Brevet FR2639903A1 — publié le 19900608

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FERMETURE D'UN TUBE SOUPLE APRES REMPLISSAGE L'invention concerne un procédé et un dispositif de fermeture d'un tube souple, après son remplissage par l'extrémité inférieure ouverte de la jupe de ce tube. L'autre extrémité de ce tube est surmontée d'un système de distribution et/ou de bouchage étanche. Il est connu de fermer Qu sceller de façon étanche l'extrémité inférieure de la jupe d'un tel tube rempli, par exemple par des pinces de soudage. Il reste alors un peu d'air à l'intérieur du tube, ce qui a pu être toléré lorsque la durée du stockage avant utilisation est faible ou lorsque l'utili- sation cause de toute façon une mise en contact répétée du produit contenu avec de l'air. Le problème devient critique lorsque le tube est surmonté d'un moyen de distribution sans retour d'air, c'est-à-dire n'ayant pas de communication entre l'intérieur et l'extérieur du tube, tel qu'une pompe doseuse décrite par la demande de brevet EP-A-0251863. Des tubes comportant une telle pompe doseuse permettent d'éviter toute dégradation dans le temps de produits contenus sensibles à l'air, par exemple des crèmes cosmétiques ou alimentaires, même lors de leur utilisation, et il y est très souhaitable d'éliminer ou de réduire très fortement l'air qui peut être emprisonné par la fermeture de leur jupe. La demanderesse a cherché à trouver un moyen d'élimination de cet air emprisonné dans un tube souple lors de leur fermeture après remplissage. Par "tube souple", on entend ici tout tube ayant une jupe souple, jupe typiquement en matière plastique ou multicouche métalloplastique. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a pour premier objet un procédé de fermeture d'un tube souple, dans lequel après l'avoir rempli d'un produit liquide, crémeux ou semi- pâteux par l'extrémité inférieure de sa jupe, on le maintient avec cette extrémité en position haute, caractérisé en ce que ensuite: a) on pince ladite jupe du tube un peu en-dessous du bord de son extrémité inférieure, de façon à réaliser une fermeture incomplète laissant s'échap- per l'air contenu dans le tube lorsque cet air est comprimé, cette fermeture étant au-dessus du niveau haut du produit contenu; b) on comprime la jupe du tube transversalement, au droit du produit contenu, de façon à diminuer localement sa section intérieure; c) on limite cette compression de façon que le niveau haut du produit reste à la limite inférieure ou peu en-dessous de ladite fermeture incomplète, cette distance en-dessous de cette fermeture étant typique- ment de moins de 3 mm et de préférence moins de 1,5 mm; d) on transforme cette fermeture incomplète en une fermeture étanche; e) on scelle l'extrémité inférieure de la jupe qui dépasse de cette fermetu- re, par exemple par soudage; f) on relâche la compression du tube, ou on l'a relâchée après les étapes (d) ou (c), on écarte lesdits moyens de fermeture du tube par pincement et on dégage le tube. L'air contenu dans le tube est ainsi évacué complètement ou quasicomplète- ment avant scellage de l'extrémité inférieure de la jupe. Dans l'étape de compression c), on veille à ce que le produit contenu ne pénètre pas entre les surfaces de fermeture incomplète puis étanche (étape d), car la souillure de ces surfaces par le produit entraînerait au-dessus une dégradation du scellage (par exemple, soudage ou collage) pouvant aller jusqu'à un défaut d'étanchéité. Il est particulièrement avantageux de pincer la jupe du tube avec des surfaces de pincement parallèles serrées élastiquement, l'étanchéité étant alors réalisée en l'absence de pression interne et l'échappement de l'air étant obtenu lorsque le niveau haut du produit s'élève et que sa pression augmente de ce fait. La contrainte de serrage élastique de ces surfaces de pincement est de préférence choisie de façon à ce que l'échappement d'air n'ait lieu que pour une pression interne de l'air résiduel supérieure à environ 5 fois la pression atmosphérique, ce qui permet alors d'obtenir à la fois une très bonne élimination d'air et une garantie de non contamina- tion du scellage par le produit (= arrêt de la surface libre du produit à peu de distance des surfaces de pincement sans risque de dépasser leurs limites inférieures). Cette contrainte de serrage est ainsi de préférence comprise entre 10 et 120 kPa, et