CH399726A - Procédé de soudure de couches superposées d'un film thermoplastique et appareil pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Procédé de soudure de couches superposées d'un film thermoplastique et appareil pour sa mise en oeuvre

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CH399726A
CH399726A CH611563A CH611563A CH399726A CH 399726 A CH399726 A CH 399726A CH 611563 A CH611563 A CH 611563A CH 611563 A CH611563 A CH 611563A CH 399726 A CH399726 A CH 399726A
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CH
Switzerland
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layers
sub
heat sealing
plate
sealing
Prior art date
Application number
CH611563A
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English (en)
Inventor
Peter Sachs John
Edward Kasting Howard
Ernest Ericson Alvin
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Description


  
 



  Procédé de soudure de couches superposées d'uu film thermoplastique
 et appareil pour sa mise en oeuvre
 La présente invention a pour objets un procédé de soudure de couches superposées d'un film thermoplastique et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle concerne notamment la soudure d'un film thermoplastique d'une section transversale relativement importante à l'aide de la chaleur et de la pression pour obtenir des joints plus résistants et plus uniformes que cela n'était possible jusqu'ici, et plus particulièrement la soudure par recouvrement d'un nombre déterminé de couches d'un film ou d'une feuille de polyéthylène.



   Le but principal de l'invention est de fournir une méthode et un appareil pour la jointure de couches multiples d'un film thermoplastique, par une soudure à recouvrement uniformément résistante et présentant des épaisseurs totales différentes, en une seule opération.



   Des joints thermiques résistants et uniformes sont difficiles à réaliser dans un film thermoplastique lourd, par exemple un film de polyéthylène de 0,10 à 0,28 mm d'épaisseur. Un tel film est considérablement plus rigide qu'un film de 0,02 à 0,08 mm communément utilisé pour confectionner des sacs et notamment des sacs à vêtements, par exemple.



   Pour réaliser la fermeture du fond d'un sac fait d'un film thermoplastique lourd, le fond est de préférence formé sans froncer les plis plats, et les joints thermiques sont formés par recouvrement de manière que les efforts exercés sur le sac rempli soient transmis au joint thermique par cisaillement.



   Si un gros effort n'est pas exercé pour former les plis pendant la formation de la fermeture, les couches d'un film épais tendent à se dilater élastiquement et à se bomber et ne se rencontrent pas toujours complètement à plat sur les bords repliés. Dans ce cas, les couches du film peuvent être localement à distance les unes des autres dans la zone de soudure ou peuvent être à distance de la surface sur laquelle se forme la soudure.

   Ainsi, quand une barre de scellage à chaud, étroite et allongée, présentant des surfaces transversales et ramifiées, est avancée vers les rabats du film pour effectuer le joint par recouvrement dans le fond du sac, les surfaces de scellage viennent initialement en contact avec les parties de la surface du film qui bombent vers le haut et pénètrent ainsi profondément dans la couche supérieure du film, produisant des affaiblissements locaux et des surfaces de scellage inefficaces.



   Le procédé faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on place les couches sur une surface de support, on comprime entre cette surface et une surface de serrage la zone des couches entourant la zone de soudure, on amène une surface de scellage à chaud en contact avec la zone de soudure en avançant cette surface d'une distance déterminée, dans les couches superposées, de manière à réduire leur épaisseur totale, on soude les couches tout en refroidissant simultanément la surface de serrage, on éloigne d'abord la surface de scellage à chaud de la soudure obtenue, et on relâche ensuite la compression en éloignant des couches la surface de serrage.



   L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de base présentant une surface de support plane pour les couches de film thermoplastique et une platine de serrage mobile verticalement et coopérant avec la pièce de base pour comprimer ces couches, cette platine présentant une ouverture allongée étroite pour le passage d'une surface de scellage à chaud d'une pièce mobile verticalement comportant un élément  de chauffage, la platine présentant des passages pour un fluide de refroidissement.



