<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de soudure pour tous matériaux thermo- soudables y compris les matériaux-barrières et complexes."
La présente invention concorne les soudures do matériaux thermo-soudables y compris les matériauxbarrières et complexes.
SI l'on procède à l'examen systématique de soudures réalisées par les procédés usuels de scellage par impulsion, par chauffage thermique on par haute fréquence, on constate lors des essais de traction ou d'allongement une certaine hétérogénéité au niveau
<Desc/Clms Page number 2>
des soudures par rapport au matériau à sceller, ce qui entraxe un affaiblissement caractérisé de la résistance à la traction de la soudure, de l'ordre de
30 % et plus, la résistance de la soudure étant nette- ment inférieure à la résistance présentée par le matériau scellé.
L'examen microscopique des soudures classiques montre au niveau de celles-ci un amincissement ae la matière ou un conque d'homogénéité ou d'adhérence, favorisant à ce niveau une diffusion anormale de gaz divers, qui dans certains cas, neuvent entraîner une altération de la matière emballée rendant ainsi inefficace un emballage adéquat pour le reste.
On a déjà tenté d'améliorer la résistance des soudures en préconisant une hausse de la pression utilisée et un réglage de la température aux environs de 190 C. Toutefois, cette méthode n'a pas donné les résultats attendus.
La présente invention a peur bnt de remédier à ces inconvénients et d'indiquer un procédé qui permette de réaliser des soudures ayant une résistance égale ou même supérieure à celle présentée par le matériau lui-même.
Dans ce but, le procédé, objet de l'invention, est caractérisé en ce que on donne à la roudure une homogénéité parfaite de la masse soudée et un renforcement de la soudure par la formation d'un bourrelet de matière.
Dans la réallsation pratique de l'invention,
<Desc/Clms Page number 3>
les parties à souder, appliquées l'une contre l'autre, sont portées à leur point de fusion de façon à conférer
EMI3.1
une certaine mobilité rvr. chaînes :"'..'lcromolécula1res.
Suivant la nature du matériau mis en oeuvre, la température peut atteindre lusqu'à 250 environ.
En exerçant à ce moment une pression adéquate, on provoque un refoulement des matièies en fusion,
EMI3.2
- ##- #- # . # <---#-# ,.1;-- #.-###-..- .. . -# - 0f.1 V1 vü1011 V 14f liJJ0W0i1 V taJ -"'... -.,..-w.r.. 0, 111i cr...4. s'interpénètrent, s'enchevêtrent, formant un tout h01:1ogèl1'J.
La fige 1 montre un type de bourrelet formé par l'application du procédé à température de fusion du matériau.
La fig. 2 représente un autre type de soudure obtenu par le semé procédé.
La technique proposée suivant l'invention permet de réaliser le 3 3 possibilités suivantes : 1 ) Par la mise au point des conditions optima de pression, température et durée de scellage, atteindre au niveau de la soudure le point de fusion de la matière; l'accumulation de ces matières en fusion (provenant du matériau à sceller ou même par addition de matière) permet la formation d'un
EMI3.3
Bourrelet de matière, de forme evclde, voir memp on forme de pis de vahe suivant fig. 1.
Le renflement ainsi obtenu par accumulation de matières en fjsion présente les caractéristique? ci-dessous :
<Desc/Clms Page number 4>
a) Amélioration au niveau de la soudure de la résistance mécanique à la traction et à l'allongement, permettant d'atteindre une
EMI4.1
résistance égale et m6me supérieure z la résistance intrinsèque du matériau mis en oeuvre. b) Par la formation de cette accumulation de matière formant bourrelet, de forme et d'épais- seur variables, on obtient à la soudure une diminution sensible de la perméabilité à la vapeur et aux gaz en fonction de l'épaisseur réalisée.
