CH627963A5

CH627963A5 - Procede de fermeture d'une manche en materiau thermo-plastique par soudure et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede.

Info

Publication number: CH627963A5
Application number: CH277879A
Authority: CH
Inventors: Gaston Fagniart; Jean-Pierre Lemaire
Original assignee: Vacuum Capatainer Int
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1979-03-26
Publication date: 1982-02-15
Also published as: OA06364A; AU4529979A; NL7901963A; BE874717A; DE2911942A1; AU524372B2; LU81022A1; GB2043529B; FR2416781B1; GB2043529A; US4243448A; FR2416781A1

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de fermeture d'une manche en matériau thermoplastique par soudure.

Elle vise notamment, mais non exclusivement, la soudure d'une manche cylindrique d'une seule pièce en matière plastique souple, comme par exemple le col de remplissage d'une poche utilisée pour le conditionnement sous vide de produits divisés en vrac et en grande masse selon des procédés connus.

Un tel col, qui présente généralement une épaisseur de l'ordre du millimètre en un matériau thermofusible tel que le polyéthylène, est généralement scellé de façon étanche par action thermique, ce col étant comprimé sous la forme de deux parois accolées entre deux mâchoires massives portées à une température suffisante pour assurer la fusion et la soudure de la matière dans la zone à sceller.

Une telle façon de procéder, qui amène à chauffer la zone de contact des deux parois accolées, c'est-à-dire en réalité la seule zone dont il est utile de provoquer la fusion en vue de sa soudure, à travers ces parois comporte plusieurs inconvénients.

L'un de ces inconvénients réside dans le contrôle très difficile du fiuage de la matière en fusion lors de la pénétration des mâchoires dans celle-ci, inconvénient encore renforcé par de fréquentes irrégularités d'épaisseur du col sur son pourtour, et par la différence d'épaisseur souvent constatée d'un col à l'autre.

Il est en outre difficile de déterminer un temps de soudure optimal exact compte tenu de ces différences d'épaisseur d'un col à l'autre ou sur le pourtour d'un même col.

Pour remédier à ces inconvénients, l'invention propose un procédé et un dispositif de soudure par friction, qui présentent l'avantage de ne provoquer un échauffement et une fusion que des zones en contact des deux parois accolées.

Un procédé de soudure par friction est déjà connu, mais il s'applique à deux pièces distinctes rigides qui sont maintenues rigidement et qui, moyennant un jeu qui leur permette de se déplacer l'une par rapport à l'autre en restant en contact sous pression, peuvent être soudées par friction.

Le procédé et le dispositif selon l'invention diffèrent des procédé et dispositif de soudure par friction actuellement connus en ce qu'ils ne s'appliquent qu'à une seule pièce, les deux parois à souder n'étant en fait qu'une seule et même paroi de section, par exemple circulaire, avant la soudure, le mouvement de friction aboutissant à cette soudure jouant sur la souplesse de cette paroi unique au niveau des plis de celle-ci reliant les deux parois élémentaires définies par son aplatissement.

Le procédé selon l'invention, pour la fermeture d'une manche en matériau thermoplastique souple par soudure, est caractérisé en ce que l'on aplatit la manche dans la zone à souder, pour donner à sa paroi la configuration de deux parois accolées reliées par deux plis plats orientés parallèlement à la direction générale de la manche dans ladite zone, on applique les deux parois l'une contre l'autre sous pression dans ladite zone, on anime les deux parois d'un mouvement relatif alternatif dans ladite zone en les maintenant accolées sous pression, pour provoquer un échauffement de leurs faces en regard dans ladite zone et leur fusion localisée, puis on arrête le mouvement et l'on provoque la soudure des zones fondues par refroidissement.

L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en œuvre donné à titre d'exemple, ainsi qu'aux dessins annexés qui font partie intégrante de cette description.

La fig. 1 montre une vue en perspective de la partie supérieure d'une poche prévue pour le conditionnement sous vide de matériaux divisés en vrac et en grande masse, cette poche présentant un col susceptible d'être scellé hermétiquement selon l'invention.

La fig. 2 montre une vue du col en cours de soudure selon l'invention, suivant une direction perpendiculaire à la direction générale de ce col.

La fig. 3 montre une vue en coupe par le plan III-III de la fig. 2.

La fig. 1 illustre la partie supérieure d'une poche 1 réalisée, par exemple, en une seule pièce en un matériau thermoplastique tel que le polyéthylène, la paroi de cette poche présentant une épaisseur, par exemple de l'ordre du millimètre, telle qu'elle conserve de la souplesse, mais soit néanmoins résistante.

