Brevet FR2744200A1 — publié le 19970801

BOITE DE CHAUFFE COMPORTANT DES TUBES A INFRA-ROUGES POUR LE CHAUFFAGE D'UNE FEUILLE DE MATIERE PLASTIQUE AVANT SON F0REAGE ET PROCEDE DE CHAUFFAGE MIS EN OEUVRE AVEC UNE TELLE BOITE DE CHAUFFE. La présente invention concerne un dispositif, généralement appelé boite de chauffe, assurant le chauffage d'une feuille de matière plastique avant son thermoformage pour la confection de pots par exemple destinés à contenir des produits laitiers. Le chauffage est de manière connue en soi assuré par des résistances classiques, des résistances blindées ou des tubes à infra-rouges. La température de sortie de la matière plastique est difficile à obtenir de manière précise et stable du fait que la feuille de matière plastique ne circule pas à vitesse stable dans la bote de chauffe. En effet, la feuille avance pendant 1/3 du temps et reste fixe pendant 2/3 du temps afin de permettre l'opération de formage. L'unité de temps est définie par la cadence de l'opération de formage, de manière usuelle 20 à 30 coups par minute. L'obtention d'une température de sortie précise de la matière plastique permet de réaliser le formage dans de meilleures conditions. Le formage de pots à partir de la feuille de matière plastique chauffée est réalisé en repoussant la matière à l'aide d'un poinçon cylindrique, puis en soufflant de l'air dans la poche obtenue pour appliquer la matière contre les parois d'un moule. L'on obtient usuellement lors du formage des pots dont la partie supérieure et le fond sont d'épaisseurs supérieures à l'épaisseur de la paroi latérale. A titre d'exemple, on obtient à partir d'une feuille de 90/100 ème de millimètre d'épaisseur un pot dont les extrémités ont une épaisseur de 15/100 éme de millimètre alors que la paroi latérale a une épaisseur de 5/100 eme de millimètre. Il est alors nécessaire d'utiliser une feuille de matière plastique d'épaisseur plus importante pour obtenir une paroi latérale d'épaisseur convenable. Les pots portant généralement une étiquette fournissant les informations nécessaires au consommateur appliquée sur leur paroi latérale, cette étiquette est utilisée pour rigidifier les pots en vue de leur gerbage. Une amélioration intéressante du formage des pots en matière plastique est obtenue en utilisant les poinçons non cylindriques décrits dans les brevets français N 94 08537 et 94 11581 qui permettent de réduire la différence d'épaisseur existant entre les extrémités et la partie médiane des pots. La demanderesse a constaté que lorsque la feuille de matière plastique est à une température adéquate et parfaitement stable en sortie de la boîte de chauffe, l'on obtient lors du formage des pots d'une qualité encore meilleure. Lorsque la température de la matière plastique est bien contrôlée, le formage permet d'obtenir un pot dont toute la paroi est d'épaisseur quasi uniforme. Cette amélioration est particulièrement intéressante dans le cas d'un formage effectué avec un poinçon non cylindrique, la différence d'épaisseur étant de l'ordre du centième de millimètre entre les différentes parties du pot. Ce faisant le pot est de résistance largement améliorée et il est possible de réduire l'épaisseur de la feuille de matière plastique nécessaire à son formage et de réduire ainsi les coûts de matière première. I1 est même possible de gerber les pots ainsi obtenus avec une couche supplémentaire ce qui réduit les coûts de manutention en augmentant le nombre de pots pouvant être positionnés sur une palette de transport. Certaines boîtes de chauffe sont commandées en pourcentage c'est-à-dire que l'on règle la tension d'alimentation de manière à ce que les éléments chauffant délivrent un pourcentage déterminé de leur puissance en fonction de la température que doit avoir la matière chauffée à la sortie de ladite boîte de chauffe. Ce type de commande ne tient pas compte des multiples paramètres pouvant modifier la température obtenue en sortie tels que les fluctuations de la tension d'alimentation du réseau, la température de la matière plastique à l'entrée de la boîte de chauffe ou l'épaisseur de la matière plastique. I1 est donc difficile d'obtenir une température de sortie précise avec ce type de boite de chauffe. Il existe également des boîtes de chauffe régulées utilisant des tubes à infra-rouges disposés parallèlement à la direction de défilement de la matière à chauffer, le chauffage