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Procédé et machine à emballer.
L'invention concerne l'emballage des objets dans des pellicules étirées et plus particulièrement un procédé et une machine permettant d'effectuer ces emballages.
La pellicule qui sert à l'emballage est une pellicule étirée thermo-rétrécissable, c'est-à-dire une pellicule étirée qui se contracte lorsqu'on la chauffe. Elle subit de préférence un étirage dans deux directions perpendiculaires de façon à se contracter dans ces deux directions lorsqu'on la chauffe.
L'étirage s'effectue de préférence dans les deux sens simultané- ment et de la même quantité, ou bien on peut étirer la pellicule d'abord dans un sens, puis dans l'autre, le degré d'étirage étant choisi dans chaque sens de façon à provoquer par chauffage une contraction plus ou moins uniforme de la pellicule dans les deux sens. Si donc l'objet à emballer est enfermé dans un sac formé par la pellicule et plus grand que l'objet, la pellicule peut se con-
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tracter plus ou moins uniformément dans tous les sens sur l'objet de sorte que l'enveloppe s'applique exactement en contact avec lui.
Etant donné que la pellicule se contracte lorsqu'on la chauffe, il est impossible de se servir des machines ordinaires de collage ou de découpage à chaud pour effectuer les emballages avec cette pellicule. Il est nécessaire que la pellicule soit maintenue étirée pendant qu'on fait agir la chaleur pour coller à chaud ses diverses épaisseurs l'une sur l'autre ou pour la couper, de façon à l'empêcher de se contracter avant que l'opéra- tion de collage et de découpage soit terminée.
Suivant l'invention, on emballe l'objet entre deux feuil- les de la pellicule dont l'une ou l'autre, ou les deux, ont été étirées et par suite sont thermo-rétrécissables. Des surfaces li- mitées des pellicules sont maintenues de façon à les empêcher de se contracter lorsqu'on chauffe la, pellicule à côté de ces sur- faces. On assemble les feuilles en comprimant les deux surfaces ainsi chauffées l'une sur l'autre autour de l'objet à emballer, de façon à former des poches qui contiennent l'objet et en ame- nant un outil fortement chauffé en contact avec la pellicule qui entoure et réunit les poches, on la coupe et on la détache du reste de la feuille.
On étire les pellicules pour loger les objets entre elles.
Les poches peuvent être formées dans les pellicules par aspiration ou en faisant agir la pression d'un mécanisme de moulage appro- prié contre les pellicules, ou en pressant les pellicules contre les surfaces opposées de l'objet, ou de toute autre manière à volonté. Suivant une forme de réalisation adoptée de préférence, on applique des cales sur une surface limitée de chacune des deux pellicules pour les empêcher de s'étirer ou de se contracter, on chauffe et on étire une partie de ces surfaces limitées, on in- troduit un objet dans les portions étirées en forme de poches de
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la pellicule, puis on colle à chaud les pellicules autour des objets avant de faire cesser l'action des cales sur les pellicu- les.
De préférence, on détache aussi les objets enfermés dans les poches des parties environnantes des pellicules avant de faire cesser l'action des cales. Une fois les cales desserrées ou les objets enfermés dans les poches détachés des pellicules, quel que soit l'ordre dans lequel s'effectuent ces opérations, les surfa- ces chauffées des pellicules se contractent en serrant fortement les pellicules sur l'objet.
Suivant une forme de réalisation choisie de préférence de l'invention, l'opération d'emballage s'effectue en amenant des surfaces chauffées de la pellicule l'une en face de l'autre, l'objet à emballer se trouvant entre elles, en pressant les pel- licules l'une sur l'autre autour de l'objet, et en les serrant pour les empêcher de se contracter, puis en chauffant les pelli- cules pour les coller autour des divers objets et en détachant au moyen d'un fil chauffé ou autre instrument approprié chauffé les parties des pellicules entourant l'objet de celles qui les entourent.