de préférence encore entre 13 et 30 kPa. Cette contrainte s'exerce sur la surface du tube serrée effectivement, soit dans le cas d'une jupe initialement cylindrique circulaire et de surfaces de pincement rectangulaires avec des grands côtés perpendiculaires à l'axe du tube: 1,57 x D x h o D est le diamètre de la jupe et h la hauteur de pincement. On peut alors avantageusement conserver la même contrainte de serrage élastique jusqu'à et pendant le scellage de l'extrémité de la jupe, au- dessus de son pincement. Dans la pratique, le contrôle de la montée du produit et de sa non contamina- tion du pincement de la jupe, et donc éventuellement de l'intérieur de sa zone scellée, est commodément effectué en agissant sur la dynamique de compression transversale (effort ou vitesse) et sur la durée de cette compression. Globalement, ce sont à la fois le contrôle du niveau final du produit et le choix de la contrainte de serrage élastique du pincement effectué juste au-dessus de ce niveau final qui détermineront avec précision le très faible volume d'air résiduel, par exemple moins de 0,03 cm3 à la pression normale. L'invention a pour deuxième objet un dispositif particulièrement adapté à la réalisation du procédé de l'invention. Ce dispositif convient, que le produit à conditionner soit liquide, crémeux ou semi-pâteux, c'est- à-dire pâteux peu visqueux. Il complète tous les dispositifs de fermeture de tubes souples actuellement utilisés (soudure, collage, etc...). Il peut s'adapter sur toutes les machines de conditionnement existantes et s'utiliser avec n'importe quel dispositif de remplissage existant, sous réserve de la place disponible sur ces machines ou dispositifs. Ce dispositif de fermeture d'un tube souple comprend: A/ des moyens de maintien du tube rempli, l'extrémité inférieure ouverte de sa jupe étant en position haute; B/ des moyens d'évacuation de l'air résiduel compris dans le tube avant la fermeture définitive de ladite jupe, comprenant: B1) des pinces destinées à maintenir les lèvres du tube fermées à un niveau compris entre le niveau inférieur de la fermeture définitive de la jupe et le niveau supérieur du produit dans le tube rempli maintenu par les moyens (A); B2) des moyens de compression transversale de la jupe du tube rempli, au niveau du produit liquide, crémeux ou semi-pâteux contenu dans cette jupe; B3) des moyens permettant l'échappement de l'air résiduel sous pression au travers desdites pinces puis le serrage étanche desdites pinces en évitant une pollution des surfaces de pincement par le produit; C/ des moyens de fermeture définitive de l'extrémité inférieure de la jupe au-dessus desdites pinces. Ces moyens de fermetures définitives qui fixent le résultat, c'est-à-dire l'absence ou quasi-absence d'air résiduel dans le tube, peuvent déjà exister dans le cas o les moyens A/ et B/ sont adaptés sur ou intégrés dans un ensemble de conditionnement pré-existant. Selon un premier mode, les pinces (B1) sont rapprochées à un faible écarte- ment, par exemple moins de 1,5 mm, et la compression du tube rempli par les moyens (B2) fait monter le niveau haut du produit avec expulsion d'air entre les pinces. Puis on serre les pinces (B1) dès que le niveau du produit approche le bas de leurs surfaces de pincement, et on procède à la fermeture définitive de la jupe. De façon plus simple et permettant d'atteindre en série un meilleur vidage d'air, les pinces sont munies de moyens de serrage élastique, dont les effets ont été décrits à propos du procédé. Ces moyens de serrage élastique comprennent au moins un ressort, et un moyen de serrage de ce ressort permettant de régler la contrainte de serrage des surfaces de pincement desdites pinces. Particulièrement pour le conditionnement de tubes en série, le dispositif est préférentiellement muni de moyens de commande permettant de réaliser automatiquement sur chaque tube la succession des étapes du procédé de l'invention. L'exemple qui va suivre permettra de compléter et d'illustrer la description qui précède. Les avantages de l'invention sont très importants: - obtention en série de volumes d'air résiduel très faibles dans les tubes souples; - bonne conservation des produits sensibles à l'air, réduisant les problèmes liés au stockage et améliorant la qualité du produit et sa régularité pour le consommateur; - aucune dégradation d'un produit sensible à l'air, dans les tubes munis d'une pompe doseuse sans retour d'air, ni au stockage, ni en cours de distribution.