Brevet FR2738800A1 — publié le 19970321

PROCEDE D'OUVERTURE DE SACS EN PLASTIQUE L'invention concerne un procédé d'ouverture de sacs en plastique, et notamment de sacs en plastique contenant des déchets ou autres matériaux en vrac. Les déchets et, en particulier, les ordures ménagères, sont bien souvent conditionnés dans des sacs prévus à cet effet ou alors utilisés à d'autres fins et réemployés dans cet usage. Ces sacs sont collectés puis dirigés vers des centres spécialisés dans lesquels les déchets sont triés et éventuellement traités. Dans ces centres, on procède à des opérations d'ouverture et de vidage des sacs. Malgré leurs différences de taille, de forme, ou de nature (sacs mous ou durs), les sacs doivent être ouverts et vidés en grand nombre, par exemple 1000 sacs par heure. C'est la raison pour laquelle on a cherché à mécaniser l'ouverture et le vidage des sacs. On connaît un procédé d'ouverture mécanisée des sacs qui met en oeuvre une vis sans fin, dont le filet à bords tranchants déchire les sacs ultérieurement vidés lors de leur transport le long de l'axe de ladite vis. Par ailleurs, on connaît un autre procédé, selon lequel les sacs sont repoussés contre une roue dentée où ils sont crevés et déchirés. Toutefois, la plupart des procédés connus proposent une ouverture des sacs par des pics ou tiges fixés à la surface de rotors, qui percent les sacs en plusieurs endroits et, par un mouvement relatif desdits sacs par rapport auxdits pics ou tiges, les déchirent en libérant leur contenu. Ces procédés comportent de multiples inconvénients. En effet, les moyens d'ouverture, c'est-à-dire le filet tranchant d'une vis sans fin, les dents d'une roue dentée ou les pics ou tiges, s'usent au contact des déchets et exigent une maintenance considérable. De plus, ces moyens d'ouverture brisent les objets de verre contenus dans les déchets, ce qui rend le tri ultérieur des déchets beaucoup plus long et complexe. En outre, dans ces procédés, les sacs sont bien souvent déchirés en de multiples morceaux qu'il est nécessaire de trier par la suite. Enfin, certains sacs, notamment les plus petits et les moins remplis, ne sont pas ouverts et un rendement de 95 % de sacs ouverts et vidés n'est bien souvent pas atteint. La présente invention a pour but de proposer un procédé d'ouverture de sacs en plastique qui pallie à moindre coût les inconvénients précités, les moyens d'ouverture n'exigeant qu'une maintenance réduite et n'étant pas soumis à une usure mécanique, l'ouverture desdits sacs s'effectuant en un seul morceau, sans bris de verre, et avec un fort rendement. Ce but, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, est atteint grâce à un faisceau laser. Aussi, l'invention a pour objet un procédé d'ouverture de sacs en plastique contenant des déchets ou autres matériaux en vrac, caractérisé en ce qu'il comporte une étape selon laquelle - on ouvre les sacs en plastique avec un faisceau laser. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de mieux comprendre la manière dont l'invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue au regard des dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 schématise un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 2 schématise le principe d'un laser focalisé à proximité d'un élément de surface d'un sac en plastique selon l'invention ; et - la figure 3, montre l'ouverture pratiquée sur un sac en plastique selon l'invention. Les sacs en plastique objets de l'invention sont référencés 1 dans les figures. Ce sont en général des sacs souples de polyéthylène de haute densité (PEHD) ou de basse densité (PEBD) d'une épaisseur inférieure à 200 ssm environ. Leurs dimensions, largeur et hauteur, sont différentes d'un sac à un autre, mais on estime que la largeur des sacs 1 est, en moyenne, comprise entre 40 et 50 cm, et que leur hauteur est, en moyenne, comprise entre 60 et 70 cm. Les sacs 1 contiennent des déchets 2 ou autres matériaux en vrac en quantité variable. Il s'agit notamment de produits de collectes sélectives tels que des ordures ménagères comportant par exemple des boîtes de conserve métalliques, des bouteilles de verre ou de plastique, du bois, des journaux et cartons d'emballage, ou alors, dans des cas rares, des déchets liquides ou gazeux tels que de l'essence ou des bombes aérosols. Aussi, certains déchets 2 contenus dans les sacs 1 sont inflammables. La population des sacs en plastique 1 décrits cidessus présente une certaine hétérogénéité. De ce fait, les sacs 1 sont dits, petits ou grands, légers ou lourds, mous ou durs, ou alors plus ou moins remplis. En pratique, les sacs 1 en plastique collectés et comportant les déchets 2, sont amenés dans un centre de tri. Là, ils sont déchargés et placés, les uns à la suite des autres, sur un convoyeur. Ce convoyeur dirige les sacs 1 vers une installation d'ouverture et de vidage des sacs 1. