technique antérieurement connue indiquée dans le préambule de la revendication 1 an nexée et est remarquable en ce qu'on soumet la pellicule extensible à un pré-étirage contrôlé dans un appareil de préétirage indépendant en la pré-étirant modérément eu égard au moment d'étirage à froid, lors d'une première opération, et en l'étirant immédiatement ensuite de manière intensive, après un moment de repos extrêmement court en utilisant la chaleur engendrée dans la pellicule pendant la première opération. La transformation de la force en chaleur a lieu momen tanément au cours du temps de pré-étirage, mais pas avant que n'ait été appliquée une force si grande que la limite d'écoulement de la matière de la pellicule se trouve franchie et que les molecules s'écoulent à froid du fait, de l'allongement pour acquérir une déformation permanente.Par conséquent, c'est le temps extrêmement rapide de premier pré-étirage à froid qui constitue la plus grande menace pour la pellicule, mais le procédé selon l'invention permet de le maintenir à un niveau modéré avant d'aborder le temps de pré-étirage intensif de la seconde opération qui peut, au contraire, grâce à la gé nération de chaleur, être rendu susceptible de conférer à la pellicule extensible un degré final de pré-étirage dépassant de loin tous les niveaux théoriques et pratiques connus. Grâ- ce à la température accrue apparaissant dans la pellicule immédiatement avant le temps de pré-étirage intensité de la seconde opération, la pellicule acquiers une plus haute élasticité ainsi qu'une limite d'écoulement sensiblement réduite et ceci la rend plus souple et plus insensible à la saccade brusque et beaucoup plus intensive de l'allongement de la seconde opération. Selon un autre facteur important qui caractérise aussi le procédé inventif, on divise le temps de pré-étirage en deux opérations distinctes, de sorte que le laps de temps nécessaire à l'obtention du degré total de pré-étirage, ainsi que la longueur de brin libre nécessaire entre lesdits points de contact sont plus que doublés sans augmentation de la réduction de largeur. L'accélération apparaissant lors des deux opérations de pré-étirage individuelles peut par là être maintenue nettement plus faible et n'atteint pas, même au total, l'accélération qui peut être calculée pour le pré-étirage classique en une seule opération. Le dispositif selon l'invention est basé sur un dispositif du type indiqué dans le préambule de la revendication de dispositif annexée et est essentiellement remarquable en ce que le train de rouleaux pour les deux temps de pré-étirage tel que constitué par des rouleaux non menés, parmi lesquels l'un des deux rouleaux extérieurs transmet toujours à l'autre rouleau extérieur un mouvement de rotation constant spécifique, avec un rapport de démultiplication mécanique choisi, et en ce qu'un troisième rouleau totalement libre, situé en position intermédiaire et latérale par rapport aux deux susdits rouleaux extérieurs, est placé de façon que la pellicule extensible reçoive un recouvrement et un contact maximum du jeu des trois rouleaux du train et que, simultanément, les distances entre les points de tangence les plus proches,rou-- leau-pellicule soient si faible qu'on puisse obtenir un con truble maximum de la réduction de largeur. D'autres caractéristiques du dispositif selon l'invention sont que les deux rouleaux extérieurs tournent toujours dans le même sens sous l'effet de la transmission en rotation -mécanique et-que l'entraînement de la pellicule extensible est assuré par un rouleau-moteur indépendant succédant imméaiate- ment au trair de rouleaux assurant les deux opérations de pré-étirage, ledit entraînement étant muni d'un rouleau détecteur d'élasticité pour le réglage de la tension de bande qui commande une vitesse de rotation variable en continu du rouleau-moteur de façon que pendant l'enroulement de la pellicule sur des marchandises, la pellicule pré-étirée soit déroulée régulierementet de façon continue à partir du dispositif de pré-étirage tand-is que la tension choisie de la pellicule par rapport aux marchandises est maintenue pendant toute l'opération d'enroulement. Les rouleaux de pré-tensionnement incorporés au train de rouleaux et qui tournent dans le même sens sous l'effet du transfert de rotation mécanique, peuvent avantageusement avoir des diamètres différents de façon à pouvoir obtenir un grand nombre de rapports