Brevet FR2696991A1 — publié le 19940422

PROCEDE ET CHAINE POUR LA FABRICATION D'UNE OUTRE POUR PRODUIT LIQUIDE, ET POUR LE REMPLISSAGE ET LA MISE EN PLACE DE L'OUTRE DANS UNE CAISSE DE DISTRIBUTION. La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une outre pour produit liquide, plus communément connue sous le nom de "bag in box", et pour la mise en place de l'outre remplie dans une caisse en carton servant au transport, au stockage et à la distribution du produit liquide. De telles outres ainsi que les caisses qui les contiennent sont déjà couramment utilisées pour le conditionnement de liquides alimentaires, tels que le vin et le lait. Ces outres étaient réalisées jusqu'à présent à partir de deux films superposés, à savoir un film intérieur en polyéthylène et un film extérieur en une matière constituant une barrière aux gaz. Les outres connues comprennent donc quatre épaisseurs de film que l'on soude sur toute leur périphérie. L'une des parois de l'outre est munie d'un goulot verseur sur lequel peut être adapté un robinet déformable qui laisse couler un débit de liquide d'autant plus grand que la pression que l'on exerce sur lui est grande. Jusqu'à présent, le fabricant livrait au producteur les outres toutes faites, ainsi que des bouchons verseurs ou robinets préencliquetés. Le producteur devait donc ouvrir les bouchons, remplir les outres, les fermer avec le même bouchon, puis les fiscaliser en thermorétractant une capsule congé sur chaque bouchon, et enfin, il devait les placer individuellement dans des caisses en carton en veillant à orienter le bouchon verseur en face d'une ouverture de sortie prédécoupée sur la caisse. Toutefois, un tel procédé de fabrication est onéreux du fait qu'il nécessite l'utilisation de deux bobines de films différents, ainsi que d'un système de déroulement de guidage et de superposition de ces films. A cela s'ajoutent les frais de transport et de stockage des bobines de film, des outres et de leur robinet ou bouchon verseur préencliquetés, ainsi que les frais de main d'oeuvre chez le conditionneur tel que reprise des outres préfabriquées, ouverture des bouchons ou robinets préencliquetés, remplissage et fermeture des outres, et pour thermorétracter sur les bouchons ou robinets les capsules congés de fiscalisation. De plus, l'intervention de la main-d'oeuvre réduit notablement la cadence de remplissage. La présente invention vise à remédier à tous ces inconvénients et, à cet effet, elle a pour effet un procédé automatique de fabrication et de remplissage d'une outre pour produit liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à - dévider d'une unique bobine un film multicouche coextrudé comprenant une couche intérieure constituant une barrière aux gaz et comprise entre deux couches ayant un bon coefficient de glissance, - à conformer le film en tube d'axe vertical, et à souder le tube le long d'une ligne longitudinale parallèle à son axe, puis le long d'une tige transversale perpendiculaire au sens de l'avancement du tube de manière à obtenir une poche ouverte vers le haut, - à orienter des goulots pré-équipés de robinets ou de bouchons verseurs et éventuellement d'une capsule congé de fiscalisation de manière que leur axe soit vertical et que leur verseur aient la même orientation angulaire, - à convoyer lesdits ensembles en position orientée jusqu'à un magasin situé au voisinage du film conformé en tube, - à prélever dans le magasin un ensemble goulotrobinet ou goulot-bouchon verseur, à le souder sur la paroi antérieure du tube et à percer simultanément la pastille de ladite paroi située dans le goulot sur une portion de sa périphérie, - à remplir la poche avec une dose du liquide à conditionner - à souder et à sectionner le tube le long d'une seconde ligne de soudure transversale située au-dessus du niveau du liquide, - et à convoyer l'outre ainsi détachée du tube, vers une caisse en carton munie sur une de ses parois d'une Prédécoupe de sortie du goulot, l'outre y étant reçue avec une orientation convenable du goulot par rapport