Brevet FR2920531A1 — publié le 20090306

Four tunnel de rétraction de manchons d'emballage La présente invention concerne le secteur de l'emballage et de l'étiquetage, et plus particulièrement l'emballage et l'étiquetage par manchons rétractables. Les manchons en matière plastique rétractables sont de plus en plus souvent utilisés dans le domaine du conditionnement de produits. Ils permettent notamment le suremballage de plusieurs produits en lots comme des bouteilles, des boites de conserves, etc. 10 Un manchon en film plastique tel que PVC (chlorure de polyvinyle), PE (polyéthylène), PET (polyester), OPS (polystyrène orienté), OPP (polypropylène orienté) est mis en place autour du produit à emballer qui peut être de forme complexe, puis sous l'effet de chaleur appliquée, le manchon se rétracte et épouse la forme du produit. 15 On peut donc ainsi réaliser un emballage du produit mais également un étiquetage du produit, un tel manchon présentant une grande surface de communication disponible épousant totalement la forme du produit emballé. En outre, on peut également réaliser ainsi un emballage conférant une inviolabilité au produit, le manchon recouvrant le dispositif de fermeture, par exemple. 20 La qualité des films therrno rétractables utilisés permet de donner aux emballages ainsi réalisés une quantité d'effet. De manière habituelle, les machines de rétraction de ces manchons se présentent sous la 25 forme de tunnels à l'intérieur desquels sont introduits les produits revêtus du manchon et auxquels on applique alors un traitement thermique. En effet, les matériaux les plus fréquemment utilisés pour les films thermo rétractables tels que le PVC, le PET et l'OPS sont des polymères amorphes ayant subi un étirage et une trempe pour bloquer la conformation des chaînes macromoléculaires en position d'élongation. Par un effet 30 mémoire qui est réactivé avec le mouvement des molécules lors d'un apport de chaleur, le matériau selon cet effet mémoire reprend sa position initiale assimilable à une rétraction.5 Ce phénomène de réactivation est initié lorsque la température du matériau varie de 60°C jusqu'à 100/110°C à pression atmosphérique. Ces matériaux se présentent donc sous la forme de film amorphe à mémoire transversale mono orienté par étirage et le réchauffement du film permet de générer un rappel de la mémoire du film produisant la rétraction du manchon sur l'objet et la difficulté réside dans le fait qu'il est nécessaire de pouvoir réchauffer l'ensemble des différentes parties de macromolécules, quelque soit d'ailleurs la composition du film plastique, réagissant à des températures différentes. Il est donc indispensable de fournir un réchauffement homogène permettant de mobiliser les différentes liaisons de chaînes macromoléculaires de matériaux amorphes étirés tels que le PVC, le PET, ou l'OPS pour pouvoir obtenir une rétraction homogène Cette chaleur est généralement produite dans un tunnel de rétraction soit par soufflage d'air chaud soit par vapeur d'eau. On a proposé également d'utiliser en combinaison avec la vapeur d'eau et le soufflage d'air chaud, des céramiques à rayonnement dans les infrarouges longs permettant d'initier le chauffage. Toutefois, si on utilise des moyens de chauffage de type infrarouge longs tels que les céramiques blanches en association avec les moyens de chauffage du type air chaud soufflé, on ne peut parvenir à une rétraction fine et localisée. L'utilisation de ces procédés de traitement thermique présente certains inconvénients selon les domaines d'application. Ainsi, dans le domaine du conditionnement pharmaceutique, il survient des problèmes de poussées avec l'air tandis que dans le domaine de la cosmétologie ou de l'agroalimentaire, des risques de contamination peuvent exister. Ces manchonneuses présentent donc certains inconvénients. L'un des principaux réside en la lourdeur de ces installations ainsi que leur faible capacité à s'adapter à différents types de produits. En effet, ces installations sont généralement adaptées à un type précis de produits et il est difficile de faire évoluer une machine pour traiter d'autres types de