Procédé pour enduire les bords de scellement de récipients avec des quantités exactement dosées d'un composé de scellement et machine pour la mise en aeuvre de ce procédé. La présente invention concerne un procédé pour enduire les bords de scellement de réci pients avec des quantités exactement dosées d'un composé de scellement maintenu à vis cosité constante. Il est particulièrement diffi cile de doser exactement le composé de scelle ment lorsqu'on utilise comme tel un com posé formé par des particules de résine, des particules de charge (c'est-à-dire n'ayant pas une fonction active) et un plastifiant liquide.
La propriété caractéristique des particules de résine d'un tel composé, qu'on désignera dans la suite par du type pâte , consiste dans leur insolubilité dans le plastifiant à la tempé rature ambiante, tandis qu'elles se solvatisent complètement dans le plastifiant à une cer taine température plus élevée, généralement d'environ 1.50 C. Une fois la. résine solvatisée dans le plastifiant., il se forme un gel perma nent caoutchouteux, lorsqu'on refroidit la masse.
En effet, à. l'encontre des anciens types de composés de scellement à viscosité relative ment stable les composés nouvellement créés du type pâte ont des viscosités extrêmement variables sous l'effet de très faibles variations de température. Par exemple, une paate depuis peu en usage dans l'industrie et décrite dans le brevet suisse N 281.423 présente une vis cosité de 8500 centipoises à 35,5 C.
A 37,7 C, cette viscosité tombe à 3660 centipoises et à. 40,5 C elle est égale à 1500 centipoises. A 43 C, la viscosité est de 900 centipoises; elle tombe a une valeur minimum de 600 centi- poises à 60 C et remonte brusquement à 6000 centipoises lorsque la température atteint 73 C.
Il en résulte que ce composé ne peut pas couler par un ajutage fonctionnant par in termittences, comme dans les machines bien connues pour enduire les bords des couvercles de récipients à fermer par scellement, de faon à faire arriver une quantité constante à plusieurs reprises par unité de temps, à moins que la composé ne soit maintenu rigou reusement à une température constante. Mais une température constante seule ne suffit pas. La plupart des composés d'enduisage en pâte sont fortement thixotropiques. Si on laisse reposer le composé, même pour très peu de temps,, il se solidifie de faon qu'il ne peut plus être remis en mouvement sans exer cer une pression excessive.
Beaucoup de composés en pâte sont des masses relativement solides à la température ambiante et doivent, être chauffés par exem ple à une température de 32 à 54,4 C pour abaisser leur viscosité à la valeur permettant de les appliquer; mais les résines jusqu'alors insolubles dans le plastifiant commencent à s'y solvatiser à une température très voisine de celle à laquelle leur viscosité est minimum. Etant donné que la -solvatisation est progres sive, une légère élévation de température fait. augmenter la viscosité jusqu'à une valeur à laquelle elles ne peuvent plus être traitées.
Cette relation critique extrêmement sen sible entre la viscosité et la température des composés d'enduisage en pâte rend l'opération d'enduisage des bords de scellement, par exem ple des bords des couvercles, avec le degré de précision des normes actuelles, si difficile qu'elle n'est pas exécutable industriellement dans les installations ordinaires.
On a constaté à plusieurs reprises, au cours des essais pré liminaires sur lesquels l'invention est basée, qu'il n'était pas possible de chauffer le com posé d'enduisage en pâte, par exemple dans une chaudière à double enveloppe, et d'amener la température de sa masse jusqu'à 41,5 C, par exemple, sans provoquer une certaine solvatisation de la résine et rendre la viscosité impossible à régler.
De même, on a constaté à plusieurs reprises que, lorsqu'on traite des composés thixotropiques, i1 n'est pas possible de faire arriver sur le couvercle des quantités de composé dosées avec précision par le pro cédé normal, où l'on distribue un composé liquide au moyen d'air comprimé par un aju- tage fonctionnant par intermittences, et cela. à cause des variations de viscosité qui se pro duisent dans l'installation, lorsque le composé reste immobile au moment où la soupape de commande de l'ajutage se ferme.