à ladite ouverture. Le grand avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que l'outre est fabriquée chez le producteur même du produit liquide, ce qui élimine les frais de transport et de stockage des outres vides ainsi que les frais de main-d'oeuvre pour introduire l'outre au poste de remplissage, ouvrir le robinet ou le bouchon verseur, remplir et refermer. La présente invention concerne également une chaîne pour la mise en oeuvre de ce procédé. La machine comprend: - un réservoir d'ensembles préassemblés de goulotsrobinets ou de goulots-bouchons verseurs, - des moyens d'orientation destinés à faire tourner chaque ensemble goulot-robinet ou goulot-bouchon verseur autour de son axe pour que le verseur ait une orientation prédéterminée, - un premier convoyeur sur lequel lesdits ensembles sont véhiculés en file dans ladite position orientée jusqu'à un magasin d'attente, - un dispositif de thermorétraction de capsules de fiscalisation sur le robinet de chacun desdits ensembles, - un poste de fabrication d'outres comprenant - une bobine de film à trois couches coextru dées dont la couche centrale sert de barrage aux gaz et dont les couches extérieures ont un bon coefficient de glissance et une qualité alimentaire, - un conformateur en tube destiné à enrouler la bande de film en tube, - un dispositif de soudage destiné à souder les bords longitudinaux en recouvrement du tube, à fermer celui-ci à sa partie inférieu re, et à souder un goulot orienté sur une paroi de la poche ainsi formée, - un distributeur de doses mesurées de produit liquide à introduire dans la poche par son ouverture supérieure, la poche étant ensuite fermée par une soudure supérieure au dessus du niveau du produit liquide, - un dispositif de sectionnement qui détache l'outre ainsi formée du tube, - un second convoyeur qui conduit les outres vers des caisses en carton pourvues d'une ouverture pour la sortie du goulot. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens d'orientation des ensembles goulots-robinets ou goulots-bouchons verseurs sont constitués par la combinaison des moyens suivants - une collerette plate et rigide à la base du goulot, - au moins une bague circulaire formée à la base du goulot au-dessus de la collerette et pourvue d'un méplat, - un bol vibrant pourvu d'une piste hélicoidale sur laquelle, sous l'action des vibrations, les ensembles goulots-robinets ou goulots-bouchons verseurs sont orientés de manière que la collerette repose à plat sur la piste et sont amenés vers une ouverture de largeur égale à la dimension diamétrale de la bague au niveau du méplat, et - des moyens de guidage formés sur le premier convoyeur et sur le magasin d'attente et définissant une piste de largeur égale à la dimension diamétrale de la bague au niveau du méplat, de sorte que l'ensemble goulotrobinet ou goulot-bouchon verseur est empêché de tourner au cours de son entraînement sur le premier convoyeur. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'une outre munie d'un goulot et d'un robinet; La figure 2 est une vue en coupe à grande échelle du film avec lequel est réalisée l'outre La figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un goulot et d'un robinet La figure 4 est une vue en élévation d'une machine de fabrication et de remplissage des outres La figure 5 est une vue en plan de la machine de la figure 4 La figure 6 est une vue en élévation de face de la machine, dans le sens de la flèche A de la figure 5 La figure 7 est une vue en élévation selon la flèche B de la figure 6 ; et La figure 8 est une vue agrandie d'un détail de la figure 5. Avec référence tout d'abord aux figures 1 et 2, l'outre à fabriquer 10 est réalisée à partir d'un film 12 à trois couches coextrudées comprenant une couche centrale 14 en une matière faisant barrière aux gaz, comprise entre deux couches en polyéthylène 16,18 compatibles avec les produits alimentaires à conditionner et ayant un bon coefficient de glissance de manière que le film ne se fissure pas à force de frotter sur les parois de la caisse