Brevet FR2591561A1 — publié le 19870619

DISPOSITIF ET PROCEDE POUR APPLIOUER DES ETIQUETTES THERMOSENSIBLES SUR DES RECIPIENTS A L'AIDE DE COLLE THERMOFUSIBLE. L'invention concerne un dispositif et un procédé d'application d'une colle thermofusible sur une étiquette thermosensible dans une opération d'étiquetage de récipient. Lors de l'application d'étiquette sur des objets tels que des bouteilles en verre qui doivent être soumises à une pasteurisation après l'application de l'étiquette, il est nécessaire que la colle servant au collage de l'étiquette soit capable de résister aux tempéra- ture de pasteurisation. Des colles caractéristiques pouvant résister à ces températures sans dégradation sont appelées des "colles thermo- fusibles" et elles ont une température de fusion de l'ordre de 136 à 176,6 C. Bien entendu, si on utilise ces colles thermofusibles, la matière première des étiquettes doit être capable de résister à des températures qui sont de l'ordre de la température de fusion de la colle, étant donné que les étiquettes sont généralement mises en contact avec la colle thermofusible avant leur transfert sur un récipient. L'appli- cation d'étiquette sur des récipients à bière avant qu'ils soient soumis à la pasteurisation constitue un système de ce type. Dans cette application, la colle à étiquette doit pouvoir résister aux 3C0 températures de pasteurisation et de réfrigération et doit présenter toutefois une température d'application nettement inférieure aux températures de déformation et/ou de retrait de la matière première des étiquettes. Les colles thermofusibles présentent toutes ces qualités sauf la température d'application. La présente invention concerne un système pour l'application de colles thermofusibles qui sont capables de résister aux températures -2- de pasteurisation ainsi qu'aux températures de réfrigération, sur des étiquettes obtenues à partir d'un film de plastique mince pour coller ces étiquettes sur des récipients tels que des bouteilles de bière, système dans lequel la température de colle thermofusible est réduite à une température d'environ 43 C par traitement de la colle entre l'alimentation en colle fondue et l'application proprement dite sur l'étiquette. La présente invention à pour objectif de traiter en continu une colle thermofusible thixotrope depuis sa température de fusion de 176,6 C jusqu'à sa température d'application de 43 C, tout en la maintenant à une viscosité permettant de mouiller le récipient, réalisant ainsi une bonne adhérence de l'étiquette. Un autre objectif de l'invention consiste à amener une colle thermofusible fondue depuis un réservoir jusqu'à une étiquette par une série d'étapes mécaniques qui réduisent de façon efficace la température de la colle thermofusible tout en maintenant une viscosité suffisamment faible pour que l'étiquette puisse être collée sur un récipient. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci- après et en regard des dessins annexés dans lesquels les figu - res représentent: Figure 1: une vue plan schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention; Figure 2: une vue schématique en perspective, à l'échelle agran- die, du système de traitement de colle selon la figure 1; Figure 3: une vue plan schématique d'un second mode de réalisation du dispositif d'étiquetage selon l'invention; et Figure 4: une vue schématique en perspective, à l'échelle agran- die, du système de traitement de colle selon la figure 3. En se référant à la figure 1, celle-ci représente, en vue plan, un système d'étiquetage de bouteilles dans lequel des bouteilles venant du côté gauche sont amenées par une bande transporteuse 11. Un portillon 12 horizontal, monté en va et vient, peut s'avancer devant les récipients 10 amenés par le transporteur 11 et peut se dégager à nouveau. Comme le montre la figure 1, le portillon 12 25915.61 - 3 - est en position lorsqu'il est en contact avec un des récipients pour empêcher l'application d'une pression au récipient qui est enclenché par un disque d'arrêt 13. Alors que le disque d'arrêt 13 apparaît comme un seul élément, il faut noter que le disque d'arrêt 13 comprend généralement deux éléments rotatifs, espacés verticalement, qui sont munis de poches 14 à l'intérieur desquelles la paroi latérale des récipients 10 peut s'appuyer et que les deux éléments de disque d'arrêt tournent autour d'un axe vertical 15. Un élément de guidage 16 en anneau, qui