D'autre part, les composés en pâte pré sentent certains avantages par rapport. aux composés utilisés précédemment, tels que le latex, par exemple, et cela parce qu'on ob tient un scellement plus étanche avec une quantité dosée d'un composé de scellement et que la durée de solidification avec ce composé est réduite de quelques heures à une affaire de quelques minutes.
Le procédé suivant l'invention permet de surmonter les difficultées mentionnées et par conséquent permet d'utiliser les composés en pâte . Ce procédé est caractérisé en ce qu'on fait circuler une grande quantité du composé dans un circuit. quasi-fermé au moyen d'une pompe volumétrique, en ce qu'on règle la vitesse de la pompe et la résistance du circuit à la cir culation de façon que la quantité de chaleur dégagée par frottement dans le composé atteint au moins le 50 0!o de la chaleur totale apportée au composé, en ce qu'on ne débite qu'une faible fraction du composé en circu lation sur les bords de scellement des réci pients qu'on enduit successivement et en ce qu'on maintient constante la quantité de composé en circulation,
en introduisant dans le courant en circulation, en moyenne, une quantité d'appoint du composé égale au débit.
L'invention concerne, en outre, une ma chine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Cette machine est, caractérisée en ce qu'elle présente un circuit quasi-fermé dans lequel est maintenu une circulation continue du com posé de scellement; un circuit quasi-fermé dans lequel est maintenu une circulation con tinue du composé de scellement; un réservoir d'alimentation et d'appoint. du composé avec paroi verticale et fond en forme de cône ren versé; un tuyau du circuit se terminant juste au-dessus du point le plus bas du fond; un tuyau du circuit raccordé audit fond en son point le plus bas; une grille de support. du composé froid au voisinage du raccordement entre le fond et la paroi verticale du réser voir;
un dispositif de chauffage de la grille pour faire fondre le composé posé sur elle, et le faire tomber par les mailles de la. grille, le faire couler de haut en bas sur la paroi inclinée du fond et le réunir au courant de composé entrant dans le tuyau raccordé audit fond.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 représente un schéma de la ma chine.
La. fig. 2 est une vue en plan par dessus du réservoir d'alimentation de cette machine. La machine représentée comprend une pompe volumétrique 10, de préférence du type à engrenage, qui est actionnée par une commande à vitesse variable accouplée à un moteur électrique, non représenté. Le com posé de scellement refoulé par la pompe passe dans un tuyau de refoulement 11 qui se raccorde à un serpentin égaliseur de tem pérature 12, immergé dans une cuve à eau 13. En sortant du serpentin 12, le composé passe par un tuyau 14 et arrive dans le dispositif de garnissage 15 qui comprend une buse 16 du type à pointeau et. une chambre à air 17.
L'écoulement intermittent du composé dû au fonctionnement de la buse à pointeau 16 pro voque des oscillations du volume de l'air 18 emprisonnée dans la chambre à air 17, remplie en grande partie par le composé de scellement. Le composé quitte la chambre à air 17 par un tuyau 1.9 et sort par l'extrémité ouverte 20 de ce tuyau. L'extrémité 20 du tuyau 19 se termine juste au-dessus du point le plus bas 21, du fond 22 du réservoir d'alimenta tion en composé 23, ce fond ayant la forme d'un cône renversé.
Une grille 24 formée de tubes croisés de petit diamètre, disposée à la base du fond 22, de façon à faire communi quer directement l'intérieur des tubes avec l'eau contenue dans le réservoir extérieur 13, constitue un support pour le composé froid solide qu'on introduit à la pelle ou qu'on fait tomber de temps en temps dans le réservoir d'alimentation 23. La quantité qu'on introduit doit être - en moyenne - égale à celle débi tée, de façon continue, par la buse 16. La grille peut aussi être chauffée électriquement ou par d'autres moyens, mais on donne la préférence à la forme de construction repré sentée.
