FR2805198A1 - Procede de fabrication de tubes par soudure au laser - Google Patents

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typically
strip
edge
tube
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English (en)
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Michel Bosshardt
Michel Duvaley
Didier Bauchiere
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Albea Tubes France SAS
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Cebal SAS
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Abstract

Dans ce procédé :a) on approvisionne une bande (1),b) on la guide et on la roule pour mettre en regard ses bords (2, 3), c) on soude au laser lesdits bords, et on comprime les bords soudés, de manière à former ledit tube,d) on entraîne ledit tube à une vitesse V, et on découpe à longueur des portions de tubes, ce procédé étant caractérisé en ce que :1) on approvisionne un matériau en bande (1) présentant une résistance à la flexion comprise entre 5 et 10 N mesurée selon une méthode dite de la lame d'appui, 2) on la guide d'abord selon l'axe travers Y grâce à un moyen de guidage latéral,3) on roule ladite bande, autour d'un mandrin central (62) fixe à bande mobile de transport (620), en repoussant ses bords (2, 3), compte tenu de ladite résistance à la flexion de ladite bande, de manière à former une cavité E de scellage 4) on dirige vers ledit espace E un faisceau laser (5) apportant au moins la moitié de la quantité d'énergie nécessaire pour souder les bords (2) et (3), 5) on comprime lesdits bords en apportant éventuellement le complément d'énergie nécessaire pour obtenir ladite quantité d'énergie, de manière à les souder et à former ainsi ledit tube.

Description

t
PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES PAR SOUDURE AU LASER
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne la fabrication de tubes dans le domaine de la cosmétologie, hygiène et pharmacie, tubes, typiquement en matière plastique, formés par roulage d'une
bande et par soudure au laser des bords de la bande.
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît déjà la fabrication classique de tubes par roulage d'une bande et soudure
thermique, par induction, des bords mis en regard.
On sait aussi former un tube et effectuer une soudure axiale des bords par un apport
énergétique dû à un faisceau d'un rayonnement laser.
Ainsi, le brevet US 4,540,392 divulgue le formation de tubes de carton revêtus typiquement de PE, en roulant une bande et envoyant un faisceau laser entre les rebords
à souder mis en regard.
Dans la demande européenne n 237 192, un dispositif, tel un prisme, est placé entre les
surfaces à souder pour réfléchir le faisceau laser sur chacune des surfaces à souder.
Dans la demande allemande n 38 13 570, des réflecteurs sont utilisés) l'extérieur des films à souder pour confiner le faisceau laser dans la matière à réchauffer en vue de la soudure.
PROBLEMES POSES
Un premier problème des procédés conventionnels connus pour la fabrication des tubes concerne la vitesse de fabrication: les procédés connus offrent une vitesse de
production typique qui plafonne à 30 m/min.
En effet, dans le procédé classique, on ne peut augmenter la vitesse de production car, compte tenu de la nature des matériaux en jeu et des propriétés thermiques de ces matériaux, notamment en ce qui concerne le transfert de chaleur, il n'est pas possible de
réchauffer / refroidir plus vite les bords à souder.
Dans le procédé de soudure au laser, on ne peut augmenter les cadences de production sous peine d'obtenir des tubes présentant une soudure sinon défectueuse, du moins pas
assez fiable pour constituer la base d'un procédé industriel.
Un premier objet de l'invention est un procédé permettant d'augmenter d'au moins 50%
la cadence de production.
