FR2550758A1 - Procede et dispositif pour la fabrication d'un emballage - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'UN EMBALLAGE. CE DISPOSITIF COMPREND UN POSTE DE THERMOSCELLAGE 1, UNE PARTIE SUPERIEURE 2 ET UNE PARTIE INFERIEURE MOBILE 3 POSSEDANT UNE CHAMBRE 9 POUR RECEVOIR L'ALVEOLE 26, LEQUEL EST RELIE A UN GENERATEUR DE VAPEUR 31. L'INVENTION TROUVE SON APPLICATION PRINCIPALE DANS LA FABRICATION DES EMBALLAGES PLASTIQUES.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'UN EMBALLAGE.
L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'un emballage, procédé consistant à former un alvéole à partir d'une feuille rétractable par emboutissage, à introduire l'objet à emballer dans l'alvéole, à placer une couverture sur l'alvéole, à placer l'alvéole dans une chambre entourant l'alvéole, à faire le vide dans la chambre, à chauffer la feuille à une température de retrait et à fermer l'alvéole, avec sa couverture, par soudage ou thermoscellage, ainsi 10 qu'un dispositif d'emballage pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît déjà un procédé de ce genre à partir du brevet allemand DE-PS 23 64 565 Dans ce procédé, le retrait de la feuille formant l'alvéole est réalisé par une mise 15 en contact de la feuille, sur toute sa surface, avec des parois chauffées, ce qui la chauffe à la température de retrait Il est alors nécessaire d'adapter la position des parois chauffées à la forme de l'alvéole, de façon à ne pas provoquer, avant le retrait, une extension supplémentaire 20 de la feuille quand on l'appuie contre les parois Il en résulte que chaque disposition de paroi ne convient qu'à une taille d'alvéole De plus, la feuille, quand on l'enlève des parois chauffées, n'est plus chauffée et risque donc de se refroidir rapidement quand on l'appuie contre le produit à 25 emballer, ce qui peut conduire à un arrêt prématuré du
processus de retrait.
On connaît à partir de DE-OS 23 60 847 un procédé d'emballage dans lequel des éléments de construction entourés d'une feuille rétractable sont placés dans un autoclave 30 pour y subir l'action de la vapeur, les feuilles étant recouvertes d'étoffes Du fait de la température de la vapeur, qui dépasse 100 C, les feuilles sont chauffées jusqu'à une température de ramollissement De plus, il
n'est pas possible d'assurer une régulation de l'élévation 35 de température jusqu'à une température finale prédéfinie.
L'invention a pour but de créer un procédé pour la fabrication d'un emballage du type décrit ci-dessus, et permettant de chauffer d'une manière régulée des alvéoles de différentes dimensions à une certaine température de retrait, et d'assurer un apport efficace de chaleur à la
feuille même pendant le retrait proprement dit.
Ce but est atteint par un procédé tel que décrit cidessus, caractérisé en ce que l'on introduit de la vapeur d'eau chauffée dans la chambre dans laquelle on a fait le
vide, pendant un temps suffisant pour que soit atteinte une pression dont la température de saturation soit essentiel10 lement égale à la température de retrait.
Le dispositif d'emballage selon l'invention possède un poste de thermoscellage, lequel est constitué d'une partie supérieure de moule équipée d'un élément chauffant et d'une partie inférieure de moule, pouvant se déplacer par rapport à la partie supérieure du moule et possédant une chambre destinée à recevoir l'alvéole, la chambre se trouvant dans la partie inférieure du moule étant reliée à un
dispositif de production de vapeur.
La feuille est chauffée par la chaleur de condensation 20 cédée par lav apeur Du fait de la quantité importante de chaleur de condensation, la condensation d'une faible quantité de vapeur d'eau sur la feuille suffit pour la chauffer efficacement à la température nécessaire au retrait; de plus, et en conséquence de ce qui précède, la température 25 de la feuille est toujours proche de la température de saturation de la vapeur Comme il existe une relation entre la température de saturation et la pression de vapeur, il suffit de connaître la pression de vapeur instantanée pour connaître aussi la température de la feuille, ce qui permet 30 d'effectuer un chauffage exactement jusqu'à une température finale prédéfinie L'apport de chaleur par condensation s'effectue alors tout d'abord uniformément par l'intermédiaire de l'alvéole, indépendamment de sa forme, et cet
apport de chaleur se poursuit aussi pendant le retrait lors 35 du positionnement de la feuille autour du produit à emballer.