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'installation d'ouverture et de vidage des sacs 1 comporte une plate-forme 4 horizontale percée d'un orifice de découpe 5. Les sacs 1 défilent un à un à la surface de ladite plate-forme 4 selon un sens de déplacement 3, de manière à recouvrir, dans leur parcours, ledit orifice 5. Les dimensions de l'orifice 5 sont réduites et, dans un exemple, il est formé d'un trou débouchant à section circulaire de 2 cm de diamètre. Aussi, un élément 6 de surface 7 d'un sac 1 recouvrant l'orifice 5, est sensiblement plan. Les dimensions de la plate-forme 4 sont, elles aussi, éventuellement réduites. On aura, dans un exemple, une plate-forme 4 de 50 cm de long et, d'un côté comme de l'autre côté de la plate-forme 4, dans le sens de défilement des sacs 1, un convoyeur non représenté sur les figures pour l'amenée des sacs 1 sur la plate-forme 4 et pour leur départ de ladite plateforme 4. Bien entendu, d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles. On notera, par exemple, un mode de réalisation dans lequel les sacs 1 défilent sur deux convoyeurs parallèles non représentés sur les figures, lesdits convoyeurs étant séparés, la séparation en résultant constituant l'orifice 5. L'ouverture des sacs 1 s'effectue au moyen d'un laser 8 dont on a représenté l'extrémité en figure 1. Ainsi que cela est détaillé en figure 2, le laser 8 génère un faisceau laser de rayonnement électromagnétique référencé 9 dans son ensemble. Ce faisceau 9 peut être parallèle. Toutefois, pour la mise en oeuvre de l'invention, on choisit avantageusement un faisceau 9 dit focalisé, qui se compose d'un faisceau incident 10 focalisé, par une lentille de convergence 11, en un point focal 12 où le rapport énergie/surface est maximal. En amont du point focal 12, le faisceau laser 9 présente un cône de convergence 13 et en aval, un cône de divergence 14. Selon l'invention, on place l'extrémité du laser 8 et la lentille 11 sous la plate-forme 4, de manière à ce que le faisceau laser 9 soit dirigé sensiblement vers le centre de l'orifice 5 et rencontre l'élément 6 de surface 7 du sac 1 recouvrant ledit orifice 5. Le laser 8 conserve une position fixe et, considérant que l'élément 6 de surface 7 d'un sac 1 recouvrant l'orifice 5 est plan, la distance entre l'extrémité du laser 8 et ledit élément 6 est sensiblement constante. Il est donc possible de focaliser le faisceau laser 9 sur l'élément 6 de surface 7 des sacs 1 en plastique de manière à ce que la distance entre le point focal 12 et ledit élément 6 reste inférieure à 50 mm environ. D'autre part, on place l'extrémité du laser 8 dans une position décalée par rapport à la verticale de l'orifice 5. Ainsi, les déchets 2 liquides ou solides, qui pourraient tomber par ledit orifice 5 lors de l'ouverture des sacs 1, ne rencontreront pas, dans leur chute, la lentille 11 ou le laser 8. Bien entendu, cette position décalée exige que le laser 8 soit suffisamment éloigné des éléments 6 de surface 7 des sacs 1 et, en conséquence, la lentille 11 est choisie de manière à ce que le point focal 12 soit, en pratique, situé à une distance d'environ 25 cm de l'extrémité du laser 8. Contrairement à ce qu'aurait pu croire l'homme du métier a priori, l'énergie dégagée par le laser 8 sur les éléments 6 de surface 7 n'est normalement pas suffisante pour enflammer les déchets contenus dans les sacs 1. Toutefois, pour des raisons de sécurité, il est particulièrement avantageux d'effectuer l'ouverture des sacs 1 en présence d'un gaz inerte, par exemple l'azote. En effet, sous atmosphère inerte, les risques d'inflammation sont pratiquement nuls. De ce fait, on dispose, à proximité de l'orifice 5, une buse 15 soufflage dudit gaz inerte 16. Des essais ont d'ailleurs été effectués avec un laser 8 dit à C02 d'une puissance de 30 W et 100 W et muni d'une lentille de convergence 11 ayant pour effet de placer le point focal 12 à 254 mm.Ces essais montrent que, sous atmosphère inerte, les constituants cités en