Sac en pellicule thernioplastique pouvant être scellée à chaud
La présente invention a pour objet un sac en pellicule thermoplastique pouvant être scellée à chaud, comprenant une fermeture rectangulaire.
Un sac est un récipient en matière flexible, ordinairement un tube fermé à une extrémité et dont l'autre extrémité forme une embouchure qui peut être partiellement ou complètement fermée. I1 est nécessaire de former des joints pour réaliser les fermetures d'extrémité d'un tube. Une méthode avantageuse pour joindre deux surfaces d'une pellicule d'une résine thermoplastique consiste à les sceller à chaud dans des conditions soigneusement contrôlées de pression, de température et de durée. De tels joints correctement effectués résistent très bien à des forces agissant par cisaillement en travers du joint, mais considérablement moins bien à des forces tendant à séparer les surfaces jointes.
Dans la fabrication de sacs à partir d'une pellicule thermoplastique pouvant être scellée à chaud, il est avantageux, particulièrement dans le cas de sacs industriels faits avec une pellicule épaisse et destinés à résister à une manutention sévère, de former tous les joints par scellage à chaud, les joints scellés présentant une résistance élevée et étant situés de telle façon que pendant la manutention et l'emploi des sacs, les efforts sur les joints s'exercent sous forme d'une force de cisaillement plutôt que d'une force de séparation, ce qui revient à dire que les joints doivent être à recouvrement plutôt que des joints face à face ou à pincement.
Des essais de résistance à la traction ont montré que la résistance relative des joints de pellicules thermoplastiques scellés à chaud et à recouvrement, quand les efforts sont transmis sous forme de cisaillement, sont au moins vingt fois plus résistants que les joints face à face dans lesquels les efforts ont pour effet de séparer les plis de la pellicule. La résistance optimum d'un joint scellé à chaud est obtenue avec des joints à recouvrement en pellicules de polyoléfines, par exemple en polyéthylène, quand une température et une pression de scellage optimums sont uniformément réparties sur toute l'étendue de la zone du joint et sont maintenues pendant une durée de scellage optimum.
Le scellage à chaud d'une pellicule thermoplastique en vue de former des joints d'une résistance appropriée nécessite l'emploi de deux surfaces opposées, dont l'une est chauffée et l'autre ordinairement ne l'est pas, entre lesquelles la pellicule est pressée. I1 faut donc effectuer une opération difficile et peu commode pour former des joints par recouvrement destinés à fermer un sac, une surface de scellage devant être disposée à l'intérieur d'un sac et l'autre à l'extérieur, et cette opération ne s'adapte pas facilement à la fabrication automatique des sacs au moyen d'une machine.
Les sacs industriels connus en pellicule thermoplastique présentent des fermetures comportant un unique joint à chaud du type face à face. Ces sacs sont distendus en forme d'oreiller quand ils sont remplis par une marchandise. Ces sacs présentent certains inconvénients en ce sens que leur contenu est relativement faible, les fermetures d'extrémité peu résistantes, et le fond ne présente pas une surface plane quand le sac est rempli, de sorte que le sac ne se maintient pas de lui-même dans la position verticale. En outre, il est souvent difficile d'empiler ces sacs par suite de leur forme en oreiller.
Le sac faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend un tube de pellicule thermoplastique présentant à l'une de ses extrémités au moins deux parties découpées et deux paires de fentes s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal du tube plus profondément que les parties découpées et définissant une paire de volets latéraux opposés semblables et une paire de pattes d'extrémité opposées semblables, les volets et les pattes présentant des extrémités carrées, la longueur des volets latéraux étant inférieure à la largeur des pattes d'extrémité, les deux pattes d'extrémité étant pliées vers l'intérieur et scellées aux parois du tube dans une zone adjacente aux volets latéraux,
et les deux volets latéraux ainsi que les parties latérales des pattes d'extrémité pliées vers l'intérieur et scellées aux parois du tube étant pliés vers l'intérieur de manière à se recouvrir mutuellement et étant scellés les uns aux autres pour former la fermeture rectangulaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du sac objet de l'invention et deux variantes:
La fig. 1 est une vue en élévation d'une ébauche pour former la première forme d'exécution
la fig. 2 est une vue par-dessus, à plus grande échelle, de l'ébauche représentée à la fig. 1;
la fig. 3 est une vue semblable à celle de la fig. 2 dans un stade ultérieur de la formation du sac;
la fig. 4 est une vue semblable à celle de la fig. 3 dans un stade ultérieur de la formation du sac;
la fig. 5 est une vue en perspective de cette forme d'exécution correspondant à la fig. 4;
la fig. 6 est une vue en élévation d'une ébauche pour former la seconde forme d'exécution;
la fig. 7 est une vue par-dessus, à plus grande échelle, de l'ébauche représentée à la fig. 6
-la fig. 8 est une vue semblable à celle de la fig. 7 dans un stade ultérieur de la formation du sac;
la fig. 9 est une coupe, à plus grande échelle, selon 9-9 de la fig. 8, et
les fig. 10 et 11 sont des coupes montrant deux variantes et correspondant à la fig. 9.