La machine à emballer qui fait plus particulièrement l'objet de l'invention comporte deux tambours portant des feuilles séparées de la pellicule d'emballage. Les tambours sont équipés avec des dispositifs qui les font tourner à la même vites- se et provoquent leur arrêt par intermittence. Ils tournent et s'arrêtent simultanément. Ils ont une forme polygonale et les pé- riodes de mouvement et d'arrêt sont synchronisées avec le mouve- ment dans le sens radial de l'un ou des deux tambours, de telle sorte que lorsqu'ils sont arrêtés, leurs surfaces planes opposées viennent en contact, en serrant les deux feuilles entre elles.
Chaque face des tambours comporte au moins une cuvette ou portion en retrait analogue et les cuvettes des diverses faces sont en face l'une de l'autre lorsque celles-ci sont en contact. Les ob-
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jets à emballer sont amenés dans la machine à emballer à la main ou automatiquement et par suite un seul objet se trouve dans les cuvettes lorsqu'elles sont en face l'une de l'autre, les feuilles se trouvant de chaque côté de l'objet et entre l'objet et les cuvettes. Par suite, lorsque les cuvettes viennent en contact, elles forment des poches autour des divers objets.
L'ouverture de l'une des cuvettes de chaque paire de cu- vettes qui sont en face l'une de l'autre comporte un bord plat et celle de l'autre cuvette,un rebord dirigé vers le haut. Lors- que les cuvettes sont poussées l'une contre l'autre, les feuilles sont serrées entre elles et par suite elles ne peuvent pas se contracter lorsqu'on les chauffe pour effectuer les opérations de collage et de découpage. Puis on chauffe les deux feuilles en dehors des dispositifs de serrage, soit pour coller les deux feuilles l'une sur l'autre, soit à la fois pour les coller et les détacher des feuilles qui les entourent. Suivant la forme de réalisation spéciale représentée sur le dessin, la cuvette qui . comporte le rebord dirigé vers le haut est montée élastiquement et est poussée vers le bas par la pression exercée sur elle par le bord plat de l'autre cuvette.
Le bord dirigé vers le haut est entouré par un élément de chauffage, qui comporte un dispositif de collage et un dispositif de découpage, et la cuvette montée élastiquement est poussée vers le bas ,jusqu'à ce que le bord plat serre les feuilles contre cet élément de chauffage. Par suite, chaque fois que le mouvement des tambours s'arrête et que les tambours sont poussés l'un contre l'autre, les deux feuilles sont serrées ensemble autour des bords des cuvettes en face l'une de l'autre et par suite les surfaces des .feuilles qui entourent les dispositifs de serrage viennent en contact avec l'élément chauffé en se collant l'une sur l'autre et en se détachant des surfaces environnantes des feuilles.
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Les feuilles étant fortement serrées autour de chacun des objets pendant qu'on fait agir la chaleur sur elles, ne peuvent' pas se contracter dans les parties de leur surface qui sont re- tenues par les dispositifs de serrage. Il convient également de limiter les surfaces entourant les objets à emballer et suscepti- bles de se contracter. Des cales disposées sur les arêtes trans- versales de chaque face des tambours empêchent la contraction dans le sens longitudinal. Plusieurs cuvettes peuvent être espacées dans le sens latéral dans chaque face et dans ce cas il convient de disposer des cales entre chacune d'elles pour empêcher la contraction dans le sens latéral.
Les propriétés des matières plastiques susceptibles de s'étirer à chaud sont différentes. La contraction de certaines d'entre elles s'effectue par écoulement plastique de la matière.
L'écoulement élastique, s'il existe, est négligeable. Certaines pellicules ne se contractent pas à chaud une fois étirées. Dans d'autres matières plastiques, l'écoulement élastique est prépon- dérant. L'invention concerne ces pellicules à l'état étiré, dites pellicules étirées thermo-rétrécissables. Ce sont par exemple des pellicules en caoutchouc chloré (vendues sous le nom de la marque déposée Pliofilm), en polymères et copolymères de chlorure de vinyle, copolymères de chlorure de vinylidène, polyéthylène, polymères de vinyle, mélanges de caoutchouc synthétique, etc.
Les pellicules en caoutchouc chloré paraissent être les meilleures du fait qu'elles restent susceptibles de se coller, de s'étirer et de se contracter pendant un certain temps après avoir été chauffées, même si elles ont été refroidies entre-temps.