Un second problème se présente lorsqu'on utilise comme bande de départ, une bande comprenant une couche centrale d'EVOH comme matériau barrière. En effet, il importe dans ce cas de disposer d'un procédé permettant d'obtenir un tube dont les bords soudés
masquent ou enrobent la couche centrale d'EVOH sensible à l'humidité.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Selon l'invention, dans le procédé de fabrication d'un tube, typiquement en matière plastique, sur une ligne de fabrication: a) on approvisionne une bande en ladite matière plastique, b) on guide ladite bande et on la roule pour mettre en regard les bords de ladite bande, c) on soude au laser lesdits bords selon une génératrice dudit tube d'axe de révolution X, typiquement cylindrique, et on comprime les bords soudés, de manière à former ledit tube, d) on entraîne ledit tube et ladite bande à une vitesse V, et, typiquement, on découpe à longueur des portions de tubes d'une longueur prédéterminée, procédé caractérisé en ce que: 1) on approvisionne un matériau en bande présentant une résistance à la flexion, mesurée selon la méthode dite de la lame d'appui, allant de 5 à 10 N, 2) avant roulage de ladite bande, on la guide d'abord selon l'axe travers Y grâce à un moyen de guidage latéral, de manière à garantir un positionnement latéral fixe de ladite s bande par rapport à l'axe long X du tube, 3) on roule ladite bande, autour d'un mandrin central fixe à bande mobile de transport, en repoussant ses bords, compte tenu de ladite résistance à la flexion de ladite bande, à l'aide de moyens de roulage, et typiquement vers le haut, de manière à mettre en regard les bords de la bande en formant une cavité ou un espace E de scellage présentant, sur une longueur L et dans le plan Pyz perpendiculaire à l'axe X, une section, typiquement triangulaire, variable avec l'abscisse 1 allant de 0 à L, le sommet de ladite section triangulaire étant formée par la jonction d'un bord dit inférieur de la bande, de largeur li entre son extrémité extérieure et sa limite intérieure, ou de son prolongement, avec un bord dit supérieur de la bande et de largeur l1 délimitée par ladite jonction, et la base AB de ladite section étant délimitée par ladite extrémité A dudit bord supérieur et par ladite limite intérieure B dudit bord inférieur, la base AB étant maximale pour 1=0 et typiquement nulle, en C pour I=L, de manière à former un espace E fixe quelle que soit la vitesse V, 4) on dirige vers ledit espace E un faisceau laser (5) d'une puissance adaptée à la vitesse V, de manière à apporter, à la surface interne dudit bord supérieur (2) constituant la face supérieure dudit espace et/ou à la surface externe dudit bord inférieur (3) constituant la face inférieure dudit espace, au moins la moitié de la quantité d'énergie nécessaire pour souder lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3), ) on comprime lesdits bords supérieur et inférieur selon une zone longitudinale de recouvrement R, en apportant, typiquement à l'aide d'un chauffage par induction, le complément éventuel d'énergie pour obtenir ladite quantité d'énergie, de manière à les souder et à former ainsi ledit tube En effet, la demanderesse a analysé de manière précise les raisons pour lesquelles les procédés de soudure au laser ne permettaient pas d'obtenir des vitesses de production
plus élevées.
Suite aux études effectuées par la demanderesse, notamment par des analyses d'images avec une caméra à grande vitesse, elle a trouvé que la raison principale de cet échec réside dans l'instabilité relative dudit espace ou de ladite cavité E, en ce qui concerne sa position relative par rapport à un faisceau laser présumé fixe, instabilité qui n'apparaît pas nécessairement à l'oeil nu, de sorte qu'en mettant en oeuvre la combinaison de moyens selon l'invention, cette instabilité relative est sinon éliminée, du moins réduite à un niveau suffisamment faible pour ne pas avoir de conséquences dommageables sur la
qualité de la soudure longitudinale.
La combinaison de moyens comprend selon l'invention, au moins: - la sélection d'un matériau de départ présentant une résistance à la flexion comprise entre certaines limites, dans la mesure o, comme observé par la demanderesse, le procédé selon l'invention ne pourrait pas s'appliquer à des matériaux en bande soit trop flexibles (résistance à la flexion inférieure à 5 N), soit trop peu flexibles (résistance à la flexion supérieure à 10 N) et, de ce fait ne concerne qu'une plage relativement étroite de matériaux, avec une résistance à la flexion de 5 à 10 N mesurée selon la méthode dite à
la lame d'appui qui sera explicitée dans les exemples et illustrée à la figure 9.
- en amont de l'étape de roulage, un moyen de guidage latéral pour que la médiane de la bande soit et reste dans le plan central XZ du tube à former et du dispositif pour former ce tube, dispositif qui comprend notamment un mandrin central sur lequel la bande est roulée, - des moyens de roulage de la bande, sur un mandrin fixe, pour mettre en regard les bords à souder de la bande et former un espace E ouvert entre ces bords mis en regard, espace ayant la forme d'une pyramide triangulaire très allongée, et pour notamment assurer que cet espace E garde une position fixe quelle que soit la vitesse de la bande, - un apport d'énergie par faisceau laser pour souder les bords en regard, cet apport pouvant constituer seulement une fraction majoritaire de l'apport énergétique nécessaire
à l'obtention d'une soudure correcte.
