Procédé de fabrication de sachets en matière plastique, machine pour la mise en aeuvre du procédé et sachet ou série de sachets obtenu par ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de sachets en matière thermoplastique à partir de gaines extrudées ou de pellicules super posées.
Dans la fabrication de sachets de ce genre, qui s'obtiennent par des soudures transversales réalisées sur la gaine ou sur les pellicules soudées longitudi nalement avec sectionnement ultérieur au droit ou au voisinage immédiat des soudures, on se heurte à de nombreuses difficultés, notamment dans la fabrica tion des sachets de petite largeur et de faible épais seur.
On rencontre une première difficulté lorsqu'on cherche à accroître la vitesse de fonctionnement des machines. Cette vitesse est, en effet, limitée non seu lement par les phénomènes électrostatiques d'autant plus gênants que le matériau est plus léger, par la durée de l'opération de soudage, mais surtout par le fait qu'au moment du soudage la matière en fusion ne présente aucune résistance mécanique, ce qui peut provoquer un allongement des soudures allant jus qu'à la rupture si l'on cherche à faire progresser la matière plastique par une traction exercée en aval du poste de soudage.
D'autre part, les gaines présen tent un taux d'allongement notable avec des irrégula rités d'épaisseur qui rendent cet allongement aléatoire et obligent à procéder à un repérage précis des gaines avant leur impression et avant leur sectionnement. L'opération de coupe devient même pratiquement impossible lorsqu'il s'agit de sachets de forme com plexe.
On a déjà proposé de coincer la matière plastique entre une bande sans fin en polytétrafluoréthylène, par exemple en Téflon (marque déposée), et un support cylindrique, de façon que la zone de serrage s'étende de part et d'autre de la ligne de soudage, la thermosoudure étant effectuée à travers la bande de téflon. Dans ce procédé, on est obligé d'assurer un refroidissement conséquent de la soudure sur la zone de coincement de la matière, ce qui est prati quement irréalisable pour de très grandes cadences.
Le téflon ne présentant, en effet, aucune adhérence avec les matières plastiques usuelles, on l'utilise pour la protection des mâchoires chauffantes de soudage.
L'invention comprend un procédé qui a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus en permettant d'obtenir des sachets de toutes formes, qui restent solidaires au droit des soudures pendant toute la durée de la fabrication des sachets, suscep tibles d'être imprimés, et de rester solidaires jusqu'à l'opération de remplissage inclusivement, d'un sup port permettant leur manutention.
Conformément au procédé, objet de l'invention, on applique au moins une gaine ou au moins deux pellicules superposées de matière thermoplastique sur au moins un support en matière telle qu'elle adhère, au moins passagèrement et partiellement audit sup port, sous l'effet d'une thermosoudure et on procède ensuite aux autres soudures destinées à former le sachet.
On obtient par ce procédé un élément complexe constitué par les sachets soudés, solidarisés au droit des soudures avec le support, ce qui permet d'entraî ner la matière plastique par des efforts mécaniques exercés sur le support, donc sans tenir compte de la fragilité éventuelle de la matière plastique au moment du soudage et sans qu'un allongement ou une défor- mation ne soit à craindre.
On conçoit, en outre, que le support donne une plus grande rigidité à la matière et maintient la concordance des soudures, ce qui permet de ne pro céder qu'à un seul repérage pour tous les sachets d'un groupe transversal, tant pour l'impression simultanée de tous ces sachets que pour la coupe.
De plus, la présence du support permet d'effectuer la découpe simultanément avec la soudure, les sachets restant éventuellement solidaires entre eux par le support.
Dans une mise en oeuvre particulière du procédé, il est possible de partir de gaines étroites, alimentées en parallèle et ayant la largeur du sachet terminé, sur lesquelles on procède uniquement à des thermosou- dures transversales, ou d'une gaine de grande largeur sur laquelle on réalise des soudures tant longitudinales que transversales ou de forme déterminée. Cette gaine unique peut d'ailleurs être remplacée par deux pelli cules superposées ou une seule pellicule convenable ment pliée.
Le support peut être en papier, en toile ou en tout autre matériau présentant un état de surface analogue, ledit matériau étant choisi suivant que l'on recherche une adhérence provisoire ou définitive de la gaine sur le support. On choisit, de préférence, le papier comme support lorsque le support est coupé avec le sachet.
Dans ce dernier cas, le support est également découpé longitudinalement entre les gaines parallèles et sert de matière intercalaire d'emballage entre les sachets, ce qui présente un intérêt pour l'empilage et la manipulation ultérieure desdits sachets, notamment lorsqu'ils sont réalisés en gaines minces. Lorsque le support est détaché avant la coupe, on utilise, de préférence,
une bande sans fin.
On peut, dans certaines applications, disposer un support sur les deux faces du matériau plastique, l'un de ces supports pouvant n'être appliqué que pendant une partie du processus de fabrication.
Au lieu d'être appliqué sur toute la superficie du sachet, le support peut être limité à des bandes de jonction entre gaines disposées longitudinalement ou à des bandes disposées au droit des soudures délimi tant les sachets longitudinalement et, suivant les cas, transversalement.
Le support peut être incorporé définitivement au sachet et il peut être alors préférable, pour obtenir une solidarisation définitive, de le constituer en un matériau présentant une bonne soudabilité avec la gaine, tel que, par exemple, un complexe constitué par un support enduit avec de la matière constituant la gaine.
On peut ainsi obtenir des sachets dont toute la surface, ou les soudures seulement, sont renforcées par le ou les supports utilisés dans la mise en oeuvre du procédé.
Lorsqu'on désire procéder à la découpe du sachet soudé, simultanément à l'opération de soudage, on utilise un jeu de mâchoires de soudage, ou électrodes, dont l'une au moins présente une nervure en saillie par rapport à sa surface de travail d'appui, nervure qui a pour effet de chasser la matière thermoplastique fondue suivant sa ligne d'appui. La présence du ou des supports permet d'effectuer cette opération sans retrait ni déformation du sachet soudé.
La mâchoire de soudage présentant la nervure peut être constituée par la mâchoire non chauffée, ou contre-électrode, laquelle, dans ce cas, est cons tituée essentiellement par une surface d'appui élas tique, en caoutchouc de silicone ou analogue, corres pondant au tracé de la soudure et donnant à celle-ci une largeur suffisante pour lui assurer une résistance mécanique, et par une partie métallique venant affleurer ladite surface suivant le tracé de découpage du sachet.