C'est pourquoi on donne la préférence aux feuilles en caoutchouc chloré et la machiné,représentée sur le dessin est particulièrement destinée à fonctionner avec ces feuilles. Les machines destinées à fonctionner avec d'autres feuilles doivent être enfermées ou comporter d'autres dispositifs ayant pour but de maintenir la
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feuille chaude jusqu'à ce qu'on la traite.
Etant donné que les feuilles de caoutchouc chloré conservent leur faculté de se con- tracter par la chaleur, on peut y former par étirage des cavités qui, en venant en face l'une de l'autre, forment des poches plus grandes qu'il n'est nécessaire pour enfermer les divers objets à emballer, étant donné qu'une fois l'emballage effectué, chaque poche, même après refroidissement, se contracte jusqu'à ce qu'elle s'applique étroitement sur l'objet qu'elle contient.
L'invention est décrite ci-après en détail avec le dessin ci-joint à l'appui qui représente sous forme plus ou moins sché- matique une forme de réalisation d'une machine à emballer appro- priée, destinée à fonctionner en particulier avec des feuilles en caoutchouc chloré et sur lequel: la fig.l est une élévation latérale de la machine à embal- ler, le mécanisme de commande étant supprimé; la fig.2 est une vue semblable représentant le mécanisme de commande mais ne comportant pas le bâti de support et d'autres détails de la fig.l; la fig.3 est une coupe à plus grande échelle du tambour inférieur de la machine à emballer et d'une portion du tambour supérieur ;
les figs.4, 5 et 6 représentent une seule cuvette de la machine à emballer avec ses dispositifs de collage et de découpa- ge dans les positions qu'ils occupent à des instants différents du cycle d'emballage; la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig.3; la fig. 8 est une vue en plan suivant la ligne 8-8 de la fig. 3 et les figs.9 et 10 représentent des variantes des disposi- tifs de collage et de découpage à chaud.
La machine à emballer comporte deux tambours 1 et 2 poly- gonaux, chacun à six faces mais dont le nombre de faces peut être
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plus grand ou plus petit. Il n'est pas nécessaire que le nombre de faces des tambours soit le même. Le tambour 1 est supporté à rotation par un tourillon creux 3 dans le bâti de support 4. Le tambour 2 est supporté à rotation dans des blocs 8 à chaque extré- mité du tambour. Un tourillon creux 6 sert à supporter une ex- trémité du tambour. Les blocs 8 sont montés coulissants sur le bâti 4. Des cylindres pneumatiques 10, situés aux deux extrémités du tambour,comportent des pistons plongeurs 11 qui vont et viennent dans les cylindres et sont fixés sur les blocs 8 ou des prolongements de ces blocs.
A chaque interruption du mouvement de rotation des tambours, les cylindres pneumatiques poussent le tam- bour 2 contre le tambour 1 puis le font revenir dans la position de la fig.l.
Suivant la fig.2, les tambours 1 et 2 sont accouplés à un mécanisme de commande qui comporte des roues d'engrenage 13 et 14 de même diamètre. La roue inférieure est montée sur une plaque 15 qui comporte des goujons 16 uniformément répartis et en nombre égal aux faces des tambours. Une came 17, qu'un moteur 18 fait tourner à vitesse constante, vient rencontrer les goujons 16 en tournant et fait ainsi tourner les tambours par intermittence.
Le tambour 1 s'immobilise donc aux postes A, B, C, D, E, F et le tambour 2 s'immobilise aux postes correspondants A', B', C', D', E', F'. Pour faciliter la description, les faces des tambours dans ces divers postes et les portions des feuilles d'emballage qui recouvrent ces faces correspondantes sont désignées par 1A, 1B, 1C, etc. et 2A, 2B, 2C, etc. Par suite, sur la fig.l, la feuille de caoutchouc chloré étirée 19, débitée à partir d'une bobine 20, passe autour du tambour en reposant d'abord sur la face 1A qui est chauffée par un courant d'air chaud soufflé par un tuyau 22.
La feuilles de caoutchouc chloré étirée 24, débitée à partir de la bobine supérieure 25, vient au contact en premier lieu de la face du tambour 2 désignée pae 2A. La feuille 24 ne subit aucun traitement dans le poste A'.