En effet, selon l'invention, il est préférable que le faisceau laser n'apporte qu'une partie seulement de l'énergie nécessaire à la soudure. En effet, le procédé de l'invention, contrairement aux procédés de l'état de la technique, n'implique nullement l'utilisation de réflecteurs, pas plus qu'il ne nécessite des réflexions multiples du faisceau entre les bords à souder, et privilégie l'attaque directe du faisceau sur les bords à souder, de manière à élever localement la température des surfaces à souder, sans prendre le risque
de fondre le matériau constituant la bande.
Cette combinaison de moyens permet d'atteindre tous les objectifs de l'invention,
comme cela apparaîtra dans la description détaillée et dans les figures selon l'invention.
DESCRIPTION DES FIGURES
Toutes les figures sont relatives à l'invention.
La figure 1 est une vue, en coupe longitudinale dans le plan XZ ou Pxz, du dispositif ou ligne de production (6) permettant de fabriquer les tubes (4) ou portions de tube (41) à
partir d'une bande (1) en bobine.
Les figures la à 1 d sont des vues en coupe selon le plan Pxz des différentes bandes
mobiles du dispositif (6).
La figure le et if sont relatives à la transformation du matériau en bande (1) dans ladite ligne (6): la figure 1 e est une coupe dans le plan Pxz, alors que la figure 1f est une série
de coupes transversales dans le plan YZ ou Pyz.
La figure 2 est une vue en coupe dans le plan Pyz d'un dispositif (631) de guidage des
bords ou lisières (2,3) de la bande (1).
La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif (61) de mise en tension de la bande (1). Les figures 4a et 4b sont des coupes dans le plan Pyz qui illustrent le roulage de la
bande (1).
Les figures 5a à 5c représentent l'espace ou cavité E formé entre les bords supérieur (2) et inférieur (3) mis en regard, dans lequel sera dirigé le faisceau laser. Les figures 5a et b sont des vues dans le plan Pyz, alors que la figure 5c est une vue en perspective. Les figures 6 à 6b sont relatives à l'irradiation de l'espace E par le faisceau laser (5),
l'orientation du faisceau étant celle de sa bissectrice.
la figure 6 est une vue en coupe de l'espace E selon le plan Pyz, alors que les figures 6a et 6b illustrent l'orientation du faisceau et la signification des angles cOl et c'2. La figure 7 est une vue en coupe selon le plan Pyz, du dispositif en aval du point
d'abscisse XE de la figure If.
La figure 8 est une vue en coupe selon le plan Pyz, de la soudure (42) du tube.
La figure 9 est une vue en perspective schématisant la méthode de mesure de la
résistance à la flexion selon la méthode dite de la lame d'appui.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Selon l'invention, ladite compression des bords supérieur (2) et inférieur (3) qui constitue leur réunion, peut clore, en C, l'extrémité aval dudit espace E, de sorte que la face ouverte dudit espace E a typiquement la forme d'un triangle ABC dont le sommet C se situe à l'extrémité aval dudit espace E, comme cela apparaît clairement sur le
figure 5c.
Il peut être avantageux de maintenir, sur toute la longueur L de l'espace E, l'extrémité (30) dudit bord inférieur (3) à une cote verticale Z typiquement constante par rapport au mandrin central (62). Ainsi, il est plus facile de positionner le faisceau laser (5) et
d'irradier au moins le bord inférieur (3).
Comme illustré sur les figures 4a et 4b, on peut maintenir, sur ladite distance L, ledit bord inférieur (3) à une cote verticale Z fixe, grâce à un ou plusieurs galets de roulage dits " bas " (633) en appui sur le bord inférieur (3) dudit film ou sur une partie (13), jouxtant ledit bord (3), galets qui présentent un profil concave (6330) typiquement destiné à coopérer avec un profil convexe dudit mandrin central (62), et grâce à la
résistance à la flexion de ladite bande (1).
De préférence, et comme illustré sur les figures 4a, 4b et 5c, la cote verticale Z de l'extrémité (20) dudit bord supérieur (2) diminue progressivement sur ladite distance L, quand 1 passe de 0 à L, grâce à un ou plusieurs galets de roulage dits " hauts " (632) en appui sur le bord supérieur (2) dudit film ou sur une partie (12), jouxtant ledit bord (2), galets qui présentent un profil concave (6320) typiquement destiné à coopérer avec un profil convexe dudit mandrin central (62), et grâce à la résistance à la flexion de ladite
bande (1).