exemple ci-dessus relativement aux ordures ménagères n'ont pas fait l'objet d'inflammation pour des vitesses relatives de déplacement du laser 8 par rapport aux sacs 1 comprises entre 3 et 150 m/min environ et, par exemple, de l'ordre de 20 m/min environ. Dans le procédé de l'invention, les sacs 1 sont disposés sur la plate-forme 4, à plat et dans le sens de la hauteur. Ils défilent les uns à la suite des autres sur l'orifice 5 et sont donc découpés dans le sens de leur hauteur, de leur extrémité supérieure refermée par un cordon 17 à leur extrémité inférieure, selon une unique découpe 18 linéaire montrée en figure 3. A une vitesse de défilement V, la puissance du laser 8 est choisie de manière à ce que, quelque soit la distance pratique entre les éléments 6 de surface 7 des sacs 1 et le point focal 12, ces éléments 6 reçoivent une densité surfacique de puissance minimale D suffisante pour que l'on ait une fusion du plastique des sacs 1 et que, de ce fait, la découpe se fasse.Des essais ont été effectués et l'on a obtenu les résultats consignés dans le tableau suivant D(W/mm2) 31,80 4,91 1,3 0,62 V(m/min) 35 | 17 | 13 8 D est, en pratique, compris entre 0,5 W/mmZ et 2000 W/mm2 environ et, par exemple, entre 50 W/mm2 et 1000 W/mm2 environ. Dans une étape ultérieure du procédé de l'invention, on vide les sacs 1. A cet effet, un bras manipulateur 19 muni, en son extrémité libre, d'une pince 20 saisit les sacs 1 ouverts et les soulève, afin que les déchets 2, contenus dans lesdits sacs 1, se répandent sur la plate-forme 4 ou se déversent dans un bac prévu à cet effet. On peut aussi prévoir, à la place du bras manipulateur 19, un système d'aspiration des sacs 1 ouverts. On a donc, selon l'invention, non seulement ouvert les sacs 1 avec un fort rendement (1000 sacs par heure avec 95 % de sacs ouverts et vidés si V=lOm/min), mais aussi, vidé les sacs 1 des déchets 2 et séparé les sacs 1 des déchets 2. Par ailleurs, on notera que le procédé de l'invention n'abîme pas le contenu d'un sac 1 lors de l'ouverture et n'engendre donc en aucun cas de bris de verre. En outre, les sacs 1 sont ouverts selon une découpe 18 unique, les sacs 1 vides, séparés des déchets 2, étant, de ce fait, en un seul morceau. On notera enfin que la mise en oeuvre du procédé ne nécessite pas une installation qui occupe de la place, contrairement aux installations de l'état de la technique. REVENDICATIONS 1. Procédé d'ouverture de sacs (1) en plastique contenant des déchets (2) ou autres matériaux en vrac, caractérisé en ce qu'il comporte une étape selon laquelle - on ouvre les sacs (1) en plastique avec un faisceau laser (9). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sacs (1) en plastique ouverts sont des sacs (1) de polyéthylène d'une épaisseur inférieure à 200 ssm environ. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les sacs (1) défilent un à un et le laser (8) conserve une position fixe. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la vitesse relative du déplacement du laser (8) par rapport aux sacs (1) est comprise entre 3 et 150 m/min environ. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on place le laser (8) de manière à ce que le faisceau laser (9) soit dirigé sensiblement vers un orifice (5) et rencontre un élément (6) de surface (7) des sacs (1) recouvrant ledit orifice (5). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on place l'extrémité du laser (8) dans une position décalée par rapport à la verticale de l'orifice (5). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que - on focalise le faisceau laser (9) sur l'élément (6) de surface (7) des sacs (1) en plastique de manière à ce que la distance entre le point focal (12) et ledit élément (6) soit inférieure à 50 mm environ. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture des sacs (1) par le faisceau laser (9) s'effectue en présence d'un gaz inerte, par exemple l'azote. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à une vitesse de défilement V des sacs (1), la puissance du laser (8) est choisie de manière à ce que, quelque soit la distance pratique entre les éléments (6) de surface (7) des sacs (1) et un point focal (12), lesdits éléments (6) reçoivent une densité surfacique de puissance minimale D comprise entre 0,5 W/mm2 et 2000 W/mm2 environ. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est suivi - d'une étape de vidage des sacs et de séparation desdits sacs (1) des déchets (2).