Dans la description qui suit, les termes latéral et d'extrémité utilisés pour qualifier des parois, des volets et des pattes du sac se réfèrent respectivement aux côtés et aux extrémités du rectangle formé par la section transversale du sac vue depuis une extrémité.
Par paroi latérale , on entend la partie d'une ébauche disposée au-delà des extrémités des fentes qui forment des volets latéraux, quelles que soient les parties de l'ébauche qui sont comprises dans la fermeture d'extrémité du sac terminé.
La première forme d'exécution du sac est formée à partir de l'ébauche représentée à la fig. 1 qui comprend un tube plat 10 de pellicule thermoplastique comportant à son extrémité supérieure deux paires des parties découpées opposées semblables 2, 2' et 3, 3', et quatre fentes 4, 4' et 5, 5' s'étendant depuis les côtés internes des parties découpées longitudinalement vers l'intérieur de façon à former une paire de volets latéraux opposés semblables 11, 12 et une paire de pattes d'extrémité opposées semblables 13, 14. Les parties découpées forment des langues A et A' sur les extrémités de pattes d'extrémité 13 et 14, respectivement. Les volets latéraux 11, 12 et les pattes d'extrémité 13, 14 présentent des extrémités carrées et des côtés parallèles.
Les pattes d'extrémité 13, 14 (fig. 2) sont tout d'abord pliées vers l'intérieur et leurs côtés sont scellés à chaud aux parois latérales du sac dans les zones adjacentes aux volets latéraux 11, 12, les joints formés étant indiqués par les références 16, 17, 18 et 19. Les langues A, A' sur les extrémités de pattes sont pliées vers l'extérieur (fig. 3). Les volets latéraux 11, 12 (fig. 4) sont alors pliés vers l'intérieur avec les parties latérales des pattes d'extrémités pliées vers l'intérieur et les parties des parois latérales du sac auxquelles les pattes d'extrémité sont scellées. En d'autres mots, les volets latéraux sont pliés vers l'intérieur le long de lignes s'étendant sur la longueur des côtés latéraux des langues A, A'.
Les volets latéraux 11, 12 se recouvrent mutuellement quand ils sont pliés vers l'intérieur et ils sont scellés l'un à l'autre pour former des joints 21 et 22 et aux langues A, A' pour former des joints 23, 24, 25 et 26, complétant ainsi la fermeture d'extrémité et formant des poches sous les langues A, A'pliées vers l'extérieur qui constituent des prises commodes pour porter le sac.
Une soupape peut être montée dans un coin du sac. I1 n'est pas nécessaire que la patte d'extrémité située dans l'angle du sac comportant cette soupape, comporte une langue.
La seconde forme d'exécution du sac est représentée aux fig. 6 à 9. L'ébauche représentée à la fig. 6 comprend un tube aplati 30 en pellicule thermoplastique comportant à son extrémité supérieure deux parties découpées opposées semblables 31, 31' et quatre fentes longitudinales 32, 32' et 33, 33' s'étendant longitudinalement vers l'intérieur depuis les côtés des parties découpées de façon à former une paire de volets latéraux opposés semblables 34, 35 et une paire de pattes d'extrémité opposées semblables 36, 37. Les dimensions des parties découpées et des fentes sont telles que les pattes d'extrémité sont suffisamment longues pour se recouvrir mutuellement quand elles sont pliées vers l'intérieur et que la longueur des volets latéraux est inférieure à la largeur des pattes.
Les deux volets latéraux et les pattes d'extrémité présentent des extrémités carrées et des côtés parallèles. On voit à la fig. 7 que les pattes d'extrémité 36, 37 sont d'abord pliées vers l'intérieur et scellées l'une à l'autre pour former des joints 38 et 39 et aux parois latérales du sac dans des zones adjacentes aux volets latéraux 34 et 35 pour former des joints 40 et 41. Les volets latéraux 34, 35 sont alors pliés vers l'intérieur de façon à se recouvrir et scellés à chaud l'un à l'autre pour former des joints 42 et 43, assurant une résistance supplémentare au fond du sac et constituant aussi une poignée.