   Le serrage d'une pile de couches de film à proximité des zones de soudure désirées, à plat contre une surface de support élastique, et la limitation précise de la profondeur de pénétration des surfaces de scellage à chaud dans plusieurs des couches respectivement au cours de la soudure, permettent d'utiliser des températures plus élevées au niveau des surfaces de la barre de scellage et un cycle de scellage plus court qu'avec les procédés connus et donnent des soudures plus uniformes. Cette méthode est particulièrement utile pour le scellage à chaud de films thermoplastiques biorientés qui présentent un facteur de rétrécissement élevé à la tempéraure de fusion.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et des variantes
 La fig. 1 est une vue en perspective partielle de cette forme d'exécution.



   La fig. 2 est une coupe, à plus grande échelle, selon 2-2 de la fig. 1.



   Les fig. 3, 4 et 5 sont des coupes, à plus grande échelle que la fig. 3, de diverses variantes.



   La fig. 6 est une vue en plan d'une autre variante.



   La fig. 7 est une vue partielle en perspective d'un organe coopérant avec la variante de la fig. 6, et
 la fig. 8 est une vue partielle en perspective et par-dessous de la variante représentée à la fig. 6.



   L'appareil représenté à la fig. 1 comprend une barre de scellage à chaud 12 montée sur des blocs 14 connectés par des arbres 16 à des cylindres pneumatiques non représentés qui permettent d'avancer la barre 12 vers un fond de sac 10 à sceller et de la retirer à distance dudit fond. La barre 12 présente un trou longitudinal 17 qui loge un élément de chauffage 18 constitué par une résistance électrique. La partie supérieure de la barre 12 présente des rainures 20 taillées profondément. Cette barre agit pour distribuer et équilibrer de l'énergie thermique à partir de l'élément de chauffage 18 et à travers le métal formant la barre, vers des surfaces de scellage 26, 26'. La barre 12 comporte des épaulements   usinés    28, équidistants de la ligne centrale de la barre 12 et espacés à des distances égales et précises des surfaces de scellage 26, 26'.



   Une platine de serrage 30 (fig. 1 et 2) peut être avancée et retirée par rapport à une surface de support d'une base 32 au moyen d'arbres 33 connectés à des cylindres pneumatiques non représentés. Un coussin élastique 34 est monté sur cette surface, laquelle est plane. Le coussin 34 est composé d'un caoutchouc plein de 20 à 300 au duromètre Shore, et il supporte lui-même le fond 10 du sac composé d'un film thermoplastique en vue des opérations de serrage et de scellage.



   Cependant, des soudures satisfaisantes peuvent être obtenues aussi sur une surface de base non élastique, en usinant la surface coopérante de la platine pour compenser les différences d'épaisseur du film.



   Au cours de l'opération de scellage, le fond plié du sac est placé sous la platine 30 qui est alors avancée de façon à engager la couche supérieure 38 du film, à aplatir cette couche contre une couche inférieure 36 du film et la surface du coussin élastique 34, serrant et comprimant ainsi ce dernier contre la surface de la base 32. La platine de serrage 30 présente des fentes 40,   40' qui    forment des passages pour les surfaces de scellage 26,   26' de    la barre 12 qui sont disposées centralement dans ces fentes. La platine 30 présente aussi des rainures 42 également espacées des fentes 40,   40' et    destinées à loger des tubes 44 de circulation d'eau qui sont pressés dans ces rainures et constituent des moyens de refroidissement pour la platine.



   La platine 30 présente des trous filetés 46 adjacents aux fentes 40,   40' qui    reçoivent des vis de réglage 48. Ces vis 48 sont réglées et bloquées et arrêtent les épaulements 28 pour limiter l'avance des surfaces de scellage 26, 26' par rapport à la surface inférieure de la platine 30, et commander ainsi la pénétration dans la surface de la couche 38 du film.



  La profondeur de la pénétration de la surface de scellage en combinaison avec l'effet de refroidissement des parois des fentes 40,   40' permet    de contrôler et de limiter les zones fondues 50 sur les couches 38 et 36 du film. La barre de scellage 12 est retirée alors des zones fondues tandis que la platine de serrage 30 continue à serrer les couches du film et à refroidir les zones fondues 50, ce qui permet de retirer les surfaces de scellage 26, 26' propres.



   En utilisant ce procédé, il a été possible de souder des épaisseurs de deux et trois couches d'un film de polyéthylène de 0,25 mm avec des joints à recouvrement présentant la résistance désirée, en une seconde et demie.



