Brevet FR2849802A1 — publié le 20040716

La présente invention concerne un dispositif pour la déformation et la fragilisation locales de parois de sachets constituées de films complexes. Cette invention s'applique, plus particulièrement, à la déformation et à la fragilisation locales de la paroi de récipients souples en film complexe, 5 contenant des boissons, en vue de faciliter l'introduction d'une paille utilisée pour boire le contenu d'un tel récipient, la paille étant utilisée pour percer la paroi du récipient dans sa zone fragilisée. De tels sachets sont, assez habituellement, réalisés en film complexe à deux ou trois couches, par exemple une couche extérieure en 10 polyester, une éventuelle couche intermédiaire en aluminium, et une couche intérieure en polyéthylène ou polypropylène. La couche extérieure en polyester assure la résistance mécanique du sachet. L'éventuelle couche intermédiaire en aluminium garantit la conservation du got de la boisson, en évitant l'oxydation. La couche intérieure en polyéthylène ou polypropylène permet la 15 soudure du film complexe sur lui-même, pour la confection du sachet. Il existe déjà plusieurs procédés permettant de réaliser la fragilisation locale de tels sachets, en vue de faciliter l'introduction d'une paille servant à en boire le contenu. Un principe bien connu consiste à supprimer, localement, 20 uniquement une portion de la couche extérieure en polyester. Il peut être ici fait référence au brevet allemand 1099445 et au brevet autrichien 365997. En pratique, le procédé consiste ici à percer des trous dans la couche de polyester, avant le complexage du film. Ce mode opératoire reste très compliqué et coteux, d'autant plus que la couche extérieure du film n'est 25 imprimée qu'après le complexage. Un autre procédé connu, plus simple dans sa mise en oeuvre, consiste à pratiquer dans le film complexe un trou traversant toute l'épaisseur de ce film, c'est-à-dire les trois couches constitutives dudit film, puis à ressouder sur ce film, notamment contre sa face intérieure en polyéthylène ou 30 polypropylène, une pastille ou une bande de la même matière, venant obturer le trou traversant formé précédemment - voir par exemple les brevets européens 0600502 et 0718096. Cette solution reste, elle aussi, relativement compliquée et coteuse, car elle nécessite un apport particulier de matériau et un outiflage spécifique pour l'amenée et le soudage de ce matériau - voir en 35 particulier le procédé et le dispositif décrits dans le brevet européen précité 0718096. Récemment, il a encore été proposé un procédé pour la fragilisation locale d'un film complexe, consistant à éliminer la seule couche extérieure en polyester de ce film par décomposition en vaporisation sous action thermique localisée, exercée par appui local d'un bloc chauffant sur la 5 couche extérieure du film (voir la demande de brevet français 0206115 du 17 mai 2002 au nom du Demandeur). Ce procédé nécessite donc des moyens de chauffage, avec une régulation de température bien précise, ce qui implique aussi une certaine complexité et des cots non négligeables. De plus, un tel procédé est applicable seulement dans le cas d'un film qui possède une 10 couche intermédiaire en aluminium, laquelle intervient comme un réflecteur thermique afin de protéger la couche intérieure en polyéthylène ou en polypropylène. Par ailleurs, toutes les solutions connues à ce jour conduisent à une simple fragilisation locale de la couche extérieure de film, sans déformation 15 de la paroi du sachet. Il en résulte que l'utilisateur final du sachet ne dispose d'aucun moyen de guidage de la paille, pour la diriger et la centrer sur le trou pré-percé. Le bon positionnement de la paille n'est donc pas automatiquement assuré, et l'utilisateur doit procéder par tâtonnements, avec un risque de glissement de l'extrémité de la paille sur la paroi du sachet. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une autre solution, particulièrement simple, fiable et économique, en particulier du fait qu'elle ne requiert aucun apport de matériau et qu'elle peut être mise en oeuvre au dernier stade de la fabrication des sachets, sans chauffage, cette solution procurant en outre un moyen de guidage pour la 25 paille. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour la déformation et la fragilisation locales de parois de sachets constituées de films complexes, le film complexe étant un film à deux ou trois couches, comprenant au moins une couche extérieure de plus faible résistance à la rupture, et une couche 30 intérieure de plus forte résistance à la rupture en cas d'étirement, ce dispositif comprenant essentiellement: - un élément constituant une surface plane sur laquelle le film complexe passe et est apte à être arrêté, ledit film reposant sur cette surface par sa couche intérieure de plus forte résistance à la rupture, et - un poinçon déplaçable selon une course prédéfinie, depuis un côté du film, suivant un axe perpendiculaire à ladite surface plane, de telle sorte que, lors de l'enfoncement du poinçon, celui-ci vient entraîner et déformer le film passant sous ce poinçon, de manière à déchirer localement au moins la couche extérieure de plus faible résistance à la rupture du film, mais à ne pas déchirer la couche intérieure de plus forte résistance à la rupture du même film. Ainsi, le principe de l'invention consiste à déplacer un poinçon suivant une course adaptée, permettant la rupture d'au moins une couche du film complexe, mais conservant intacte une autre couche de ce film, lequel se trouve ainsi fragilisé localement, mais non rompu. Le poinçon, déplaçable par exemple au moyen d'un vérin pneumatique, possède avantageusement une tête tronconique, dont la face terminale de plus petit diamètre est dirigée vers le film, la circonférence de ladite face terminale pouvant comporter un arrondi, vue en profil. De préférence, le poinçon est entouré coaxialement par un organe 15 de blocage du film, monté coulissant dans la direction de l'axe du poinçon, et poussé vers le film par des moyens à ressort. L'organe de blocage peut être monté directement sur le poinçon, coulissant sur la tige de ce poinçon. Dans un mode de réalisation préférentiel du dispositif objet de l'invention, celui-ci comprend encore une enclume située face au poinçon, sur 20 le côté du film opposé au poinçon, et montée coulissante suivant l'axe du poinçon dans un logement correspondant de l'élément constituant la surface plane précitée, de telle sorte que le film passe entre le poinçon et l'enclume et que, lors de l'enfoncement du poinçon, celui-ci déplace aussi l'enclume, des moyens à ressort étant prévus pour rappeler l'enclume vers ladite surface 25 plane. Ces dispositifs assurent un fonctionnement adapté, précis et fiable du dispositif. Ainsi, l'organe de blocage permet d'immobiliser le film, tout autour de sa zone à déformer et à fragiliser, avant l'action du poinçon sur ce film. La "prise en sandwich" du film entre la tête du poinçon, d'une part, et l'enclume 30 d'autre part, assure la conservation du centre de la partie déformée du film, et provoque le déchirement autour de ce point central, car c'est à cet endroit que la tension du film est maximale. Les arrondis évitent de couper ou de transpercer le film, de manière non souhaitée, lors de l'actionnement du poinçon, en supprimant toutes arêtes coupantes indésirables. L'utilisation d'un 35 vérin pneumatique, pour l'actionnement du poinçon, évite enfin tout enfoncement trop brutal qui, lui aussi, risquerait de détériorer le film. Le dispositif objet de l'invention est, en particulier, applicable à la déformation et à la fragilisation locales de la paroi d'un film complexe comprenant une couche extérieure en polyester, une éventuelle couche intermédiaire en aluminium, et une couche intérieure en polyéthylène; dans ce 5 cas, le dispositif provoque localement la rupture de la couche extérieure en polyester et, le cas échéant, de la couche intermédiaire en aluminium, tandis que la couche intérieure en polyéthylène n'est pas rompue, la course d'enfoncement du poinçon étant ajustée pour ne pas provoquer la rupture de cette couche intérieure en polyéthylène. Grâce au dispositif objet de l'invention, il devient possible de former, sur une face d'un récipient souple en film complexe, une zone déformée et fragilisée, en forme de cavité à paroi tronconique évasée, propre à guider l'extrémité d'une paille pour l'amener en position centrale de perforation de la couche intérieure du film, subsistuante au fond de la ladite cavité, celle-ci 15 formant en quelque sorte une "entonnoir" de guidage de la paille. Dans l'ensemble, le dispositif objet de l'invention possède les avantages suivants: Ce dispositif est particulièrement simple