Cette forme particulière peut être obtenue avec différents types de mâchoires présentan t des profils différents, par exemple : A/ Mâchoires plates à arêtes vives (pour bourrelet simple) B/ Mâchoires comprenant une partie plate, terminée par une partie biseautée d'un angle déterminé et variable, a. pour bourrelet simple b. pour bourrelat double (voir explication au 2 ci-dessous) C/ Mâchoires comprenant une partie plate terminée par une incurvation à rayon de courbure déterminé et variable, a. pour bourrelet simple h. pour bourrelet double.
D/ Mâchoires arrondies à rayon de courbure déterminé et variable (pour bourrelet double).
EMI4.2
E/ H5cholro arrondie et cont1'E'-r.1{choiro Dlato., pour bourrolot doublo.
L- choix du type do rn",choir. l'';:t fonction
<Desc/Clms Page number 5>
de la nature du matériau à sceller, de la forme et de l'épaisseur du bourrelet, compte tenu du but poursuivi, c'est-à-dire la formation d'un bourrelet à la tempéra- ture de fusion du matériau.
Il en est de mena en ce qui concerne la pression à appliquer, la température et le temps de scellage. Ces trois facteurs concourant étroitement à la réalisation de la soudure recherchée sont interdépen- dants et toute modification à l'un d'eux entraîne de ce fait un réglage des deux autres. En principe, con- trairement à ce qui est fait jusqu'ici, il n'r a pas lieu d'augmenter la pression à la soudure, mais bien la température.
A ticre d'exemple, les essais ont été poursuivis sur des soudeuses à mâchoires à des pressions variant de 25 gr/cm2 à 1,3 kg/cm2 et des températures de 150 C à 180 C.
A la température de 1500 et 25 gr de pression, avec des temps de contact compris entre 2" et 15", on constate, lors des tests de traction, que la rupture s'effectue par décollage des films.
La résistance à la traction se situe dans ce cas entre 4 et 5 kg et les allongements entre 20 et 40 %.
Dès que l'on augmente la pression, il y a d'abord un accroissement des caractéristiques (5 kg- 200 à 300 d'allongement), mais si l'on accroît davantage la pression (1,3 kg/cm2) la résistance et l'allongemont retombent très forte sont (3 kg- 20 à 30% d'allongement), lessoudures sont fortement aplaties
<Desc/Clms Page number 6>
et présentent un amincissement marqué. La rupture du film se fait alors au niveau des soudures.
On a alors essayé de réduire ce défaut en plaçant un film de mena nature entre les 2 films à. souder.
Les résultats obtenus étaient quasi identiques à ceux obtenus ci-dessus et ne présentaient aucun avantage ni intérêt particulier.
En vue de parer à cet amincissement du film au niveau de la soudure et de la soudure elle-même, on a alors recouert de part et d'autre les films à souder d'une feuille de polyéthylène de même nature (0,25).
A la température de 1900 avec une pression de 25 gr, mais un temps de contact se situant entre 7 et 10", on a obtenu cette fois des caractéristiques qui, à peu de chose près, sont égales à celles du film mis en couvre. En effet, on a trouvé des résistances à la traction de l'ordre de 5 kg, avec des allongements de 1300 à 1400 %. Si la température est portée à 250 , même pression et 6" de contact, on retrouve, peu s'en faut, les caractéristiques du matériau non soudé, soit 5,800 kg à 6,300 kg à la traction et 1100 et 1700 % allongement.
L'examen d'une coupe de la soudure montre que les films ont gardé leur section initiale jusqu'au niveau de la soudure, que la base on est plutôt renfor- cée et nue la soudure présente uno section de loin supérieure à la section dos deux films réunis.
Cette façon de procéder a donc permis de supprimor les défauts qui étalant à l'origine de la
<Desc/Clms Page number 7>
chute des caractéristiques traction - allongement au niveau ies soudures et l'on peut donc dire que le but visé est atteint.