prend la forme d'un rail horizontal ayant un contour qui est concentrique à l'axe 15, maintient les récipients dans les poches 14 depuis le point d'entrée jusqu'à un point désigné par 17 o le récipient va venir en prise sur le côté d'un cylindre 18 vertical d'aspiration. Le cylindre d'aspiration 18 est conçu pour maintenir des étiquettes libres sur sa surface extérieure. Les étiquet- tes 19 sont fournies par un rouleau 20 porté par une bobine 21 tournant autour d'un axe vertical 22. Le matériau des étiquettes est dévidé de la bobine 21 en une bande continue 23. La bande 23 passe sur un couteau 24 ou elle est découpée en étiquettes 19 individuelles libres. Les étiquettes sont saisies et collées à la surface du cylindre par aspiration. Lorsque l'étiquette est transportée par le cylindre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de la colle va être appliquée sur sa surface extérieure exposée par un système applicateur de colle désigné d'une manière générale par 25, qui va être décrit en détail en regard de la figure 2. Après passage sur l'applicateur 25 de colle, l'étiquette 19 arrive au point 17 o le récipient, qui est guidé et avancé par le disque d'arrêt 13, va entrer en contact avec le bord de tête de l'étiquette et, par suite du confinement du récipient entre un guide 26 en forme d'arc, en aval, et le cylindre 18, l'étiquette va être roulée sur le récipient et le bord de queue de l'étiquette va rouler jusqu'à recouvrir le bord de tête, formant ainsi une étiquette enveloppante complète pour le récipient. Le contour du guide 26 en forme d'arc, qui est en contact avec la bouteille, est bien entendu concentrique à la surface extérieure du cylindre et il est recouvert d'un matériau du type caoutchouc pour amener la bouteille à entrer en contact - 4 - avec le cylindre et rouler le long du cylindre par contact de friction avec celui-ci. Le récipient complètement étiqueté va quitter le dispositif vers la droite et il va être guidé par le guide 26 en forme d'arc jusqu'à une position o le fond du récipient étiqueté va passer sur une bande transporteuse 27 de sortie et le récipient va être déplacé dans le sens de la flèche représentée sur le transpor- teur 27, vers la droite, en s'éloignant du dispositif d'étiquetage. Comme le montre la figure 2, le cylindre 18 a une surface exté- rieure 28. La surface 28 du cylindre 18 est recouverte d'une enveloppe 29 élastique, de type caoutchouc. Comme représentée en particulier sur la figure 2, l'enveloppe est pourvue de parties surélevées, adjacentes à la paire d'évidements 30 opposée sur le cylindre. Les parties surélevées sont désignées par 31. Les parties surélevées 31 sont disposées par paires, l'une correspondant à ce que l'on peut appeler le bord de tête d'une étiquette et l'autre correspondant au bord de queue de l'étiquette. Dans le fonctionnement normal, lorsqu'on souhaite apporter une étiquette enveloppante complète, comme le montre -la figure 1, il est souvent suffisant que l'étiquette soit munie de colle sur les bords de tête et de queue, le bord de queue étant en fait le plus important, du fait qu'il va constituer la partie de l'étiquette qui recouvre le bord de tête au moment o l'étiquette entoure complètement le récipient. Tel est le système particulièrement illustré ici. Toutefois, il faut noter qu'un cylindre muni d'une enveloppe de caoutchouc ou- d'une enveloppe élastique sur sa surface extérieure, qui est lisse et sans partie en surélévation, est préférable lorsqu'on souhaite coller véritablement toute l'étiquet- te sur la bouteille ou lorsqu'on utilise une étiquette ne recouvrant pas complètement le cylindre, comme c'est le cas pour des étiquettes de repère ou des étiquettes plus petites que la circonférence complète du récipient. Comme mentionné précédemment, un problème se pose lorsqu'on souhaite utiliser des colles à étiquette devant résister à des tempéra- tures de retrait et aussi à des températures supérieures à la températu- re de fusion normale de nombreuses colles. Une colle considérée comme particulièrement avantageuse est une colle appelée thermofusible - 5 - qui présente une température de fusion située au voisinage de 176 C. La difficulté d'application d'une colle à cette température sur une étiquette en plastique mince, en particulier comme celles fabriquées par Dow Chemical Co. à Midland, Michigan, sous le nom commercial de "Trycite" et même sur des étiquettes en plastique expansée relative- ment mince, est constituée par le fait que ces étiquettes sont déformées lorsqu'elles sont exposées à des colles thermofusibles à 176 C. Pour éliminer ce problème, la présente invention propose un système dans lequel la colle, du type thermofusible, est fondue à 176 C, comme le montre]a figure 2, est amenée dans un réservoir 32 vertical ou fontaine à travers un tube d'arrivée 33 et est mise en circulation verticale vers le haut et vers l'extérieur à travers une sortie 34 de trop plein. Le système particulier pour l'application d'une colle, sous la forme d'un réservoir vertical, est décrit dans la demande de brevet U.S. N . 