- EXEMPLE La figure 1 représente en élévation un dispositif selon l'invention, avec la jupe d'un tube rempli et les pinces de fermeture incomplète de cette jupe en coupe partielle selon l'axe du tube. À La figure 2 représente le même dispositif, de la même façon, les pinces de fermeture incomplète étant fermées. La figure 3 représente le même dispositif, les moyens de compression transversale agissant sur le tube. Le dispositif représenté sur la figure 1 fait partie d'un ensemble de conditionnement et plus précisément d'un carroussel de remplissage de produit et de fermeture des tubes. Ce dispositif correspond à un poste de travail de ce carroussel. Le tube 1, dont seule la jupe 2 est schémati- sée, le bord 3 de l'extrémité inférieure 4 de cette jupe 2 étant en position haute, est équipé d'un moyen de distribution sans retour d'air non représen- té. Ce tube 1 est maintenu en position fixe de son épaule, son axe 6 étant de ce fait vertical. Le tube 1 a été rempli de produit, une crème 7 assez fluide, et le niveau supérieur 8 de cette crème 7 est à 15 mm du bord 3 d'extrémité de la jupe 2. Le dispositif comprend deux pinces 9 de la portion d'extrémité 4 de la jupe, les niveaux de leurs surfaces de serrage rectangulaires 10 étant compris entre 5 et 7mm au-dessous du bord d'extrémité 3 de la jupe 2. Ces pinces 9 ont des surfaces d'entrée 11 inclinées à 30 par rapport à la verticale, formant un V à 60 lorsqu'elles sont serrées. Le dispositif comprend encore des galets ou rouleaux cylindriques circulaires 12 et 13, permettant de comprimer transversalement le tube 1. Leurs axes 12' et 13' sont horizontaux et parallèles. Ils sont reliés à deux roues dentées 14 et 15 qui s'engrènent de sorte que les galets 12 et 13 restent à même écartement de.l'axe 6 du tube 1. Cet écartement, c'està-dire le rapprochement ou l'éloignement des galets 12 et 13 est commandé avantageuse- ment par un vérin pneumatique ou hydraulique 16, ici pneumatique, agissant de façon articulée sur le bras reliant le galet 12 à la roue dentée 14. Dans la position de départ de la figure 1, les galets 12 et 13 sont écartés du tube 1 ainsi que les pinces 9. Les pinces 9 sont ensuite serrées (figure 2), produisant entre leurs surfaces de serrage 10 un pli élargi et aplati, se prolongeant au-dessus de ces surfaces par une portion d'extrémité 17 qui servira au soudage de fermeture définitive du tube (non représenté). La portion 18 d'écrasement progressif du tube 1 vient s'appuyer sur les surfaces inclinées 11 d'entrée des pinces 9. Le niveau 8 de la crème 7 a remonté, il est encore éloigné du bas des surfaces de serrage 10 des pinces 9. Le système de serrage des pinces 9 est élastique et "souple", il comprend un ressort et un écrou permettant de régler l'effort de serrage (non représenté). Les surfaces 10 ont une hauteur de 2 mm et leur effort de serrage est de 15 kg (147 N). La jupe étant ici en PE (polyéthylène) transparent de diamètre 30 mm, la contrainte de serrage élastique obtenue est de 15,6 kPa. Par la mise dans cette nouvelle position, de l'air inclus a été expulsé dont une partie à travers le joint élastique formé par les surfaces de serrage 10 des pinces 9. Une fois les pinces 9 ainsi serrées, on resserre les galets 12 et 13 jusqu'à comprimer la jupe 2 du tube de façon à réduire localement sa section droite (figure 3) et donc faire remonter la crème 7 vers le haut. Pour ce faire, le bras 16 du vérin s'est rétracté. Le temps de compression est déterminant pour l'évacuation quasi-complète de l'air contenu dans la jupe 2 du tube 1, ainsi que le réglage du serrage élastique des pinces 9 qui a été effectué. On rappelle que cette évacuation est faite sous la condition impérative de ne pas polluer le joint élastique 10 par la crème 7. Sur une série de tubes identiques au tube 1 et remplis de la même crème 7, on a arrêté la compression lorsque le niveau 8 de la crème 7 était entre 0,5 et 1 mm du bas du joint 10, et on a soudé l'extrémité dépassante 17 de chaque jupe avec des pinces, juste au-dessus des pinces de serrage 9. La quantité d'air résiduel contenu, calculée à partir de la position d'arrêt 8 de la crème 7, était comprise entre 0,01 et 0,025 cm3. On a dans chaque cas dégagé les tubes après le soudage de leur extrémité 17, après en avoir écarté les galets 12 et 