   La fig. 3 montre une variante comprenant une seule surface de scellage 26 coopérant avec la platine 30 et le coussin élastique 34. La distance X représente l'épaisseur combinée des couches d'un film de polyéthylène à souder. La largeur de la surface de scellage 26 est supérieure à 4X et l'espace 76 entre les parois latérales de la surface 26 et la fente 40 de la platine de serrage 30 est inférieur à 3X. Le coussin élastique 34 est fait de caoutchouc d'une dureté de 25 à 350 au duromètre Shore et présente une épaisseur Z comprise entre 0,2X et 6X.

   La surface de scellage 26 est maintenue à une température de l'ordre de   3850    C par l'élément de chauffage 18, et la profondeur de la pénétration dans les couches du film est choisie entre 1/3 et   21 de    X en réglant les vis 48 montées dans la platine 30, quand la pression de serrage sur les couches du film est choisie entre 0,14 et 0,28 kg/cm2.



   Quand on veut sceller à chaud une zone 50 de soudure composée (fig. 4) à travers un nombre de couches supérieur à celui d'une autre zone 50' à souder également, la surface de scellage 26 de la  zone 50 peut être raccourcie d'une quantité D comprise entre   1/3    et   2/s    de la différence d'épaisseur entre les couches en plus grand nombre et les couches en plus petit nombre, de façon que la surface de scellage 26, quand elle est limitée par la platine plane 30 serrant les couches, pénètre encore dans les couches d'une profondeur comprise   entre/3    et 2/3 de l'épaisseur combinée desdites couches.



   Dans une autre variante (fig. 5), quand une zone 50 de soudure composée doit être scellée à chaud à travers un nombre de couches supérieur à celui d'une autre zone   50' de    ladite soudure, la zone   50' est    soulevée par au moins une pièce d'espacement 39 d'une épaisseur D comprise   entre 3/3    et 2/3 de la différence d'épaisseur entre les couches en plus grand nombre et les couches en plus petit nombre.



   La fig. 6 montre une variante de la pièce de scellage à chaud comprenant des surfaces de scellage parallèles et d'autres non parallèles, et formée d'une section moyenne 12 et de sections extrêmes 13 et 13' montées séparément, cette pièce pouvant être utilisée pour la fermeture d'un fond de sac. Une telle fermeture peut requérir une soudure intéressant jusqu'à dix surfaces de scellage à chaud séparées.



  Dans cette variante, les surfaces de scellage à chaud parallèles 60,   60' sont    disposées dans la section 12 pour faire des soudures parallèles dans deux couches du film. Des surfaces de scellage à chaud parallèles 62,   62' et    66,   66' sont    disposées dans les sections 13 et 13' respectivement pour faire des soudures parallèles dans trois couches du film. Des surfaces de scellage à chaud non parallèles 64,   64' et    68,   68' sont    disposées en embranchement aux extrémités de la section 12, pour faire des soudures dans deux couches du film et assurer ainsi l'étanchéité voulue au fond du sac.



   La fig. 7 montre une partie d'une platine de serrage 30 qui est fendue afin de pouvoir coopérer avec la pièce de scellage à chaud de la fig. 6. Des fentes parallèles 40, 40' permettent respectivement le passage des surfaces de scellage 60,   60' et    62,   62' de    la fig. 6, centralement dans lesdites fentes. De même, des fentes non parallèles 72,   72' sont    disposées de façon à permettre le passage des surfaces de scellage 64, 64' centralement dans lesdites fentes.



   La fig. 8 est une vue par-dessous de la pièce de scellage à surfaces de scellage parallèles et non parallèles de la fig. 6 à sections 12 et 13 séparées. Ces sections 12 et 13 sont avancées vers la surface du film par des moyens élastiques à mouvement alternatif. Quand les sections 12 et 13 sont avancées, des chevilles d'arrêt réglables montées sur chaque section engagent la surface supérieure de la platine 30 et règlent ainsi indépendamment la pénétration respective de chaque surface de scellage dans les couches du film.