d'échange différents par rapport à la vitesse périphérique mutuelle des rouleaux, au moyen d'un nombre limité d'engrenages et d'une bande dentée commune, mais ceci ne constitue aucune condition préalable pour la mise en oeuvre du procédé ou pour la conception de l'appareil suivant la présente invention. L'invention est défini dans les revendications annexées. Dans ce qui suit, on va décrire l'invention à propos d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre du procédé dans un dispositif de pré-étirage, en se référant au dessin annexé. DESSIN La figure 1 présente schématiquement une vue verticale d'un dispositif de pré-étirage suivant l'invention, comportant un rouleau-dévideur de pellicule extensible nécessaire et une table tournante chargée de marchandises à emballer. La figure 2A/B présente en un diagramme l'augmentation de vitesse de la pellicule extensible en fonction du temps et compare le procédé et le dispositif suivant la présente invention (A) au préétirage classique (B) poussé jusqu'au même degré final de préétirage. La figure 3A/B indique l'augmentation de longueur réelle subie par la pellicule extensible par suite de l'augmen tation par degrés de la vitesse périphérique des rouleaux. A et B sur la figure 3 ont trait à la même comparaison que sur la figure 2 et ces deux figures sont décrites plus en détail à propos de l'exemple de réalisation ci-dessous. REALI SAT ION Sur la figure 1 est représenté un train de rouleaux à travers lequel une pellicule extensible passe du rouleau de pellicule 0 jusqu'aux marchandises 4 reposant sur la table tournante. Le train de rouleaux comprend les rouleaux de pré-étirage 1 et 3 et le rouleau fou intermédiaire 2. Pour bien entrer en contact autour du rouleau 1, la bande de pellicule est contrainte par le rouleau 9 de le contourner sur une plus grande distance. Les rouleaux 1 et 3 tournent toujours dans le même sens sous l'effet des engrenages 5 et de la bande dentée 6. La feuille de pellicule est entraînée par le rouleau 7 et reçoit l'impulsion de départ du rouleau de tension de feuille sollicité par ressort 8. La feuille de pellicule est prétensionnée en plusieurs stades qui s'amorcent dès qu'elle a quitté en 10 le rouleau de pellicule, lequel est freiné par friction en 14. Entre les rouleaux de pré-étirage 1 et 2, la pellicule s'étend librement en pont sur une très faible distance 11, et aussi entre les rouleaux de pré-étirage 2 et 3 sur la distance 12 séparant les points de contact rouleau-pellicule. Sur la distance sensiblement plus longueur 13 allant du dispositif aux marchandises, le pré-étirage est déterminé par la vitesse à laquelle les marchandises tournent sur la table tournante 15. -Le-procédé inventif ressort de la réalisation selon les figures 2A et 3A et peut être comparé au procédé classique suivant les figures 2B et 3B. La figure 2A indique schématiquement l'accélération (variation de vitesse/unité de temps) subie par la pellicule extensible lors de pré-étirage en continu jusqu'à concurrence d'un total de 300 %. Le rouleau de pellicule est freiné mécaniquement à une vitesse périphérique de VO (20 m/mn dans l'exemple) tandis que la table tournante chargée des marchandises crée une vitesse d'enroulement V4 (de 80 m/mn). Dans le train de rouleaux du dispositif inventif, la vitesse du rouleau d'entraînement est fixée en fonction de la force d'enroulement souhaitée, après quoi la vitesse V3 devient constante. Le grand pouvoir de rappel élastique de la pellicule extensible a pour effet que la force d'enroulement devient -usuellement trop grande si la vitesse V4 est égale ou supérieure à V3. Par conséquent V4 est usuellement quelque peu inférieure à V3 (dans le présent exemple, inferieure de 7 % pour V3 = 86 m/mn). Les deux rouleaux de pré-étirage se trouvent, par les engrenages et la bande dentée, dans un rapport fixe, choisi, de vitesses de rotation l'un par rapport à l'autre et ceci, joint aux diamètres respectifs des rouleaux, confère au après mier roulau de pré-étirage une vitesse périphérique V1 constante (d'environ 28 m/mn dans l'exemple choisi). La vitesse V2 de contournement du rouleau fou du train de rouleaux est établie par le contournement par la pellicule extensible et depend de l'allongement subi par la pellicule entre l'indice 3 et l'indice 2. Le rouleau fou rend la force d'allongement pour l'accélération de la pellicule entre l'indice 1 et l'indice 2 égale à celle