La fig. 8 montre que des parties des côtés des pattes d'extrémité 36 et 37 et de la paroi latérale du sac sont pliées vers l'intérieur le long de chaque volet latéral. En d'autres mots, chaque volet latéral est plié vers l'intérieur le long d'une ligne s'étendant tout au long du bord intérieur du joint scellé à chaud 40 ou 41.
La coupe de la fig. 9 montre que le pliage des parties des parois latérales et des pattes d'extrémité contenant les joints 40 et 41 permet que la charge constituée par le contenu du sac porte principalement sur les joints 42 et 43 qui sont du type à cisaillement, plutôt que sur les joints 40 et 41 qui sont du type à séparation. Dans la variante représentée à la fig. 10, le même effet est obtenu avec des volets latéraux 34' et 35' qui ne se recouvrent pas, en scellant les volets aux pattes d'extrémité 36 et 37 pliées vers l'intérieur pour former des joints 42' et 43'.
Une autre façon de former des joints de cisaillement supportant la charge du sac est représentée à la fig. 1 1 qui montre que les volets latéraux 34' et 35' sont pliés vers l'intérieur le long de lignes s'étendant tout au long des côtés latéraux des pattes d'extrémité 36 et 37 et scellés aux pattes d'extrémités pour former des joints 42" et 43". Aucun joint n'est effectué entre les pattes d'extrémité et les parois latérales et aucune partie de ces pattes ou de ces parois n'est pliée.
Dans les cas où des joints à cisaillement ne sont pas nécessaires, les volets latéraux peuvent être supprimés, de sorte que la charge du sac est supportée seulement par les joints 40 et 41 à séparation entre les pattes d'extrémité et les parois latérales. Le même effet est obtenu en formant la fermeture, comme le montrent les fig. 7 et 8, mais sans pliage vers l'intérieur des parties des parois latérales et des pattes d'extrémité contenant les joints 40 et 41. Les volets latéraux qui se recouvrent forment alors une poignée, mais la charge du sac est supportée par les joints 40 et 41. D'autres joints peuvent être utilisés également comme le comprendront les spécialistes.
La construction représentée aux fig. 8 et 9 est avantageuse non seulement parce qu'elle place la charge du sac sur les joints 42 et 43 à cisaillement, assure une résistance supplémentaire et forme une poignée adéquate, mais aussi parce qu'elle permet de faire tous les joints transversaux 40, 41, 42 et 43 en une seule opération. Cela peut être fait en pliant vers l'intérieur les volets latéraux et les parties adjacentes des parois latérales et des pattes d'extrémité avant que les joints 40 et 41 aient été faits, et après que les joints 38 et 39 ont été scellés, et en faisant ensuite les quatre joints transversaux simultanément contre un plateau de support inséré sur les pattes d'extrémité.
On voit à la fig. 9 que le plateau de support peut être inséré entre les parties principales du corps des pattes d'extrémité 36, 37 et les bords pliés vers l'intérieur de ces pattes contenant les joints scellés à chaud 40 et 41.
La structure de la fermeture représentée à la fig. 7 peut être utilisée pour former une ouverture de remplissage du sac si un seul des joints 40 et 41 est scellé ou si aucun de ces joints n'est scellé. Par exemple, si seul le joint 40 est scellé, une ouverture de remplissage est formée entre les pattes d'extrémité 36 et 37 se recouvrant sur la partie supérieure, le volet latéral 34 et la paroi latérale adjacente sur le fond. On préfère qu'il n'existe aucun volet latéral adjacent à l'ouverture de remplissage de manière que l'ouverture puisse être fermée, une fois le sac rempli, en pliant une bande de pellicule thermoplastique sur l'ouverture de remplissage pour former une pièce de scellage en U coextensive avec l'ouverture.
Un côté de la pièce en U est scellé à chaud aux pattes d'extrémité et l'autre côté aux parois latérales, par exemple en utilisant un dispositif de scellage par bande qui chauffe les deux côtés de la pièce en U.
Tout joint effectué entre les pattes d'extrémité et les parois latérales dans cette opération est du type à séparation et peu être facilement rompu, laissant subsister les joints à cisaillement entre la pièce de scellage et la paroi latérale et entre la pièce de scellage et les pattes d'extrémité. Alternativement, l'ouverture de remplissage peut être scellée par un ruban, par couture, par un adhésif ou tout autre moyen de scellage. L'ouverture de remplissage peut être fermée aussi en scellant ensemble les bords latéraux des pattes d'extrémité et des parties adjacentes de la paroi latérale par l'une quelconque des méthodes indiquées plus haut, par exemple celle représentée par les fig. 8 et 9.
On comprend que la construction décrite pour un sac peut s'appliquer également sans changement notable à d'autres pellicules thermoplastiques pouvant être scellées à chaud, à des tubes thermoplastiques à parois multiples, à des tubes à joint, à une pellicule pigmentée ou colorée et évidemment à des tubes de toutes dimensions.