produits. Par conséquent, pour des utilisateurs dont les fréquences de changement dans les gammes de produit sont importantes, de telles machines sont peu adaptées. En outre, les moyens de chauffage tels que par insufflation d'air chaud ou diffusion de vapeur d'eau imposent la forme en tunnel et en particulier un environnement sécurisé pour les opérateurs. De telles structures en tunnel ne sont donc pas facilement intégrables sur des chaînes déjà existantes et nécessitent souvent la création d'une chaîne spécifique. On a proposé dans FR 2 758 387 un four tunnel à éléments infrarouge ouvert à ses deux extrémités, comportant des moyens de convoyage d'objets et des moyens de chauffage disposés le long de ses deux parois latérales entre lesquelles passent les objets convoyés, lesdits moyens de chauffage étant réalisés sous forme d'élément infrarouge, dont l'un au moins est orientable. De même, dans FR 2 797 944, on a proposé un four tunnel tel que celui décrit précédemment mais qui comporte en outre un système d'écran thermique escamotable pouvant être disposé devant tout ou partie de la face rayonnante de certains des éléments infrarouges, et ce pour pouvoir réaliser la rétraction de manchon garnissant des objets de forme complexe. Bien que ces fours tunnels soient décrits comme permettant la rétraction de manchon autour d'objets, il s'avère que, dans la pratique, que ces fours tunnels servent à un préchauffage ou ramollissement et à une pré-rétraction du film mais que cette opération est obligatoirement suivie d'une finition à l'air chaud orienté sur les parties du manchon à fignoler. Sans cet ajout d'air chaud pulsé par zone, le rendu qualitatif n'est jamais satisfaisant du fait d'un manque de �tendu �, c'est-à-dire une rétraction visuellement incomplète. Ainsi, un besoin s'est donc fait sentir de proposer des machines qui permettent de mobiliser en même temps les différentes liaisons de chaînes macromoléculaires de matériaux amorphes étirés comme le PVC, le PET ou l'OPS, permettant d'initier l'effet mémoire des chaînes macromoléculaires et donc d'entamer le phénomène de rétraction. Ainsi, le but principal de l'invention est de proposer un four tunnel grâce auquel on puisse activer énergétiquement toutes les liaisons de manière à démarrer à l'échelle macroscopique le phénomène de rétraction de façon homogène, à l'inverse d'une activation partielle pour certaines liaisons et donc hétérogène à l'échelle macroscopique, ne permettant de produire qu'un effet de ramollissement et non de rétraction comme dans les brevets cités précédemment. En outre, un autre but de l'invention est de proposer une machine présentant une plus grande flexibilité et adaptabilité en particulier au niveau de la hauteur et du diamètre du produit à manchonner de manière à permettre aux utilisateurs de travailler sur des séries de plus en plus courtes avec des temps d'interruption de production les plus serrés possible. Cette flexibilité et cette adaptabilité doivent notamment permettre l'intégration dans des chaînes existantes. Ainsi, la présente invention a donc pour but de proposer une machine de rétraction de manchons d'emballage, présentant de très bonnes capacités de chauffage nécessaires à la rétraction complète des matériaux couramment utilisés pour les manchons rétractables ainsi qu'une structure lui permettant une excellente adaptabilité à différents types de produits à conditionner et une implantation plus flexible. A cet effet, l'invention concerne un four tunnel de rétraction de manchons d'emballage pourvus de moyens de chauffage appropriés pour rétracter des manchons en film plastique, caractérisé en ce que le four tunnel est constitué d'au moins deux modules indépendants constituant tes parois latérales du four tunnel, comprenant des moyens de chauffage appropriés pour émettre un rayonnement dans une plage couvrant toutes les bandes d'absorption d'un film plastique tel qu'en PVC, PET, PE, OPS, OPP. Ainsi de manière très avantageuse, les moyens de chauffage sont appropriés pour rayonner de manière à activer énergétiquement l'ensemble des liaisons du film que celui-ci soit en PVC, PET, PE, OPS ou OPP, de manière à rétracter complètement ledit film de manière homogène (au niveau macroscopique). De manière préférée, pour obtenir une rétraction du film formant le manchon, selon la géométrie particulière de l'objet à manchonner, le four tunnel comporte en outre des30 moyens de régulation et de contrôle de l'énergie de rétraction. Ces moyens de régulation et de contrôle de l'énergie peuvent être constitués de moyens de contrôle de l'énergie électrique fournie aux moyens de chauffage et/ou de moyens de réglage spatial desdits moyens de chauffage. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de chauffage appropriés pour émettre un rayonnement dans une plage couvrant toutes les bandes d'absorption d'un film plastique tel qu'en PVC, PET, OPS, PE, OPP sont constitués par des moyens de chauffage du type à rayonnement dans l'infrarouge court-moyen, tels que des céramiques à rayonnement dans l'infrarouge court-moyen. De préférence, la plage se situe dans l'infrarouge court (1-3�m)-moyen (6-8�m). Ainsi de préférence, les moyens de rayonnement dans l'infrarouge court-moyen peuvent être constitués par des céramiques rayonnant dans l'infrarouge court-moyen pour le traitement de matériaux plastiques disponibles commercialement présentant un pic d'absorption à une longueur d'ondes d'approximativement 3 à 4 �m. De manière très avantageuse, on a pu observé que le spectre de rayonnement dans l'infrarouge court-moyen, dans la plage de longueurs d'ondes de 0,76 à 4 �m, correspond idéalement aux caractéristiques de chaleur nécessaire à la rétraction complète des matériaux (films plastiques) couramment utilisés pour les manchons rétractables tels que le PVC, le PE, le PET, l'OPS, l'OPP. De plus, l'apport de ce flux d'énergie dans un four tunnel de rétraction selon l'invention 25 présente un rendement meilleur que celui réalisé avec les moyens de chauffage habituellement utilisés pour réaliser un manchonnage. Ainsi, lorsqu'on utilise de l'air chaud soufflé, la puissance de chauffe apportée par le phénomène de conduction-convection mis en oeuvre est très souvent insuffisante selon le 30 temps de passage dans le four tunnel. Ceci nécessite généralement d'augmenter la longueur du tunnel et conduit à l'obtention de machines plus ou moins encombrantes et à un apport d'énergie élevé. Dans le procédé de traitement thermique à la vapeur d'eau, on utilise le phénomène de conduction entre la vapeur d'eau et le matériau. Le transfert de chaleur s'effectue alors en fonction de la température de l'air (Te) et de celle du produit (Tp) selon la formule suivante : P = hS(Te-Tp). Cet apport de chaleur par vapeur d'eau se fait au détriment d'une forte consommation d'énergie pour générer la vapeur d'eau suffisante pour couvrir tous les matériaux à rétracter dans le tunnel et la maintenir à une pression correspondant à une température suffisante. La puissance de transfert d'énergie de rayonnement infrarouge court-moyen s'effectue elle selon la température du produit et de l'émetteur selon la formule suivante : P = kS(Te4 û Tp4). Les densités de puissance transférables par infrarouges sont donc bien plus élevées qu'en convection. Ainsi, de manière très avantageuse, compte-tenu des écarts importants entre les températures des sources émettrices et des produits dans de nombreuses applications industrielles, l'échange par infrarouge est avantageusement peu influencé par le niveau de température du produit. Le flux énergétique échangé par l'infrarouge est plus important et il reste relativement constant au cours de l'évolution du produit. Donc de manière avantageuse, un four tunnel de rétraction de manchon selon l'invention permet de traiter thermiquement les matériaux utilisés dans le manchon rétractable de manière efficace pour aboutir à une rétraction complète avec un rendement énergétique intéressant et donc une consommation d'énergie réduite par rapport aux moyens de traitement thermiques utilisés précédemment tout en offrant une adaptabilité et une flexibilité que ne proposent pas les machines de rétraction habituelles. De manière avantageuse, on peut prévoir que les au moins deux modules indépendants constituant