en carton destinée à recevoir l'outre et qu'il glisse sur les parties métalliques de la remplisseuse. Le film est enroulé en manchon tubulaire d'axe x-x, en amenant ses deux bords longitudinaux 20 en recouvrement mutuel et en effectuant une soudure longitudinale 22 le long des parties en recouvrement. L'outre est fermée à ses deux extrémités par deux soudures transversales 24. Sur l'une des parois de l'outre est soudé un goulot 28 dont le détail est visible sur la figure 3. Le goulot peut être de n'importe quel type, par exemple le goulot dit "spigot SP" ou le goulot "Press Tap PT". Le goulot comprend un corps tubulaire ouvert 30 muni à l'une de ses extrémités d'une collerette de soudage 32 plate et rigide. Le long du corps 30 viennent de fabrication deux bagues de positionnement 34,36 servant à caler le goulot dans une ouverture de la caisse en carton, et deux bagues de guidage 38, 40 dont l'une, 40, est accolée à la collerette. Les bagues de guidage présentent chacune un méplat 42,44 dont le rôle apparaitra dans la suite de la description. Le goulot est réalisé en une matière thermorésistante qui confère une bonne planéité à la collerette 32 et donc un bon guidage et une bonne soudure de celle-ci sur l'outre, comme on l'expliquera par la suite. De façon connue en soi, le goulot est coiffé d'un robinet ou d'un bouchon 46 en matière souple muni d'un verseur 47, qui est normalement fermé et peut être ouvert en faisant pivoter une valve 48 avec un doigt dans le sens de la flèche. Le robinet ou le bouchon verseur est assemblé au goulot de manière que le verseur ait une orientation prédéterminée par rapport aux méplats. Le bouchon représenté sur la figure 3 est connu sous le nom de "Spigot SP" mais il va de soi que l'on peut utiliser tout autre type de bouchon. Le goulot peut accepter un bouchon ou un robinet à encliquetage intérieur ou extérieur. On décrira à présent la machine en se référant aux figures 4 à 8. La machine est installée chez le conditionneur de produit liquide. Elle comprend un bol vibrant 50 mieux visible sur la figure 8. Ce bol est constamment approvisionné en ensembles goulots-robinets ou goulots bouchons verseurs préassemblés 27 et il comporte une piste hélicordale ascendante 52 de largeur sensiblement égale au diamètre d'une collerette 32. Sous l'action des vibrations, seuls les ensembles qui sont posés à plat par la collerette atteignent la sortie de la piste au sommet du bol, tous les autres basculant dans le fond du bol. A ladite sortie se raccorde une bande de convoyeur motorisé 54 munie de taquets 55 et qui se déplace dans un rail de section sensiblement en U dont la largeur est sensiblement égale à la dimension diamétrale du goulot au niveau des méplats 42 ou 44. Au sommet de la piste 52 est monté un vérin d'orientation 56 qui restreint la largeur de la sortie de la piste à une largeur égale à celle du convoyeur 54 et qui force donc les goulots à pivoter autour de leur axe jusqu'à ce qu'ils aient la bonne orientation pour s'engager dans le convoyeur, orientation qu'ils conservent tout le long du convoyeur. Les ensembles goulots-bouchons verseurs ou goulotsrobinets 27 qui ont franchi la sortie sont retenus en attente par un vérin de blocage avant transfert 58 sur le convoyeur. Au niveau du vérin de blocage est monté un détecteur 60 servant à détecter la présence d'un ensemble goulot-bouchon prêt au transfert. Un générateur de tops de départ 62 est prévu pour transférer un ensemble sur le convoyeur 54 en fonction du passage d'un taquet 55, le transfert étant effectué par un vérin de transfert 64. Comme le montre clairement la figure 4, le convoyeur 54 a une forme sensiblement en S. I1 comporte un tronçon horizontal inférieur, un tronçon vertical et un tronçon horizontal supérieur raccordés entre eux par des portions courbes. Le tronçon horizontal supérieur aboutit à un magasin vertical 66 dans lequel les ensembles goulotsrobinets ou goulots-bouchons verseurs orientés 27 s'accumulent en attente d'être soudés sur une outre, comme on l'expliquera par la