apparaissant entre l'indice 2 et l'indice 3 et ceci, conjointement avec le temps d'attente de la feuille sans accélération sur ce rouleau, ainsi que la chaleur dégagée au cours du-premier stade d'allongement de la pellicule, a une importance décisive pour le procédé inventif. La vitesse V2 du rouleau fou est par conséquent diffi cileàprédéterminer car elle dépend principalement de l'intervalle de vitesse qui a été choisi pour V3 et V1 en fixant la vitesse du roules moteur, et dépend en second lieu de la caractéristique d'étirage de-la pellicule extensible particuliè re lors d'un étirage de la pellicule extensible particulière lors d'un étirage aussi rapide. Par conséquent, dans des conditions d'essai constantes, la vitesse V2 peut aussi constituer une mesure de l'extensibilité de la pellicule extensible. Dans cet exemple de réalisation, la vitesse V2 a été choisie de 48 m/mn et ceci représente une augmentation de vitesse de 75 % par rapport à V1 = 28 et exige en même temps une nouvelle augmentation de vitesse de 75 % pour que soit atteinte V3 = 86 m/mn. Ces deux stades d'allongement également grands en pourcentages ont lieu lors d'applications pratiques d'une certaine matière de pellicule extensible, et sont donc pleinement applicables au présent exemple de réalisation. Ainsi, la figure 2A indique par un trait plein la courbe correspondant au procédé inventif, lors duquel la pellicule extensible subit une accélération lente entre le rouleau de pellicule et le train de rouleaux mais est ensuite accélérée très rapidement lors de la première opération, après quoi, sa vitesse s'uniformise à une valeur constante de 49 m/mn au cours d'un bref laps de temps lorsque la pellicule passe sur le rouleau fou, et ensuite, pendant que cette pellicule est encore chaude de la première opération, elle est à nouveau accélérée très rapidement lors d'un second temps d'allongement avant d'être enroulée sur les marchandises avec un léger retard. Les différents moments suivant l'axe des temps du diagramme correspondent approximativement au mouvement de la pellicule extensible sur les trains de rouleaux, tels qu'indiqués immédiatement en-dessous du diagramme. La figure 2B illustre l'opération correspondante pour une pellicule extensible selon un procédé classique, dans lequel le temps d'accélération critique est obtenu en une seule opération importante, à partir de la pellicule froide pendant un temps très court, sans aucune phase de repos au cours du temps de mise en oeuvre. Sur la figure 3 au l'augmentation de longueur pas-à- pas a été indiquée en pourcentages, par des zones rayées en biais et pointillés. Dans cet exemple, il apparaît de V1 à V2 une augmentation de longueur de 75 % et au stade de V2-V3 s'y ajoutent encore 75 %. Toutefois, il est claire que l'augmentation de longueur relative de la pellicule devient plus grande au dernier stade, indiqué ici en pointillé, parce qu'elle constitue simultanément l'augmentation de longueur de la pellicule est contraite de subir à l'état chaud. Le fait que cette chaleur est engendrée dans la pellicule et y demeure avant le temps de son plus grande allongement du secons stade est démontré en ce que la vitesse V2 s'ajuste rapidement d'elle-même à un niveau nettement inférieur à celui de la moyenne mathématique des valeurs V1 et V3. De plus, il existe le temps de repos lors duquel la force d'allongement obtenue à partir du premier stade à froid a le temps de reprendre par détente une valeur quelque peu inférieure avant que ne survienne le temps suivant. Parce que le rouleau fou repartit également la force d'allongement dans les deux zones d'accélération succédant immédiatement au temps de démarrage, la pellicule a le temps des'allonger sensiblement plus au stade 2 qu'au stade 1, avant que la force d'allongement ne soit à nouveau au même niveau que celui qu'elle avait atteint lors du premier stade, et c'est ce qui explique les augmentations de longueur relatives différentes qui apparaissent automatiquement. La figure 3B révèle qu'on peut obtenir un degré de pré-étirage aussi élevé de 300 %) par une technique de préétirage classique, mais ceci à condition d'imprimer une seule grande secousse d'allongement à une pellicule froide sur une très courte distance, et pendant un laps de temps très court. Ceci limite l'intérêt pratique du procédé, interdit l'utilisation de nombreux types de pellicules extensibles, et rend impossible