La poche 1 présente une forme générale sensiblement parallélêpi-pêdique, de forme par exemple cylindrique de révolution autour d'un axe 3 et formant saillie hors de la poche; la paroi de ce col 2, réalisée comme le reste de la paroi de la poche en un matériau thermofusible et généralement en une seule pièce avec une épaisseur sensiblement égale, est destinée à être scellée de façon étanche, par mise en œuvre

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de l'invention, par exemple dans une zone 4 orientée transversalement par rapport à sa direction générale définie par l'axe 3.

A cet effet, comme le montrent les fig. 2 et 3, on commence par aplatir le col 2 au moyen de deux mâchoires 5 et 6 présentant des faces en vis-à-vis, respectivement 7 et 8, situées parallèlement de part et d'autre du col 2 et présentant, suivant une direction transversale par rapport à l'axe 3, une dimension supérieure à la longueur de la demi-circonférence extérieure du col, la dimension de ces faces parallèlement à l'axe 3 étant, quant à elle, bien inférieure à cette dimension; en pratique, la mâchoire 6 présente, parallèlement à l'axe 3, une dimension inférieure à la dimension correspondante de la mâchoire 5, les deux mâchoires étant cependant situées selon un même plan moyen 9 orienté transversalement par rapport à l'axe 3 au niveau de la zone 4 à souder.

Les faces 7 et 8 peuvent présenter une forme générale plane comme dans l'exemple illustré, ou présenter des formes courbes complémentaires, leur forme devant cependant être propre à autoriser leur déplacement suivant le plan 9, parallèlement à elles-mêmes, en leur conservant une distance mutuelle constante en tout point.

De préférence, les faces 7 et 8 sont striées pour adhérer au mieux à la paroi du col, qu'elles doivent entraîner par friction comme il apparaîtra plus loin.

Lorsque le col 2 est aplati par les mâchoires 5 et 6, sa paroi présente dans la zone 4 la configuration de deux parois accolées par une face correspondant à la face interne 10 du col, respectivement 2a et 2b, ici plates comme les faces 7 et 8, ces deux parois 2a et 2b étant rel'ées par deux plis plats, respectivement 2c et 2d, orientés parallèlement à la direction générale 3 du col.

Aux deux mâchoires 5 et 6 sont appliqués des efforts antagonistes schématisés par les flèches F, orientées perpendiculairement aux faces 7 et 8, qui appliquent les parois élémentaires 2a et 2b l'une contre l'autre avec une pression prédéterminée.

L'une des mâchoires, par exemple la mâchoire 5, est fixe et l'autre mâchoire, ici 6, est maintenue par fixation élastique et solidaire d'un bras 11 qui la relie à un dispositif vibrateur 12, par exemple constitué de deux vibrateurs 13 de type connu maintenus par fixation élastique et tournant en sens inverse, pour communiquer à la mâchoire 6 un mouvement alternatif suivant une direction 14 parallèle à sa face 8 et à la face 7 de la mâchoire 5, suivant le plan 9.

Au cours de ce mouvement, les efforts F étant maintenus afin que les parois 2a et 2b restent accolées sous pression par la face interne 10 du col, ces deux parois 2a et 2b sont animées d'un mouvement relatif alternatif suivant la direction 14 du fait qu'elles sont solidaires par friction respectivement de la mâchoire 5 et de la mâchoire 6 frottant l'une contre l'autre au niveau de la face 10, et s'échauffant; les plis 2c et 2d roulent sur eux-mêmes alternativement dans un sens et dans l'autre, les zones de la paroi du col 2 situées à proximité immédiate de ces plis 2c et 2b faisant alternativement partie des parois 2a et 2b; ce mouvement se traduit également par une friction de la matière sur elle-même, au niveau de la face 10 du col, à proximité immédiate des plis 2c et 2d, et il se produit également dans cette zone un échauffement de la matière.

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Si la fréquence et l'amplitude du mouvement relatif des deux mâchoires 5 et 6 schématisé par la double flèche 14 et si la pression avec laquelle les deux parois 2a et 2b s'appliquent l'une contre l'autre au niveau de leur face 10 sous l'action des efforts antagonistes F imposés aux mâchoires 5 et 6 sont choisies de façon appropriée, réchauffement qui apparaît ainsi sur la totalité de la face 10 dans la zone 4 se traduit par une fusion localisée de la matière à ce niveau, après un temps de mouvement relatif alternatif des deux mâchoires facile à déterminer; les efforts antagonistes F accentuent l'effet de friction mutuelle des parois 2a et 2b au niveau de la face 10, ce qui accélère réchauffement et provoque, après fusion de la matière, un mélange de cette matière appartenant initialement respectivement à la paroi 2a et à la paroi 2b.

