Brevet FR2605298A1 — publié le 19880422

L'invention a pour objet un emballage perfectionné, notamment pour des oeufs ou produits analogues, et une machine pour sa fabrication. On connaît déjà, dans de nombreuses réalisations, des emballages pour oeufs, fruits, ou produits analogues du type comportant une première partie ou embase munie d'alvéoles de réception des produits et un couvercle rendu solidaire de 1'embase après que celle-ci ait été garnie desdits produits pour former un emballage clos. La première partie, ou embase, quelque peu en forme de barquette, peut être réalisée par moulage de pulpe de papier ou par formage de matière plastique et le couvercle peut lui aussi être réalisé en les mêmes matériaux. Comme montré, par exemple dans EP-A3-O 085 559 ou EP-A3-0 079 757 ou EP-A3-0 087 306 on a déjà proposé diverses solutions pour la solidarisation de l'embase et du couvercle qui font toutes applications de découpes de formes conjuguées sur les parties constitutives de l'emballage de sorte qu'il en résulte, pour la fabrication de celui-ci, à la fois des coûts relativement importants et des difficultés de mise en oeuvre (si l'on sait que les moyens de formes conjuguées sont fréquemment du type à crochet et donc relativement fragiles) en particulier lorsqu'ils sont utilisés dans des machines de conditionnement à cadence élevée, telles que celles actuellement mises en oeuvre dans les centres de conditionnement d'oeufs et dont le débit peut être de l'ordre de plusieurs milliers d'oeufs à l'heure. Pour s'affranchir de ces difficultés d'une part et, pour satisfaire aux conditions énoncées ci-dessus tout en maintenant à une faible ou très faible valeur le coût de l'emballage envisagé, d'autre part, la Demanderesse s'est tournée vers des techniques dont l'application, à ce jour, n'avait pas e5été envisagée dans le domaine du conditionnement de produits fragiles, en particulier pour l'emballage d'oeufs dans des conteneurs du type de ceux définis ci-dessus. C'est, ainsi, que la Demanderesse a maintenant trouvé, de manière surprenante, qu'il était possible de réaliser un emballage pour produits fragiles, comme des oeufs, du type comportant une première partie ou embase à alvéoles de réception des oeufs, en matière thermoplastique ou en matériau cellulosique, et un couvercle en un matériau cellulosique ou en matière thermoplastique, respectivement, dans lequel l'embase et le couvercle sont assemblés entre eux par utilisation d'ultra-sons. Un tel emballage peut alors être réalisé en des matériaux les plus divers, aussi bien pour l'embase que pour le couvercle, comme par exemple des matières thermoplastiques et/ou des stratifiés et/ou des complexes à base de telles matières, d'une part et, d'autre part, des matériaux à base de cellulose, comme de la pulpe de bois, des compounds cellulose/plastique du carton (ordinaire ou micro cannelé) etc... En outre, la mise en oeuvre de techniques analogues à celles du soudage par ultra-sons conduit à des machines de conditionnement dont les outils ou parties opératoires sont froids, nn'émettent pas de rayonnement et par conséquent n'apportent pas de chaleur au voisinage des produits à emballer, ce qui est un avantage important notamment lorsque ceux-ci sont des oeufs, la technique mise en oeuvre évitant, complémentairement, l'apport de produits chimiques comme des colles ou solvants et/ou l'utilisation de dispositifs mécaniques, comme des agrafes ou analogues. Il en résulte un avantage appréciable sur le plan économique, tant eu égard à la diminution du coût de fabrication des embases et/ou couvercles qu'à celui du conditionnement des produits et qu'eu égard aux emplois de matières premières comme des agrafes, rubans adhésifs ou analogues. Cet avantage économique est encore accru par le fait que l'épaisseur des matériaux mis en oeuvre peut être réduite par rapport à celle généralement envisagée, sans pour autant nuire à la protection des objets emballés, les emballages fabriqués selon l'invention étant en outre pratiquement exempts de rebuts, comme il en existe parfois dans la technique antérieure en raison de mauvais agrafages, de clipsages non satisfaisants du couvercle sur l'embase