L'eau du réservoir 13 est maintenue à une température voisine de celle à laquelle le composé doit être appliqué sur le couvercle 25 et, dans la pratique, on s'efforce de main tenir la température de l'eau soit à 1,1 C supérieure à la température d'application du composé, pour tenir compte des pertes par rayonnement dans l'installation en hiver, soit à 1,1 C au-dessous de la température d'application du composé, ce qui est parfois nécessaire lorsqu'on opère en été. Une petite pompe 26 entraînée par un moteur électrique, non représenté, maintient l'eau du bac 13 en circulation constante par des tuyaux 2 7 et 28.
Pour rendre la figure plus claire, on n'a pas représenté les serpentins de chauffage électriques utilisés pour porter l'eau à la température nécessaire. Le fonctionnement de cette installation est le suivant: Si l'on suppose que l'installation est vide au commen cement de l'opération, on introduit le com posé froid solide dans le réservoir d'alimenta tion 23 dans lequel il occupe la. position 29 représentée. Lorsque la température de l'eau s'élève, le composé s'échauffe sous l'action de la circulation de l'eau dans les tuyaux 24 de la grille et de petits morceaux et des gouttes du composé commencent à tomber sur le fond conique 22 du réservoir à com posé 23.
Lorsqu'une quantité suffisante de composé à fondu et que l'air ne risque plus d'être aspiré dans l'installation par l'orifice d'admission 30 qui se trouve au sommet du cône renversé 22, on ouvre un robinet 31 disposé en parallèle avec la pompe 10, une soupape 32 disposée en parallèle avec la cham bre à air 17 et qui est une soupape de décom pression chargée par un ressort réglable, ainsi qu'un robinet 33, destiné à régler la résistance de circulation du circuit quasi- fermé constitué par les élements décrits.
Puis on fait démarrer la pompe 10 et, après l'avoir fait tourner pendant une minute ou deux, pour chauffer le composé dans la pompe et à son voisinage immédiat, on ferme le robi net 31.. Le composé est alors refoulé à tra vers le tuyau 11, le serpentin égaliseur 12, et sort par le tuyau 14, passe par le tuyau de dérivation 34 et la soupape de dérivation 32 et revient par le prolongement du tuyau 19 pour se réunir au composé qui maintenant coule ou glisse de haut en bas le long de la paroi intérieure de la base conique 22. Lors que ce composé a été chauffé à peu près à la température qu'il doit avoir pour enduire les couvercles, on ferme la soupape de dériva tion 32.
Le composé est alors refoulé par les parties des tuyaux 14 et 19 qui communi quent avec la chambre à air 17. Au -bout de quelques minutes de fonctionnement, per- mettant au composé d'atteindre un état d'équi libre dans les tuyaux, on peut mettre en marche la buse de garnissage 16 et faire tour ner les couvercles non garnis au-dessous de cette buse qui fonctionne par intermittence de faon connue.
La quantité du composé refoulé et circu lant est beaucoup plus grande que celle qui sort par la buse 16.A titre d'exemple, pour garnir des couvercles de boîtes à café de 63 mm, on applique environ 226 g de composé sur 200 couvercles passant au-dessous de la buse 16 en une minute, mais, en même temps, on a fait circuler environ 5 kg de composé dans le circuit de la canalisation.
La. quantité de chaleur produite par fric tion dans le composé est proportionnelle à la. vitesse réglable la. pompe volumétri que 10 entraînée par le moteur et à la con- tre-pression qui dépend de la résistance du circuit, qu'on règle essentiellement par la manoeuvre du robinet. 33. Cette chaleur est au moins égale au 50% de la chaleur totale nécessaire.
Une fois qu'on a. réglé la vitesse de la pompe par le mécanisme de commande à vitesse variable et la contre-pression par la soupape 33 et que l'installation a atteint son état d'équilibre, la température se règle auto matiquement dans une large mesure. Par exemple, si une masse de composé de forte viscosité pénètre dans la pompe, le travail qu'elle subit est plus considérable, sa. tempé rature s'élève et sa viscosité diminue.