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Les deux tambours tournent alors et viennent occuper la position des postes B et B'. La partie de la feuille 19 qui re- couvrait antérieurement la face du tambour désignée par 1A, est maintenant celle qui recouvre la face du tambour désignée par 1B.
La partie de la feuille 24 qui recouvrait la face 2A du tambour 2 recouvre maintenant la face 2B de ce tambour, où elle subit l'action d'un courant d'air chaud soufflé par un tuyau 26.
Si on considère maintenant la fig.3, on voit qu'elle représente une coupe détaillée du tambour 1 et d'une partie du tambour 2. Chaque face du tambour 1 comporte une cuvette 30 supportée élastiquement par un ressort 31 et ces divers cuvettes et ressorts sont désignés sur cette figure par 30A, 30B, 30C, etc et 31A, 31B, 31C, etc. La seule cuvette du tambour 2 qui est représentée sur la fig. 3 est désignée par 32D. Chacune des cuvet- tes du tambour 1 communique par un tuyau flexible 34A, 34B, etc, avec l'axe creux 35 du tambour, par l'intermédiaire d'orifices ' 36A, 36B, etc. L'axe communique par le tourillon creux 3 avec une pompe à vide. Une plaque fixe 37, à l'intérieur de l'axe creux 35, ferme et ouvre les orifices pendant qu'ils tournent. Par suite, la feuille 19, en quittant la bobine 20, recouvre d'abord la cu- vette 30A.
Le vide se fait dans cette cuvette au moment où elle arrive dans la position 30A du fait que l'orifice 36A se découvre.
En même temps, la partie de la feuille qui recouvre la cuvette est chauffée par le courant d'air chaud soufflé par le tuyau 22A.
La feuille étant ainsi rendue susceptible de s'étirer par l'action de la chaleur est donc attirée à l'intérieur de la cuvette et par suite s'applique contre sa surface au poste A.
Le tambour tourne ensuite et arrive au poste suivant, dans lequel la feuille 19 ne subit aucune manipulation, mais le vide continue à l'aspirer en contact étroit avec les parois de la cuvette. Le tambour vient alors dans le poste suivant où l'on pose une orange dans la cuvette recouverte de la feuille.
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Plusieurs oranges 40, 41, 42, 43 et 44 sont représentées sur la fig.l. Ces oranges arrivent dans la machine par un cou- loir incliné 50. Leur espacement est réglé à la main ou automati- quement et par suite elles arrivent une à une dans le tambour 1 lorsque les diverses cuvettes recouvertes de la feuille sont amenées dans une position de nature à les recevoir. L'orange 40 arrive éventuellement dans la cuvette 30B recouverte de la 'feuil- le. Les oranges 41 et 42 restent dans les cuvettes 30C et 30D aux postes C et D. L'orange 43 a été enveloppée et détachée de la feuille qui l'entoure et est prête à suivre l'orange enveloppée 44,.fig.l, qui a été déposée sur un couloir incliné 51 en vue d'être emballée dans un panier ou autre récipient approprié.
Si on considère l'orange 42 pour un moment, on voit qu'elle descend dans le couloir et arrive dans une cuvette recouverte de la feuille au poste C. Puis le tambour tourne et amène l'orange au poste D, dans lequel la cuvette est désignée par 30D et la partie de la feuille 19 qui recouvre cette cuvette par 1D. La cuvette se trouve dans la face 1D du tambour. L'orange étant dans ce poste, sa moitié supérieure est recouverte par la partie 2D de la feuille 24 qui recouvre la cuvette 32D de la face 2D du tam- bour supérieur 2.
Si on considère la succession des positions occupées par la feuille pendant qu'elle tourne avec le tambour supérieur 2, on a déjà remarqué qu'elle ne subit aucune manipulation au poste A'. Au poste B', la feuille est chauffée par le courant d'air chaud soufflé par le tuyau 26. Pendant que le tambour tourne, la feuille est aspirée dans la cuvette 32 par un dispositif sembla- ble à celui du tambour 1. En effet, au poste B', pendant que la feuille est chauffée par le courant d'air chaud soufflé par le tuyau 26, l'orifice communiquant avec la cuvette est ouvert et par suite, lorsque la feuille est susceptible de s'étirer, elle ast aspirée à l'intérieur de la cuvette. Elle ne subit aucune
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manipulation au poste C'.