les parois latérales du four tunnel selon l'invention sont respectivement 30 montés sur la traverse d'une potence portée par un socle. Ainsi de manière avantageuse, le four tunnel de rétraction selon l'invention présente une grande flexibilité de configuration puisqu'il est adaptable très facilement à des dimensions et formes de produits très différentes, le nombre de modules pouvant êtres adaptés sur la potence pour définir un four tunnel de forme et de dimensions variables, adaptables aux dimensions et forme du produit à manchonner. Ainsi, on peut prévoir un four tunnel constitué de deux modules latéraux ou de trois modules l'un positionné horizontal constituant le plafond du four tunnel et les deux autres s'étendant à la normale du premier constituant les parois latérales du four tunnel. De préférence, l'écartement entre les modules latéraux est en outre réglable. On peut donc rapprocher les parois latérales du four tunnel l'une de l'autre ou les écarter, on peut abaisser le module formant le plafond lorsqu'il est prévu. Cette flexibilité de la structure du four tunnel permet de modifier l'agencement spatial desdits moyens de chauffage de sorte qu'elle constitue l'un des moyens permettant de réguler l'apport d'énergie dans certaines zones afin de réaliser avec un processus unique une rétraction conforme aux standards qualitatifs et productifs en vigueur pour ce type d'emballage. En effet, une telle structure modulaire du four tunnel est particulièrement simple à mettre en oeuvre par l'utilisation de moyens de chauffage tels que du type à rayonnement infrarouge court-moyen. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, chaque module est constitué d'au 25 moins une rampe de moyens de rayonnement à infrarouge court-moyen ou radiant infrarouge court-moyen. Ainsi, il est possible d'adapter le four tunnel selon l'invention en constituant des modules appropriés comprenant respectivement le nombre de rampes nécessaires en fonction des 30 dimensions du produit à traiter. De manière avantageuse, un module peut également être constitué d'une mâchoire portant des radiants de manière à se refermer autour d'un produit cylindrique avec un autre module du même type. De préférence, chaque rampe est constituée d'un cadre au travers duquel s'étend un axe portant au moins un radiant infrarouge court-moyen, l'axe étant entraînable en rotation de manière à permettre l'orientation par pivotement dudit radiant par rapport au plan défini par le cadre. Selon une forme de réalisation préférée, chaque module comporte deux rampes, chaque rampe comportant trois radiants orientables. L'orientation des radiants peut avantageusement être réalisée également de manière indépendante les uns des autres par des moyens appropriés, constituant également des moyens de régulation et de contrôle de l'énergie apportée par zones. Ainsi, le four tunnel selon l'invention permet de faire varier la géométrie des moyens de chauffage tel qu'à rayonnement par infrarouges court-moyen. De cette manière, il est possible d'optimiser le flux de rayonnement reçu à la surface du matériau à traiter puisque ce flux varie en fonction du cosinus de l'angle d'incidence par rapport à la normale de la surface du matériau. Tout comme, le four tunnel selon l'invention permet d'obtenir une variation de la puissance de rayonnement puisque l'intensité de flux reçu est liée à l'inverse du carré de la distance entre le matériau et la source. Ainsi, on peut donc prévoir de pouvoir réguler de manière électrique mais également spatiale l'énergie apportée dans certaines parties du four et sur certaines parties du produit à manchonner quelque soit son format. Par ailleurs, un four tunnel selon l'invention permet avantageusement d'obtenir une bonne maîtrise de la rétraction car il permet d'obtenir une bonne homogénéité du flux de chaleur sur toute la surface du matériau à rétracter, et une bonne cadence de rétraction liée à la puissance de chauffage perçue par le matériau pendant le temps de passage dans le four tunnel. On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence aux dessins dans lesquels : La figure 1 représente une vue en