La soudure est, dans ce cas, effectuée avec le support appliqué contre l'électrode chauffante. La partie métallique de la contre-électrode s'enfonce dans la gaine thermoplastique ramollie jusqu'au support et réalise la découpe.
La mâchoire de soudage présentant la nervure peut être constituée soit par la mâchoire proprement dite ou électrode chauffante,. soit par la nervure, ou couteau, fixée légèrement en saillie par rapport à la surface de travail de celle-ci, la soudure étant effec- tuée avec le support appliqué entre le couteau et l'électrode chauffante, d'une part, et les pellicules thermoplastiques à souder, d'autre part, et la contre- électrode étant réalisée en un matériau souple ou semi-dur.
La nervure en saillie par rapport à l'électrode, ou mâchoire, peut, dans les deux cas, être continue sur toute la longueur de celle-ci ou discontinue, en présentant éventuellement des pointes en saillie en vue d'assurer une perforation du support.
La saillie du couteau par rapport à la face de travail de l'électrode, ou mâchoire, est de préférence réglable, d'une part, pour permettre le réglage en fonction de l'épaisseur des matières thermoplastiques à souder, d'autre part, pour permettre éventuellement d'amorcer seulement la découpe entre sachets par une rainure destinée à laisser les sachets solidaires les uns des autres.
Le procédé, objet de l'invention, permet en outre de fabriquer des sachets en partant d'une pellicule pliée en V sur l'un de ses deux bords, ou par ses deux bords, et de couper, ou amorcer, la découpe entre les sachets sans se heurter aux difficultés ren contrées en l'absence de support. Les sachets ainsi obtenus sont ensuite enroulés sur un mandrin avec leur ouverture sur l'un des bords du rouleau, ce qui facilite la reprise en vue du remplissage.
La présente invention comprend également une machine à souder pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication de sachets en matière plastique que comprend l'invention. Cette machine comprend des mâchoires de thermosoudage et des dispositifs d7ali- mentation en matières destinées à être assemblées par soudage.
Cette machine est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour amener simulta- nément sous lesdites mâchoires de thermosoudage au moins une gaine sous forme de bande ou au moins deux pellicules superposées en matière thermoplas tique et au moins une bande constituée en un maté riau formant support.
La présente invention comprend enfin le sachet ou série de sachets en matière plastique, obtenu au moyen du procédé que comprend l'invention.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution et des variantes de la machine pour la mise en oeuvre du procédé, conforme à l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation schématique, partiellement en coupe, d'une première forme d'exé cution de la machine pour la fabrication de sachets imprimés et coupés à partir de gaines étroites.
La fig. 2 est une vue en plan schématique de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue schématique en élévation d'une deuxième forme d'exécution de la machine pour la fabrication de sachets imprimés et coupés à partir d'une gaine large.
La fig. 4 est une vue en plan schématique de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe transversale d'un sachet dans lequel le support est appliqué uniquement et de façon définitive au droit des soudures.
La fig. 6 est une vue schématique, en élévation et partiellement en coupe, d'une troisième forme d'exécution de la machine destinée à fonctionner en continu avec des électrodes transversales montées sur un bâti rotatif, l'écartement desdites électrodes étant réglable.
La fig. 7 est une vue schématique en élévation d'une variante de la troisième forme d'exécution de la machine.
La fig. 8 est une coupe horizontale, suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe schématique verticale d'une forme d'exécution réalisant simultanément la soudure des bandes à assembler et la coupe du sachet.
La fig. 10 est une coupe, à plus grande échelle, d'un détail de la fig. 9.
La fig. 11 est une coupe verticale d'une quatrième forme d'exécution pour la soudure en forme non rectiligne, suivant un plan transversal à la soudure.
La fig. 12 est une coupe d'un détail de la fi-. 11,à plus grande échelle, au droit de l'électrode, au moment du soudage.
La fig. 13 est une coupe d'une variante de la fig. 11 pour soudure rectiligne.
La fig. 14 est une coupe, correspondant à la fig. 13, d'une variante du poste de soudage représenté à la fig. 13, assurant une mise en tension des maté riaux soudés.
La fig. 15 est une coupe d'une électrode de sou dage à chauffage par impulsions, correspondant à la fig. 13.
La fig. 16 est une coupe de l'électrode repré sentée à la fi-. 15, en position de soudage.
La fig. 17 est une vue schématique en perspective d'une cinquième forme d'exécution de la machine pour la fabrication de sachets enroulés en continu.
Le bâti de la machine des fig. 1 à 4 est schéma tisé par une table 1 sur laquelle sont groupés les différents postes de soudure, d'impression et de coupe. Il est bien évident que ces postes, correspon dent, en pratique, à plusieurs machines juxtaposées, choisies parmi les types connus ou conçues spécia lement pour la mise en muvre du procédé.
La première forme d'exécution (fig. 1 et 2) com porte un poste de soudure transversal 2, deux dispo sitifs d'impression 3cc et 3b pour réaliser une impres sion bicolore et un poste de cisaillage transversal 4, avec des dispositifs 5 pour la réception et l'empilage des sachets terminés. Ces dispositifs sont connus et les dispositifs d'impression et de coupe sont combinés d'une manière connue, chacun avec une cellule photo électrique, non représentée au dessin, pour assurer le repérage des lignes de soudures transversales réali sées dans la matière plastique par le poste 2.
La machine est alimentée par une bande de papier 6, par exemple du papier pelure, dont la lar geur correspond à la capacité transversale de la machine, et par des gaines 7, en matière plastique, qui peuvent indifféremment avoir toutes la même largeur ou être de largeurs différentes, si l'on désire réaliser des sachets de types différents.
Les gaines 7 sont placées parallèlement les unes à côté des autres, séparées par un petit intervalle, et situées au-dessus de la bande 6. Elles sont engagées entre deux rouleaux 8 coopérant à leur entraînement et passent sous le poste de soudure 2 qui réalise des soudures transversales 9 dont l'écartement longitu dinal correspond à la longueur des sachets à fabri quer. Ces soudures sont réalisées seulement au droit des gaines, en effectuant un collage entre les gaines 7 et la bande de papier 6.