ou de déchirures lors de la mise en place relative des parties constitutives de l'emballage, l'une par rapport à l'autre. De plus, l'utilisation d'une technique analogue à celle du soudage par ultra-sons procure dans la zone d'assemblage une fixation qui ne peut être rompue sans laisser de traces, par exemple sous forme d'une pellicule du matériau constitutif de l'embase sur le couvercle, ou vice-versa, de sorte que l'on procure encore, par cette technique d'assemblage, la possibilité d'obtenir, entre autres, des témoins d'inviolabilité de l'emballage. Une machine pour la fabrication d'un emballage per fectionné comprenant une embase et un couvercle en une ma trière thermoplastique et en un matériau cellulosique, est alors caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur d'ultra-sons, au moins une sonotrode et/ou une enclume ainsi que des moyens d'application à pression de la sonotrode sur l'enclume, la fréquence des ultra-sons appliquée, la géométrie de la sonotrode et l'amplitude des vibrations permettant de provoquer le ramollissement de la matière thermoplastique et simultanément la migration de la matière ainsi ramollie dans certaines zones du matériau cellulosique lorsque la force d'appui de la sonotrode, le temps d'émission des ultrasons et le temps et la force d'appui de la sonotrode après l'émission desdits ultra-sons sont réglés de manière appropriée. Dans un mode d'exécution préféré dans lequel les emballages pour oeufs comprennent, solidaires de la première partie ou embase, des colonnes ou cheminées à sommet plat et un couvercle à fond plein, ledit couvercle est solidarisé de la première partie ou embase au droit desdites cheminées. Dans un tel cas, la sonotrode et/ou l'enclume de la machine de fabrication de l'emballage est alors conformée pour pénétrer dans lesdites cheminées ou colonnes d'une part et, d'autre part, favoriser la migration de la matière thermoplastique ramollie dans le matériau cellulosique, avantageusement en présentant sur la ou leurs zones opératoires des pointes et/ou des stries rectilignes, transversales ou pyramidales, mais dont les sommets sont tronqués afin d'augmenter la surface de contact de l'enclume et ou de la sonotrode avec les parties de l'emballage à assembler entre elles. Une telle disposition favorise en outre l'obtention d'une bonne résistence à l'arrachement et au cisaillement en raison des "reliefs" créés à l'interface de la matière thermoplastique et du matériau cellulosique. Dans une réalisation particulièrement préférée de la machine selon l'invention, celle-ci comprend un générateur à ultra-sons dont la fréquence peut être réglée entre 20 et 40 kHz, l'amplitude de vibration de la sonotrode pouvant être réglée quant à elle entre 20 et 50 p, pour une durée d'émission des ultra-sons comprise entre 0,2 et 1 seconde et une force d'appui réglable de la sonotrode comprise entre 6 et 120 kg. Etant donné que les machines de conditionnement d'oeufs font fréquemment application de barquettes à alvéoles en matière thermoplastique façonnées suivant une multiplicité de barquettes reliées entre elles, par exemple au nombre de quatre, l'invention prévoit, selon une autre caractéristique, que la machine fasse également application des ultra-sons pour la séparation entre eux des emballages après pose des couvercles. De façon caractéristique, on prévoit alors des moyens qui, simultanément à l'application des ultra-sons permettent d'exercer une traction sur une partie des emballages formés pour provoquer la séparation d'emballages adjacents. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue générale schématique d'ensemble d'une installation de conditionnement d'oeufs comportant une machine selon l'invention - la figure 2 est une vue d'une partie constitutive de la machine selon l'invention - la figure 3 est une vue à 90 de celle de la figure 2. On se réfère d'abord à la figure 1 qui montre une installation de conditionnement d'oeufs équipée d'une machine selon l'invention. Dans cette installation, un poste 10 reçoit un empilage d'embases 11 qui, de façon en soi connue, sont conformées, généralement par moulage, pour présenter des alvéoles de réception des oeufs 