Brevet FR2607749A1 — publié le 19880610

L'invention appartient au domaine de l'emballage et du conditionnement. Elle concerne plus particulièrement une barre de soudure pour matières plastiques, notamment du type utilisé dans les machines à fardeler. On utilise fréquemment dans la technique de 1 'embal- lage et du conditionnement, des matières plastiques qui sont. présentées sous forme de films destines à entourer le produit à emballer. Pour l'obtention de paquets individuels, le film en matière plastique doit être soudé et, le plus souvent, coupé. Cette technique d'emballage est mise en oeuvre avec des produits très divers, par exemple des barquettes, des produits empilés, des produits à base plate, et autres produits ayant des caractéristiques et des dimensions très variables. Le plus souvent, les films mis en oeuvre sont en polyéthylène. Il existe de nombreuses machines permettant de mettre en oeuvre une telle technique, depuis des machines manuelles jusqu'à des machines automatiques à cadence élevée. L'invention est applicable à toutes ces catégories de machines, mais elle trouve un avantage particulier dans les fardeleuses automatiques rapides. Sur de telles machines, les produits à emballer sont acheminés sur des tapis. Pour 1' obtention d'un produit emballé sous film plastique, la machine comporte des moyens de soudure des films, couramment dénommés barres de soudure, qui prennent appui sur le tapis d'acheminement en réalisant tout à la fois la soudure de la matière plastique et la découpe de celle-ci, pour 1 'obten- tion de paquets individuels. Dans les machines les plus perfectionnées, le débit des films est commandé automatiquement en fonction de l'arrivée des produits sur le tapis.De même, les déplacements de la barre de soudure s'effectuent automatiquement, le soudage étant effectué en accompagnant le produit sur le tapis, après quoi, la barre de soudure revient en position arrière, de manière à être prête pour l'emballage du paquet suivant. De cette manière, on peut adapter automatiquement les conditions d'emballage à tous les genres de produits qui peuvent être de dimensions variables, d'une part, et être introduits avec des espacements irréguliers,d'autre part. Les fardeleuses modernes peuvent ainsi produire de 1300 à 1800 paquets à l'heure en moyenne. Les paquets sont pré-constitués sur le tapis d'introduction qui les achemine à des vitesses de l'ordre de 10 mètres/minute. Sur les ma chines connues, les barres de soudure comportent au moins une résistance électrique, le plus souvent trois fils de re sistance électrique, le fil central étant destiné à la dé coupe et les deux fils latéraux à la soudure pour permettre la fermeture des colis. Ces fils travaillent à des tempéra tures relatives de l'ordre de 16onc pour la soudure et de 250 C pour la coupe.Les barres de soudure actuellement utilisées com portent un corps-support métallique, revêtu d'un matériau dans lequel cheminent les résistances électriques, ce matériau devant être à la fois isolant au courant électrique et résistant à la chaleur. Dans l'art antérieur, ces matériaux étaient de nature et de caractér4stiques diverses, mais ils présentaient tous l'inconvénient de devoir être changés fréquemment. A titre d'exemple, on a fait appel à des semelles en polytétrafluoroéthylène téflon ou en amiante. Ces matériaux ont le défaut de vieillir rapidement, ce qui entraîne des zones de chauffage inégales, un mauvais appui sur le film plastique et un manque de régularité dans la qualité des soudures.Les techniciens, dans ce domaine, savent que les barres de soudure garnies de tels matériaux devaient en moyenne être remises en état après deux semaines d'utilisation. Par ailleurs, les matériaux à base d'amiante présentaient de sérieux inconvénients en raison de la nocivité et de l'agressivité de cette substance. On a déjà essayé de remédier aux inconvénients des barres de soudure équipant les machines connues à fardeler, en utilisant des matériaux plus performants. En particulier, certains essais pratiques ont été effectués en formant par projection un revêtement de céramique sur le corps-support de la barre, mais les résultats n'ont pas été satisfaisants, en raison, sans doute, des problèmes de dilatation thermique: en effet, les coefficients de dilatation thermique sont très différents pour le corps-support qui est par exemple en aluminium#et pour le revêtement en céramique. Celui-ci est un matériau très dur et cassant, ce qui soulève des difficultes de longévité. On constate donc que jusqu'à présent, il n'a pas été possible