Brevet FR2711354A1 — publié le 19950428

L'invention concerne un dispositif de soudure thermique de films thermosoudables. On connaît deux principaux types de soudure thermique. Un premier type est constitué d'une électrode métallique massive et rigide, fonctionnant à température constante, chauffée intérieurement par des résistances électriques placées dans des logements creusés dans l'électrode; cette électrode pince généralement les films à souder entre elle-mEme et une contre-électrode. Un deuxième mode de soudure consiste à utiliser un fil rond ou un fil plat souple rectiligne gui sert directement de résistance chauffante, qui est tendu pour compenser la dilatation due à l'échauffement électrique, et qui s'appuie sur un support rigide isolant permettant de pincer le film entre l'électrode et une contre-électrode elle-mtme isolante; la soudures fait soit par impulsion électrique qui permet de laisser refroidir la soudure avant de relâcher la pression, lorsque la soudure est sous contrainte et qu'elle risque de se défaire Si on relâche la pression trop tft, ou soit à température sensiblement constante lorsque le soudure n'est pas sous contrainte. Ces deux types de soudure décrits conviennent parfaitement lorsque la forme de la soudure est rectiligne, le premier type étant particulièrement adapté aux soudures larges, telles que celles utilisées pour les sachets de bonbons, et le second type, aux soudures combinées avec une coupe, telles qu'elles sont utilisées pour faire notamment des sacs. Lorsque la forme de la soudure devient complexe, et au fur et à mesure que la complexité s'accroit, il devient de plus en plus difficile de les employer ; par exemple lorsqu'il s'agit d'une courbe fermée pouvant être un cercle la soudure à partir d'électrodes formées d'un fil rond ou d'un fil plat souple devient pratiuement impossible, tandis que la soudure thermique exige la mise en place d'électrode tellement massives qu'elles peuvent détériorer le film à souder, situé à l'intérieur de la boucle, par le rayonnement de cette masse chaude; c'est encore possible lorsqu'il s'agit de réaliser une poignée de sac de petite surface par ce que la matière située à l'intérieur de la poignée est éliminée, mais s'il s'agit de souder deux fils en suivant le pourtour d'un objet, cela devient impossible. Lorsqu'il s'agit de soudure de forme complexe on utilise généralement la soudure par haute fréquence, qui exige l'emploi de films spéciaux généralement plus chers à l'emploi, ou dans certains cas la soudure par ultrasons, qui sont des techniques sophistiquées et donc pas évidentes à mettre en oeuvre. L'objet de l'invention concerne la réalisation d'un dispositif de soudure thermique permettant de réaliser des soudures de formes complexes. La Fig. représente une vue perspective éclatée du dispositif selon l'invention équipé de deux rubans presseurs (19) latéraux en phase de soudure. La Fig.2 représente une vue perspective éclatée du dispositif selon l'invention, avec les deux rubans presseurs (19) en place sur le film à souder alors que l'électrode (1) continue de descendre pour effectuer la soudure. L'invention consiste à réaliser une électrode (1) Fig.1 en utilisant un ruban (8) de tOle métallique de faible épaisseur que l'on conforme en fonction de la forme de soudure souhaitée qui est chauffé par la traversée d'un courant électrique et qui soude suivant la tranche (2) du ruban de tôle qui pince les films (3) et (4) à souder entre elle-mEme et une contre-électrode (5) isolante et réalise une soudure linéaire (6) de faible largeur. Pour fixer les idées on peut choisir une épaisseur (7) de ruban (8) située entre quelques dixièmes de millimètres et quelques millimètres tandis que la largeur (9) du ruban (8) employé peut se situer généralement entre 5mm et 30mm. Ce ruban (8) qui travaille par sa tranche (2) présente une bonne rigidité dans le sens (10) d'exercice de la pression de soudure, qui est parallèle à la surface du ruban, mais peut se déformer légèrement dans le sens perpendiculaire (11) à la surface du ruban (8) pour compenser les effets de la dilatation. L'électrode (1) est manipulée grâce à au moins deux supports (12) qui sont aussi des points (13) d'alimentation électrique et qui peuvent servir à transmettre les efforts de pression dans la direction (10). Les points d'alimentation électrique (14) sont choisis généralement aux extrémités de l'électrode (i) si elle est constituée d'une courbe non fermée, et dans des points choisis en fonction des lois connues sur les courants électriques de manière a bien répartir la chaleur dissipée, suivant que la courbe est fermée en une ou plusieurs boucles jointives, afin d'avoir partout une bonne soudure; s'il s'agit, par exemple, d'une électrode circulaire on peut choisir le point d'arrivée (14) et le départ de courant diamétralement opposés; les courants électriques traversant les électrodes suivant l'invention, ont une tension qui va de moins de un volt à quelques volts et une intensité de plusieurs centaines d'ampères. Afin d'obtenir une pression de soudure bien répartie, il est préférable d'adjoindre a l'électrode (1) des plots de pression (15), fixes par rapport aux points d'alimentations électriques (14), sur lesquels s'appuie l'électrode (1) par la tranche (16) du ruban (8) opposée a la tranche de soudure (2) suivant une ligne d'appui dont la position, a l'extrémité du plot (15) peut varier en fonction de la température de l'électrode et de la dilatation du ruban (8)5 les supports (12) servant d'alimentation électrique et les plots de pression (15) sont solidaires d'un meme plateau support (17) pouvant être manipulé par un vérin. La tranche (2) qui réalise la soudure peut être profilée, en lui donnant par exemple une forme de section semi circulaire, pour obtenir