Brevet FR2631925A1 — publié le 19891201

Rouleau chauffé à surface gravée pour application de solvant à des étiquettes dans un appareil d'étiquetage de récipient. La présente invention concerne le chauffage d'un rouleau à surface gravée utilisé pour appliquer un solvant à une zone définie de la surface d'une étiquette en matière plastique qui est destinée à être fixée à un récipient cylindrique dans son ensemble et qui est enroulée autour de ce récipient et adhère d'elle-même a ce dernier. L'étiquette en matière plastique est formée d'une matière thermorétractable, telle qu'une matière plastique extrudée conjointement avec une mousse sous forme d'un film, le solvant dissolvant une partie de la matière plastique. Le solvant est un solvant qui s'évapore facilement à la température ambiante, ce qui se traduit par un refroidissement de la surface du rouleau gravée. L'invention concerne le chauffage du rouleau gravé afin de maintenir la température de sa surface au-dessus du point de rosée. L'application d'étiquettes en matière plastique rétractable à des récipients est connue depuis longtemps dans la technique et, comme on l'a décrit dans le brevet US 3 802 942, la matière destinée à former l'étiquette est découpée en bande de longueur prédéterminée, enroulée autour d'un mandrin et collée à elle-même sous l'effet de la chaleur à ses extrémitée par un joint à recouvrement. Le manchon obtenu est emmanché télescopiquement sur le récipient que l'on fait passer ainsi à travers un tunnel chauffé o le manchon se rétrécit de manière à épouser la forme du récipient sous-jacent. Ces manchons étaient habituellement disposes sur le récipient de sorte qu'ils se rétrécissaient sous la surface d'appui ou base du récipient, autour du talon de ce récipient et s'étendaient vers le haut jusqu'à un point adjacent à l'épaule de ce dernier. Plus récemment, on a décrit dans le brevet US 4 574 020 un procédé dans lequel on se sert du récipient comme mandrin pour l'étiquette et on enroule cette étiquette autour du récipient en déplaçant le bord avant de l'étiquette, de manière qu'il vienne en contact avec la surface latérale du récipient, en collant l'étiquette au récipient puis en faisant rouler le récipient le long de l'étiquette jusqu'à ce que le bord arrière de l'étiquette recouvre le bord avant de celle-ci et y adhère. Dans ce procédé, on fixe le bord avant de l'étiquette au récipient en appliquant un solvant A l'étiquette pour que celui-ci forme une solution avec la matière plastique. On met aussi cette étiquette en contact à son bord arrière avec un solvant, de manière que la solution résultante forme un adhésif afin que l'on obtienne un manchon complètement formé et fermé par scellement avec la matière de l'étiquette. Le joint scellé doit supporter les forces qui sont engendrées quand on fait passer le récipient et l'étiquette à travers un tunnel pour thermo- rétrecissement. Dans le procédé exposé dans le brevet US précité n 4 574 020, on forme l'adhésif en dissolvant une petite zone définie de l'étiquette en matière plastique par application d'un solvant à cette zone. Le solvant, comme par exemple le méthacrylate de méthyle, est volatil et s'évapore facilement à la température ambiante. On applique le solvant aux zones de l'étiquette par contact avec un rouleau gravé dont la surface porte une configuration ou motif d'application de solvant. Le solvant est appliqué à la surface du rouleau gravé par contact avec un réservoir qui contient le solvant et qui est maintenu contre la surface tournante du rouleau gravé. Une quantité suffisante de solvant est captée dans le motif gravé et est transférée par contact sur l'étiquette en matière Plastique, de manière que celle-ci forme une solution et que cette solution agisse comme un adhésif pour fixer l'étiquette au récipient et pour former sur la totalité de la hauteur de celui-ci un joint à recouvrement scellé qui supporte les tensions engendrées par le passage du récipient supportant l'étiquette à travers un tunnel de chauffage destiné à provoquer le rétrécissement de l'étiquette, principalement dans le sens circonférentiel autour du récipient. Le solvant est appliqué a partir d'un réservoir et le solvant en excédent est chassé de la surface du rouleau par raclage, mais il subsiste généralement un mince film de solvant sur la surface du rouleau et ce mince film s'évapore et provoque un refroidissement de la surface du rouleau. Quand la température de la surface du rouleau tombe en-dessous du point de rosée de l'air ambiant, il se produit une condensation d'humidité sur la surface du rouleau. Cette condensation d'eau perturbe les caractéristiques de transfert de solvant du rouleau gravé et se traduit par un joint de scellement qui n'est pas achevé de façon satisfaisante. Un objet de la présente invention est de maintenir la température de la surface d'un rouleau gravé applicateur de solvant à