On réalise ainsi une liaison complexe destinée à maintenir les éléments entre eux d'une façon suffi sante pour que l'on puisse procéder simultanément à l'impression et à la coupe de tous les sachets dis posés sur une transversale, sans décalage longitudinal des soudures entre sachets voisins.
Des cylindres 10 entraînent la nappe ainsi cons tituée vers les postes ultérieurs de la fabrication. Des dispositifs d'impression 3a et 3b effectuent une im pression 11 qui est susceptible d'être réalisée en plusieurs couleurs.
Il reste ensuite à couper les sachets transversale ment, opération effectuée par des cisailles 4. Immé- diatement avant cette opération de coupe, on coupe longitudinalement la bande 6 entre les sachets, au moyen de molettes 12. Ces molettes sont représentées au dessin dans la position voulue pour séparer une bande de papier 13 entre les files de sachets, l'en semble des bandes 13 étant entraîné par des cylindres 14, en vue d'assurer le maintien de la tension jusqu'au droit des cisailles 4.
Des dispositifs d7entraî- nement, non représentés au dessin, sont également placés au-delà du poste de cisaillage 4, lesdits dispo sitifs étant destinés à saisir le sachet en plastique avec sa partie superposée de bande de papier et à le déposer dans les casiers d'empilage 5.
La deuxième forme d'exécution (fig. 3 et 4), dans laquelle on retrouve certains éléments représentés dans les fig. 1 et 2, est alimentée avec une gaine unique 15 de grande largeur. Cette gaine 15 est appliquée sur la bande 6 au droit des cylindres super posés 8, le cylindre supérieur étant destiné à servir de renvoi pour une bande sans fin 16, par exemple en fibres de verre siliconé, disposée de manière à être superposée à la gaine et à la bande de papier.
Des soudures transversales 17 sont effectuées au moyen du poste de soudure 2 à travers cette bande 16, de manière à la coller, comme la bande de papier 6, sur la gaine 15.
Des molettes chauffantes 18 réalisent, en outre, à travers la bande 16, des soudures longitudinales 19, de manière à délimiter par ces soudures des sachets alignés longitudinalement et transversalement: Des molettes 18a sont susceptibles de souder également les sachets, de préférence le long des bords de la gaine, pour assurer une exécution identique de tous les sachets terminés. Elles permettent, en outre, d'uti liser deux pellicules au lieu d'une gaine. La bande 16 est ensuite décollée de la gaine 15.
On peut alors appliquer sur celle-ci des impressions à l'aide d'un dispositif imprimeur schématisé en 3 (fig. 3) avant de procéder au découpage longitudinal des files de sachets, garnis sur une face d'une feuille de papier, au milieu des soudures 19, à l'aide des molettes 20 et au découpage transversal des sachets et de la bande 6 au moyen des cisailles 4.
A la fig. 5, on a représenté en coupe, un sachet réalisé par des soudures longitudinales et transver sales. Le sachet comporte deux surfaces 21, réunies sur leurs bords par des soudures 22. Le procédé a été mis en #uvre en limitant le support à des bandes étroites disposées au droit des soudures, sur les deux faces de la gaine plastique. Ces bandes sont, de pré férence, en un matériau complexe, notamment en papier ou en pellicule cellulosique, avec un enduit de polyéthylène.
Il en résulte qu'à la soudure, ces bandes se trouvent soudées également avec le poly éthylène constituant le sachet et sont coupées lors de la coupe du sachet, destinée à former des demi- bandes 23 qui renforcent les soudures. Ces demi- bandes peuvent être plus ou moins larges, de toutes couleurs et éventuellement présenter des découpes. Dans la troisième forme d'exécution, la machine, représentée à la fig. 6, est alimentée par une gaine thermoplastique à partir d'un rouleau 24 et par une feuille support, par exemple en papier, à partir d'un rouleau 25.
Elle comporte un bâti schématisé par deux flas ques 26 qui sont réunis par une table 27. Le dispo sitif destiné à réaliser les soudures transversales est porté par un axe 28, monté à rotation entre les flasques 26. Ce dispositif comprend deux flasques circulaires 29, opposés l'un à l'autre, comportant des fentes radiales 30. Dans les fentes correspondantes des deux flasques opposés 29 sont montées et fixées les extrémités d'électrodes de soudure 31. Les fentes étant réparties à des écartements angulaires équidis tants, les électrodes qui y sont renfermées ont donc la même position radiale et sont, en outre, suscep tibles de modifier cette équidistance à un dispositif de réglage, non représenté au dessin.
A l'extérieur des électrodes passe une bande sans fin 32, par exemple en toile de verre présentant une couche de silicone ou en toute autre matière utili sable comme masse intercalaire entre les électrodes chauffées et la matière à souder. Cette toile est ten due par un cylindre 33, monté à rotation entre les flasques 26, la position de ce cylindre étant réglable pour compenser les variations circonférentielles dues aux différentes positions radiales des électrodes.
Deux cylindres 34 et 35 appuient élastiquement contre les brins supérieur et inférieur respectivement de la bande 32 pour assurer à celle-ci une tension constante.
La gaine 24 et la feuille support 25 passent sous le cylindre 34 entre celui-ci et la bande 32, la gaine thermoplastique étant appliquée contre cette dernière. Les soudures effectuées à travers la bande 32 au droit de chaque électrode solidarisent ladite gaine et ladite feuille support et sont détachées après leur passage sur le cylindre 35 pour être dirigées sur la table 27 où des molettes 36 réalisent des soudures longitudinales parallèles.
Les sachets, formés par les deux séries de sou dures décrites, sont découpés par les molettes 37 qui coupent au droit des soudures longitudinales et les cisailles 38 qui coupent lesdits sachets à longueur voulue.
Dans une variante de la troisième forme d'exécu tion de la machine, représentée aux fig. 7 et 8, la position radiale des électrodes 31, maintenues par guidage dans les fentes 30 des plateaux 29, est réglée par la rotation de plateaux 29', doublant les plateaux 29, et portant des fentes en arc de cercle 30', dans lesquelles sont engagés des bouts d'axe solidaires des électrodes. En faisant tourner les plateaux 29' par rapport aux plateaux 29, on rapproche, ou on écarte, simultanément toutes les électrodes 31.