   La section 12 présente, comme on l'a vu, les surfaces de scellage 60,   60' et    64,   64' qui    sont réglées de manière à pénétrer dans deux couches du film, le réglage se faisant par engagement de chevilles réglables 80, 82 avec la surface supérieure de la platine de serrage 30. La section 13 présente les surfaces de scellage 62,   62' qui    sont réglées pour pénétrer dans trois couches du film, ce réglage se faisant par engagement de chevilles réglables 84, 86 avec la surface supérieure de la platine 30.



   La variante représentée à la fig. 4 est avantageuse pour obtenir une soudure de résistance uniforme en une seule opération dans une fermeture de sac étendue présentant sur sa longueur différents nombres des couches, la pénétration des surfaces de scellage se faisant selon le nombre de couches dans les zones respectives.



   Bien que le procédé et l'appareil décrits soient très utiles dans le scellage de films épais, ils peuvent être utilisés pour des matériaux minces.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I Procédé de soudure de couches superposées d'un film thermoplastique, caractérisé en ce qu'on place les couches sur une surface de support, on comprime entre cette surface et une surface de serrage la zone des couches entourant la zone de soudure, on amène une surface de scellage à chaud en contact avec la zone de soudure en avançant cette surface d'une distance déterminée, dans les couches superposées, de manière à réduire leur épaisseur totale, on soude les couches tout en refroidissant simultanément la surface de serrage, on éloigne d'abord la surface de scellage à chaud de la soudure obtenue, et on relâche ensuite la compression en éloignant des couches la surface de serrage.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on fait pénétrer la surface de scellage à chaud dans les couches jusqu'à une profondeur comprise entre un tiers et deux tiers de l'épaisseur de l'ensemble des couches à souder.
    2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on soude deux couches superposées.
    3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on soude trois couches superposées.
    4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on effectue plusieurs soudures simultanément au moyen de plusieurs surfaces de scellage à chaud.
    5. Procédé selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue ces soudures à travers des nombres de couches différents, la surface de scellage pour la zone de soudure présentant le plus grand nombre de couches étant avancée d'une distance comprise entre un tiers et deux tiers de la différence d'épaisseur entre les couches en plus grand nombre et les couches en plus petit nombre quand elle est amenée en contact avec la zone de soudure.
    6. Procédé selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue ces soudures à travers des nombres de couches différents, la zone de soudure comprenant le plus petit nombre de couches étant soulevée au-dessus de la surface de support d'une distance comprise entre un tiers et deux tiers de la différence d'épaisseur entre les couches en plus grand nombre et les couches en plus petit nombre.
    REVENDICATION II Appareil pour la mise en ceuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de base présentant une surface de support plane pour les couches de film thermoplastique et une platine de serrage mobile verticalement et coopérant avec la pièce de base pour comprimer ces couches, cette platine présentant une ouverture allongée étroite pour le passage d'une surface de scellage à chaud d'une pièce mobile verticalement comportant un élément de chauffage, la platine présentant des passages pour un fluide de refroidissement.
    SOUS-REVENDICATIONS 7. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comprend un coussin d'une matière élastique monté sur la surface de support plane de la pièce de base pour supporter les couches.
    8. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce que la pièce de scellage à chaud comprend des épaulements équidistants de l'axe de cette pièce et également espacés d'une surface de scellage à chaud dudit élément de scellage.
    9. Appareil selon la sous-revendication 8, caractérisé en ce que la partie supérieure de la platine présente des trous filetés destinés à recevoir des vis réglées de manière à engager et à arrêter les épaulements de la pièce de scellage à chaud et à limiter ainsi la pénétration de la surface dans les couches.
    10. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pièce de scellage à chaud comprend des sections séparées ! chacune d'elles comprenant plusieurs éléments de scellage à chaud.
    11. Appareil selon la sous-revendication 10 caractérisé en ce que dans chaque section, certains des éléments de scellage à chaud sont disposés parallèlement et certains non parallèlement.
    12. Appareil selon la sous-revendication 11, caractérisé en ce que la platine présente des ouvertures disposées parallèlement et des ouvertures disposées non parallèlement pour le passage des éléments de scellage à chaud respectifs.
    13. Appareil selon la sous-revendication 10, caractérisé en ce que chaque section comprend des chevilles d'arrêt agencées pour engager la surface supérieure de la platine.
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