0, lesquels sont amenés, par exemple, à l'aide d'un transporteur 12, vers une machine 13 où ils sont mis en place dans les embases quelque peu en forme de barquettes 11, également dirigées vers la machine 13 par un transporteur 14.A la sortie de la machine 13 un transporteur 15 amène les embases remplies 11 alune machine 16 de dépose de couvercles 17, les embases ou barquettes ainsi garnies d'oeufs et garnies d'un couvercle étant introduites dans une machine selon l'invention, 18, où ledit couvercle est solidarisé de la barquette, les emballages ainsi formés étant amenés par un convoyeur 19 à un poste 20 d'étiquetage, comptage ou analogue dont la sortie 21 aboutit à des moyens d'expédition en soi connus. Selon l'invention, la solidarisation d'un couvercle 17 et d'une barquette 11 est réalisée par ultra-sons, et cela quelle que soit la nature des matériaux constitutifs de ladite barquette et du couvercle, par exemple une barquette en polystyrène et un couvercle en carton, ou une barquette en pulpe de papier et un couvercle en polystyrène, etc... et également indépendamment de la forme des couvercles et/ou embases.De faqon en soi connue, celles-ci peuvent être comme montré sur les figures 2 et 3, c'est à dire prévues pour recevoir six oeufs ou un multiple de ce nombre, avec une disposition, à deux rangées lla et llb de trois oeufs chacune, dans le cas d'une barquette à six oeufs, les barquettes étant généralement approvisionnées non pas sous forme de barquettes individuelles, mais suivant un assemblage de quatre telles barquettes dont deux sont montrées en 111 et 112 sur la figure 3, les barquettes adjacentes étant reliées sur leurs bords par des pontets montrés schématiquement en 25 sur ladite figure 3 et comportant chacune par exemple comme montré sur EP-A3-0 079 757 ou EP-A3-O 085 559 des colonnes ou cheminées dont le sommet plein est soit sensiblement dans le plan de l'ouverture des barquettes, -qui sont alors fermées par un couvercle 17 sensiblement plat-, soit en saillie par rapport à ce plan, les barquettes étant alors fermées par un couvercle à fond plat et parois latérales tronconiques. Comme montré sur les figures 2 et 3, la machine 18 selon l'invention comprend, dans un bâti 30 à montants 31 et 32, traverse horizontale inférieure 33 et traverse horizontale supérieure 34, deux transporteurs 35 et 36 défilant dans le sens de la flèche F, figure 3, et dont chacun est constitué par deux chaînes sans fin à éléments porteurs 37 en forme de U à ailes horizontales 38 et 39 et qui sont entraînés par un moteur 40. Les transporteurs ainsi constitués dont chacun comporte deux brins parallèles, figure 2, supportent ainsi les embases ou barquettes 11 par le fond de leurs alvéoles placés aux extrémités longitudinales, livrant, de la sorte, passage à des enclumes 50, figures 2 et 3, dont le nombre et la disposition correspondent à ceux d'un emballage ou d'une pluralité d'emballages.Les enclumes sont montrées à translation verticale, suivant la direction de la flèche V, par l'intermédiaire de vérins ou analogues 51 dont les cylindres sont fixés sur la traverse inférieure 33 et les tiges atte lées à des plateaux comme 52 sur lesquels, sont fixées les enclumes 50. En regard de ces dernières, la machine 18 est munie de sonotrodes 60 dont le nombre et la disposition correspondent à ceux des enclumes, et qui sont elles aussi montées à translation suivant la direction de la flèche V, c'est-à-dire verticalement, à partir de la traverse supérieure 34 et par des moyens de vérins (non représentés). Aux sonotrodes 60 sont associées un ou des générateurs d'ultra-sons, un convertisseur à céramiques piezo et un modificateur d'amplitude ou "booster" (non représentés) lesquels peuvent être commandés et réglés pour, par un choix satisfaisant de la fréquence des ultra-sons appliqués, de la géométrie de la sonotrode et de l'amplitude de vibration, obtenir la solidarisation satisfaisante des couvercles 17 avec les cheminées ou colonnes que présentent les embases ou barquettes 11, avantageusement pour provoquer un ramollissement de la matière thermolastique contituée d'une partie de l'emballage et une migration de celle-ci dans au moins