En vue de vérifier le comportement eux essais d'une telle soudure, on a, à partir d'une gaine de polythène do 0,25 confectionné deux sacs de 72,5 en de long - 45 cm de large, dans lesquels on a introduit, pour l'un 25 kg de dolomie (avec petits cailloux), et pour l'autre 25 kg d'humus. Les résultats ont été probants ot ont permis de mettre aussi en évidence l'influence de la nature du produit emballé sur la résistance générale du sac.
Avec la dolomie, le sac a tenu 374 chutes au tambour (exigé pour le Congo, région Est : 100 chutes).
Le sac contenant de l'humus a résisté à 618 chutes et ne présentait qu'une petite fissure. (Ce dernier produit était beaucoup plus pulvérulent et ne détériorait pas les sacs).
D'autres essais ont confirmé ces résultats.
La valeur pratique de ce type de soudure étant bien établie, on a ensuite orienté les essais vers la réalisation de soudures présentant les mêmes caractéristiques, c'est-à-dire avec renforcement du film à la base de la soudure, elle-même présentant sur quelques millimètres une section supérieure aux 2 films réunis et cela en évitant l'apport supplémentaire de. matière,.
De telles soudures ont été sumises aux tests de traction et allongement. Nous : - trouvé 55 kg 5,6 kg en traction et. 1100 à 1200 en allongement.
C'est évidemment lentement inférieur à la soudure
<Desc/Clms Page number 8>
avec apport de matière, mais pratiqueront cela peut être considéré corme suffisait. Une chose en tous cas est certaine : de telles caractéristiques ne peuvent être atteintes qu'avec une coupe présentant l'aspect des figures 1 et 2.
2 ) Ce procédé permet aussi la formation d'un double renflement de part et d'autre du point de scellage.
Cette possibilité permet dans le cas de matériau en gaine ou tube @@@btenir par une seule opération de coupure entre les doubles renflements ainsi provo- qués, une série de sachets ou pochettes. Ce double remirent peut être obtenu par une mâchoire morne ronde a très faible rayon de courbure et un* contre-mâchoire plate ou 2 mâchoires rondes à faible rayon de courbure ou 2 mâchoires à zone plate terminées par 2 lèvres à rayon de courbure variable suivant le matériau ou encore par 2 mâchoires comprenant une partie plate terminée par une partie biseautée d'un angle déterminé et variable.
3 ) Possibilité de souder à travers la masse de matière à conditionner telle que concentré de tomates, moutarde, etc... en opérant en deux temps (méthode de scellage par impulsion ou haute fréquence).
Au 1er stade, les mâchoires sont appliquées S'or le matériau et son contenu dp manière à exercer une pression élevée qui peut atteindre plusieurs Kgs au cm2 pour provoquer l'expulsion de la matière à omballer. Cette opération est suivie d'une détente ramonant la pression exercée à colle désirable pour obtonir la soudure dans los conditions décrites sous le).
<Desc/Clms Page number 9>
Il y a lieu enfin de tenir compte de certains facteurs pour l'obtention de la soudure telle que décrite ci-dessus si l'on veut la réaliser comme il convient. a) Les mâchoires doivent être rigoureusement dans un mène plan et parallèles en tous points. b) La pression exercée doit être identique sur toute la surface de la partie à sceller. c) Aux points de cellage, les écarts de température de l'élément chauffant doivent être aussi faibles que possible.
<Desc / Clms Page number 1>
"Welding process for all heat-weldable materials including barrier and complex materials."
The present invention relates to welds of heat-weldable materials including barrier and complex materials.
If we carry out a systematic examination of welds produced by the usual sealing processes by impulse, by thermal heating or by high frequency, we observe during the tensile or elongation tests a certain heterogeneity at the level
<Desc / Clms Page number 2>
welds with respect to the material to be sealed, which results in a characterized weakening of the tensile strength of the weld, of the order of
30% and more, the strength of the weld being significantly less than the strength presented by the sealed material.