suite. Dans les portions planes du convoyeur, les ensembles 27 sont maintenus orientés grâce au méplat 44 de la bague de guidage inférieure 40, tandis que dans les portions courbes, le maintien de l'orientation est assuré par le méplat 42 de la bague 38. Sur le tronçon horizontal inférieur est monté un dispositif de fiscalisation 68 comprenant un réservoir 70 de capsules congés de fiscalisation destinées à être thermorétractées sur les goulots-bouchons verseurs ou sur les goulots-robinets. Comme le montrent les figures 6 et 7, le magasin 66 aboutit au-dessus d'un appareil de fabrication et de remplissage d'outres 72. Ledit appareil comprend un châssis 74 à l'arrière duquel est fixée une bobine de film multicouche 76 montée sur un dévidoir. Le film plat 12, tiré de la bobine, passe à travers un système de tension de film 78 puis est mis sous forme de manchon tubulaire 80 dans un conformateur en tube 82. Comme on l'a représenté sur la figure 1, les deux bords longitudinaux du manchon tubulaire sont amenés en recouvrement mutuel et sont soudés le long d'une ligne longitudinale de soudure 22 par un dispositif de soudure. Un ensemble goulot-robinet ou goulot-bouchon verseur est libéré à la base du magasin 66 par un dispositif de sélection 86 et est soudé par la collerette 32 (figure 3) sur la paroi antérieure du manchon tubulaire. En même temps que cette soudure est effectuée, la pastille de film se trouvant au centre du goulot est découpée sur une partie de sa circonférence. Un second dispositif de soudure 88 est prévu pour effectuer des soudures transversales sur le manchon tubulaire et sectionner le film. L'appareil de remplissage comprend un tube d'approvisionnement en produit liquide 90 qui débouche, à l'intérieur du manchon tubulaire 80 au-dessus du second dispositif de soudure 88, par une tête de distribution anti-mousse 92. Cette tête comprend deux buses entre lesquelles le débit de produit liquide se partage. I1 en résulte déjà une diminution de la pression d'écoulement du produit liquide et donc une réduction de la mousse. De plus, chaque buse est munie, de façon connue en soi, de grilles brise-jet qui contribuent également à réduire la mousse. Un tableau de commande 84 est prévu pour commander la marche et l'arrêt de la machine, ainsi que la soudure et les asservissements. Les étapes de fabrication et de remplissage de l'outre sont les suivantes - conformation du film plat en manchon tubulaire, - soudure des bords longitudinaux du manchon tubulaire, - soudure d'un goulot sur une paroi du manchon tubulaire, - fermeture du manchon tubulaire au moyen d'une soudure transversale, - remplissage de la poche ainsi formée, et - soudure transversale et sectionnement de la poche au-dessus du niveau du produit liquide. L'outre remplie ainsi détachée du manchon liquide tombe sur un second convoyeur 96 (figure 5) qui la conduit jusqu'à un troisième convoyeur 98 transportant des caisses en carton 100 destinées à recevoir les outres. L'appareil peut servir à fabriquer des outres de différents volumes, par exemple de 3 litres et de 5 litres. Pour passer d'une fabrication à l'autre, il suffit de régler le niveau du dispositif de soudage transversal 88. Sur la figure 7, on a représenté les deux positions 88,88' du dispositif de soudage. REVENDICATIONS 1- Procédé automatique de fabrication et de remplissage d'une outre pour produit liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à - dévider d'une unique bobine (76) un film multicouche coextrudé (12) comprenant une couche intérieure (14) constituant une barrière aux gaz et comprise entre deux couches (16,18) ayant un bon coefficient de glissance, - à conformer le film en tube (80) d'axe vertical, et à souder le tube le long d'une ligne longitudinale (22) parallèle à son axe, puis le long d'une ligne transversale (24) perpendiculaire au sens de l'avancement du tube de manière à obtenir une poche ouverte vers le haut, - à orienter des goulots (28) pré-équipés de bouchons verseurs (46) ou de robinets et éventuellement d'une capsule congé de