desdits tubes étant modifié en fonction de la température détectée par un capteur de température. La mise en place des tubes parallèlement à la direction de défilement de la matière plastique a pour inconvénient que les différences de température entre les tubes provoquent du lignage c'est-à-dire des traces sur la matière disposées parallèlement à la direction de défilement et dues à des différences de température entre les différentes parties de la matière. Un tel effet de lignage se produit lorsque la température d'un tube baisse du fait de son vieillissement. Un capteur de température mesure la température de la feuille de matière plastique à la sortie de la boite de chauffe et modifie la commande d'alimentation des tubes en fonction de cette mesure. Cela induit des fluctuations assez importantes de la température de la feuille de matière plastique. Il est difficile d'obtenir avec une telle machine une température régulière de sortie de la matière ce qui gêne l'opération de formage qui suit le chauffage. Ce type de machine présente encore l'inconvénient de devoir être immédiatement arrêtée dès qu'un tube casse puisque la zone de matière défilant sous ce tube cassé n'est plus chauffée. La présente invention propose une boîte de chauffe permettant d'assurer une grande régularité du chauffage de la matière plastique qui la traverse et de remédier ainsi aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention concerne une boite de chauffe comportant des tubes à infra-rouges pour le chauffage d'une feuille de matière plastique avant son formage, ladite feuille défilant sous lesdits tubes, caractérisée en ce que les tubes sont disposés perpendiculairement à la direction de défilement de la feuille de matière plastique dans la boîte de chauffe et en ce qu'elle présente deux zones de chauffage, une zone d'entrée dans laquelle le chauffage des tubes est commandé en pourcentage et une zone de sortie dans laquelle le chauffage des tubes est régulé en fonction de la température mesurée par un capteur. La boîte de chauffe selon l'invention est encore remarquable en ce que - les tubes de la zone de sortie sont soumis à une régulation de type proportionnelle, - le chauffage des tubes de la zone d'entrée est effectué de manière à atteindre à la fin de cette zone une température de la feuille comprise dans la bande proportionnelle de régulation de la zone de sortie, - les tubes fournissent des temps de réponse très courts aux variations d'alimentation, - le capteur de température est situé entre les deux derniers tubes de la boîte de chauffe, - le capteur de température est un pyromètre à infra-rouges permettant de mesurer la température de la feuille sans contact, - le capteur de température envoie ses mesures à un régulateur de température dont la sortie est reliée à un gradateur de tension à thyristor qui pilote la puissance fournie aux tubes de la zone de sortie, - le régulateur de température comporte deux seuils d'alarme, - un tiers des tubes constitue la zone d'entrée commandée en pourcentage, tandis que les deux tiers restant constituent la zone de sortie régulée, - une tôle perforée est disposée au-dessus des tubes de manière à diffuser au-dessus de tous lesdits tubes l'air amené par un dispositif de ventilation. L'invention propose encore un procédé de chauffage d'une feuille de matière plastique avant son formage, caractérisé en ce que ladite feuille défile dans une boite de chauffe présentant des tubes à infra-rouges disposés perpendiculairement à la direction de défilement de la feuille de matière plastique et en ce que le chauffage des tubes situés à l'entrée de la boîte de chauffe est commandé en pourcentage tandis que le chauffage des tubes situés à la sortie de la boîte de chauffe est régulé en fonction de la température mesuree par un capteur. La figure annexée représente schématiquement la boîte de chauffe selon l'invention. Comme visible au dessin, la boîte de chauffe comporte un chassis 1 usuellement articulé autour d'un aie non représenté au dessin et parallèle au sens de défilement de la feuille 10 de matière plastique à chauffer. Des tubes de chauffage à infra-rouges 2 sont disposés à l'intérieur de ce châssis 1 de manière à être dans un plan parallèle à la feuille 10 et à faible distance de celle-ci. L'on utilise de préférence des tubes de chauffage fournissant des temps de réponse très courts aux variations