certaines zones du matériau cellulosique constitutif d'une autre partie de l'emballage. Pour l'obtention d'un assemblage satisfaisant du couvercle et de l'embase, la force d'appui des sonotrodes 60 sur les enclumes est réglée par l'aide des vérins comme 51, ainsi qu'à l'aide de ceux associés aux sonotrodes, de même qu'est réglé le temps d'émission des ultra-sons, ainsi que le temps et la force d'appui de la sonotrode après l'émission desdits ultra-sons. Pour augmenter la surface de contact des enclumes 50 et/ou des sonotrodes 60 avec les embases ou couvercles à assembler entre eux, on prévoit que les enclumes et/ou les sonotrodes soient striées, ou munies de pointes, les sommets des stries ou des pointes étant tronqués afin d'augmenter les surfaces de contact relatives. Une telle disposition favorise en outre l'obtention d'une bonne résistance à l'arrachement et au cisaillement en raison des "reliefs" créés à l'interface des matières assemblées entre elles. Les exemples qui suivent permettront, à cet égard, d'illustrer l'invention. EXEMPLE 1 Pour la réalisation d'une bote à oeufs à embase en polystyrène présentant entre les six alvéoles de son embase, deux cheminées d'un diamètre de 13 mm et un couvercle en carton micro-cannelé, la machine 18 était équipée d'une sonotrode à face opératoire de travail plane, propre à coopérer avec des enclumes de forme cylindrique. La fréquence du générateur d'ultra-sons étant réglée à 20 kHz, l'amplitude de vibration des sonotrodes à 50 p, de bons résultats ont e'été obtenus pour un temps d'émission d'ultra-sons d'environ 0,3 seconde, un temps de maintien de la sonotrode après émission des ultra-sons de 0,3 seconde également et une force de fermeture appliquée par les vérins d'environ 80 kg. Les emballages obtenus à la sortie de la machine 18 sont d'excellente qualité tant en ce qui concerne la résistence à l'arrachement que celle au cisaillement. Lorsqu'une force suffisante est appliquée pour séparer le couvercle de l'embase des traces de carton apparaissent sur le polystyrène, et vice-versa, de sorte que l'on procure ainsi pour le consommateur des témoins d'inviolabilité de l'emballage. EXEMPLE 2 La machine selon l'invention a été mise en oeuvre pour la fabrication d'emballages pour oeufs comportant une embase ou barquette en pulpe de papier et un couvercle ou coiffe en polystyrène d'une épaisseur de 0,3 mm. Pour la solidarisation du couvercle sur les cheminées de l'embase, la machine était munie de sonotrodes bi-cylindriques, d'un diamètre primaire de 20 mm et d'un diamètre secondaire de 8 mm, les enclumes cylindriques étant munies de stries à pointes de diamant au pas de 2 mm et tronquées sur une hauteur d'environ 0,4 mm. Pour une fréquence du générateur d'ultra-sons de 35 à 40 kHz, une amplitude de vibration de la sonotrode de 20 à 25 g, de bons résultats ont été obtenus pour un temps d'mis sion d'ultrasons de 0,2 seconde, un temps de maintien de la sonotrode sur le couvercle en polystyrène de 0,3 seconde après émission des ultra-sons, et une force de fermeture développée par les vérins de-6 à 10 kg. Les résultats obtenus sont analogues à ceux de l'exemple 1, avec un assemblage de 1'embase et de la coiffe sur des zones d'environ 50 mm2 présentant une bonne résistance à l'arrachement et au cisaillement. Dans cette réalisation, également, la séparation du couvercle et de l'embase après solidarisation laisse apparaître sur la coiffe de polystyrène des traces de pulpe, et vice-versa, de sorte qu'on obtient également des témoins d'inviolabilité de l'emballage. Etant donné que les embases ou barquettes 11 sont fréquemment fabriquées par groupes de quatre embases pour six oeufs chacune, on prévoit d'associer à la machine 18 des moyens permetttant de rompre les attaches, généralement sous forme de pontets qui relient les embases adjacentes après solidarisation des couvercles aux embases ou simultanément à cette solidarisation. Pour ce faire, on prévoit d'exercer une traction sur les boites à oeufs fermées concomitamment à l'application de la vibration ultrasonore ce qui provoque la rupture recherchée des pontets, et permet alors l'acheminement des boîtes à oeufs individuelles dans