par exemple simultanément une soudure et une coupe. On peut adjoindre à cette électrode (1 > un dispositif (18) de pressage des films (3) et (4); en effet lorsqu'il s'agit d'emballer par exemple un couvercle de casserolle circulaire entre deux films (3) et (4) de manière à ce que leur soudure suive le pourtour du couvercle, le film inférieur (4) peut reposer à plat sur la contre-électrode (5) sans problème particulier tandis que le film supérieur (3) ne vient s'appliquer sur le film inférieur (4) qu'a une certaine distance du bord du couvercle, en fonction de sa hauteur; si on soude directement, l'électrode chaude (1) peut toucher le film supérieur (3) bien avant d'arriver à sa position de soudure et le détériorer empochant de faire ensuite une bonne soudure; afin de résoudre ce problème, on adjoint au moins d'un ct > té de l'électrode (1) et si possible de part et d'autre de l'électrode (1), un ruban presseur (19) rigide placé parallèlement au ruban métallique (8) de l'électrode (1); ce ruban presseur (19) se déplace parallèlement à la direction (0) de l'électrode (1), mais indépendamment de celle-ci; lorsqu'on veut faire une soudure on applique le ruban presseur (19) Fig.2 qui est froid de manière à appliquer les films a souder (3) et (4) contre la contre-électrode (5) au moins dans la zone à souder; si on a mis des rubans presseurs (19) Fig.1 situés de part et d'autre de l'électrode (1), ils emprisonnent une bande de films (3) et (4) appliqués l'un contre l'autre qu'il est ensuite facile de souder en y appliquant l'électrode chaude (1); lorsque la soudure est réalisée on relève l'électrode (1) Fig.2 et ensuite les rubans presseurs (19) de manière à ce qu'ils ne se trouvent pas a hauteur de l'électrode (1) afin qu'ils ne s'échauffent pas à son voisinage; les rubans presseurs (19) peuvent entre constitués de matériaux réfractaires et comporter par exemple des perforations pour en limiter la surface de ruban presseur (19) susceptible d'entre chauffée pendant la soudure lorsque les deux surfaces de l'électrode (1) Fig.1 et du ruban presseur (19) sont l'une en regard de l'autre. Les rubans presseurs (19) peuvent être manoeuvrés soit indépendamment de la plaque porte électrode (17) soit par la plaque porte électrode (17) elle-meme; une façon d'opérer, sans que cet exemple soit limitatif, consiste à fixer les rubans presseurs (19) Fig.2 par l'intermédiaire de fourchettes (20) à des tiges (21) qui traversent la plaque porte électrode (17) et sont terminées par une butée (22) qui vient s'appuyer sur la plaque porte électrode (17) sous l'action d'un ressort à boudin (23) placé, de l'autre cOté, entre le ruban presseur (19) et la plaque porte électrode (17); ce dispositif support de ruban presseur (19) les maintient entre la contre-électrode (5) et l'électrode () en phase de repos; lorsque l'on descend la plaque porte électrode (17) pour effectuer une soudure, les rubans presseurs (19) Fig.2 arrivent les premiers au contact des films (3) et (4) à souder et commencent à les presser tandis que les ressorts à boudin (23) se compriment en augmentant la pression sur les films (3) et (4) jusqu'à ce que l'électrode (1) Fig.1 arrive au contact des films (3) et (4) pour réaliser la soudure. La contre-électrode (5) a sa surface, qui est en contact avec les films (3) et (4) à souder, constituée de matière isolante présentant une certaine élasticité ayant une bonne résistance aux température de soudure qui sont généralement de l'ordre de 2000C; ce peut entre, a titre d'exemple non limitatif, un tapis en caoutchouc ou a base de silicone. REVENDICATIONS 1-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux caractérisé en ce que l'électrode (1) est constituée d'un ruban métallique chauffé électriquement qui soude par sa tranche (2) en pressant les films a souder contre une contre-électrode (5) isolante, la pression de soudure étant exercée parallèlement à la surface du ruban (B) et perpendiculairement à celle de la contre-électrode (5), en utilisant notamment la tranche opposée (16) comme point d'appui. 2-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux, suivant la revendication I caractérisé en ce que l'électrode est maintenue rigidement au plateau porte électrode par au moins un support (12), le reste de l'électrode restant libre de toute attache fie. 3-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux, suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'électrode est chauffée par passage direct du courant électrique à partir de points d'alimentation (14) qui sont aussi des points d'attache des supports fies (12) reliant l'électrode (1) au plateau support d'électrode (17). 4-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux, suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pression de soudure est répartie grâce à des plots de pression (15) qui sont fiés au plateau porte électrode (17), qui appuient sur la tranche (16) tout en permettant le débattement de l'électrode (1) nécessaire à la dilatation thermique. 5-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux, suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que au moins un ruban presseur (19) de forme sensiblement identique a celle de l'électrode (1) se déplace parallèlement à celle-ci et vient pincer les films à souder par l'intermédiaire de leur tranche avant que l'électrode (1) vienne elle-meme s'y appliquer pour effectuer la soudure. 6-Dispositif de soudure thermique de films minces entre eux, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les rubans presseurs (19) sont manoeuvrés par le plateau porte électrode (17) par l'intermédiaire de tiges (21) comportant une butée (22) coulissant a travers le plateau (17), la pression des rubans presseur (19) sur les films à souder étant assurée par des ressorts (23).