Lorsque la cuvette recouverte de la feuille arrive au poste D', l'ensemble du tambour est amené par les cylindres pneumatiques 10 en contact de pression avec le tambour inférieur.
Le meilleur moyen de décrire le mode d'application de la chaleur à la feuille paraît être de se reporter aux figs.4, 5 et 6, sur lesquelles les deux cuvettes 30D et 32D sont amenées en contact, les feuilles 1D et 2D se trouvant entre elles. Le bord plat 55 de la cuvette supérieure 32D est poussé contre le rebord 56 dirigé vers le haut de la cuvette 30D et, par suite, les feuilles sont fortement serrées sur la périphérie de l'orange, de façon à empêcher la contraction des surfaces des feuilles qui sont au contact de l'orange. La pression continuant à s'exercer, le ressort 31D, qui supporte la cuvette 30D, se comprime et la cuvette est poussée verticalement de haut en bas dans la pièce annulaire qui l'entoure.
Cette pièce annulaire comporte une rondelle métallique 61 chauffée par l'électricité. Une rondelle 62, en une matière de faible conductibilité calorifique est contiguë à la rondelle 61.
Elle peut consister par exemple dans la composition minérale dite Transite (fabriquée par la Johns-Manville Corporation) en poly- tétrafluoréthylène (connu sous le nom de Téflon et fabriqué par la Sté E.I. du PONT DE NEMOURS & C .) ou en caoutchouc Silastic (produit fabriqué par la Dow-Corning Coporation). Cette matière de faible conductibilité calorifique s'échauffe à une température relativement basse par le contact avec la rondelle métallique 61 fortement chauffée. La rondelle 61 s'échauffe à une température qui fait fondre rapidement les feuilles et détache ainsi des sur- faces environnantes les parties des feuilles qui enveloppent l'orange. La rondelle 62 chauffée à température plus basse provo- que le collage des feuilles en exerçant une pression sur elles.
Une rondelle 63, en amiante ou autre matière isolante, empêche la
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cuvette 30D de s'échauffer. Par suite, lorsque le tambour supé- rieur 2 exerce une pression sur le tambour inférieur 1, les cuvet- tes 32D et 30D serrent la feuille entre elles, de telle sorte que lorsque l'élément annulaire chauffé s'approche de cette feuille, qui est une feuille étirée, les zones qui doivent envelopper l'orange ne subissent aucune influence. Une fois la feuille ainsi fortement serrée autour de la périphérie de l'orange, la cuvette 30D est poussée de haut en bas à l'intérieur de l'élément chauffé.
La pression qui agit contre cet élément annulaire chauffé a pour effet de détacher immédiatement, sous l'effet de la rondelle 61 fortement chauffée, la feuille qui enveloppe l'orange de la feuille environnante et la pression qui pousse les feuilles contre la ron- delle 62 a pour effet de les coller sur la périphérie des por- tions coupées. On voit ur la fig. 5 la manière dont la cuvette 32D fait descendre la cuvette 30D dans l'élément de chauffage jusqu'à ce que la feuille soit au contact de cet élément.
Une fois les deux feuilles coupées et collées l'une sur l'autre, les deux tambours s'écartent, ainsi que l'indique la fig.6, sur laquelle la cuvette 32D se trouve à une certaine distance de la cuvette 30D. Le ressort 31D a fait revenir la cuvette dans sa position relative antérieure par rapport à l'Lément chauffé et a écarté la feuille de cet élément. Les deux portions
1D et 2D des feuilles entourent les deux moitiés de l'orange et sont réunies à leur périphérie par un joint annulaire 70 en dou- ble épaisseur. Dès que les deux cuvettes s'écartent l'une de l'autre, la poche chauffée formée par la feuille qui entoure l'orange se contracte et par suite on voit sur la fig.6 la ma- nière dont la pellicule s'est contractée sur l'orange et s'est appliquée étroitement sur elle.