et économique, dans sa structure et son fonctionnement, car il ne nécessite ni apport de matière, ni 20 soudure, ni chauffage, et met simplement à profit les propriétés "naturelles" des matériaux constitutifs du film. Bien entendu, l'application du dispositif est limitée aux films complexes possédant les propriétés requises, en particulier une élasticité différenciée entre les couches extérieure et intérieure. Le dispositif conduit aussi, de façon "automatique", à une rupture 25 de la couche extérieure, et de l'éventuelle couche intermédiaire, suivant une ligne circulaire, selon un mode de fonctionnement particulièrement fiable, conduisant à un résultant certain et constant. Ce dispositif peut être aisément inséré dans une ligne de fabrication de sachets, ce qui contribue aussi à l'économie globale. En ce qui concerne le résultat obtenu, le sachet présente localement une zone non seulement fragilisée, mais encore déformée en "creux", qui est appropriée pour guider convenablement l'extrémité de la paille vers le point de perforation, de sorte que l'accès au contenu du sachet s'en trouve grandement facilité pour l'utilisateur. Enfin, on notera que la marge d'élasticité de la couche inférieure en polyéthylène permet de garantir une bonne étanchéité du sachet, en évitant tout risque de rupture avant perforation volontaire à l'aide de la paille. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la 5 description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce dispositif pour la déformation et la fragilisation locales de parois de sachets en films complexes: Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, d'un dispositif conforme à la présente invention; Figure 2 représente un détail de la figure 1, tout en illustrant un instant de fonctionnement du dispositif; Figure 3 est une vue similaire à la figure 2, illustrant un autre instant de fonctionnement de ce dispositif; Figure 4 est une vue de face de la zone déformée et fragilisée au 15 moyen du dispositif de l'invention; Figure 5 représente, en vue de face, un sachet avec une zone déformée et fragilisée au moyen du dispositif de l'invention; Figure 6 est une vue en coupe et à échelle agrandie de la zone déformée et fragilisée, suivant VI-VI de la figure 5. Le dispositif, montré sur les figures 1 à 3, comprend un bloc 2 avec une surface supérieure plane horizontale P, sur laquelle un film complexe 3 défile de façon discontinue, suivant la flèche F. Ce dispositif comprend un outillage composé principalement d'un poinçon 4 et d'une enclume 5, disposés suivant un même axe vertical 6. Le poinçon 4, situé en position de repos au-dessus du bloc 2, est déplaçable suivant l'axe vertical 6, son mouvement étant commandé par un vérin pneumatique 7 représenté partiellement. Le poinçon 4 comporte une tige cylindrique 8, terminée à sa partie inférieure par une tête tronconique 9, dont la face terminale de plus petit diamètre et dirigée vers l'enclume 5. La course de 30 descente du poinçon 4 ainsi constitué possède une limite très précise, pour le bon fonctionnement du dispositif. Ce poinçon 4 est entouré coaxialement par un organe 10 de blocage du film 3, monté coulissant dans la direction de l'axe 6, autour de la tige 8, et poussé vers le bas par un ressort hélicodal 11. L'organe 10 forme 35 ainsi une sorte de cloche, dont le bord circulaire inférieur peut s'appliquer sur le film 3, tout autour de la tête 9 du poinçon 4. L'enclume 5 est une pièce de forme générale cylindrique, montée coulissante suivant l'axe vertical 6 dans un logement correspondant 12 du bloc 2, et repoussée vers le haut par un ressort hélicodal 13, appuyé sur une plaque inférieure 14 solidaire du bloc 2. Cette enclume 5 est réalisée en une 5 matière rigide et bien polie, en particulier sur sa face supérieure située en regard de la tête 9 du poinçon 4. En position de repos (figure 1), cette face supérieure affleure la surface supérieure horizontale P du bloc 2. Le film 3, qui défile sur la surface supérieure P du bloc 2, est engagé entre le poinçon 4 et l'enclume 5. En se référant aux figures 2 et 3, ce 10 film 3 est ici un film complexe à trois couches, en particulier: une couche supérieure 15 en polyester, une couche intermédiaire 16 en aluminium, et une couche inférieure 17 en polyéthylène. La couche supérieure 15 en polyester est prévue pour constituer la surface extérieure, apparente, d'un