The microscopic examination of conventional welds shows at the level of these a thinning of the material or a conch of homogeneity or of adhesion, favoring at this level an abnormal diffusion of various gases, which in certain cases, can lead to an alteration. of the packaged material thus rendering ineffective adequate packaging for the rest.
An attempt has already been made to improve the strength of the welds by recommending an increase in the pressure used and a temperature adjustment to around 190 C. However, this method has not given the expected results.
The present invention is afraid bnt to remedy these drawbacks and to indicate a method which makes it possible to produce welds having a resistance equal or even greater than that presented by the material itself.
For this purpose, the method, object of the invention, is characterized in that the weld is given perfect homogeneity of the welded mass and a reinforcement of the weld by the formation of a bead of material.
In the practical realization of the invention,
<Desc / Clms Page number 3>
the parts to be welded, applied one against the other, are brought to their melting point so as to confer
EMI3.1
some mobility rvr. strings: "'..' lcromolecula1res.
Depending on the nature of the material used, the temperature can reach up to approximately 250.
By exerting at this moment an adequate pressure, one causes a backflow of the molten materials,
EMI3.2
- ## - # - #. # <--- # - #, .1; - # .- ### -..- ... - # - 0f.1 V1 vü1011 V 14f liJJ0W0i1 V taJ - "'... -., ..- wr. 0, 111i cr ... 4. Interpenetrate, entangle, forming a whole h01: 1ogèl1 'J.
Figure 1 shows a type of bead formed by the application of the material melting temperature process.
Fig. 2 shows another type of weld obtained by the seed method.
The technique proposed according to the invention makes it possible to achieve the following 3 3 possibilities: 1) By setting the optimum conditions of pressure, temperature and sealing time, reaching the melting point of the material at the level of the weld; the accumulation of these molten materials (from the material to be sealed or even by addition of material) allows the formation of a
EMI3.3
Bead of material, evclde shape, see memp one shape of udder of vahe according to fig. 1.
The bulge thus obtained by accumulation of fjsion materials has the characteristics? below :
<Desc / Clms Page number 4>
a) Improvement in the level of the weld of the mechanical resistance to traction and elongation, allowing a
EMI4.1
resistance equal to and even greater than the intrinsic resistance of the material used. b) By the formation of this accumulation of material forming a bead, of variable shape and thickness, a substantial reduction in the permeability to vapor and gases is obtained at the weld as a function of the thickness achieved.
This particular shape can be obtained with different types of jaws having different profiles, for example: A / Flat jaws with sharp edges (for single bead) B / Jaws comprising a flat part, terminated by a bevelled part at a determined angle and variable, a. for single bead b. for double burrow (see explanation in 2 below) C / Jaws comprising a flat part terminated by a curvature with a determined and variable radius of curvature, a. for single bead h. for double bead.
D / Rounded jaws with a determined and variable radius of curvature (for double bead).
EMI4.2
E / H5cholro rounded and cont1'E'-r.1 {choiro Dlato., For bourrolot doublo.
L- choice of type do rn ", choir. L '';: t function
<Desc / Clms Page number 5>
the nature of the material to be sealed, the shape and the thickness of the bead, taking into account the aim pursued, that is to say the formation of a bead at the melting temperature of the material.
The same applies to the pressure to be applied, the temperature and the sealing time. These three factors, which contribute closely to achieving the desired weld, are interdependent and any modification to one of them therefore results in adjustment of the other two. In principle, contrary to what has been done so far, it is not necessary to increase the pressure at the weld, but the temperature.
As an example, the tests were continued on jaw welders at pressures varying from 25 gr / cm2 to 1.3 kg / cm2 and temperatures from 150 C to 180 C.
At a temperature of 1500 and 25 g of pressure, with contact times of between 2 "and 15", it is observed, during the tensile tests, that the rupture takes place by peeling of the films.
The tensile strength is in this case between 4 and 5 kg and the elongations between 20 and 40%.