plan avant d'un four tunnel de rétraction de manchons selon l'invention ; La figure 2 représente une vue en perspective latérale du four tunnel de la figure 1 sans modules de chauffage ; La figure 3 représente une vue en perspective avant d'un premier exemple de four tunnel 10 selon l'invention ; La figure 4 représente une vue en perspective avant d'un second exemple de four tunnel selon l'invention ; 15 La figure 5 représente une vue en perspective latérale d'un module latéral selon l'invention ; La figure 6 représente une vue en perspective latérale avant d'une rampe de module selon l'invention ; La figure 7 représente un détail de la figure 6. Le four tunnel 1 de rétraction de manchon d'emballage selon l'invention comprend des moyens de chauffage appropriés pour rétracter des manchons en film plastique tel qu'en 25 PVC, PE, PET, OPS, OPP. Ce four tunnel 1 est constitué de trois modules 2a, 2b, 2c, indépendants, comportant respectivement des moyens 3 rayonnant dans l'infrarouge moyen-court. Ces moyens 3 rayonnant dans l'infrarouge court-moyen peuvent notamment être constitués de 30 céramique. 20 Chaque module 3 peut être monté de manière réglable sur la traverse 4a d'une potence 4 dont le montant vertical 4b est fixé à un socle 5. Ainsi, il est possible de monter un module 2a constituant le plafond du four tunnel 1 et de monter les deux autres modules 2b et 2c sensiblement à la normale du premier pour constituer les parois latérales du four tunnel 1 comme on peut le voir à la figure 1 et à la figure 3. On peut également adapter la hauteur des parois latérales du four tunnel 1 à l'aide de module de rattrapage de hauteur 10. On peut également envisager que le four tunnel 1 ne présente que deux parois latérales constituées respectivement des modules 2b et 2c comme cela est visible à la figure 4. De manière à permettre une plus grande adaptabilité du four tunnel 1 selon l'invention, la traverse 4a de la potence 4 est montée entraînable en déplacement le long du montant vertical 4b de sorte que le four tunnel 1 peut être positionné au-dessus d'une ligne de transport sur laquelle circule les produits à traiter et la hauteur de ce four tunnel 1 peut ainsi être adaptée par le réglage de la hauteur de la traverse 4a sur le montant 4b à l'aide d'un moyen de manoeuvre approprié 7. Le socle 5 est constitué par exemple d'un cadre et est pourvu de roues 8 permettant le déplacement dudit four tunnel 1 selon l'invention et son positionnement à l'endroit désiré, par exemple sous une table de transport, le four tunnel 1 étant alors à l'aplomb de la table de transport et des produits transportés dessus. De même, cette traverse 4a est de préférence constituée de deux parties montées de 25 manière télescopique ce qui permet en outre un réglage de la largeur du four tunnel 1. Ainsi, un moyen de manoeuvre 6 permet de régler ladite traverse 4a. Chaque module 2a, 2b, 2c est constitué d'au moins une rampe 9 renfermant des moyens de rayonnement à infrarouge court-moyen 3. De préférence, chaque rampe 9 est constituée d'un cadre 9a au travers duquel s'étend un axe 9b portant au moins un radiant infrarouge court-moyen 3, de préférence en forme de 30 plaquette. L'axe 9b est entraînable en rotation de manière à permettre l'orientation dudit radiant 3 par rapport au plan défini par le cadre 9a. Comme on peut le voir à la figure 6, l'entraînement en rotation de l'axe 9b entraîne le pivotement des trois radiants 3. Dans la version prévue à la figure 7, on peut prévoir des axes 9b', dissociés pour permettre l'entraînement en pivotement des radiants 3 indépendamment les uns des autres. Les rampes 9 sont fixables les unes aux autres par des moyens de fixation 13, 13' appropriés tels que coopération d'un axe 13' prévu sur une rampe 9 dans une glissière 13 intercalée entre deux rampes 9, l'axe 13' de rotation dans la glissière 13 permettant ainsi éventuellement une liberté de positionnement supplémentaire. Cette fixation permet notamment les connexions électriques ainsi qu'une aspiration d'air pour former les modules appropriés comme on peut le voir à la figure 5. Par ailleurs, la traverse 4a de la potence est