une température supérieure au point de rosée afin d'éviter une condensation de la vapeur d'eau sur la surface extérieure de ce rouleau. Selon une première caractéristique, le rouleau gravé comprend un passage vertical s'étendant vers le bas à travers un arbre supérieur supportant l'extrémité supérieure du rouleau, ce rouleau étant formé par un cylindre creux dans son ensemble, un élément de fermeture inférieur à la base de ce cylindre, un évidement vertical dans cet élément de fermeture inférieur, un axe de support vertical s'étendant vers le haut dans ledit évidement, un moyen formant palier entre l'axe de support inférieur et l'évidement pour supporter la base du cylindre en vue de sa rotation autour de son axe vertical, un tube s'étendant en alignement avec l'arbre supérieur, un raccord rotatif entre l'arbre supérieur et le tube pour permettre à l'arbre supérieur de tourner par rapport au tube tout en maintenant une communication entre ce tube et l'intérieur de l'arbre supérieur, une source d'air chauffé raccordée audit tube, des passages de direction d'écoulement formés dans l'élément de fermeture inférieur pour diriger l'air vers le bas le long de la surface intérieure de l'extrémité inférieure du rouleau et, de là, vers le centre de l'élément de fermeture inférieur, et un passage de 263 1 925 sortie s'étendant à travers l'axe inférieur pour recevoir l'air chauffé en provenance de l'intérieur du rouleau. Selon une autre caractéristique, la source d'air chauffé comprend une torche sans flamme montée entre une source d'air et ledit tube ainsi qu'un moyen de commande de source électrique relié à ladite torche. Selon une autre caractéristique, le moyen de commande comprend un thermocouple en contact avec la surface du rouleau, un moyen d'interruption branché entre une source d'énergie électrique et ladite torche ainsi qu'un dispositif de commande monté entre le moyen d'interruption et le thermocouple pour ouvrir et fermer ce moyen d'interruption lorsque le thermocouple détecte une température supérieure ou inférieure a une température de point de consigne. Selon une autre caractéristique encore, un moyen est prévu pour chauffer l'air à une température supérieure à 24 C (75 F) de manière à maintenir la température de la surface du tambour au-dessus de la température de point de rosée de l'air ambiant. Selon une autre caractéristique encore, un moyen de régulation de pression est relié à la source d'air chauffé pour faire circuler de l'air comprimé à travers le rouleau a un débit de 0,026-0,224 m3 normaux par minute (3-7 scnm). Selon une autre caractéristique encore, le régulateur de pression est réglé de manière que l'air arrive à un débit de 0,140 m3 normaux par minute (5 scfm). Selon une autre caractéristique encore, le thermocouple est monté de manière à être en contact avec le tambour à une distance comprise entre 10,2 cm et 11,4 cm (4-4,5 pouces) de la base de ce dernier. Enfin, selon une autre caractéristique, le thermocouple est monté de manière à être en contact avec la surface du tambour à une distance de 10, 8 cm (4,25 pouces) de la base de ce dernier. D'autres objets apparaîtront dans la description donnée cl-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale partiellement arrachée du rouleau à surface gravée pour application de solvant selon la présente invention ainsi que son montage; la figure 2 est une vue en coupe verticale à grande échelle de l'extrémité inférieure du rouleau à surface gravée de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe par 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une vue en perspective, à échelle réduite, du distributeur de fluide de la figure 2; et la figure 5 est une vue en élévation schématique du système de commande de température et de chauffage du rouleau à surface gravée selon l'invention. La présente invention, comme on peut le voir sur les dessins, concerne le rôle d'un rouleau à surface gravée servant à appliquer un solvant à des zones choisies d'une étiquette en matière plastique afin de faire adhérer cette étiquette à un récipient. Comme on l'a mentionné au début du présent exposé, un tel système est décrit dans le brevet US 4.574.020 o on réfrigère le solvant, utilisé en raison de sa volatilité, avant de l'envoyer au réservoir du rouleau à surface gravée afin de tenter de conserver ce solvant et de régler la quantité transférée. Compte tenu de ce qui précède, on va décrire la présente invention de façon détaillée. En se référant à la figure 1, on voit que l'on y a représenté un rouleau droit cylindrique 10 à surface gravée, monté sur l'extrémité inférieure d'un arbre vertical 11. L'arbre 11 est supporté par le haut à l'aide d'un corps 12 de palier qui est fixe par un bras 13 monté sur l'extrémité supérieure d'un montant fixe 14. L'extrémité inférieure du montant 14 est assujettie à un socle fixe 15 de support. Un arbre d'entraînement 16, à