555.758, déposée le 28 novembre 1983. Dans cette demande correspondante, il est décrit un réservoir vertical, contenant du solvant, qui est maintenu en contact de surface avec un cylindre applicateur de solvant. Dans le cas de la présente demande, une colle thermofusible va être appliquée sur un premier rouleau ou cylindre 35 par rotation du cylindre autour de son axe vertical dans le sens de la flèche représentée ici après la fontaine ou réservoir 32. La température de la colle thermofusible à l'intérieur du réservoir ou fontaine 32 va être sa température de fusion comprise entre 136 et 176,6 C, et la colle va être appliquée à cette température sur lt premier cylindre 35. La température du premier cylindre ou rouleau est maintenue à environ 154, 4 C plus ou moins 10 C. La vitesse de rotation du premier cylindre est ajustée individuellement par un moyen non représenté. Le premier cylindre 35 est en contact de surface avec un second cylindre 36. Le cylindre 36 est maintenu à une température d'environ 105 C. La colle thermofusible, qui est recueillie à la surface du premier cylindre 35, est transférée et traitée simultanément pendant son transfert, sur le second cylindre 36. Le cylindre 36 est, à son tour, en relation de transfert de colle avec un troisième cylindre 37, dont la température est maintenue à 43,3oC, plus ou moins 0,16 C. La vitesse du second cylindre 36 - 6 - peut être contrôlée individuellement de façon que sa vitesse ne corresponde pas aux vitesses des autres cylindres, et que la colle, lorsqu'elle est transférée du premier au second cylindre et du second au troisième cylindre, soit malaxée ou cisaillée physiquement pendant son transfert. Etant donné que la colle thermofusible telle que le E.T.D.M. butyle (éthylène propylène diamine M butyle) est une matière thixotrope, le cisaillement va tendre à maintenir la colle thermofusible à une viscosité proche de la viscosité à sa température de fusion initiale de 136 à 176,6 C, de sorte que la colle, lorsqu'elle est appliquée au troisième cylindre 37, va présenter une viscosité assez faible. Le cylindre 37 est en relation de transfert de colle avec l'étiquette 19 qui est maintenue par des orifices d'aspiration (non représentés) sur la surface élastique extérieure du cylindre 18 de transport d'étiquette. Le cylindre 37 est maintenu, comme mentionné précédemment, à environ 43,3 C, ce qui est à peu près la température du cylindre 18 de transfert d'étiquette. La vitesse de surface du cylindre 37 est ajustée à la vitesse de surface de l'étiquette 19 portée par le cylindre 18, de sorte que le transfert de la colle thermofusible peut être effectué sur l'étiquette 19 en film mince, sans provoquer une déformation thermique de l'étiquette en film de plastique mince. Au moment du transfert, la température réelle de la colle thermofusible est nettement inférieure à la température de déformation, qui, dans la plupart des cas, est de l'ordre de 110 à 121 C pour des étiquettes en film de plastique mince. La caractéristique importante du présent système, comme indiquée dans le fonctionnement du dispositif illustré en figure 2, est que les colles thermofusibles qui fondent aux environs de 150 C, une fois fondues, peuvent être amenées à une température aussi faible que 43,3 C, sans changement notable de la viscosité. Même à la tempéra- ture de 43,3 C, la colle thermofusible va encore mouiller les surfaces et adhérer au film et au verre ou autre substrat sur lequel l'étiquette de film mince doit être appliquée. Etant donné que la colle et le système d'application selon l'invention fonctionnent nettement en- dessous de la température de déformation du film mince, l'application -7 - d'une colle thermofusible sur les étiquettes en film mince est simpli- fiée et le savoir faire nécessaire