l'installation de conditionnement vers le poste 20 d'étiquetage, comptage ou analogue et ensuite, par la sortie 21, aux moyens d'expédition, en soi connus. REVENDICATIONS 1. Emballage pour oeufs ou produits analogues du type comportant une première partie ou embase (11) munie d'alvéoles de réception des oeufs et un couvercle (17) rendu solidaire de l'embase après que celle-ci ait été garnie des oeufs, caractérisé en ce que pour une embase en matière thermoplastique ou en matériau cellulosique et un couvercle en matériau cellulosique ou en matière thermoplastique, respectivement, ladite embase et ledit couvercle sont assemblés entre eux par utilisation d'ultra-sons. 2. Emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase est en une matière thermoplastique comme du polystyrène ou en un stratifié ou en un complexe à base d'une telle matière thermoplastique et en ce que le couvercle est en un matériau cellulosique comme de la pulpe de papier, de la pulpe de bois, du carton (ordinaire ou micro-cannelé), etc... 3. Emballage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'embase (11) est en matériau cellulosique, comme de la pulpe de bois, du carton (ordinaire ou micro-cannelé), etc... et en ce que le couvercle (17) est en une matière thermoplastique, en un stratifié à base d'une telle matière ou en un complexe comprenant une telle matière, comme du polystyrène ou analogue. 4. Tchine pour la fabrication d'un emballage pour oeufs ou produits analogues du type comportant une première partie ou embase munie d'alvéoles de réception des oeufs en matière thermoplastique ou en matériau cellulosique et un couvercle propre à être solidarisé à l'embase après que celle-ci ait été garnie des produits à emballer en matériau cellulosique ou en matière thermoplastique, respectivement, caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur d'ultrasons, au moins une sonotrode et/ou une enclume, ainsi que des moyens d'application à pression de la sonotrode sur l'enclume, la fréquence des ultra-sons appliqués, la géométrie de la sonotrode et l'amplitude de vibration permettant de provoquer le ramollissement de la matière thermoplastique et simultanément la migration de la matière ainsi ramollie dans certaines zones du matériau cellulosique lorque la force d'appui de la sonotrode, le temps d'émission des ultra-sons ainsi que le temps et la force d'appui de la sonotrode après l'émission desdits ultra-sons sont réglés de manière appropriée. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que ses enclumes (50) et/ou sonotrodes (60) sont conformées en correspondance des embases (11) et/ou couvercles (17), notamment suivant des pièces de forme générale cylindrique propres à pénétrer dans -les cheminées ou colonnes dans le cas d'embases qui en sont munies d'une part et,d'autre part, de manière à favoriser la migration de la matière thermoplastique ramollie dans le matériau cellulosique, avantageusement en présentant sur la ou leurs zones opératoires des stries rectilignes, transversales ou pyramidales, ou des pointes dont les sommets sont tronqués afin d'augmenter la surface de contact des enclumes et/ou des sonotrodes avec les parties de l'emballage à assembler entre elles. 6. Machine selon les revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un générateur à ultra-sons dont la fréquence peut être réglée entre 20 et 40 kHz, l'amplitude de vibration des sonotrodes entre 20 et 50 ;, la durée d'émission d'ultra-sons entre 0,2 et 1 seconde et la force d'appui de la sonotrode entre 6 et 120 kg. 7. Machine selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de transporteurs (35, 36) pour l'amenée des emballages à fabriquer au droit des enclumes (50) et/ou sonotrodes (60) lesquelles sont montées mobiles, à translation verticale, par l'intermédiaire de vérins (51) ou analogues. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre des moyens pour la séparation entre eux d'une multiplicité d'emballages fermés simultanément. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent les moyens d'application des ultra-sons que comporte la machine et des moyens permettant d'exercer une traction sur une partie des emballages formés.