Si la viscosité diminue, le travail transformé en chaleur diminue. L'installation a donc ten dance à fonctionner d'une manière stable, bien entendu si on a soin d'éviter qu'elle travaille dans une région de la. caractéristi que viscosité-température, où la viscosité augmente avec la température.
La quantité d'énergie mécanique trans formée en chaleur est indiquée ci-après à propos de deux sortes de composés du com merce: Un composé en pâte A, qui sert à former des scellements latéraux sur les corps de récipients et un composé plus fluide B, qui sert, à sceller les eouvereles sur les corps des récipients. Dans les deux cas, le composé tombe et passe à. travers la grille en pénétrant dans le circuit à une température moyenne de 27 C.
EMI0004.0011
<I>Propriétés <SEP> physiques <SEP> des <SEP> composés <SEP> de <SEP> scellement</I>
<tb> Composé <SEP> A <SEP> Composé <SEP> B
<tb> Densité <SEP> 1,29 <SEP> 1,68
<tb> Chaleur <SEP> spécifique <SEP> 0,31 <SEP> 0,24
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 27 <SEP> C <SEP> 6 <SEP> t/min <SEP> 642,000 <SEP> cp.
<SEP> 6 <SEP> t/min <SEP> 40,000 <SEP> cp.
<tb> 60 <SEP> t/min <SEP> indéterminable <SEP> 60 <SEP> t/min <SEP> 42,300 <SEP> cp.
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 43 <SEP> C <SEP> 6 <SEP> t/min <SEP> 104,000 <SEP> cp.
<tb> 60 <SEP> t/min <SEP> 29,800 <SEP> cp.
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 39 <SEP> C <SEP> 6 <SEP> t/min <SEP> 4,000 <SEP> cp.
<tb> 60 <SEP> t/min <SEP> 2,680 <SEP> cp.
<tb> <I>Caractéristiques <SEP> de</I> <SEP> fonctionnement <SEP> <I>de <SEP> la <SEP> machine</I>
<tb> Contre-pression <SEP> à <SEP> la <SEP> pompe <SEP> 15,8 <SEP> kg/cm2 <SEP> abs.
<SEP> 4,9 <SEP> kg/enn- <SEP> abs.
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> la <SEP> pompe <SEP> 100 <SEP> t/min <SEP> 100 <SEP> t/min
<tb> Quantité <SEP> de <SEP> composé <SEP> en <SEP> circulation <SEP> 4 <SEP> kg/min <SEP> 5,2 <SEP> kg/min
<tb> Température <SEP> d'entrée <SEP> 27 <SEP> C <SEP> 27 <SEP> C
<tb> Température <SEP> d'application <SEP> 43 <SEP> C <SEP> 43 <SEP> C
<tb> Quantité <SEP> débitée <SEP> sur <SEP> les <SEP> bords <SEP> de <SEP> scellement <SEP> <B>0,'29</B> <SEP> kg/min <SEP> 0,18 <SEP> kg/min
<tb> Quantité <SEP> débitée <SEP> % <SEP> du <SEP> débit <SEP> total <SEP> de <SEP> la <SEP> pompe <SEP> 7,5% <SEP> 3,5%
<tb> Chaleur <SEP> nécessaire <SEP> 1,53 <SEP> Cal/min <SEP> 0,51 <SEP> Cal/min
<tb> Chaleur <SEP> interne <SEP> produite <SEP> par <SEP> la <SEP> pompe <SEP> 1,15 <SEP> Cal/min <SEP> 0,
35 <SEP> Cal/min
<tb> Pourcentage <SEP> de <SEP> chaleur <SEP> à <SEP> fournir <SEP> par <SEP> la <SEP> pompe <SEP> 751/o <SEP> 67 <SEP> % Ces conditions permettent de maintenir avec succès les limites de tolérance de poids sur les bords de scellement pendant les pé riodes de marche de longue durée.
Les mesures de viscosité ont été effectuées au moyen de viscosimètre de Brookfield avec une aiguille N 5 pour le composé A, aux vitesses de 6 et de 60 t/min. La viscosité du composé B a été mesurée avec l'aiguille N 3 aux vitesses de 6 et 80 t/min.