As soon as the pressure is increased, there is first an increase in characteristics (5 kg - 200 to 300 elongation), but if the pressure is increased further (1.3 kg / cm2) the resistance and the elongation fall back very strongly are (3 kg - 20 to 30% elongation), the welds are strongly flattened
<Desc / Clms Page number 6>
and exhibit marked thinning. The film breaks then at the welds.
We then tried to reduce this defect by placing a film of mena nature between the 2 films. solder.
The results obtained were almost identical to those obtained above and presented no particular advantage or interest.
In order to prevent this thinning of the film at the level of the weld and the weld itself, the films to be welded were then recouert on both sides with a sheet of polyethylene of the same nature (0.25) .
At a temperature of 1900 with a pressure of 25 g, but a contact time of between 7 and 10 ", characteristics were obtained this time which, more or less, are equal to those of the film covered. In fact, tensile strengths of the order of 5 kg have been found, with elongations of 1300 to 1400%. If the temperature is raised to 250, same pressure and 6 "of contact, we find, little s' in need, the characteristics of the non-welded material, that is to say 5,800 kg to 6,300 kg in tension and 1100 and 1700% elongation.
Examination of a section of the weld shows that the films have kept their initial section up to the level of the weld, that the base is rather reinforced and bare the weld has a section far greater than the back section. two films together.
This way of proceeding therefore made it possible to remove the defects which were at the origin of the
<Desc / Clms Page number 7>
drop in tensile - elongation characteristics at the welds and it can therefore be said that the intended goal has been achieved.
In order to verify the behavior of these tests of such a weld, two bags of 72.5 in length - 45 cm in width were made from a 0.25 polythene sheath into which , for one 25 kg of dolomite (with small stones), and for the other 25 kg of humus. The results were convincing ot also made it possible to demonstrate the influence of the nature of the packaged product on the general resistance of the bag.
With dolomite, the bag held 374 drops on the drum (required for Congo, Eastern region: 100 falls).
The bag containing humus withstood 618 drops and showed only a small crack. (The latter product was much more powdery and did not damage the bags).
Other tests confirmed these results.
The practical value of this type of weld being well established, we then directed the tests towards the production of welds having the same characteristics, that is to say with reinforcement of the film at the base of the weld, itself presenting on a few millimeters a section greater than the 2 combined films and this avoiding the additional contribution of. material ,.
Such welds were subjected to tensile and elongation tests. We: - found 55 kg 5.6 kg in traction and. 1100 to 1200 in aspect ratio.
This is obviously slowly lower than the solder
<Desc / Clms Page number 8>
with input of material, but will practice this can be considered as sufficient. One thing in any case is certain: such characteristics can only be achieved with a section having the appearance of Figures 1 and 2.
2) This process also allows the formation of a double bulge on either side of the sealing point.
This possibility makes it possible, in the case of material in sheath or tube, to obtain by a single cutting operation between the double swellings thus caused, a series of bags or pouches. This double remittance can be obtained by a dull round jaw with a very small radius of curvature and a * flat counter-jaw or 2 round jaws with a small radius of curvature or 2 jaws with a flat area terminated by 2 lips with variable radius of curvature depending on the material or by 2 jaws comprising a flat part terminated by a bevelled part of a determined and variable angle.
3) Possibility of welding through the mass of material to be packaged such as tomato paste, mustard, etc ... by operating in two stages (sealing method by impulse or high frequency).
At the 1st stage, the jaws are applied to the material and its content so as to exert a high pressure which can reach several Kgs per cm2 to cause the expulsion of the material to be coated. This operation is followed by a relaxation sweeping the pressure exerted to the desirable adhesive to obtain the weld under the conditions described under).
<Desc / Clms Page number 9>
Finally, certain factors should be taken into account in order to obtain the weld as described above if it is to be carried out properly. a) The jaws must be strictly in a plane and parallel at all points. b) The pressure exerted must be the same over the entire surface of the part to be sealed. c) At celling points, the temperature variations of the heating element should be as small as possible.