pourvue de connexions appropriées pour permettre l'établissement des connexions électriques des moyens de chauffage. Ces raccordements électriques peuvent être masqués à l'aide de soufflets 11. De même, les raccordements pour l'aspiration d'air sont masqués par des soufflets 12. De manière à garantir la sécurité des opérateurs, on prévoit également des moyens de commande de la remontée de la traverse en cas de coupure de courant. On évite ainsi que si la chaîne de transport s'arrête les moyens de chauffage restent en regard des produits et ne les détruisent. Les moyens de commande de la remontée de la traverse peuvent comprendre un ressort comprimé, un piston compressé qui lors d'une coupure de courant sont libérés ou un contre-poids qui lui est lâché. L'invention n'est pas bien entendu pas limitée aux exemples décrits mais englobe les variantes définies dans les revendications. REVENDICATIONS 1. Four tunnel (1) de rétraction de manchons d'emballage pourvus de moyens de chauffage appropriés pour rétracter des manchons en film plastique, caractérisé en ce que le four tunnel est constitué d'au moins deux modules (2b, 2c) indépendants constituant ]les parois latérales du four tunnel (1), comprenant des moyens de chauffage appropriés pour émettre un rayonnement dans une plage couvrant toutes les bandes d'absorption d'un film plastique tel qu'en PVC, PET, PE, OPS, OPP. 2. Four tunnel (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage sont des moyens (3) de rayonnement dans l'infrarouge court-moyen. 3. Four tunnel (1) selon la revendication 2, 15 caractérisé en ce que les moyens (3) de rayonnement dans l'infrarouge court moyen sont constitués par des céramiques rayonnant dans l'infrarouge court-moyen. 4. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation et de contrôle de l'énergie de 20 rétraction. 5. Four tunnel (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces moyens de régulation et de contrôle de l'énergie sont constitués de moyens de contrôle de l'énergie électrique fournie aux moyens de chauffage et/ou de 25 moyens de réglage spatial desdits moyens de chauffage. 6. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les au moins deux modules (2b, 2c) indépendants constituant les parois latérales du four tunnel (1) sont respectivement montés sur la traverse (4a) d'une 30 potence (4) portée par un socle (5). 7. Four tunnel (1) selon la revendication 6, 12 caractérisé en ce que l'écartement entre les modules latéraux (2b, 2c) est réglable. 8. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module supplémentaire (2a) constituant le plafond du four tunnel (1). 9. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que chaque module (2a, 2b, 2c) est monté de manière réglable sur la traverse (4a). 10. Four tunnel (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la traverse (4a) est de préférence constituée de deux parties montées de manière télescopique, chaque partie portant un module latéral (2b, 2c) ce qui permet un réglage de la largeur du four tunnel (1). 11. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que chaque module (2a, 2b, 2c) est constitué d'au moins une rampe (9) de moyens (3) de rayonnement dans l'infrarouge court-moyen. 20 12. Four tunnel (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque rampe (9) est constituée d'un cadre (9a) au travers duquel s'étend un axe (9b) portant au moins un moyen (3) de rayonnement dans l'infrarouge court-moyen, l'axe (9b) étant entraînable en rotation de manière à permettre l'orientation par pivotement dudit moyen (3)par rapport au plan défini par le cadre (9a). 25 13. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant l'orientation de chaque moyen (3) de rayonnement indépendamment des autres. 30 14. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que la traverse (4a) de la potence (4) est montée entraînable en déplacement le long du montant vertical (4b) de ladite potence (4). 15 15. Four tunnel (1) selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que le socle (5) est constitué d'un cadre pourvu de roues (8) permettant le déplacement et le positionnement dudit four tunnel (1).