La bande support 25 de la fig. 6 est remplacée par une bande sans fin 39, passant sur des rouleaux 40 de guidage et de tension. La gaine 24 est intro duite entre des bandes 32 et 39 au droit d'un cylin- dre de pression 34 et guidée par un cylindre d'appui 41.
Les soudures longitudinales sont réalisées par des fils métalliques 42, sans fin, espacés, selon la largeur des gaines à réaliser, sur la gaine principale 24. Les gaines individuelles ainsi obtenues sont ensuite divi sées par des soudures transversales. Les fils 42, amenés au contact de la gaine 24 au droit du cylin dre d'appui 41 et du cylindre de pression 34, ont été préalablement chauffés dans un dispositif 43, d'un type quelconque connu, à une température suffisante, susceptible de faire fondre la matière de la gaine 24, de manière que lesdits fils sans fin traversent sensi blement celle-ci par suite de la tension qui leur est communiquée par des galets de renvoi 44 et de la courbure du cylindre de pression 34.
Les fils 42 sont donc incorporés à la gaine, soudée longitudinalement de part et d'autre desdits fils, et l'accompagnement au cours de l'opération de soudage transversal, réa lisée par les électrodes 31. A la sortie de la machine, au moment où la gaine 24 est séparée de la bande 39, les fils 42 passent sur un cylindre de renvoi 45 qui les fait traverser totalement la gaine pour parfaire les découpes longitudinales entre les gaines unitaires parallèles.
La forme d'exécution des fig. 9 et 10 comprend un poste de soudure, comportant une électrode chauf fante 46,à extrémité par exemple rectiligne, ou d'une forme déterminée, et une contre-électrode 47, pré sentant sur sa face d'appui un garnissage 48, par exemple en caoutchouc de silicone ou en une matière analogue, renfermant dans sa partie centrale un élé ment métallique 49 dont le tracé dans la vue en plan correspond à la ligne de découpe, placée en général suivant l'axe de la soudure.
Une feuille support 50, par exemple en papier, et une gaine 51, placée au-dessus de ladite gaine, sont amenées sur l'électrode de chauffage 46. Lors qu'une longueur de feuille et de gaine, correspondant à une largeur de sachet, a été avancée, on appuie la contre-électrode 47 contre l'électrode 46, de ma nière à réaliser une soudure 52, soudant la gaine en épaisseur et provoquant l'adhérence de ladite gaine avec le papier support, empêchant ainsi un retrait latéral de la gaine qui serait susceptible de donner naissance à une déformation du sachet. L'élément 49, en chassant la matière en fusion, provoque la découpe 53.
Dans la quatrième forme d'exécution de la ma chine (fig. 11 et 12), deux pellicules thermoplastiques superposées 54, ou une gaine, sont dévidées d'un rouleau d'alimentation 55, ou sortent d'une tête d'extrusion, non représentée au dessin. Ces deux pellicules sont introduites entre deux supports 56, constitués, par exemple, par des feuilles de papier, lesdits supports étant dévidés de deux rouleaux 57. Les pellicules et les supports sont introduits dans un poste de soudage.
Pour réaliser un sachet soudé sui vant une forme déterminée, le poste de soudage comporte une électrode chauffante 58, présentant à son extrémité la forme de la soudure à effectuer. Cette électrode présente, en outre, sur toute sa péri phérie, un élément 59 formant une arête mince en saillie dont la distance à la surface des électrodes 58 est réglable par des moyens quelconques, par exemple par une fixation par serrage au moyen de boulons 60.
L'électrode chauffante 58 coopère avec une contre-électrode souple constituée, par exemple, par un tapis transporteur 61, épais, souple ou serai- dur, ledit tapis étant susceptible d'appuyer, au droit du poste de soudage, sur une plaque d'appui 62.
Au moment de la soudure, la matière thermo plastique 54 (fig. 12) étant chauffée, fond au droit de l'arête de l'élément 59 et au droit de l'électrode chauffante 58. Cependant, au cours de cette opéra tion, l'arête de l'élément 59 exerce, suivant une ligne de contact 64, une pression élevée qui force l'une contre l'autre les deux couches de support en tendant à les enfoncer dans la contre-électrode souple. Il en résulte que la matière thermoplastique fondue est chassée de part et d'autre de la ligne 64, tandis que vers l'intérieur du profil, en 63, au droit de l'élec trode 58, les deux épaisseurs 54 se soudent.
Il est évident qu'en réglant la saillie de l'arête 64 de l'élément 59 par rapport à l'électrode 58, on peut faire en sorte qu'il subsiste une mince couche de matière thermoplastique au droit de la ligne de contact 64, la découpe n'étant alors qu'amorcée.
Au contact de la contre-électrode, le support inférieur 56 peut éventuellement être supprimé si le tapis transporteur a une surface d'une nature telle qu'il n'y ait pas adhérence de la matière thermo plastique pour les températures et pressions mises en oeuvre. Ledit support inférieur augmente égale ment la rigidité de surface du tapis transporteur et donne une soudure moins écrasée, donc plus solide.
Lorsque la soudure à effectuer consiste en une soudure rectiligne entre deux éléments, par exemple entre deux sachets, l'arête coupante 59' (fig. 13) est placée entre deux éléments 58', d'électrode chauf fante. On peut substituer au tapis transporteur 61 soit une contre-électrode rectiligne souple ou semi- rigide, soit un cylindre 65, revêtu à sa périphérie d'une couche 61' présentant les mêmes caractéris tiques.
Lorsqu'on utilise un cylindre comme contre- électrode, il est préférable de tendre l'ensemble constitué par le support 56 et les pellicules de matière thermoplastique 54, ce qui facilite la soudure et la coupe par tension. On peut utiliser à cet effet un dispositif du genre illustré à la fig. 14.
Les surfaces latérales de deux électrodes chauffantes 58" forment une came en forme de coin, ladite came étant sus ceptible d'écarter deux cylindres mobiles 66 dont les déplacements provoqués par l'engagement de ladite came sont freinés par l'action de ressorts à boudin 67, renfermés dans des glissières 68, lesdites glissières étant légèrement inclinées en direction du plan de travail. Lorsque l'électrode descend, les cylindres 66 sont écartés en direction de la position 66', et même au-delà, au moment de la soudure, en tournant en sens inverse l'un de l'autre, dans le sens des flèches F. Les cylindres mobiles 66 assurent ainsi avec les cylindres fixes 69 le serrage des supports 56 et de la matière thermoplastique 54.