de trouver une solution techniquement satisfaisante pour la réalisation, sur les machines modernes à fa r- deler, de barres de soudure convenant aux exigences de production à cadence élevée et ayant en même temps une longêvi- té très supérieure à celle des barres de soudure existantes. La présente invention permet de résoudre ce problème grâce à une barre de soudure pour matières plastiques,comprenant un corps-support, équipé d'un matériau résistant à la chaleur et isolant au point de vue électrique, et au moins une résistance électrique, ladite barre étant, en fonctionnement, disposée en vis-à-vis d'une surface d'appui, la ma tière plastique à souder étant interposée entre la barre et la surface d'appui, ladite barre étant caractérisée en ce que ledit matériau est constitué d'au moins une plaquette en céramique. Ainsi l'invention tire profit des propriétés avanta geuses des céramiques qui résistent très bien aux hautes températures et à l'abrasion, mais dont on sait qu'il s'agit de matériaux cassants et fragiles aux chocs, en raison même de leur dureté élevée. Les tentatives faites jusqu'à présent pour l'utilisation de revêtement en céramique réalisé par pulvérisation avaient abouti à un échec. L'invention consiste donc fondamentalement à adapter la barre de soudure au choix du matériau en céramique, afin de tenir compte également des différences considérables des coefficients de dilatation thermique entre le support métallique de la barre et le matériau en céramique. Selon l'invention, le matériau est constitué d'au moins une plaquette en céramique et de préférence d'un certain nombre de plaquettes juxtaposées, collées sur le corpssupport. Il est avantageux que le corps-support soit conforme pour recevoir les plaquettes. Une disposition qui s'est avérée satisfaisante consiste à donner à la partie du corps-support destinée à recevoir les plaquettes, une forme générale en U, la hauteur des branches du U étant inférieure à l'épaisseur des plaquettes, de manière qu'en fonctionnement, la face libre des plaquettes fasse saillie au-delà de la barre de soudure. Toute conjugaison de forme entre le corps-support et les plaquettes peut être adoptée sans pour autant sortir du cadre de l'invention. A titre d'exemple, on peut glisser les plaquettes dans le canal en forme de U,précité, ou toute autre forme équivalente. Les plaquettes sont disposées en juxtaposition et collées sur le support à l'aide d'un adhésif résistant à des températures supérieures à celles mises en oeuvre pour le soudage et la découpe de la matière plastique.Il est préférable que l'adhésif résiste à des températures au moins égales à 3000C . De tels adhésifs sont disponibles et connus de l'homme du métier.Il s'agit de substances polymérisables, par exemple par chauffage modéré (de l'ordre de 800C à titre illustratif), notamment à base de silicones Selon l'invention,les plaquettes en céramique doivent encore être adaptées pour recevoir la ou les résistances électriques. A cet effet, on peut prévoir sur chacune des plaquettes une gorge, en particulier dans la zone médiane, permettant de loger les fils de soudure. Il peut être prévu de réaliser au préalable cette gorge sur chacune des plaquettes, mais on préfère usiner celles-ci à la meule diamantée après collage sur le support, pour la réalisation d'une gorge sur toute la longueur de la barre de soudure et pour la rectification de la surface, de façon à obtenir une bonne planéité Les essais réalisés avec des machines à fardeler équipées de barres de soudure conformes à l'invention, ont permis de constater que celles-ci procuraient de nombreux avantages -la réalisation de barres de soudure, comportant des plaquettes juxtaposées de céramique, apporte une solution pleinement satisfaisante au problème de la différence de dilatation thermique entre le matériau céramique et le support métallique: l'adhérence des plaquettes est bonne et le comportement tout à fait satisfaisant lors de l'échauffement , -la longévité des barres de soudure est nettement améliorée : des barres de soudure ont fonctionné six mois sur des fardeleuses à haute cadence, sans qu'il soit né- cessaire de les remettre en état.On peut donc envisager des durées de fonctionnement de plusieurs années sans remettre en cause la durée de vie de la machine; -la tenue des fils de soudure et de coupe est prolongée, en raison de la bonne mise en place de ces fils dans les plaquettes; -les soudures sont régulières, en raison de la planéité des plaquettes qui reçoivent les fils; -le contact avec la surface d'appui (ou tapis de