d'alimentation, de l'ordre de la seconde, tels que des tubes à infra-rouges à ondes courtes. L'on peut ainsi varier très rapidement leur puissance de chauffage. Suivant l'invention, les tubes 2 s'étendent perpendiculairement au sens de défilement F de la feuille 10. Un tel montage permet d'éviter les effets de lignage précédemment rencontrés avec les boîte de chauffe dont les tubes sont disposés parallèlement au sens F de défilement de la feuille 10 puisqu'en cas de déficience de l'un des tubes, toute la surface de la feuille continue à être chauffée par les tubes suivant le tube défectueux. Une tôle perforée 3 est disposée au-dessus des tubes 2 de manière à diffuser au-dessus de tous lesdits tubes 2 l'air amené par le dispositif de ventilation 4. Cet ensemble de ventilation permet de créer une surpression dans l'espace occupé par les tubes 2 ce qui évite la remontée des vapeurs de matière plastique vers lesdits tubes et donc le ternissement de ceux-ci. Cette surpression permet de plus de limiter l'entrée d'air froid dans la zone de chauffe. Un pyromètre à infra-rouges 5 permet de mesurer la température de la feuille 10 sans contact. La boîte de chauffe représentée au dessin comporte douze tubes à infra-rouges 2 de 3 KW chacun. Suivant l'invention, lesdits tubes sont divisés en deux ensembles créant deux zones de chauffage, la zone d'entrée Ze et la zone de sortie Zs. Dans l'exemple de réalisation représenté au dessin, la zone d'entrée est constituée par les quatres premiers tubes sous lesquels circule la feuille 10 à chauffer tandis que la zone de sortie est constituée par les huit tubes suivant. Les tubes 2 de la zone d'entrée Ze sont commandés en pourcentage de manière à approcher une première température inférieure à la température de sortie recherchée à la fin de cette zone d'entrée. La détermination de la valeur de cette température sera expliquée plus loin. Les tubes 2 de la zone de sortie Zs sont soumis à une régulation de type proportionnelle. Pour une telle régulation, l'on définit une bande proportionnelle, par exemple 10%, de la bande de mesure du capteur, par exemple de 00C à 2000C. Cette bande proportionnelle est donc de 20*C en-dessous de la température à atteindre. Dans les boîtes de chauffe assurant le chauffage des feuilles de matière plastique en vue de leur formage, la température de sortie à atteindre est de l'ordre de 150*C, elle varie en fonction de l'épaisseur de la feuille de matière plastique utilisée. Si l'on prend pour exemple une température de sortie de 150 C, la régulation fonctionnera entre 130 et 1500C. Lorsque la feuille 10 a une température de 1300C à l'entrée de la zone régulée Zs, on délivre 100% de leur puissance aux tubes 2 alors qu'ils reçoivent 50% de puissance lorsque la feuille est à 140 C et 09 de puissance, pas de chauffage, lorsque la feuille est à 150ex. Dans la boîte de chauffe selon l'invention, le chauffage des tubes de la zone d'entrée est effectué de manière à atteindre à la fin de cette zone une température de la feuille 10 comprise dans la bande proportionnelle de régulation de la zone de sortie. Ceci permet d'affiner de manière très précise la température de sortie de la feuille au cours du passage dans la zone de sortie. Suivant l'invention, le capteur de température constitué par le pyromètre 5 n'est pas situé à la sortie de la boite de chauffe mais entre les deux derniers tubes 2 de celle-ci. Ce pyromètre 5 envoie ses mesures à un régulateur de température 6 dont la sortie est reliée à un gradateur de tension à thyristor 7 qui pilote la puissance fournie aux tubes de la zone de sortie. La puissance délivrée aux tubes de la zone de sortie est continûment modifiée en fonction de la température mesurée par le pyromètre 5. La disposition de ce pyromètre entre les deux derniers tubes 2 permet, lors de son passage sous le dernier tube 2, de soumettre la bande de la feuille 10 dont la température vient d'être mesurée par le pyromètre 5 à un chauffage dont la puissance est définie par cette température. Ceci permet une finition du chauffage. L'on parvient ainsi à affiner de manière très intéressante la température de sortie de la feuille 10. Les essais réalisés avec une boîte de chauffe selon l'invention ont permis de montrer que la température de sortie de la feuille de matière plastique est obtenue à 10C près. L'on peut ainsi améliorer de manière importante la qualité du