Si l'on interrompt alors le mouvement relatif des deux parois 2a et 2b en conservant l'application des efforts antagonistes F aux mâchoires 5 et 6 et si l'on provoque ou autorise alors le refroidissement de la matière, la matière des parois 2a et 2b intimement mêlée se solidifie, et l'on obtient une soudure étanche de ces deux parois du pli 2c au pli 2d, c'est-à-dire le scellage transversal étanche du col 2 dans la zone 4.

Il est à noter que le refroidissement et la solidification de la matière en fusion peuvent être consécutifs au seul arrêt du mouvement relatif imposé par les mâchoires 5 et 6, sans qu'il soit nécessaire de provoquer le refroidissement. En effet, la masse de matière en fusion est très petite par rapport à la masse de matière solide froide qui l'environne, ce qui, après arrêt du mouvement relatif alternatif des mâchoires, provoque spontanément un refroidissement et une solidification pratiquement instantanés de la matière en fusion; il en résulte la possibilité d'ouvrir les deux mâchoires pour dégager le col scellé immédiatement après l'arrêt du dispositif vibrateur 12.

Naturellement, le procédé est susceptible de nombreuses variantes, notamment quant à l'amplitude et à la fréquence du mouvement relatif des deux mâchoires 5 et 6, quant à l'intensité des efforts F et quant aux dimensions des mâchoires 5 et 6; ces valeurs varient notamment en fonction des dimensions du col 2 ou plus généralement de la manche à fermer transversalement, et notamment de l'épaisseur de la paroi de ce col ou de cette manche.

A titre d'exemple non limitatif, on a obtenu de bons résultats quant à la soudure d'une manche telle qu'un col 2 en polyéthylène d'une épaisseur de l'ordre de 1 mm en appliquant aux mâchoires 5 et 6, auxquelles s'appliquaient des efforts antagonistes de 2,81, un mouvement relatif tel que schématisé en 14 d'une amplitude de l'ordre de 3 à 4 mm à une fréquence de l'ordre de 50 Hz.

On a pu obtenir ainsi une soudure parfaitement étanche, permettant de conserver le vide à l'intérieur de la poche 1.

Naturellement, la largeur de la soudure obtenue, c'est-à-dire sa dimension sur la paroi soudée perpendiculairement au plan moyen 9 des mâchoires 5 et 6, est fonction de la dimension, perpendiculairement à ce plan 9, de la mâchoire la plus mince, c'est-à-dire ici de la mâchoire 6.

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Claims

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1. Procédé de fermeture d'une manche en matériau thermoplastique souple par soudure, caractérisé en ce que l'on aplatit la manche dans la zone à souder, pour donner à sa paroi la configuration de deux parois accolées, reliées par deux plis plats orientés perpendiculairement à la direction générale de la manche dans la zone, on applique les deux parois l'une contre l'autre sous pression dans la zone, on anime les deux parois d'un mouvement relatif alternatif dans la zone en les maintenant accolées sous pression, pour provoquer un échauffement de leurs faces en regard dans la zone et leur fusion localisée, puis on interrompt le mouvement et l'on provoque la soudure des zones fondues par refroidissement de celles-ci.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement relatif est orienté perpendiculairement à la direction générale de la manche.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte:

— deux mâchoires présentant en vis-à-vis des faces de forme complémentaire propres à entrer en contact avec la manche suivant une zone orientée sensiblement transversalement par rapport à la direction générale de celle-ci, respectivement de part et d'autre de cette manche,

— des moyens pour appliquer les mâchoires l'une vers l'autre sous pression,

— des moyens pour animer les mâchoires d'un mouvement relatif alternatif en maintenant les faces à distance constante.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des mâchoires est fixe et l'autre mâchoire est reliée aux moyens pour animer les mâchoires d'un mouvement relatif alternatif.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la face de l'une des mâchoires présente, suivant la direction générale de la manche, une dimension supérieure à la dimension correspondante de la face de l'autre mâchoire.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face de la mâchoire fixe présente, suivant la direction générale de la manche, une dimension supérieure à la dimension correspondante de la face de la mâchoire mobile.

7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les faces des mâchoires présentent transversalement par rapport à la direction générale de la manche une dimension supérieure à la longueur de la demi-circonférence externe de la manche.

8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les moyens pour animer les mâchoires d'un mouvement relatif alternatif comportent des moyens pour les déplacer l'une par rapport à l'autre suivant une direction perpendiculaire à la direction générale de la manche.

9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les faces portent des aspérités.

10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que les faces présentent une forme générale approximativement plane.