sachet confectionné à partir de ce film 3 et destiné à contenir une boisson. Lors du fonctionnement du dispositif, dans un premier temps (illustré par la figure 2), l'avance du film 3 est arrêtée, et le vérin 7 est actionné de manière à amorcer la descente du poinçon 4, qui s'accompagne de la descente de l'organe de blocage 10. Le film 3 est ainsi maintenu fermement contre la surface supérieure P du bloc 2, tout autour du poinçon 4 dont la tête 9 20 parvient au contact du film 3. La descente du poinçon 4 se poursuivant, comme l'illustre la figure 3, la tête 9 du poinçon entraîne localement vers le bas le film 3, tout en poussant l'enclume 5 vers le bas, à l'encontre de la force du ressort 13. Le film 3 est ainsi "pris en sandwich" entre la tête 9 du poinçon 4 et la face supérieure 25 de l'enclume 5. L'étirement et la mise en tension du film 3, qui en résultent, ont pour effet, après une certaine course d'enfoncement C par exemple égale à 3 mm, un déchirement de la couche supérieure 15 en polyester et de la couche intermédiaire 16 en aluminium, tandis que la couche inférieure 17 en 30 polyéthylène reste intacte, car elle peut résister à un enfoncement beaucoup plus important (de l'ordre de 8 mm). En se référant ainsi à la figure 4, on notera qu'au cours de cette opération, la rupture des couches 15 et 16 du film 3 se produit nécessairement au centre de la zone déformée, c'est-à-dire sensiblement suivant la ligne 35 circulaire 18 qui correspond à la circonférence de la face d'extrémité circulaire de la tête 9 du poinçon 4, soit un cercle d'un diamètre de l'ordre de 1 à 2 mm. En effet, si l'on considère un secteur quelconque 19 de la zone déformée du film 3, l'allongement est le même sur toute la longueur radiale du secteur 19, tandis que la section transversale de ce secteur 19 est variable et proportionnelle à l'éloignement de l'axe central 6. Ainsi, l'effort de traction est 5 inversement proportionnel à l'éloignement de l'axe central 6, d'o une rupture localisée au centre. Pour le bon fonctionnement du dispositif, on prévoit avantageusement un raccordement suivant un profil arrondi 20 entre la surface supérieure P du bloc 2 et la paroi cylindrique du logement 12, le rayon de 10 l'arrondi 20 pouvant être d'environ 2 mm. De manière analogue, un léger arrondi est prévu sur la circonférence de la face d'extrémité circulaire de la tête 9 du poinçon 4. La déformation du film 3 ainsi obtenue étant permanente, on obtient sur ce film 3 une zone enfoncée tronconique, évasée, dont le diamètre 15 extérieur est par exemple d'environ 10 mm. Au centre et au fond de cette zone, les couches supérieure 15 et intermédiaire 16 du film 3 sont absentes, et il ne subsiste que la couche inférieure 17 en polyéthylène. Il s'agit donc d'une zone à la fois déformée et fragilisée qui, si elle est prévue sur la paroi d'un sachet contenant une boisson, facilite le perçage de cette paroi à l'aide d'une paille. Cette application est illustrée sur la figure 5, qui montre un tel sachet 21, lequel possède deux faces principales 22 opposées, réunies par des soudures 23 et par un fond 24 en soufflet, qui permet au sachet 21 de tenir debout. L'une des faces 22 du sachet 21 possède, dans sa partie supérieure, une zone déformée et fragilisée 25, réalisée au moyen du dispositif 25 précédemment décrit. La figure 6 est une vue en coupe de cette zone 25, en forme de cavité à paroi tronconique évasée, propre à guider l'extrémité biseautée 26 d'une paille, pour l'amener en position centrale de perforation de la couche inférieure 17 du film 3, subsistante au fond de ladite cavité. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme 30 d'exécution de ce dispositif pour la déformation et la fragilisation locales de parois de sachets en films complexes qui a été décrite cidessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention: - en modifiant le détail des formes des composants du dispositif; - en ayant recours à tous moyens équivalents de ceux décrits, par exemple en remplaçant le vérin pneumatique de commande du poinçon par un autre actionneur; - en utilisant le même dispositif pour la fragilisation locale de 5 sachets de toutes formes, et dont les parois sont réalisables par des films complexes de toute composition compatible avec le mode opératoire concerné; - en mettant en oeuvre ce dispositif conjointement avec d'autres dispositifs