A titre d'exemple, disons que la première forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 5 peut être faite à partir d'une ébauche 10 de 80 cm de longueur découpée dans un tube sans joint de polyéthylène de densité égale à 0,920, le tube présentant une épaisseur de paroi de 0,25 mm et une largeur à plat de 53 cm. Des fentes longitudinales de 7,6 cm sont faites aux extrémités supérieure et inférieure de l'ébauche 10, à 9,5 cm à partir du bord du tube aplati pour former des volets latéraux 1 1 et 12 présentant chacun une largeur de 34,3 cm et des pattes d'extrémité 13 et 14 d'une largeur de 19 cm chacune. Un petit trou peut être percé à l'extrémité de chaque fente pour diminuer les possibilités de déchirement du tube en ces points.
Des encoches sont découpées à partir de l'extrémité du tube, d'une largeur de 2,5 cm et d'une longueur de 3,8 cm depuis les angles d'extrémité des pattes 13 et 14, laissant subsister des langues A, A' plus étroites de 14 cm de largeur.
L'ébauche fendue du sac est serrée, à 17,2 cm à partir de l'extrémité supérieure de l'ébauche, dans une platine fendue 15 (fig. 2), les deux volets latéraux 1 1 et 12 étant pliés vers l'extérieur dans des sens opposés sur la platine et les deux pattes d'extrémité 13 et 14 étant pliées vers l'intérieur sur les parties pliées vers l'extérieur des parois latérales adjacentes aux volets latéraux, les parties latérales de rébauche au-dessus de la platine et au-dessous des pattes étant pliées en diamant sur la platine 15.
Les côtés des pattes 13 et 14, à l'exception des langues A, A' plus étroites, sont scellés à chaud (joints 16, 17, 18, 19) aux parois latérales de l'ébauche dans les zones adjacentes aux volets latéraux 11 et 12 en pressant ensemble les parties respectives des volets et des pattes avec une pression de 0,7 kg/cm2 pendant une seconde environ entre la platine 15 et une barre de scellage à chaud de type habituel, à une température comprise entre 390 et 4150 C.
Les langues A, A' des pattes 13 et 14 sont alors pliées vers l'extérieur (fig. 3). Un volet latéral, 11, et 2,5 cm d'une partie adjacente de l'ébauche sont pliés vers l'intérieur pour former un repli intérieur de 10 cm, l'autre volet latéral, 12, et 2,5 cm de la partie adjacente de l'ébauche étant pliés vers l'intérieur d'une longueur égale, recouvrant le premier volet 1 1 d'environ 6,4 cm (fig. 4). Le pliage vers l'intérieur des volets latéraux est effectué sur un mince plateau métallique de 14 cm de largeur (largeur des langues A et A') et un peu plus long que les volets latéraux, reposant sur la partie supérieure des langues A, A' pliées vers l'extérieur aux extrémités des pattes 13, 14.
Les volets latéraux 11, 12 se recouvrant sont scellés à chaud l'un à l'autre le long de deux lignes parallèles (joints 21, 22) sur toute la longueur des volets, par une pression de 0,7 kg/cm2 contre ledit plateau métallique mince, recouvert de caoutchouc, constituant un plateau de support d'une barre de scellage à chaud, entre 390 et 41 5o C pendant environ une seconde. Le plateau de support est alors retiré et inséré sous l'une, puis sous l'autre des langues A, A'pliées vers l'extérieur et ces langues sont scellées (joints 23, 24, 25, 26) aux volets latéraux 11, 12 pliés vers l'intérieur de la manière décrite précédemment pour les joints 21 et 22. La fermeture est ainsi achevée et terminée, elle est résistante et donne un sac à embouchure ouverte comportant un fond en sacoche d'environ 14 X 34 cm.
Dans cet exemple, l'autre extrémité de l'ébauche 10 est traitée de la manière qui vient d'être décrite, sauf que les joints 23 et 24 entre les volets latéraux 11 et 12 de la langue A pliée vers l'extérieur de la patte d'extrémité 13 sont supprimés, permettant l'emploi d'une soupape de remplissage.
Après remplissage du sac, les joints 23 et 24 précédemment omis peuvent être effectués si on le désire, ou la pression exercée par le contenu du sac, par exemple une matière granulaire sèche, peut être utilisée pour fermer la soupape.
I1 est évident que la partie supérieure et le fond du sac ne sont pas forcément formés de la même façon. Par exemple, une embouchure du sac peut être fermée, après remplissage, au moyen d'un simple scellage pincé à chaud de l'extrémité ouverte aplanie, ou par couture ou par collage.