Cette façon de faire empêche un refroidissement trop rapide des zones de la feuille qui s'appuient en premier sur le produit à emballer, par le fait que, sur ces zones un peu plus froides, l'apport de chaleur est beaucoup plus important en raison d'une condensation elle-même plus importante Pour empêcher que l'alvéole, lors du chauffage, subisse un affais5 sement, il reçoit, de préférence par en-dessous, une pression supérieure à la pression agissant sur l'alvéole
par en-dessus.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention,
la vapeur d'eau est surchauffée.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les
parois de la chambre sont chauffées à une température supérieure à la température de saturation de la vapeur d'eau.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on diminue la pression, pendant le chauffage de la feuille, dans l'espace qui entoure l'objet à emballer mais intérieur à l'alvéole, jusqu'à une pression inférieure à celle régnant
dans la chambre qui entoure l'alvéole.
L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, qui représentent des 20 exemples de réalisation de l'invention, dessins dans
lesquels: La Figure 1 est un schéma d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention; La Figure 2 est un schéma d'une autre forme de réalisa25 tion du dispositif selon l'invention, et La Figure 3 est un diagramme pression/température, au
poste de thermoscellage du procédé selon l'invention.
La Figure 1 présente une coupe du poste de thermoscellage 1, lequel possède une partie supérieure de moule 2 30 et une partie inférieure de moule 3 La partie supérieure de moule 2 possède, sur sa face dirigée vers la partie inférieure de moule 3, une chambre supérieure 4 formant un évidement, dans laquelle est disposée une plaque de thermoscellage chauffée 5 possédant un élément chauffant 5 ' La 35 partie inférieure de moule 3 est constituée comme un récipient ouvert vers la partie supérieure de moule 2, récipient dont les parois latérales 6, 7, ainsi que le fond 8,
entourent une chambre 9.
La chambre supérieure 4 et la chambre 9 peuvent être reliées à une pompe à vide 12, respectivement par l'intermédiaire d'une conduite de liaison 10 et d'une conduite de liaison 11 Chacune des conduites de liaison 10, 11 possède un robinet d'arrêt 13, 14 et, respectivement dans les zones 15, 16 des conduites de liaison 10, 11, entre les chambres 4, 9 et les robinets d'arrêt 13, 14, une dérivation 19, 20 allant à l'atmosphère, et pouvant être fermée grâce à des 10 robinets d'aération 17, 18 Il est prévu dans chacune des zones 15, 16 un manomètre 21, 22, constitué d'un vacuomètre à contact à deux positions présélectionnées, lesquelles sont
ajustées de la manière qui sera décrite ci-après.
Entre la partie supérieure de moule 2 et la partie inférieure de moule 3 est disposé, des deux cÈtés, un dispositif de transport 23, 24, qui saisit latéralement une feuille 25, dans laquelle est formée un alvéole 26, et la transporte au poste de thermoscellage 1 Pour permettre l'introduction de l'alvéole dans le poste de thermo20 scellage, la partie inférieure de moule 3 peut se déplacer verticalement dans les deux sens, comme indiqué par la double flèche 27 On installe au-dessus de l'alvéole 26 une couverture 28 ayant approximativement la largeur de la plaque de thermoscellage 5, mais un peu plus étroite que la 25 chambre supérieure 4, de sorte qu'il se crée un certain espace 29, 30 entre les bords: de la couverture 28 et de la plaque de thermoscellage 5 et les parois latérales de la
partie supérieure de moule 2.
Il est prévu au-dessous de la partie inférieure de 30 moule 3 un générateur de vapeur 31, dont l'entrée 32 est reliée à une conduite d'eau 34 par l'intermédiaire d'une conduite 33 et dont la sortie est reliée à la chambre 9
par l'intermédiaire d'un orifice 36 aménagé dans le fond 8.