Les cylindres 69 sont également susceptibles d'être entraînés par frottement dans le sens des flèches F', les matériaux en feuilles étant tendus dans le sens des flèches f. Les cylindres 69 peuvent être disposés tangentiellement à un plan horizontal, légèrement au-dessus de l'arête supérieure du revêtement 61' du cylindre 65, améliorant ainsi le décollement des matériaux de la surface dudit cylindre.
Enfin, la machine objet de l'invention comporte des électrodes chauffantes, constituées par une résis tance électrique 70 (fig. 15 et 16), de préférence de section circulaire, ladite résistance étant montée en semi-encastrement, avec interposition d'un isolant 71, dans la face active du corps 72 de l'électrode. Cette électrode coopère avec une contre-électrode 73, dure ou semi-dure.
Au moment de la soudure (fig. 16) la matière thermoplastique, fondue par la température dévelop pée par la résistance 70 de l'électrode chauffante, est chassée par la forme semi-cylindrique de la sur face de pression et donne naissance à deux soudures 74, séparées par une zone dans laquelle les deux supports 56 sont en contact ou rapprochés, ce qui assure simultanément la découpe ou crée, tout au moins, une amorce de découpe de faible épaisseur.
Dans la cinquième forme d'exécution de la ma chine, une pellicule 75 (fig. 17) est repliée en V sur ses deux bords, de façon que ses bords libres con vergent sensiblement au voisinage de sa ligne médiane 76. La pellicule pliée est superposée à un support 77 et passe sous un cylindre 78,à rotation intermit tente, ledit cylindre étant muni d'un revêtement sou ple, analogue au cylindre 65 des fig. 13 et 14, avec lequel coopère une électrode de soudage 79.
Le poste de soudage réalise, en travers des pelli cules superposées, des soudures 80 avec découpe, ou amorce de découpe, axiale donnant naissance à deux sachets 81 opposés par leur ouverture, les paires de sachets successives restant solidaires au moyen d'un support 77 ou par leur amorce de découpe, suivant les cas. II suffit alors de couper selon la ligne 76 pour donner naissance à deux files de sachets qui sont susceptibles d'être enroulées en 82, soit sur une seule bobine, comme représenté à la fig. 17, soit sur deux bobines distinctes. On obtient ainsi une présentation nouvelle de sachets enroulés avec leur ouverture sur l'un des bords du rouleau.
Les électrodes ou mâchoires de soudage ci-dessus décrites à titre d'exemples, sont susceptibles de rece voir de nombreuses modifications. C'est ainsi notam ment que l'on a décrit le procédé sous forme d'une réalisation en alternatif, mais il s'applique également à la soudure longitudinale en continu avec découpe, ou amorce de découpe, simultanée, l'électrode chauf fante étant, dans ce cas, constituée par deux disques chauffants, ou de pression, entre lesquels est logé un couteau en saillie, la section périphérique de l'élec trode de révolution étant l'une quelconque des sec tions représentées dans les fig. 12, 13 ou 15.
Les électrodes en forme peuvent également être enroulées sur la périphérie d'un cylindre.
Les électrodes ou mâchoires de soudage décrites ci-dessus sont applicables à la machine des fig. 1 à 4, 6 et 7 et permettent de réaliser simultanément le soudage et le découpage.
Process for manufacturing plastic bags, machine for carrying out the process and bag or series of bags obtained by this process The present invention relates to a process for manufacturing thermoplastic bags from extruded sheaths or films super posed.
In the manufacture of bags of this type, which are obtained by transverse welds made on the sheath or on the films welded lengthwise with subsequent cutting to the right or in the immediate vicinity of the welds, many difficulties are encountered, in particular in the manufacture of bags of small width and low thickness.
A first difficulty is encountered when seeking to increase the operating speed of the machines. This speed is, in fact, limited not only by the electrostatic phenomena which are all the more troublesome as the material is lighter, by the duration of the welding operation, but above all by the fact that at the time of welding the material molten has no mechanical strength, which can cause an elongation of the welds going to rupture if one seeks to advance the plastic material by a traction exerted downstream of the welding station.
On the other hand, the sheaths present a significant degree of elongation with thickness irregularities which make this elongation random and make it necessary to carry out precise identification of the sheaths before printing and before their cutting. The cutting operation even becomes practically impossible when it comes to bags of complex shape.
It has already been proposed to wedge the plastic material between an endless strip of polytetrafluoroethylene, for example Teflon (registered trademark), and a cylindrical support, so that the clamping zone extends on either side of the line. welding, the heat sealing being carried out through the Teflon strip. In this process, it is necessary to ensure a consequent cooling of the weld on the zone of jamming of the material, which is practically impracticable for very high rates.
Since Teflon does not in fact exhibit any adhesion with the usual plastics, it is used for the protection of the heating welding jaws.
The invention comprises a method which aims to remedy the drawbacks mentioned above by making it possible to obtain bags of all shapes, which remain attached to the right of the welds throughout the duration of the manufacture of the bags, susceptible to be printed, and to remain united until the filling operation inclusive, with a support allowing their handling.
In accordance with the process which is the subject of the invention, at least one sheath or at least two superimposed films of thermoplastic material is applied on at least one support made of material such that it adheres, at least temporarily and partially to said support, under the effect of a heat seal and then proceed to other seals to form the bag.
A complex element is obtained by this process consisting of the welded bags, secured to the right of the welds with the support, which makes it possible to drive the plastic material by mechanical forces exerted on the support, therefore without taking into account the possible fragility. plastic material when welding and without fear of elongation or deformation.
It is also understood that the support gives greater rigidity to the material and maintains the consistency of the welds, which makes it possible to carry out only one marking for all the bags of a transverse group, both for the simultaneous printing of all these bags as for cutting.
In addition, the presence of the support makes it possible to perform the cutting simultaneously with the welding, the bags possibly remaining secured to each other by the support.
In a particular implementation of the process, it is possible to start from narrow sheaths, fed in parallel and having the width of the finished bag, on which only transverse heat-sealing are carried out, or from a sheath of great width over which welds both longitudinal and transverse or of specific shape. This single sheath can moreover be replaced by two superimposed films or a single suitably folded film.