identiques, pour la réalisation simultanée de l'opération de 10 déformation et fragilisation locales sur des sachets fabriqués selon plusieurs lignes parallèles, dans des installations industrielles importantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la déformation et la fragilisation locales de parois de sachets constitués de films complexes, plus particulièrement pour la 5 déformation et la fragilisation locales de la paroi de récipients souples (21) en films complexes (3), contenant des boissons, en vue de faciliter l'introduction d'une paille (26) utilisée pour boire le contenu d'un tel récipient, la paille étant utilisée pour percer la paroi du récipient dans sa zone fragilisée (25), le film complexe (3) étant un film à deux ou trois couches (15, 16, 17), comprenant au 10 moins une couche extérieure (15) de plus faible résistance à la rupture, et une couche intérieure (17) de plus forte résistance à la rupture en cas d'étirement, caractérisé en ce qu'il comprend: - un élément (2) constituant une surface plane (P) sur laquelle le film complexe (3) passe (F) et est apte à être arrêté, ledit film (3) reposant sur 15 cette surface (P) par sa couche intérieure (17) de plus forte résistance à la rupture, et - un poinçon (4) déplaçable selon une course (C) prédéfinie, depuis un côté du film (3) suivant un axe (6) perpendiculaire à ladite surface plane (P), de telle sorte que, lors de l'enfoncement du poinçon (4), celui-ci 20 vient entraîner et déformer le film (3) passant sous ce poinçon (4), de manière à déchirer localement au moins la couche extérieure (15) de plus faible résistance à la rupture du film (3), mais à ne pas déchirer la couche intérieure (17) de plus forte résistance à la rupture du même film (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poinçon (4) est déplaçable au moyen d'un vérin pneumatique (7). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le poinçon (4) possède une tête tronconique (9), dont la face terminale de plus 30 petite diamètre est dirigée vers le film (3). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la circonférence de ladite face terminale de la tête (9) du poinçon (4) comporte un arrondi, vue en profil. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le poinçon (4) est entouré coaxialement par un organe (10) de blocage du film (3), monté coulissant dans la direction de l'axe (6) du poinçon (4), et poussé vers le film (3) par des moyens à ressort (11). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe (10) de blocage du film (3) est monté coulissant autour de la tige (8) du poinçon (4). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une enclume (5) située face au poinçon (4), sur le côté du film (3) opposé au poinçon (4), et montée coulissante suivant l'axe (6) du poinçon (4) dans un logement correspondant (12) de l'élément (2) constituant la surface place (P) précitée, de telle sorte que le film (3) passe 15 entre le poinçon (4) et l'enclume (5) et que, lors de l'enfoncement du poinçon (4), celui-ci déplace aussi l'enclume (5), des moyens à ressort (13) étant prévus pour rappeler l'enclume (5) vers ladite surface plane (P). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi 20 latérale du logement (12) de l'enclume (5) est raccordée à la surface plane (P) précitée par un arrondi (20). 9. Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 à la déformation et à la fragilisation locales de la paroi 25 d'un film complexe (3) comprenant une couche extérieure (15) en polyester, un éventuelle couche intermédiaire (16) en aluminium, et une couche intérieure (17) en polyéthylène, le dispositif provoquant localement la rupture de la couche extérieure en polyester (15) et, le cas échéant, de la couche intermédiaire en aluminium (16), tandis que la couche intérieure en 30 polyéthylène (17) n'est pas rompue, la course d'enfoncement (C) du poinçon (4) étant ajustée pour ne pas provoquer la rupture de cette couche intérieure en polyéthylène (17). 10. Application selon la revendication 9, pour la formation, sur une 35 face (22) d'un récipient souple (21) en film complexe (3), d'une zone déformée et fragilisée (25), en forme de cavité à paroi tronconique évasée, propre à il guider l'extrémité (26) d'une paille pour l'amener en position centrale de perforation de la couche intérieure (17) du film (3), subsistante au fond de ladite cavité.