Entre son entrée 32 et sa sortie 35, le générateur de 35 vapeur 31 présente un espace intérieur cylindrique 37, lequel est entouré des parois chauffées 38, 39 d'une enveloppe 40 Il est prévu dans l'espace intérieur 37 un corps cylindrique 41, dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur de l'espace intérieur 37 et dont la longueur est presque égale à la longueur de l'espace intérieur 37 Le corps 41 présente sur sa surface latérale, sur toute sa longueur, une gorge filetée 42 sous la forme d'un filetage extérieur, lequel, par l'intermédiaire de canaux 43, 44 aménagés dans les parois frontales, est reliée respectivement à l'entrée 32 et à la sortie 35 du générateur de vapeur La gorge filetée 42 forme ainsi la seule liaison entre l'entrée 32 et la sortie 35, sous la forme d'un système capillaire ou d'un canal étroit, dont la surface chauffée importante suffit à vaporiser complètement l'eau amenée à l'entrée 32 Le chauffage du corps 41 est réalisé par le contact avec les parois chauffées 38, 39, mais on peut aussi prévoir un chauffage distinct du corps 41 Le générateur de vapeur est directement fixé à la partie inférieure de moule 3, dont les parois latérales 6 et 7, et le fond 8, sont eux aussi chauffables par les éléments chauffants 45,
46, 47, 48.
Il est prévu dans la conduite 33 un robinet 49, lequel, par l'intermédiaire d'une conduite 50, est relié à une sortie 51 d'un dispositif de commande 52 Le dispositif de commande 52 possède en outre des sorties 53, 54, 55, 56, lesquelles sont reliées respectivement aux robinets 18, 14, 25 13,17, ainsi que des entrées 57, 58, reliées respectivement aux manomètres 21 et 22 La constitution et le fonctionnement du dispositif de commande vont être décrits ci-après, par
référence à la Figure 3.
Pour fabriquer un emballage, on remplit l'alvéole 26 30 d'un produit 59, on abaisse la partie inférieure de moule 3 et on déplace l'alvéole 26, remplie du produit 59, dans la position indiquée sur la Figure 1, à l'aide du dispositif de transport 23 situé en-dessous de la partie supérieure de moule 2 La partie inférieure de moule 3 se déplace 35 ensuite vers le haut, et l'alvéole 26 pénètre dans la chambre 9 Simultanément à l'alvéole 26, le couvercle 28, sous la forme d'une feuille supérieure, est introduit dans le poste de thermoscellage 1, et, avec l'alvéole 26, limite un espace 60 dans lequel se trouve le produit 59 L'espace est en liaison avec la chambre supérieure 4 par l'intermédiaire des espaces 29, 30, tandis que la zone 61 de la chambre 9, qui entoure l'alvéole 26 sur sa face extérieure, est nettement séparée de la chambre 4 et de l'espace 60,
respectivement par la feuille 25 et l'alvéole 26.
Après fermeture du poste de thermoscellage 1, le dispositif de commande 52 ferme les robinets 17 et 18 et 10 ouvre les robinets 13 et 14 La pompe à vide crée une dépression, par l'intermédiaire de la conduite 10 et de la conduite 11, respectivement dans la chambre supérieure 4 et l'espace 60 qui lui est relié, et la zone 61 de la
chambre inférieure 9.
La pression, ou l'évolution de la pression du point A (courbe en tirets de la Figure 3) est indiquée par les manomètres 21, 22 Quand on atteint le vide voulu dans la zone 61 (point B, Figure 3), de préférence entre 103, et 2 103 Pa, le manomètre 22 émet un signal vers le dispositif de 20 commande 52, lequel ferme le robinet 14 Il en résulte que ce n'est que dans la chambre supérieure 4 et dans l'espace que la pression continue à diminuer, jusqu'à ce que l'on atteigne une pression de préférence comprise entre 200 et
1000 Pa.
Simultanément à la fermeture du robinet 14, ou immédiatement après cette fermeture, l'unité de commande 52 ouvre le robinet 49, ce qui permet à l'eau de la conduite d'eau 34 de s'écouler dans le générateur de vapeur 31 L'eau pénètre dans la zone du fond du générateur de vapeur 31, puis elle est chauffée par contact avec les surfaces du générateur de vapeur, chauffées par exemple à 150 à 200 C, puis elle est vaporisée; enfin, sous l'effet d'une dilatation lors de la vaporisation, elle remonte la gorge filetée 42 et pénètre dans la zone 61 sous forme de vapeur par l'orifice 36 De préférence, la vaporisation s'effectue déjà dans la zone du fond du générateur de vapeur ou dans la partie inférieure de la gorge filetée 42, de sorte que la vapeur, quand elle
continue à remonter la gorge filetée 42, est surchauffée.