The support can be made of paper, canvas or any other material having a similar surface condition, said material being chosen according to whether one seeks a temporary or definitive adhesion of the sheath on the support. Paper is preferably chosen as the support when the support is cut with the bag.
In the latter case, the support is also cut longitudinally between the parallel sheaths and serves as an intermediate packaging material between the bags, which is of interest for the stacking and subsequent handling of said bags, in particular when they are made in thin sheaths. When the backing is detached before cutting, it is preferable to use
an endless band.
It is possible, in certain applications, to have a support on both sides of the plastic material, one of these supports being able to be applied only during part of the manufacturing process.
Instead of being applied over the entire surface of the bag, the support may be limited to junction strips between sheaths arranged longitudinally or to strips arranged in line with the welds delimiting the bags both longitudinally and, depending on the case, transversely.
The support can be incorporated definitively into the bag and it can then be preferable, to obtain a definitive bonding, to constitute it in a material having good weldability with the sheath, such as, for example, a complex consisting of a support coated with the material constituting the sheath.
It is thus possible to obtain bags of which the entire surface, or the welds only, are reinforced by the support or supports used in the implementation of the process.
When it is desired to proceed with the cutting of the welded bag, simultaneously with the welding operation, a set of welding jaws, or electrodes, at least one of which has a rib protruding from its working surface is used. support, rib which has the effect of driving the molten thermoplastic material along its support line. The presence of the support (s) makes it possible to perform this operation without shrinking or deforming the sealed bag.
The welding jaw having the rib can be constituted by the unheated jaw, or counter-electrode, which, in this case, is essentially constituted by an elastic bearing surface, of silicone rubber or the like, corresponding to the trace of the weld and giving it a sufficient width to ensure mechanical strength, and by a metal part coming flush with said surface following the cutting line of the bag.
The welding is, in this case, carried out with the support applied against the heating electrode. The metal part of the counter-electrode is inserted into the softened thermoplastic sheath up to the support and makes the cut.
The welding jaw having the rib can be formed either by the jaw itself or by the heating electrode. either by the rib, or knife, fixed slightly projecting relative to the work surface thereof, the welding being carried out with the support applied between the knife and the heating electrode, on the one hand, and the thermoplastic films to be welded, on the other hand, and the counter electrode being made of a flexible or semi-hard material.
The rib projecting from the electrode, or jaw, can, in both cases, be continuous over the entire length of the latter or discontinuous, optionally having projecting points in order to ensure perforation of the support. .
The projection of the knife with respect to the working face of the electrode, or jaw, is preferably adjustable, on the one hand, to allow adjustment as a function of the thickness of the thermoplastic materials to be welded, on the other hand, to possibly allow only the cutting between bags to be initiated by a groove intended to leave the bags integral with each other.
The method, object of the invention, also makes it possible to manufacture bags starting from a film folded in a V on one of its two edges, or by its two edges, and to cut, or start, the cutting between bags without encountering the difficulties encountered in the absence of support. The bags thus obtained are then wound up on a mandrel with their opening on one of the edges of the roll, which facilitates recovery for filling.
The present invention also comprises a welding machine for carrying out the process for manufacturing plastic bags which the invention comprises. This machine includes heat sealing jaws and material feeders to be welded together.
This machine is characterized in that it comprises means for bringing simultaneously under said heat-sealing jaws at least one sheath in the form of a strip or at least two superimposed films of thermoplastic material and at least one strip made of a material. forming a support.
The present invention finally comprises the sachet or series of sachets made of plastic material, obtained by means of the process which the invention comprises.
The appended drawing represents, by way of example, several embodiments and variants of the machine for implementing the method, in accordance with the invention.
Fig. 1 is a schematic elevational view, partially in section, of a first embodiment of the machine for the manufacture of bags printed and cut from narrow sleeves.
Fig. 2 is a schematic plan view of FIG. 1.
Fig. 3 is a schematic elevational view of a second embodiment of the machine for the manufacture of printed and cut pouches from a wide sleeve.
Fig. 4 is a schematic plan view of FIG. 3.
Fig. 5 is a cross section of a bag in which the support is applied only and definitively in line with the welds.
Fig. 6 is a schematic view, in elevation and partially in section, of a third embodiment of the machine intended to operate continuously with transverse electrodes mounted on a rotating frame, the spacing of said electrodes being adjustable.
Fig. 7 is a schematic elevational view of a variant of the third embodiment of the machine.
Fig. 8 is a horizontal section taken along the line VIII-VIII of FIG. 7.
Fig. 9 is a vertical schematic section of an embodiment simultaneously carrying out the welding of the strips to be assembled and the cutting of the bag.
Fig. 10 is a section, on a larger scale, of a detail of FIG. 9.
Fig. 11 is a vertical section of a fourth embodiment for the weld in non-rectilinear shape, along a plane transverse to the weld.
Fig. 12 is a section through a detail of fi-. 11, on a larger scale, in line with the electrode, at the time of welding.
Fig. 13 is a section of a variant of FIG. 11 for straight welding.
Fig. 14 is a section, corresponding to FIG. 13, of a variant of the welding station shown in FIG. 13, ensuring tensioning of the welded materials.
Fig. 15 is a section through a pulse-heated welding electrode, corresponding to FIG. 13.
Fig. 16 is a sectional view of the electrode shown at fi-. 15, in welding position.
Fig. 17 is a schematic perspective view of a fifth embodiment of the machine for manufacturing continuously wound pouches.
The frame of the machine of FIGS. 1 to 4 is a diagram tisé by a table 1 on which are grouped the various welding, printing and cutting stations. It is obvious that these stations correspond, in practice, to several juxtaposed machines, chosen from known types or designed specia Lement for the implementation of the process.
The first embodiment (fig. 1 and 2) comprises a transverse welding station 2, two printing devices 3cc and 3b for carrying out a two-color printing and a transverse shearing station 4, with devices 5 for reception and stacking of the finished bags. These devices are known and the printing and cutting devices are combined in a known manner, each with an electric photo cell, not shown in the drawing, to ensure the identification of the transverse weld lines made in the plastic material by the post 2.
The machine is fed by a strip of paper 6, for example on peel paper, the width of which corresponds to the transverse capacity of the machine, and by sheaths 7, of plastic material, which can all have the same width or be different widths, if you want to make bags of different types.