à faire fonctionner une machine d'étiquetage est nettement réduit. Bien que la série des cylindres , 36 et 37 soit principalement un applicateur de la colle thermofusi- ble, les surfaces interactives vont agir sur la propriété thixotro- pe de la colle pour maintenir une viscosité de mouillabilité, même à la température inférieure à laquelle la colle est appliquée sur l'étiquette en film mince. Le second mode de réalisation selon l'invention est illustré sur les figures 3 et 4, étant entendu que la figure 3 est essentielle- ment identique à la figure 1, à l'exception du système spécifique de transfert et d'application de la colle à l'étiquette de film mince portée par le cylindre de transfert par aspiration, et les éléments du dispositif qui sont identiques à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes indices numériques. En se référant à la figure 4, le second mode de réalisation du système d'application de colle va être décrit en détail. Le cylindre 18 de transfert ou de transport d'étiquette, tournant dans le sens représenté par la flèche, va porter l'étiquette 38 maintenue à sa surface par la technique d'aspiration bien connue. L'étiquette 38 va être en relation de transfert de colle avec la surface d'une bande 39 qui est déplacée dans le sens de la flèche représentée dessus, par l'intermédiaire d'une paire de rouleaux de support 40 et 41. Un réservoir ou fontaine 42 est alimenté en continu avec une colle thermofusible à travers une entrée 43, et cette colle sort du réservoir à travers la sortie 44 exactement comme pour la fontaine 32 du premier mode de réalisation. La bande 39 peut être un ruban de silicone capable de résister à des températures de l'ordre de]76, 6 C. La fontaine 42 est en contact de surface ou en relation de transfert avec le cylindre 45. Il faut rappeler que la colle thermofusible est appliquée au cylindre 45 à sa température de fusion comprise entre 136 et 176,60C et que le cylindre 45, qui est à une température de 121 plus ou moins 0,3 C, tourne dans le sens de la flèche représentée dessus pour transférer la colle à la surface -' de la bande de silicone 39. La vitesse de rotation du cylindre 45 -8 - est telle que sa vitesse de surface est différente de la vitesse de surface de la bande 39, de sorte que la colle subit un traitement pendant son transfert pour que sa viscosité soit maintenue à un faible niveau pendant que la colle est refroidie de la température de 176,6 C à laquelle elle est appliquée au cylindre 45, à la températu- re de l'étiquette. Le cylindre 45 est maintenu à une température comprise entre 136 et 176,6 C, de préférence 150 C, et le rouleau est maintenu à environ 105 C. Le rouleau 41 est maintenu à environ 43 C. Les rouleaux 40 et 41 tournent à une vitesse telle que la vitesse de surface de la bande 39 correspond à la vitesse de surface du cylindre d'aspiration 18 ou à la vitesse de surface de l'étiquette en film mince portée par le cylindre 18. La température de la colle thermofusible, lorsqu'elle est transférée sur l'étiquette 38, est nettement inférieure à 121 C, qui est la température de déformation de la plupart des matériaux d'étiquette en film de plastique mince. Ainsi, du fait que la colle est traitée et cisaillée pendant son transfert du cylindre 45 sur la bande 39, sa viscosité est maintenue à une valeur suffisamment faible pour qu'elle puisse mouiller la surface de la bouteille sur laquelle elle est transférée par l'étiquette portant la colle sur la bouteille ou autre substrat. Ainsi, la colle est appliquée tandis qu'elle est toujours à une température et une viscosité qui permettent de mouiller la surface de la bouteille assurant ainsi son adhérence à cette surface. La description précédente montre que le système proposé permet d'étiqueter des récipients vides tels que des bouteilles de bière avec des étiquettes qui sont capables de résister aux températures de pasteurisation et de réfrigération. Les colles thermofusibles existantes, qui résistent aux températures de pasteurisation et de réfrigération sont forcément du type à température de fusion élevée, ce qui provoque la déformation de la matière première des étiquettes telles celles commercialisées par Dow Chemical Co. sous le nom de "Trycite", provoquant ainsi le gauchissement, la déformation et/ou le retrait de la matière première des étiquettes à la température d'application de la colle. Avec le présent système d'application