l'obtention d'une économie d'emballage optimale. Par le procédé suivant la présente invention, de nouvelles possibilités-sont offertes pour augmenter encore le degré de prétensionnement des types de pellicules extensibles exis tant sur le marché, et pour réduire la consommation de matière sans aucune réduction de la force de rassemblement. REVENDICATIONS 1. Procédé de pré-étirage en continu d'une pellicule d'emballage, dite pellicule extensible (10), qui est déroulée d'un rouleau de pellicule freiné et, après un pré-étirage jusqu'à une largeur contrôlée entre des rouleaux de pré-étirage très rapprochés est enroulée avec une force déterminée autour de marchandises (4) composées d'unités de marchandises et supportées de préférence sur une table tournante (15), pour maintenir entièrement les marchandises groupées avec la plus grande force possible et moyennant la plus faible consommation pqssible de pellicule extensible, caractérisé en ce que le pré-étirage principal, par accélération dans un train de rouleaux mécaniques, de la pellicule extensible est assuré en des stades d'allongement se succédant rapidement mais nettement délimités mutuellement (11,12) au cours desquels la pellicule extensible est soumise à une force d'allongement de même hauteur lors du premier stade (11) et lors du second stade (12), et en ce que la force d'allongement est momenta nément réduite entre.lesdits stades dans une mesure telle que l'allongement de la pellicule est brièvement interrompu pendant un laps de temps si bref que la chaleur engendrée dans la pellicule par conversion de force à partir du premier stade simplifie l'allongement au second stade (12) et permet toujours une augmentation de longueur réelle de la pellicule, qui dépasse sensiblement l'augmentation de longueur obtenue avec la force d'allongement correspondant-lors du premier stade d'allongement de la pellicule (11). 2. Dispositif de pré-étirage en continu d'une pellicule d'emballage, dite pellicule extensible (10) qui est dérou lée d'un rouleau de pellicule freiné et, après un pré-étirage à largeur contrôlée entre des rouleaux de pré-étirage très rap prochés est enroulée avec une force prédéterminée autour de marchandises (4) de préférence supportées sur une table tournante (15), pour réunir totalement ensemble les marchandises avec la plus grande force possible avec une consommation pos sible de pellicule extensible aussi faible que possible, caractérisé par un train de rouleaux comprenant deux rouleaux de pré-étirage (1,3) de prerence munis d'engrenages (5) et reliés au moyen d'une bande dentée sans fin pour effectuer un mouvement de rotation uniforme et avec possibilité de sélection du rapport de démultiplication déterminant la vitesse angulaire mutuelle des rouleaux, et d'un rouleau fou non entraîne (2) qui est placé entre lesdits rouleaux de pré-étirage, ledit rouleau fou tournant à contresens par rapport aux rouleaux de pré-étirage du fait qu'il est en contact avec la pellicule extensible pendant qu'elle défile à travers le train de rouleaux, ledit rouleau fou étant agencé pour prendre par auto-réglage, par rapport à la force d'allongement existant dans les zones de pré-étirage en amont (11) et aval (12) du rouleau fou, une vitesse périphérique qui devient alors toujours inférieure à la moyenne mathématique des vitesses périphériques des deux susdits rouleaux de préétirage (1,2), de sorte que l'augmentation de longueur de la pellicule au second stade (12) devient toujours supérieure à l'augmentation dé longueur subie au premier stade (11). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par un rouleau-moteur (7) pour l'entraînement de la pellicule à travers le train de rouleaux ledit rouleau-moteur étant disposé à l'extérieur et en aval du train de rouleaux (1,2,3). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé -en ce que l'un des deux susdits rouleaux de pré-étirage est relié à un moteur afin d'entraîner la pellicule dans le train de rouleaux. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rouleaux du train de rouleaux, à savoir les rouleaux de pré-étirage (1,3) et le rouleau fou (2) peuvent avoir des diamètres égaux ou différents et que le rouleau fou (2) pourrait avantageusement avoir un diamètre relativement grand afin -d'augmenter l'enroulement de la pellicule et par là un temps de maintien et une phase de repos plus prolon gée entre les deux stades d'allongement (11,12).