The sheaths 7 are placed parallel to each other, separated by a small gap, and located above the strip 6. They are engaged between two rollers 8 cooperating in their drive and pass under the welding station 2 which performs transverse welds 9, the longitudinal spacing of which corresponds to the length of the bags to be manufactured. These welds are made only in line with the sheaths, by gluing between the sheaths 7 and the paper strip 6.
A complex connection is thus produced intended to hold the elements together in a sufficient manner so that it is possible to simultaneously print and cut all the bags placed on a transverse line, without longitudinal offset of the welds. between neighboring bags.
Rolls 10 drive the web thus formed to the subsequent production stations. Printing devices 3a and 3b perform printing 11 which is capable of being produced in several colors.
It then remains to cut the bags transversely, an operation carried out by shears 4. Immediately before this cutting operation, the strip 6 is cut longitudinally between the bags, by means of knurls 12. These knurls are shown in the drawing in Figure. desired position to separate a strip of paper 13 between the rows of bags, the set of strips 13 being driven by cylinders 14, in order to ensure that the tension is maintained up to the level of the shears 4.
Driving devices, not shown in the drawing, are also placed beyond the shearing station 4, said devices being intended to grip the plastic bag with its superimposed part of paper strip and to deposit it in the racks of paper. 'stacking 5.
The second embodiment (fig. 3 and 4), in which there are certain elements shown in figs. 1 and 2, is supplied with a single sheath 15 of great width. This sheath 15 is applied to the strip 6 to the right of the superposed cylinders 8, the upper cylinder being intended to serve as a reference for an endless belt 16, for example of silicone glass fibers, arranged so as to be superimposed on the sheath and to the paper tape.
Transverse welds 17 are made by means of the welding station 2 through this strip 16, so as to stick it, like the paper strip 6, on the sheath 15.
Heated wheels 18 also produce, through the strip 16, longitudinal welds 19, so as to delimit by these welds bags aligned longitudinally and transversely: Wheels 18a are capable of also welding the bags, preferably along the edges of the sleeve, to ensure identical execution of all finished bags. They also make it possible to use two films instead of a sheath. The strip 16 is then detached from the sheath 15.
Prints can then be applied to the latter using a printing device shown diagrammatically in 3 (fig. 3) before proceeding with the longitudinal cutting of the rows of bags, lined on one side of a sheet of paper, at in the middle of the welds 19, using the knurls 20 and cutting the bags and the strip 6 transversely using the shears 4.
In fig. 5, there is shown in section a bag made by longitudinal and transverse welds dirty. The bag has two surfaces 21, joined at their edges by welds 22. The method has been implemented by limiting the support to narrow strips arranged in line with the welds, on both sides of the plastic sheath. These bands are preferably made of a complex material, in particular of paper or of cellulose film, with a polyethylene coating.
As a result, on welding, these bands are also welded to the polyethylene constituting the bag and are cut when the bag is cut, intended to form half-bands 23 which reinforce the seals. These half-bands can be more or less wide, of any color and possibly have cutouts. In the third embodiment, the machine, shown in FIG. 6, is fed by a thermoplastic sheath from a roll 24 and by a support sheet, for example of paper, from a roll 25.
It comprises a frame shown schematically by two flanges 26 which are joined by a table 27. The device intended to produce the transverse welds is carried by a pin 28, mounted for rotation between the flanges 26. This device comprises two circular flanges 29, opposite to each other, comprising radial slots 30. In the corresponding slots of the two opposite flanges 29 are mounted and fixed the ends of welding electrodes 31. The slots being distributed at equidistant angular spacings, the electrodes which are enclosed therein therefore have the same radial position and are, moreover, capable of modifying this equidistance with an adjustment device, not shown in the drawing.
Outside the electrodes passes an endless strip 32, for example made of glass cloth having a layer of silicone or any other material that can be used as an intermediate mass between the heated electrodes and the material to be welded. This fabric is held by a cylinder 33, mounted for rotation between the flanges 26, the position of this cylinder being adjustable to compensate for the circumferential variations due to the different radial positions of the electrodes.
Two cylinders 34 and 35 resiliently press against the upper and lower strands respectively of the strip 32 to provide the latter with constant tension.
The sheath 24 and the backing sheet 25 pass under the cylinder 34 between the latter and the strip 32, the thermoplastic sheath being applied against the latter. The welds made through the strip 32 to the right of each electrode secure said sheath and said support sheet and are detached after their passage over the cylinder 35 to be directed onto the table 27 where the wheels 36 perform parallel longitudinal welds.
The bags, formed by the two series of welds described, are cut by the wheels 37 which cut in line with the longitudinal welds and the shears 38 which cut said bags to the desired length.
In a variant of the third embodiment of the machine, shown in FIGS. 7 and 8, the radial position of the electrodes 31, maintained by guiding in the slots 30 of the plates 29, is adjusted by the rotation of the plates 29 ', doubling the plates 29, and carrying circular arc slots 30', in which are engaged the ends of axis integral with the electrodes. By rotating the plates 29 'relative to the plates 29, all the electrodes 31 are brought together, or moved apart, simultaneously.
The support strip 25 of FIG. 6 is replaced by an endless belt 39, passing over guide and tension rollers 40. The sheath 24 is introduced between strips 32 and 39 in line with a pressure cylinder 34 and guided by a support cylinder 41.
The longitudinal welds are made by endless metal wires 42 spaced apart, depending on the width of the sheaths to be produced, on the main sheath 24. The individual sheaths thus obtained are then divided by transverse welds. The wires 42, brought into contact with the sheath 24 in line with the support cylinder 41 and the pressure cylinder 34, were previously heated in a device 43, of any known type, to a sufficient temperature, capable of melt the material of the sheath 24, so that said endless threads pass through it substantially as a result of the tension imparted to them by return rollers 44 and the curvature of the pressure cylinder 34.
The wires 42 are therefore incorporated into the sheath, welded longitudinally on either side of said wires, and the accompanying during the transverse welding operation, produced by the electrodes 31. At the exit of the machine, at the when the sheath 24 is separated from the strip 39, the son 42 pass over a return cylinder 45 which makes them completely pass through the sheath to complete the longitudinal cuts between the parallel unit sheaths.