La partie non collée de la feuil- le qui était antérieurement maintenue entre les bords 55 et 56 est maintenant au contact de l'orange. Même si l'orange est un peu plus petite que les cuvettes, l'enveloppe se contracte sur
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elle une fois que les cuvettes se sont écartées et que le vide cesse d'agir. La communication entre le vide et la cuvette 32D doit être coupée avant que les cuvettes s'écartent. A cet effet, l'orifice qui fait communiquer le tuyau flexible partant de la cuvette 32D avec l'axe du tambour 2 dans lequel règne le vide, se ferme avant que la cuvette arrive au poste D'.
La fig. 8 est une vue en plan suivant la ligne 8-8 de la fig.3 observée de bas en haut dans la direction de la face 1A du tambour inférieur un instant après qu'elle a été recouverte par la feuille et que celle-ci a été aspirée à l'intérieur de la cuvette. La feuille 1A est arrachée au milieu pour faire appa- raître la rondelle 61 de découpage, la rondelle de collage 62 et la rondelle isolante 63. L'élément 61 est connecté par des bornes à des conducteurs 75 et 76 par l'intermédiaire de tiges 77 de la manière habituelle.
On voit sur la fig. 8 la façon dont l'élément de chauffage est supporté par des pièces longitudinales 80 en forme d'U et des traverses 81. Des cales 82 en caoutchouc ou matière analogue au caoutchouc, posées dans le sens longitudinal du tambour, maintien- nent la feuille pendant qu'elle est aspirée à l'intérieur des cuvettes. La feuille ne reçoit aucun mouvement longitudinal sur ces cales. Le tambour 2 comporte des cales correspondantes 83, fig.3., qui empêchent le mouvement longitudinal de la feuille su- périeure pendant qu'elle est aspirée à l'intérieur des cuvettes.
Lorsque les tambours viennent en contact, la feuille est saisie entre ces cales et lorsque le ressort 31D se comprime, les cales 82 qui supportent la pression d'étirage de la feuille 1D, se compriment en conséquence. Pour empêcher que cette compression des cales provoque le mouvement des parties 1C et 2C de la feuil- le, on peut donner aux faces du tambour 2 des dimensions trans- versales légèrement inférieures à celles des faces du tambour 1, de façon à empêcher les cales 82 et 83 d'exercer une pression
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l'une sur l'autre, ou limiter la pression de la cale 83 exercée contre la cale 82 au bord de la cale 82 le plus voisin de l'orange et empêcher ainsi la déformation d'une portion quelconque de la cale 82 supportant la pression d'étirage de la feuilles 1C.
Ainsi que l'indique la fig.7, on peut donner une longueur quelconque au tambour, de façon à pouvoir emballer simultanément un nombre donné quelconque d'oranges ou autres objets. Il n'est pas nécessaire que les objets à emballer aient une forme sphérique, mais ils peuvent avoir une forme quelconque et la feuille chauf- fée par le dispositif de découpage se contracte, de façon à s'ap- pliquer étroitement sur eux.
En résumé, le fonctionnement de la machine consiste à faire arriver les deux feuilles sur les tambours correspondants et à former par aspiration des cavités dans ces deux feuilles. On.fait arriver des oranges ou autres objets dans les cavités de l'une des feuilles, puis on les enveloppe en rapprochant les cavités des deux feuilles l'une de l'autre. On colle ensuite les feuilles autour des objets et on détache les objets emballés des feuilles qui les entourent par un dispositif chauffé, tandis qu'on empêche de se contracter les parties des feuilles qui recouvrent les objets.
La fig. 9 représente un autre dispositif de découpage équi- valent, qui consiste à faire monter une rondelle de découpage 90 fortement chauffée au-dessus de la plaque 91 de collage à chaud, de façon à détacher complètement les feuilles. On peut provoquer ou interrompre le passage du courant dans le dispositif de dé- coupage par un moyen quelconque approprié, si on le désire.
Sur la fig.10, l'élément plat 95 de découpage monte au- dessus de la surface de collage à chaud 96. Le bord 97 de la cu- vette supérieure est légèrement incliné vers le bas et par suite est plus près de quelques millièmes de millimètre du bord exté- , rieur de la rondelle de découpage 95 que du bord intérieur de la rondelle de collage à chaud 96.
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Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.