d'étiquette à l'aide d'une colle thermofusible, des récipients tels -9- que des bouteilles à bière en verre peuvent être pré-étiquetés avant leur remplissage et ensuite soumis à des températures de pasteurisation normales sans dégradation de la colle. L'utilisation de colles au- tre que les colles thermofusibles comme colle de pré-étiquetage pour les récipients qui doivent être exposés aux températures extrêmes de pasteurisation et de réfrigération provoque normalement la dégrada- tion de la colle. Le présent système d'application de colle à des étiquettes en film mince permet de produire des bouteilles pré-étique- tées avec des étiquettes suffisamment adhérentes, qui vont résister le aux températures de pasteurisation et de réfrigération rencontrées au cours du traitement du récipient rempli. Bien que la présente demande concerne principalement l'application d'étiquettes sur des bouteilles, l'étiquette pouvant être collée complètement autour de la circonférence de la bouteille, selon une variante, des étiquettes peuvent être collées seulement en des points sélectionnés sur l'étiquet- te, au moyen d'une surface de cylindre de transfert d'étiquette constituée avec des parties en surélévation qui reçoivent la colle, tandis que d'autres parties de la surface ne reçoivent pas de colle. Le système selon l'invention, qui maintient la mouillabilité d'une colle thermofusible pendant l'application de la colle sur l'étiquette, sans déformation de l'étiquette en film mince, peut être mis en oeuvre aussi bien lorsque la-surface totale de l'étiquette est recouverte de colle thermofusible que lorsque seulement des zones sélectionnées de la surface de l'étiquette sont recouvertes de colle thermofusible. 259156i - 10 - Revendications: 1. Dispositif pour étiqueter des récipients (10) en utilisant des étiquettes (19; 38) en plastique mince avec des colles qui sont capables de résister aux températures de pasteurisation mais ne déforment pas les étiquettes lorsqu'elles sont appliquées sur ces étiquettes, caractérisé par un cylindre aspirant (18), un moyen pour amener les étiquettes à la surface du cylindre et pour transpor- ter les étiquettes depuis le moyen d'amenée d'étiquettes jusqu'à une zone d'application d'étiquettes, un moyen pour appliquer une colle sur au moins les bords de tête et de queue des étiquettes, un moyen (11) pour transporter les récipients dans une position debout à travers la zone d'application d'étiquettes ou le bord de tête d'une étiquette sur le cylindre entre en contact avec la surface d'un récipient, le récipient étant roulé le long de la surface du cylindre rotatif pour enrouler l'étiquette autour du récipient, un moyen (25) pour appliquer sur l'étiquette une colle thermofusible sans déformer l'étiquette, ce moyen comprenant une alimentation (32) en colle thermofusible à la température de fusion de 176,6 C, un premier cylindre vertical (35) pour recevoir la colle thermofusible de l'alimentation, un second cylindre vertical (36) en relation de transfert de colle avec le premier cylindre, un troisième cylindre (37) en relation de transfert de colle avec le second cylindre et également en relation de transfert de colle avec le cylindre aspirant (18) porteur d'étiquette pour appliquer la colle sur la surface exposée de l'étiquette maintenue dessus, un moyen pour faire tourner le troisième cylindre (37) et le cylindre aspirant (18) avec des vitesses de surface ajustées et un moyen relié aux premier, second et troisième cylindres pour commander leur température afin de refroidir la colle thermofusible à environ 43,3 C pour l'application sur les étiquettes. - 11 - 2. Dispositif selon la revendication 1, -caractérisé en outre en ce qu'il comprend un moyen pour commander de façon indépendante la vitesse des premier et second cylindres (35, 36). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande de la température, relié aux cylindres de transfert, ajuste la température du premier cylindre (35) à environ 150 C, celle du second cylindre (36) à environ 104 C et celle du troisième cylindre (37) à environ 43 C. io 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé, en outre, en ce qu'il comprend une bande sans fin (39) s'étendant autour des second et troisième cylindres de transfert (36, 37) pour recevoir la colle du premier cylindre et transférerla colle sur les étiquettes se trouvant sur le cylindre aspirant (18). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bande est en silicone. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les cylindres de transfert sont maintenus à des températures qui réduisent de manière efficace la température de la colle thermofusible de 176,6 C à 43 C, tout en conservant à la colle une viscosité de mouilla- bilité. 7. Procédé d'application d'une colle thermofusible sur une étiquette thermosensible (19, 38) dans une opération d'étiquetage de bouteilles (10), dans lequel les étiquettes sont découpées d'un rouleau et transportées à la surface d'un cylindre aspirant (18) tournant autour d'un axe vertical, jusqu'à une zone de réception d'étiquettes o un récipient ou bouteille est amené au contact de l'étiquette et ensuite roulé le long de la surface du cylindre pour enrouler l'étiquet- te autour du récipient et une colle est amenée sur la surface de l'étiquette lorsque celle-ci est avancée par le cylindre depuis le point d'alimentation en étiquettes jusqu'à la zone de réception 2 5915 6 1 - 12 - d'étiquettes, caractérisé en ce que dans le système d'application de colle permettant d'appliquer une colle thermofusible à une tempéra- ture de 176,6 C sur une étiquette se trouvant à une température d'environ 43 C, on soumet la colle thermofusible à une étape de traitement consistant en une série de transferts à l'état visqueux tout en refroidissant la colle pendant son passage depuis l'alimenta- tion en colle thermofusible jusqu'à la surface de l'étiquette. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de traitement comprend le passage de la colle depuis un réservoir d'alimentation (32) à la surface du premier cylindre de transfert (35), ensuite le passage de la colle sur un second cylindre de transfert (36) puis sur un troisième cylindre de transfert (37) à partir du second cylindre et enfin le passage de la colle de la surface du troisième cylindre à la surface de l'étiquette (19, 38) qui est transportée par le cylindre aspirant (18). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, les étapes de refroidissement des cylindres de transfert successifs pour réduire la température de la colle thermofusible de 176,6 C à 43 C lorsqu'elle est appliquée sur l'étiquette. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de traitement de la colle par une série de transferts à l'état visqueux comprend les étapes de déplacement d'un premier rouleau de transfert (45) en contact de surface avec un réservoir (42) de colle thermofusible fondue à la température de 176,6 C, de transfert la devcolle du premier rouleau (45) à la surface d'une bande transporteuse sans fin (39) de forme allongée, de transfert de la colle de la surface de la bande à la surface d'une étiquette (38) portée par le cylindre aspirant (18) et de réduction de la température de la colle en-dessous de la température de déformation de la matière première des étiquettes. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la 25915,61' - 13 - température de transfert final de la colle sur les étiquettes est de l'ordre de 43 à 60 C. 12. Procédé selon les revendications 11, caractérisé en ce que la matière première des étiquettes est un film mince. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la matière première des étiquettes est un film de plastique mince. 14. Procédé perfectionné pour étiqueter des récipients (10) avec des étiquettes (19, 38) en plastique mince qui sont sensibles à des températures supérieures à 121 C, en utilisant des colles thermofu- sibles ayant une température de fusion de 176,6 C, les étiquettes étant découpées d'une bande de matière première d'étiquette, transfé- rées sur un cylindre aspirant (18) sous la forme d'étiquettes indivi- duelles et amenées au contact de récipients (10) en verre sur lesquels elles sont appliquées par roulement des récipients le long de la surface du cylindre (18) porteur d'étiquettes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de transfert d'une colle thermofusible d'une alimentation de colle fondue à la surface des étiquettes et de refroidissement de la colle thermofusible pendant son transfert à une température inférieure à la température produisant une déforma- tion de l'étiquette en plastique mince. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé, en outre, par un traitement de viscosité de la colle pendant le transfert et le refroidissement pour maintenir la colle à une viscosité de mouillabili- té à la température inférieure.