fiscalisation de manière que leur axe soit vertical et que leur verseur ait la même orientation angulaire, - à convoyer les ensembles goulots-robinets ou bouchons verseurs (27) en position orientée jusqu'à un magasin situé au voisinage du film conformé en tube (80), - à prélever dans le magasin un ensemble goulotrobinet ou goulot-bouchon verseur , à le souder sur la paroi antérieure du tube et à percer simultanément la pastille de ladite paroi située dans le goulot sur une portion de sa périphérie, - à remplir la poche avec une dose du liquide à conditionner - à souder et à sectionner le tube le long d'une seconde ligne de soudure transversale (24) située audessus du niveau du liquide, - et à convoyer l'outre (10) ainsi détachée du tube, vers une caisse en carton (100) munie sur une de ses parois d'une prédécoupe de sortie du goulot, l'outre y étant reçue avec une orientation convenable du goulot par rapport à ladite ouverture. 2- Chaîne de fabrication pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend - un réservoir (50) d'ensembles préassemblés (27) de goulots-robinets ou de goulots-bouchons verseurs, - des moyens d'orientation (56) destinés à positionner chaque ensemble (27) de manière que son axe soit vertical et à le faire tourner autour de son axe pour que le verseur (47) ait une orientation prédéterminée, - un premier convoyeur (54) sur lequel les ensembles goulots-robinets ou goulots-bouchons verseurs sont véhiculés en file dans ladite position orientée jusqu'à un magasin d'attente (66), - un dispositif de thermorétraction (68) de capsules de fiscalisation sur le robinet de chacun desdits ensembles, - un poste de fabrication d'outres (72) comprenant - une bobine de film (76) à trois couches coextrudées dont la couche centrale (14) sert de barrage aux gaz et dont les couches extérieures (16,18) ont un bon coefficient de glissance et une qualité alimentaire, - un conformateur en tube (82) destiné à enrouler la bande de film en tube (80), - un dispositif de soudage destiné à souder les bords longitudinaux (22) en recouvrement du tube, à fermer celui-ci à sa partie inférieure (24), et à souder un goulot orienté sur une paroi de la poche ainsi formée, - un distributeur de doses mesurées de produit liquide à introduire dans la poche par son ouverture supérieure, la poche étant ensuite fermée par une soudure supérieure au dessus du niveau du produit liquide, - un dispositif de sectionnement qui détache l'outre ainsi formée du tube, - un second convoyeur (96) qui conduit les outres (10) vers des caisses en carton (100) pourvues d'une prédécoupe pour la sortie du goulot. 3- Chaîne selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens d'orientation des ensembles goulotsrobinet s sont constitués par la combinaison des moyens suivants - une collerette (32) plate et rigide formée à la base du goulot, - deux bagues circulaires (38,40) formées à la base du goulot au-dessus de la collerette et pourvues d'un méplat (42,44), qui assurent le maintien de l'orientation des ensembles goulots-robinets ou goulots-bouchons verseurs aussi bien dans les parties planes du convoyeur que dans ses parties courbes, - un bol vibrant (50) pourvu d'une piste hélicoidale (52) sur laquelle, sous l'action des vibrations, les ensembles goulots-robinets ou goulots-bouchons verseurs sont orientés de manière que la collerette (32) repose à plat sur la piste (52) et sont amenés vers une ouverture de largeur égale à la dimension diamétrale de la bague au niveau du méplat (42,44), et - des moyens de guidage formés sur le premier convoyeur (54) et le magasin d'attente (66) et définissant une piste de largeur égale à la dimension diamétrale de la bague au niveau du méplat, de sorte que l'ensemble goulot-robinet ou goulot-bouchon verseur est empêché de tourner au cours de son entraînement sur le premier convoyeur. 4- Chaîne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le distributeur de doses de produit liquide comprend une tête à deux buses (92), chaque buse étant équipée d'un dispositif anti-mousse.