The embodiment of FIGS. 9 and 10 comprises a welding station, comprising a heating electrode 46, at the end for example rectilinear, or of a determined shape, and a counter-electrode 47, having on its bearing face a lining 48, for example made of silicone rubber or a similar material, containing in its central part a metallic element 49, the outline of which in the plan view corresponds to the cutting line, generally placed along the axis of the weld.
A support sheet 50, for example made of paper, and a sheath 51, placed above said sheath, are brought to the heating electrode 46. When a length of sheet and sheath, corresponding to a width of the bag , has been advanced, the counter-electrode 47 is pressed against the electrode 46, so as to produce a weld 52, welding the sheath in thickness and causing the said sheath to adhere to the backing paper, thus preventing lateral withdrawal of the sheath which would be liable to give rise to a deformation of the bag. Element 49, by driving out the molten material, causes the cut 53.
In the fourth embodiment of the machine (fig. 11 and 12), two superimposed thermoplastic films 54, or a sheath, are unwound from a supply roller 55, or come out of an extrusion head, not shown in the drawing. These two films are introduced between two supports 56, constituted, for example, by sheets of paper, said supports being unwound from two rollers 57. The films and supports are introduced into a welding station.
In order to produce a sachet welded to a determined shape, the welding station comprises a heating electrode 58, having at its end the shape of the welding to be carried out. This electrode also has, over its entire periphery, an element 59 forming a thin projecting ridge whose distance from the surface of the electrodes 58 is adjustable by any means, for example by clamping fixing by means of bolts 60. .
The heating electrode 58 cooperates with a flexible counter-electrode constituted, for example, by a conveyor belt 61, thick, flexible or semi-hard, said belt being capable of pressing, in line with the welding station, on a plate of 'support 62.
At the time of welding, the thermoplastic material 54 (fig. 12) being heated, melts in line with the edge of element 59 and in line with heating electrode 58. However, during this operation, the edge of the element 59 exerts, along a line of contact 64, a high pressure which forces the two support layers against each other while tending to push them into the flexible counter-electrode. As a result, the molten thermoplastic material is driven from either side of line 64, while towards the inside of the profile, at 63, in line with electrode 58, the two layers 54 are welded together.
It is obvious that by adjusting the projection of the edge 64 of the element 59 with respect to the electrode 58, it is possible to ensure that a thin layer of thermoplastic material remains in line with the contact line 64. , the cutting being then only initiated.
In contact with the counter-electrode, the lower support 56 may optionally be removed if the conveyor belt has a surface of such a nature that there is no adhesion of the thermoplastic material for the temperatures and pressures used. . Said lower support also increases the surface rigidity of the conveyor belt and gives a less crushed weld, therefore more solid.
When the weld to be carried out consists of a rectilinear weld between two elements, for example between two bags, the cutting edge 59 '(FIG. 13) is placed between two elements 58', of the heating electrode. It is possible to replace the conveyor belt 61 either with a flexible or semi-rigid rectilinear counter-electrode, or a cylinder 65, coated at its periphery with a layer 61 ′ having the same characteristics.
When using a cylinder as a counter electrode, it is preferable to tension the assembly formed by the support 56 and the films of thermoplastic material 54, which facilitates the welding and the cutting by tension. A device of the type illustrated in FIG. 14.
The side surfaces of two heating electrodes 58 "form a wedge-shaped cam, said cam being able to separate two movable cylinders 66 whose movements caused by the engagement of said cam are braked by the action of coil springs. 67, enclosed in slides 68, said slides being slightly inclined in the direction of the work plane. When the electrode goes down, the cylinders 66 are separated in the direction of the position 66 ', and even beyond, at the time of welding , by rotating in the opposite direction to each other, in the direction of the arrows F. The movable cylinders 66 thus ensure with the fixed cylinders 69 the clamping of the supports 56 and of the thermoplastic material 54.
The rolls 69 are also capable of being driven by friction in the direction of the arrows F ', the sheet materials being stretched in the direction of the arrows f. The cylinders 69 may be disposed tangentially to a horizontal plane, slightly above the upper edge of the liner 61 'of the cylinder 65, thus improving the separation of materials from the surface of said cylinder.
Finally, the machine which is the subject of the invention comprises heating electrodes, constituted by an electrical resistance 70 (fig. 15 and 16), preferably of circular section, said resistance being mounted in semi-recessing, with the interposition of an insulator. 71, in the active face of the body 72 of the electrode. This electrode cooperates with a counter-electrode 73, hard or semi-hard.
At the time of welding (fig. 16) the thermoplastic material, melted by the temperature developed by the resistance 70 of the heating electrode, is driven out by the semi-cylindrical shape of the pressure surface and gives rise to two welds. 74, separated by a zone in which the two supports 56 are in contact or close together, which simultaneously ensures cutting or creates, at the very least, a thin cutting initiator.
In the fifth embodiment of the machine, a film 75 (fig. 17) is folded in a V at its two edges, so that its free edges converge substantially in the vicinity of its center line 76. The folded film is superimposed on a support 77 and passes under a cylinder 78, with intermittent rotation, said cylinder being provided with a flexible coating, similar to cylinder 65 of FIGS. 13 and 14, with which a welding electrode 79 cooperates.
The welding station produces, through the superimposed films, welds 80 with cutting, or cutting initiation, axial giving rise to two bags 81 opposed by their opening, the successive pairs of bags remaining integral by means of a support 77 or by their cutting primer, depending on the case. It is then sufficient to cut along line 76 to give rise to two rows of bags which can be wound at 82, or on a single spool, as shown in FIG. 17, or on two separate reels. This gives a new presentation of wrapped bags with their opening on one of the edges of the roll.
The welding electrodes or jaws described above by way of example are liable to receive numerous modifications. It is thus in particular that the process has been described in the form of an alternative embodiment, but it also applies to continuous longitudinal welding with cutting, or cutting initiation, simultaneously, the heating electrode. being, in this case, constituted by two heating or pressure discs, between which is housed a protruding knife, the peripheral section of the electrode of revolution being any one of the sections shown in FIGS. 12, 13 or 15.
Shaped electrodes can also be wound around the periphery of a cylinder.
The welding electrodes or jaws described above are applicable to the machine of fig. 1 to 4, 6 and 7 and allow welding and cutting to be carried out simultaneously.