l'extrémité supérieure duquel se trouve un pignon droit 17, s'étend vers le haut hors du montant 14. L'arbre 16 et le pignon droit 17 sont supportés par un corps 18 de palier fixé à un bloc 19 de montage qui, à son tour, est supporté par l'extrémité supérieure d'un coulisseau vertical 20. Le coulisseau 20 peut être réglé verticalement à l'aide d'une vis.21 avec laquelle il est en contact par son extrémité inférieure. La vis 21 et une glissière 22 sont fixées au support vertical 23 qui est également monté sur le socle 15. Un réservoir 24 d'application de solvant est supporté, comme on peut le voir sur les figures 1 et 5. de manière à se trouver en contact avec la surface du rouleau gravé. Le solvant est fourni au rouleau gravé de la manière enseignée dans le brevet US précité N' 4.574.020 o l'on montre que l'on peut récupérer tout solvant en excédant et le renvoyer au réservoir à partir d'un moyen d'alimentation approprié représenté schématiquement en 25 sur la figure 5. Le pignon droit 17 engrène avec un autre pignon droit 26 qui est monté sur l'extrémité supérieure 27 de l'arbre d'entraînement 11. Un tube d'alimentation 28 s'étend coaxialement à l'extrémité supérieure 27 de l'arbre 11. L'extrémité supérieure du tube 28 est fixée à la base d'un raccord rotatif 29, comme on peut le voir sur la figure 5. L'extrémité supérieure du raccord 29 est raccordée à un tuyau souple 30 qui s'étend jusqu'à la sortie d'une soufflante 31. La soufflante 31 est entraînée par un moteur 32 et aspire de l'air à travers un dispositif de chauffage 33. Le dispositif de chauffage 33 peut, de façon typique, être formé par une torche sans flamme du type "série 68", Athena Flameless Torch fabriquée par la société the Athena Company of Plymouth Meeting, Pa. La température du dispositif de chauffage 33 est réglée à l'aide d'une boîte de commande 34 qui Pst reliée à un dispositif 35 de détection de température, tel qu'un thermocouple, qui est en contact avec le rouleau gravé. On peut donc voir que l'air chauffé est envoyé à l'intérieur du rouleau gravé 10 par l'intermédiaire du tuyau souple 30. Le dispositif de commande peut être un dispositif de commande du type "Watlow Controller". L'air chauffé qui pénètre par la partie supérieure du rouleau gravé descend à l'intérieur de ce rouleau 10 et est dévié vers la surface intérieure par une plaque-couvercle 36 qui recouvre un distributeur 37. Le distributeur 37 se présente sous la forme d'un disque circulaire ou élément de fermeture inférieur 38 représenté en perspective sur la figure 4. Une multiplicité de passages 39, semi- cylindriques et espacés circonférenciellement, sont formés dans la surface extérieure de cet élément 38. Ces passages 39 ne traversent pas la partie inférieure de l'élément 38 mais communiquent, en un point adjacent à leurs extrémités inférieures, avec une série de passages horizontaux 40 dont les extrémités intérieures se terminent par une série de passages verticaux 41. Les passages verticaux 41 s'étendent vers le haut à travers la partie supérieure du disque ou élément 38. La plaque- couvercle 36 est montée sur le disque 38 mais est espacée de la surface supérieure de celui-ci de manière à confiner l'air chauffé dans une zone située au-dessus des passages 41. Un passage central 42 de sortie est prévu et ce passage s'étend sur la totalité de la hauteur de l'élément 38. L'élément 38 a un diamètre global légèrement plus grand que le diamètre intérieur de la partie principale du rouleau gravé mais l'extrémité inférieure de ce rouleau présente un diamètre intérieur accru dans la partie 43 & i'intérieur de laquelle l'élément 38 peut être logé. L'élément 38 comporte un trou central agrandi 44 à l'intérieur duquel s'étend un axe 45 de support de palier. L'axe de support 45 comporte une surface supérieure 46 qui se trouve 'au voisinage immédiat de la surface de dessous de l'élément 38 et un trou central 47 aligné avec le passage 42. L'axe de support 45 supporte un palier 48 qui s'ajuste dans le trou 44 de l'élément 38. Le rouleau gravé 10 est ainsi supporté en vue d'une rotation autour de son axe vertical par l'axe de support 45. L'air chauffé qui arrive de la soufflante 31 à l'intérieur du rouleau gravé est contraint, par le distributeur 37 ou élément 38, de balayer la surface intérieure du rouleau et de céder ainsi sa chaleur au rouleau 10. L'air, après avoir contacté l'intérieur du rouleau dans une région très proche de la partie inférieure de ce dernier, est dirigé vers l'extérieur à travers les passages de sortie axiaux. La température de la surface du rouleau, lequel est en métal ou en aluminium, est détectée et l'air est chauffé et son débit réglé de manière à maintenir la température de la surface du rouleau au-dessus de la température de point de rosée de l'atmosphère dans la zone de la machine à étiqueter. L'emplacement du thermocouple ou capteur de température doit être choisi