13 et les pinces 9. APPLICATION INDUSTRIELLE Le procédé et le dispositif de l'invention s'appliquent au conditionnement de produits liquides, crémeux ou semi-pâteux dans des emballages souples, en particulier des tubes à jupe souple, dans les domaines alimentaire, cosmétologiques, pharmaceutiques et hygiéniques. REVENDICATIONS 1. Procédé de fermeture d'un tube souple (1), dans lequel après l'avoir rempli d'un produit (7) liquide, crémeux ou semi-pâteux par l'extrémité inférieure (4) de sa jupe (2), on le maintient avec cette extrémité (4) en position haute, caractérisé en ce que ensuite: a) on pince ladite jupe (2) du haut (1) un peu en-dessous du bord (3) de son extrémité inférieure (4), de façon à réaliser une fermeture (10) incomplète laissant s'échapper l'air contenu dans le tube (1) lorsqu'il est comprimé, cette fermeture (10) étant au-dessus du niveau haut (8) du produit (7) contenu; b) on comprime la jupe (2) du tube (1) transversalement au droit du produit contenu (7), de façon à diminuer localement sa section intérieure; c) on limite cette compression de façon que le niveau haut (8) du produit (7) reste à la limite inférieure ou un peu en-dessous de ladite fermeture incomplète (10); d) on transforme alors si nécessaire cette fermeture incomplète (10) en une fermeture étanche (10); e) on scelle l'extrémité inférieure (17) de la jupe (2) qui dépasse de cette fermeture (10), par exemple par soudage; f) on relâche la compression du tube, ou on l'a relâchée après les étapes (d) ou (c), on écarte les moyens de fermeture (9) du tube (1) par pince- ment et on dégage le tube. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel selon l'étape (a) on pince la jupe (2) du tube (1) avec des surfaces de pincement (10) parallèles serrées élastiquement, l'étanchéité étant réalisée en l'absence de pression interne et l'échappement de l'air étant obtenu lorsque le niveau haut (8) du produit (7) s'élève. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le serrage élastique desdites surfaces de pincement (10) et l'effort de compression transversale de la jupe (2) du tube (1) sont choisis de façon à réduire les possibilités de mouillage desdites surfaces de pincement (10) par le produit (7). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel la contrainte de serrage élastique desdites surfaces de pincement (10) est comprise entre 10 et 120 kPa et de préférence entre 13 et 30 kPa. 5. Procédé selon la revendication 4; dans lequel ladite contrainte de serrage élastique reste la même pendant les étapes (a) à (e). 6. Dispositif de fermeture d'un tube souple (1) comprenant: A/ des moyens de maintien du tube rempli, l'extrémité inférieure ouverte (4) de sa jupe (2) étant en position haute; B/ des moyens d'évacuation de l'air résiduel compris dans le tube (1) avant la fermeture définitive de ladite jupe (2), comprenant: B1) des pinces (9) destinées à maintenir les lèvres du tube (1) fermées, à un niveau compris entre le niveau inférieur de la fermeture définitive de la jupe et le niveau supérieur (8) du produit (7) dans le tube rempli maintenu par les moyens (A); B2) des moyens de compression transversale (12 et 13) de la jupe (2) du tube (1) rempli, au niveau du produit liquide, crémeux ou semi-pâteux (7) contenu dans cette jupe (2>; B3) des moyens permettant l'échappement de l'air résiduel sous pression au travers desdites pinces (9) puis le serrage étanche desdites pinces (9) en évitant une pollution des surfaces de pincement (10) par le produit (7). C/ des moyens de fermeture définitive de l'extrémité inférieure (17) de la jupe (2) au-dessus desdites pinces (9). 7. Dispositif selon la revendication 6, comprenant des moyens de serrage élastique desdites pinces (9). 8. Dispositif selon la revendication 7, dont les moyens de serrage élastique comprennent au moins un ressort, et un moyen de serrage de ce ressort permettant de régler la contrainte de serrage des surfaces depincement (10) desdites pinces (9). 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel lesdites pinces (9) comprennent des surfaces d'entrée (11) formant ensemble un V d'appui et de centrage de la jupe (2) pincée. 26399O3 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel les moyens de compression consistent en deux galets (12 et 13), par exemple cylindri- ques circulaires, d'écartement réglable, commandé par un vérin pneumatique ou hydraulique (17).