soudure) est suffisamment atténué pour que les chocs ne soient pas à craindre, ce qui contribue à la longévité des plaquettes. Les avantages brièvement énumérés ci-dessus sont tout à fait déterminants pour les utilisateurs de machines à fardeler, qui savent que de telles machines sont toujours coûteuses et sujettes à incidents répétés. Jusqu'# présent, il était connu que la plupart des pannes ou des irrégularités de fonctionnement étaient dues aux barres de soudure . Et l'on constatait souvent, que ces incidents se produisaient pendant les pointes de production, c'est-à- dire lorsque les cadences étaient les plus élevées. Avec l'automatisation croissante et l'augmentation des cadences de production, il importe de disposer de fardeleuses de plus en plus fiables.De ce fait, l'utilisation de barres de soudure conformes à l'invention s'avère extrêmement intéressante L'invention sera encore illustrée,sans être aucunement limitée, par la description qui suit, faite sur un exemple de réalisation,en regard des dessins annexés sur lesquels Fig.l illustre schématiquement le fonctionnement d'une fardeleuse; Fig.2 montre en perspective une barre de soudure conforme à l'invention, Fig.3 montre à une échelle agrandie,une plaquette en céramique utilisée dans la barre de soudure selon la figure 2. En se référant tout d'abord à la figure l,qui est un schéma de fonctionnement d'une fardeleuse, on a désigné par la référence (1) un produit devant être emballé avec une enveloppe de film en matière plastique. Il peut s'agir, par exemple, de paquets d'un certain nombre de journaux ou de périodiques. Les paquets du genre du paquet (1) sont acheminés dans la machine sur un tapis (2) qui est convoyeur revêtu de silicone. La flèche F matérialise le sens de déplacement du tapis. Un premier film plastique (3) (ou film supérieur) est introduit dans la machine à un débit qui correspond à celui de la vitesse d'avancement du tapis (2). Un autre film plastique (4) (ou film inférieur) est posé sur le tapis, à l'entrée de la machine, et avance avec le tapis (2).On a représenté en (5) une bobine permettant d'absorber les variations de cadence de la machine, au fur et à mesure du déroulement du film (3). Comme il est indiqué sur la figure l,la partie (3a) du film supérieur (3) commence à entourer le paquet (l),tandis que la partie (4a) du film inférieur (4) se trouve mise en place sur la partie inférieure du paquet (1). La fardeleuse comporte une barre de soudure (6) dont la structure sera illustrée plus en détail aux figures 2 et 3, et qui comprend trois résistances électriques, deux fils (7,8) étant mis en oeuvre pour la soudure et le fil central (9) pour la coupe. Sur les parties (3b, 4b) respectives des films (3) et (4) en cours d'avancement sont ainsi réalisées deux soudures (lO,ll)et une coupe (12) . On a représenté par la référence (21) un paquet aval qui est entouré par le film (3) et, à sa partie inférieure par le film (4), les deux films ayant été rendus solidaires au moyen des soudures (10,13) .On a représenté en (31) un paquet fardelé entouré du film supérieur (3) et du film inférieur (4) lesquels ont été rendus solidaires par les soudures (14,15), le paquet (31) pouvant ainsi être achéminé après la découpe jusqu'à un poste où est réalisée, de manière connue, la mise en forme définitive du film autour du paquet,par exemple par passage dans un four La description ci-dessus a été faite de manière schématique car des fardeleuses de ce type existent et sont donc connues de l'homme du métier. Ainsi qu'on l'a dit précédemment,l'invention se rapporte à la barre de soudure. Ainsi qu'on le voit sur la figure 2, qui représente en perspective une barre de soudure selon l'invention,cette dernière, désignée par la référence (6) comporte un corps-support (16) qui, dans l'exemple choisi, est réalisé en aluminium. Le corps (16) a une section ayant la forme générale d'un T,comme représenté en (17). A sa partie d'extrémité, cette section est conformée pour recevoir des plaquettes en céramique,telles que la plaquette (19). La forme de la partie réceptrice des plaquettes peut être variable et, dans l'exemple choisi, elle a une section en U (référence (18)).Conformément à l'invention, la barre de soudure comprend un certain nombre de plaquettes (19)juxtaposées, qui sont enfilées sur le corps (16) et fixées sur lui par un adhésif, à base de silicone dans l'exemple choisi. Comme on le voit à la figure 3,chaque plaquette a une forme générale parallélépipédique avec une gorge (20)longitudinale axiale. Pour faciliter la fabrication, l'usinage