Quand la pression, dans la zone 61, est élevée au point que la température de saturation de la vapeur, à cette pression, et selon la courbe vapeur/pression, est supérieure à la 5 température de l'alvéole 26, une partie de la vapeur se condense sur la face extérieure de l'alvéole 26 et chauffe cette dernière en cédant sa chaleur de condensation Toutefois, comme l'apport de vapeur conduit à une élévation de la pression dans la zone 61, on a aussi une élévation de la 10 température de saturation d'après la relation ressortant de la courbe vapeur/pression de l'eau, ce qui a pour conséquence une condensation plus poussée sur la feuille et donc une poursuite du chauffage de cette dernière Cette augmentation de la pression et de la température est représentée sur la Figure 3 par la ligne portant la flèche C L'apport de vapeur, et donc le chauffage de l'alvéole 26 par condensation, se poursuivent jusqu'à ce que l'on ait dans la zone 61 une pression pour laquelle la température de saturation est tellement élevée que la feuille 25, sous l'effet de la condensa20 tion, atteint une température suffisamment élevée pour que la feuille 25, dans la zone de l'alvéole 26, subisse un retrait en, raison de la libération des forces de rétraction latentes Cette pression est de préférence comprise entre
5.104 et 7 104 Pa,ce qui correspond à une température de 25 saturation d'environ 80 à 90 C (point D sur la Figure 3).
Comme la température de l'alvéole 26 est, du fait de la chaleur de condensation cédée, toujours proche de la température de saturation, il en résulte une élévation de la température de l'alvéole à environ 80 C Du fait des forces 30 de rétraction libérées par cette élévation de température, la feuille 25 s'appuie, dans la zone de l'alvéole 26, contre le produit 59 Comme l'introduction de vapeur d'eau élève la pression dans la zone 61 par rapport à la pression régnant dans la chambre supérieure 4 et dans l'espace 60, 35 la feuille 59, dans la zone de l'alvéole 26, est comprimée contre le produit 59 et appuie ce dernier vers le haut, contre le couvercle 28, de sorte que la feuille qui ne s'appuie pas directement contre le produit peut subir une rétraction en retour vers l'alvéole 26, avec réduction de
l'espace 60 à un minimum.
Dès que le manomètre 22 a constaté dans la zone 61 (au point D) une pression ayant atteint une valeur supérieure, par exemple de 5 104 Pay, définie en fonction du matériau de la feuille, l'unité de commande 52 ferme le robinet 49 La plaque de thermoscellage 5 se déplace ensuite vers le bas, et assure le thermoscellage de la feuille supérieure 28 et de la feuille 25 L'unité de commande 52 ferme alors le robinet 13 et ouvre les robinets 17 et 18, ce qui assure une aération de la totalité du poste de thermoscellage 1 Grâce à un déplacement vers le bas de la partie inférieure de moule 3, l'emballage fermé peut être éloigné du poste de thermoscellage, avec introduction d'un nouvel alvéole rempli 26 dans le poste de thermoscellage. Les parois latérales 6, 7 et le fond 8 de la partie inférieure de moule 3 sont maintenus à l'aide des éléments 20 chauffants 45, 46, 47, 48, à une température toujours supérieure à la température de saturation de la vapeur d'eau dans la zone 61, de préférence à 100 à 120 C On empêche ainsi que de la vapeur d'eau se condense sur la face intérieure de la partie inférieure de moule 3, avec création d'une accumu25 lation d'eau Grâce à ce chauffage, on peut en outre avoir une consommation économique de vapeur car, sinon, une partie importante de la vapeur amenée risque-de se recondenser immédiatement sur les parois 6, 7 et sur le fond 8, avec
comme conséquence une-lente augmentation de la pression dans 30 la zone 61.
Dans l'exemple de réalisation décrit, la vapeur est produite à l'aide d'un générateur de vapeur 31, lequel est fixé directement à la partie inférieure de moule 3 Dans la forme de réalisation présentée sur la Figure 2, il est 35 prévu un générateur de vapeur ou source de vapeur distinct 31, lequel peut représenter par exemple aussi l'alimentation centralisée de vapeur d'une entreprise La source de vapeur
31 est reliée à la chambre 9 par une conduite de vapeur 62.