formage réalisé à la suite de la boite de chauffe. La boite de chauffe selon l'invention a trois modes de chauffage - un chauffage rapide jusqu'à la température de sortie recherchée. Ce mode de chauffage est déclenché à chaque démarrage de la machine afin de permettre une obtention rapide de cette température de consigne. - un chauffage régulé comme décrit ci-dessus. - un chauffage manuel afin de permettre le fonctionnement de la boîte de chauffe en cas de panne du pyromètre ou du régulateur. Le régulateur de température comporte deux seuils d'alarme T1 et T2. Au démarrage de la boite de chauffe, les tubes 2 sont alimentés par une tension assez faible, de l'ordre de 20 Volts, afin de limiter l'appel de courant. Le chauffage rapide est déclenché. Lorsque la température T1 est atteinte, le régulateur bascule le chauffage en mode régulé. Lorsque la température T2 est atteinte, la boite de chauffe est prête, un voyant peut indiquer cet état à l'opérateur. Dans l'exemple décrit et représenté, un tiers des tubes constitue la zone d'entrée commandée en pourcentage, tandis que les deux tiers restant constituent la zone de sortie régulée. Cette répartition peut être modifiée de manière à adapter la boîte de chauffe au travail qu'elle doit effectuer lors d'un changement de matière, d'épaisseur de la feuille ou encore de température initiale de la matière. REVENDICATIONS 1. - Boîte de chauffe comportant des tubes à infrarouges (2) pour le chauffage d'une feuille (10) de matière plastique avant son formage, ladite feuille (10) défilant sous lesdits tubes (2), caractérisée en ce que les tubes (2) sont disposes perpendiculairement à la direction (F) de défilement de la feuille (10) de matière plastique dans la boîte de chauffe et en ce qu'elle présente deux zones de chauffage, une zone d'entrée (Ze) dans laquelle le chauffage des tubes (2) est commandé en pourcentage et une zone de sortie (Zs) dans laquelle le chauffage des tubes (2) est régulé en fonction de la température mesurée par un capteur (5). 2. - Boîte de chauffe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tubes (2) de la zone de sortie (Zs) sont soumis à une régulation de type proportionnelle. 3. - Boîte de chauffe selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, caractérisée en ce que le chauffage des tubes (2) de la zone d'entrée (Ze) est effectué de manière à atteindre à la fin de cette zone (Ze) une température de la feuille (10) comprise dans la bande proportionnelle de régulation de la zone de sortie (Zs). 4. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les tubes fournissent des temps de réponse très courts aux variations d'alimentation. 5. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le capteur de température (5) est situé entre les deux derniers tubes (2) de la boîte de chauffe. 6. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de température est un pyromètre à infra-rouges (5) permettant de mesurer la température de la feuille (10) sans contact. 7. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de température (5) envoie ses mesures à un régulateur de température (6) dont la sortie est reliée à un gradateur de tension à thyristor (7) qui pilote la puissance fournie aux tubes de la zone de sortie (Zs). 8. - Boîte de chauffe selon la revendication 7, caractérisée en ce que le régulateur de température (6) comporte deux seuils d'alarme (T1, T2). 9. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que un tiers des tubes constitue la zone d'entrée (Ze) commandée en pourcentage, tandis que les deux tiers restant constituent la zone de sortie (Zs) régulée. 10. - Boîte de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que une tôle perforée (3) est disposée au-dessus des tubes (2) de manière à diffuser au-dessus de tous lesdits tubes (2) l'air amené par un dispositif de ventilation (4). 11. - Procédé de chauffage d'une feuille de matière plastique avant son formage, caractérisé en ce que ladite feuille défile dans une boîte de chauffe présentant des tubes à infra-rouges (2) disposés perpendiculairement à la direction (F) de défilement de la feuille (10) de matière plastique et en ce que le chauffage des tubes (2) situés à l'entrée (Ze) de la boîte de chauffe est commandé en pourcentage tandis que le chauffage des tubes (2) situés à la sortie (Zs) de la boîte de chauffe est régulé en fonction de la température mesurée par un capteur (5).