des gorges (20) des plaquettes juxtaposées (19) est réalisé après collage des plaquettes sur le support (16). La gorge (20)s'étend ainsi tout au long de la barre de soudure (6) et peut recevoir trois fils de résistance électrique, qui n'ont pas été représentés pour simplifier le dessin. Le fil central cylindrique coupe les films plastiques, alors que les deux fils latéraux plats les soudent pour assurer solidement la fermeture des colis. Les fils de soudure sont fixés et maintenus en place sur la barre de soudure d'une manière conventionnelle et déjà utilisée dans les fardeleuses connues. A cet effet les trois fils sont logés indépendamment dans la gorge 20 et maintenus sous tension par un ressort à chaque extrémité de la barre 6. Leur position respective est assurée par des dominos à chaque extrémité de la barre. Il est avantageux que la face extérieure des plaquettes 19 d'extrémité soit légèrement chanfreinée, de manière à éviter toute coupure des fils de soudure au niveau de l'arête d'extrémité Dans l'exemple choisi, la barre de soudure a une longueur de 650 mm. On peut utiliser des plaquettes en nombre et en dimensions variables. Dans les essais qui ont donné des résultats très satisfaisants, les plaquettes avaient des dimensions de 50 mm x 20 mm x 5 mm. On peut ainsi mettre en place un nombre voulu de plaquettes, par exemple douze ou treize avec les dimensions précitées. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné,des fardeleuses équipées de barres de soudure du type représenté aux figures 2 et 3 , ont donné d'excellents résultats pratiques. Les barres de soudure de l'art antérieur devaient être, en moyenne, remises en état après deux semaines d'utilisa tion. La barre garnie de plaquettes en céramique a fonctionné pendant plus de six mois avec un nombre de paquets fardelés supérieur à 220.000. Il n'y a eu aucun incident de fonctionnement et, après toute cette période,les plaquettes en céramique étaient intactes. Les résultats ainsi obtenus étaient d'autant plus surprenants que les tentatives faites jusqu'à présent d'utiliser des revêtements en céramique de barres de soudure,avaient échoué,en raison de leur fragilité. REVENDICATIONS 1/ Barre de soudure pour matières plastiques comprenant un corps-support (16,17ì équipé d'un matériau résistant à la chaleur et isolant au point de vue électrique et au moins une résistance électrique (7,8,9), ladite barre (6) êtant,en fonctionnement, disposée en vis-à-vis d'une surface d'appui (2), la matière plastique (3,4) à souder étant interposée entre la barre (6) et la surface d'appui (2), ladite barre étant caractérisée en ce que ledit matériau est constitué d'au moins une plaquette (19) en céramique. 2/ Barre de soudure selon la revendication 1, tarac- térisée en ce que ledit matériau est constitué d'un certain nombre de plaquettes (19) juxtaposées, collées sur le corpssupport (16,17). 3/ Barre de soudure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le corps-support (16,17) est conformé pour recevoir les plaquettes (19). 4/ Barre de soudure selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie (16) du corps-support destinée à recevoir les plaquettes (19) présente une forme générale (1S) en U, la hauteur des branches du U étant inférieure à l'épaisseur des plaquettes de manière qu'en fonctionnement la face libre des plaquettes fasse saillie au cela. de la barre de soudure. 5/ Barre de soudure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les plaquettes (19) sont disposées en juxtaposition et collées sur le support (16,17) à l'aide d'un adhésif résistant à des températures supérieures à celles mises en oeuvre pour le soudage et la découpe de la matière plastique. 6/ Barre de soudure selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les plaquettes (19) sont adaptées pour recevoir la ou les résistances électriques (7,8,S). 7/ Barre de soudure selon la revendication 6, carac terisée en ce que chacune des plaquettes (19) présente une gorge (20),en particulier dans la zone médiane ,permettant de loger les fils de soudure. 8/ Barre de soudure selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite gorge (20) est usinée après collage des plaquettes (19) sur le corps-support (16,17), cette gorge (20) étant ainsi réalisée sur toute la longueur de la barre de soudure. 9/ Barre de soudure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la face libre des plaquettes (19) est rectifiée à la meule diamantée. 10/ Machine à fardeler équipée d'une barre de soudure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.