de manière que la valeur indiquée par ce dernier puisse être portée à une valeur égale au point de rosée. On s'est aperçu qu'avec l'appareil de commande Watlow Controller, qui est un appareil de commande du type proportionnel, le système de torche sans flamme Athena est déclenché et enclenché avec l'appareil de commande réglé sur environ 24'C (75'F). Le dispositif 33 de chauffage de tube que traverse l'air chauffe cet air jusqu'à un maximum d'environ 427 C (800'F) et le dispositif de commande protège l'appareil de chauffage de tube contre les surcharges et règle la puissance maximale de la torche à n'importe quel moment donné. On s'est aperçu qu'un débit de 1,4 m3 normaux (300 scfh) est préférable et le système est dimensionné de façon à assurer ce débit sous une pression d'environ 1378 bars (20 psi). Il est bien entendu que la description qui précède d'un système pour empêcher la condensation sur la surface d'un rouleau gravé pour application de solvant dans un système d'étiquetage a été donné qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des modifications ou des variantes peuvent y être apportées dans le cas de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Rouleau gravé applicateur de solvant pour appliquer un solvant à des zones définies d'une étiquette en matière thermo-plastique supportée par la surface périphérique d'un tambour aspirant rotatif et transférée sur la surface d'un récipient cylindrique dans son ensemble puis enroulée autour de celui-ci pour y adhérer d'elle-même afin de former une étiquette entourant ce récipient, le rouleau gravé étant supporté en vue de sa rotation autour d'un axe vertical avec sa périphérie en contact avec un réservoir (24) de solvant et avec l'étiquette supportée par le tambour, caractérisé en ce que le rouleau gravé (10) comprend un passage vertical s'étendant vers le bas à travers un arbre supérieur (11) supportant l'extrémité supérieure (27) dudit rouleau, ce rouleau ayant la forme d'un cylindre creux dans son ensemble, un élément de fermeture inférieur (36) dans la partie inférieure de ce cylindre, un évidement vertical dans ledit élément de fermeture inférieur, un axe vertical inférieur de support (45) s'étendant vers le haut dans ledit évidement, un moyen formant palier (48) entre l'axe de support inférieur et l'évidement pour supporter la partie inférieure du cylindre en vue d'une rotation autour de son axe vertical, un tube (28) s'étendant en alignement avec l'arbre supérieur, un raccord rotatif (29) entre l'arbre supérieur et le tube pour permettre à l'arbre supérieur de tourner par rapport au tube tout en maintenant une communication entre le tube et l'intérieur dudit arbre supérieur, une source (31) d'air chauffé raccordée audit tube, des passages (39) de direction d'écoulement formés dans ledit élément de fermeture inférieur pour diriger l'air vers le bas le long de la surface intérieure de l'extrémité inférieure du rouleau (10) et, de là, vers le centre de cet élément de fermeture inférieur, et un passage de sortie (42) s'étendant à travers l'axe inférieur en vue de recevoir l'air chauffé arrivant de l'intérieur du rouleau. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la source d'air chauffé comprend une torche sans flamme montée entre une source d'air et ledit tube ainsi qu'un moyen électrique de commande de source relié à ladite torche. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen de commande comprend un thermocouple (35) en contact avec la surface du rouleau (10), un moyen d'interruption de courant électrique relié entre la source de courant électrique et ladite torche et un dispositif de commande (34) entre le moyen d'interruption et le thermocouple pour ouvrir et fermer ce moyen d'interruption lorsque le thermocouple détecte une température supérieure ou inférieure à une température de point de consigne. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen pour chauffer l'air à une température supérieure à 24C (75'F) de manière à maintenir la température de la surface du tambour au-dessus du point de rosée de l'air ambiant. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend. en outre, un moyen de régulation de pression raccordé à la source d'air chauffé pour faire circuler l'air comprimé à travers-le rouleau à un débit de 0,028-0,224 m3 normaux par minute (3-7 scfm). 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel le régulateur de pression est réglé de manière que l'air arrive à un débit de 0,140 m3 normaux par minute (5 scfm). 7. Appareil selon la revendication 3, dans lequel le thermocouple est monté de manière à être en contact avec le tambour à une distance comprise entre 10 et 11,4 cm (4 et 4,5 pouces) de la base de ce tambour. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le thermocouple est monté de manière à être en contact avec la surface du tambour à 10,8 cm (4, pouces) de la base de ce dernier.