Il est prévu dans la conduite de vapeur 62 une soupape de vapeur 63, laquelle peut être actionnée par l'unité de
commande 52 de façon à permettre un ajustement de la pres5 sion souhaitée dans la zone 61, de la manière décrite cidessus.
Bien que la condensation et la cession de chaleur correspondante s'effectuent de préférence sur les zones de l'alvéole 26 s'appuyant contre le produit 29 et donc plus 10 froides, la chaleur cédée à la feuille crée, par condensation sur les zones de la feuille qui ne sont pas en contact avec le produit, par exemple des plis, et du fait de l'absence de chaleur cédée au produit, un retrait avantageux de ces zones Ainsi, le chauffage de l'alvéole 26 assure, grâce à la condensation, une rétraction en retour des plis, la feuille pouvant alors s'appuyer sur toute sa surface même
sur des produits présentant une surface irrégulière.
La plage de températures dans laquelle sont libérées les forces de rétraction dépend du matériau utilisé pour la 20 feuille Il est possible de s'adapter à ces températures variables grâce à une présélection de la pression finale à laquelle l'apport de vapeur dans la zone 61 se termine Pour cette adaptation, il suffit d'ajuster en conséquence la
deuxième position de présélection du manomètre 22.
Claims (10)
1 Procédé pour la fabrication d'un emballage, consistant à former un alvéole à partir d'une feuille rétractable, par emboutissage, à introduire l'objet à emballer dans l'alvéole; à recouvrir l'alvéole d'une couverture; à mettre l'alvéole dans une chambre entourant l'alvéole; à faire le vide dans la chambre; à chauffer la chambre à une température de retrait et à fermer l'alvéole, avec sa couverture, par soudage ou thermoscellage, caractérisé en 10 ce qu'on introduit de la vapeur d'eau chauffée dans la chambre dans laquelle on a fait le vide, pendant un temps suffisant pour atteindre une pression dont la température de saturation soit essentiellement égale à la température
de retrait.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la vapeur d'eau est surchauffée.
3 Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 ou 2, caractérisé en ce que les parois de la chambre sont
chauffées à une température supérieure à la température de 20 saturation de la vapeur d'eau.
4 Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que l'on diminue la pression régnant dans l'espace entourant l'objet à emballer et intérieur à l'alvéole, pendant le chauffage de la feuille, jusqu'à une valeur inférieure à la pression régnant dans la
chambre qui entoure l'alvéole par son extérieur.
Dispositif d'emballage pour la mise en oeuvre du
procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,
possédant un poste de thermoscellage, lequel présente une partie supérieure de moule avec un élément chauffant et une partie inférieure de moule, pouvant se déplacer par rapport à la partie supérieure du moule, et possédant une chambre pour recevoir l'alvéole, caractérisé en ce que la chambre ( 9)
est, dans la partie inférieure de moule ( 3), reliée à un 35 dispositif générateur de vapeur ( 31).
6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre supérieure ( 4) formée dans la partie 1 1 supérieure de moule ( 2) et la chambre ( 9) peuvent chacune être reliée, par l'intermédiaire d'une conduite de liaison ( 10, 11), au choix au c 6 té aspiration d'une pompe à vide
( 12), ou à l'atmosphère.
7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications
ou 6, caractérisé en ce que le dispositif générateur de vapeur ( 31) possède une enveloppe chauffée ( 40) ayant un espace intérieur cylindrique ( 37), dans lequel est installé un corps cylindrique ( 41), dont le diamètre extérieur corres10 pond au diamètre intérieur de l'espace intérieur ( 37) et qui, sur sa surface cylindrique extérieure, présente une gorge filetée ( 42), s'étendant d'une face frontale jusqu'à la
face frontale opposée du corps ( 41).
8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parois ( 6, 7, 8) qui entourent la chambre ( 9)
possèdent un élément chauffant ( 45, 46, 47, 48).
9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications
à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu entre le dispositif générateur de vapeur ( 31) et la partie inférieure de moule ( 3) une conduite de vapeur ( 62) possédant une soupape
de vapeur ( 63).
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