Selon l'invention, à l'étape 2) du procédé, ledit moyen de guidage latéral (60) peut comprendre un moyen, typiquement doté d'une cellule photoélectrique (600), pour déterminer en continu la position de ladite bande sur l'axe travers Y, et pour corriger tout écart de manière à ce que le plan médian (10) de ladite bande (1) contienne ledit axe X. Ce moyen de guidage latéral (60) comprend typiquement deux rouleaux parallèles espacés, orientés selon l'axe Y et pouvant se décaler de l'axe Y par légère rotation selon un axe orienté parallèlement à l'axe Z, pour corriger un écart du positionnement latéral de la bande, ce décalage étant asservi à l'écart de positionnement latéral de la bande, écart qui peut être repéré par une ou plusieurs cellules
photoélectrique, comme représenté schématiquement sur la figure 3.
On peut aussi, en substitution du moyen précédent ou en complément au moyen précédent, approvisionner ladite bande (1) avec une largeur supérieure de 1 à 5% à la largeur théorique de ladite bande compte tenu du diamètre du tube à fabriquer et d'un recouvrement des bords à souder, et, à l'étape 2) du procédé, découper, typiquement par une paire de couteaux circulaires (601) positionnés de manière symétrique par rapport à la médiane ou au plan médian (10) de la bande, la largeur excédentaire de ladite bande (602), de manière à fournir une bande dont la médiane ne s'écarte pas du plan Pxz centré
contenant l'axe X. On a également représenté cette modalité sur la figure 3.
Il est avantageux, notamment de manière à pouvoir soit élargir les possibilités d'approvisionnement en bandes, soit augmenter la vitesse V tout en garantissant la qualité de la soudure (42) du tube, de faire passer ledit film entre rouleaux de tension (61), typiquement juste en amont de l'étape 2) du procédé, pour exercer une tension dans le sens long de la bande, tension typiquement inférieure à la limite élastique de la bande, mais assez élevée pour que disparaissent d'éventuelles ondulations (15) des
bordures ou rives de ladite bande, ondulations formées généralement dans un plan Pxz.
On peut exercer ladite tension en utilisant deux rouleaux ou cylindres, avec un rouleau aval (611) imposant audit film une vitesse linéaire instantanée supérieure à celle imposée par un rouleau amont (6,10). La figure 3 représente le cas o cette tension est obtenue par une vitesse de rotation différente pour les rouleaux de tension (610,611) de même diamètre mais avec 2 > (oil. On peut obtenir le même effet avec des moyens analogues. Une fois qu'un positionnement latéral correct de la bande est assuré, c'est-à-dire lorsque la médiane (10) de la bande est dans le plan centré Pxz plan passant par l'axe (40) du tube ou du mandrin central (62), on commence à rouler ladite bande. Ainsi, entre l'étape 2) du procédé o le positionnement latéral Y de la bande est régulé, et l'étape 3) o ladite bande est roulée, on impose à ladite bande une forme incurvée intermédiaire, typiquement par la coopération d'une roulette centrale (630) en appui vertical sur la ligne médiane (10) de ladite bande, et d'au moins un jeu de deux roulettes à gorges (6310) latérales, typiquement celles d'un guide lisière (631), exerçant une action contraire tendant à remonter les bords ou lisières (2,3) de ladite bande, l'angle des deux bords ou lisières étant typiquement compris entre 120 et 60 à ce stade de l'étape de roulage. La roulette (630) est représentée sur la figure 1, alors qu'un guide lisière (631)
doté de deux roulettes à gorge (6310) est représenté à la figure 2.
En ce qui concerne le faisceau laser (5) utilisé dans l'invention, il peut être orienté dans le plan horizontal YX selon une direction Dl faisant un angle Col compris entre - 30 et
+ 90 , par rapport à l'axe transversal Y de référence, comme illustré sur la figure 6a.
Ce faisceau laser (5) peut être orienté dans le plan vertical ZD1, comprenant ladite direction Dl, selon une direction D2 faisant un angle c2 compris entre +10 et -30 , par
rapport à la direction horizontale D1, comme illustré sur la figure 6b.
Comme illustré sur la figure 6, on peut choisir pour le faisceau laser (5) une focalisation telle que le point focal (50) soit extérieur à ladite cavité E, et de manière à ce que la totalité du faisceau pénètre dans ladite cavité E, la largeur (51) du faisceau (5) à l'entrée
de ladite cavité E étant typiquement comprise entre 0,9.AB et 0,3.AB.
On peut orienter le faisceau laser (5) de manière à apporter de l'énergie notamment vers le sommet S de ladite section triangulaire ou vers ladite jonction (16) localisés dans la partie (12) jouxtant le bord supérieur (2) , de manière à ce qu'un rebord protecteur (420) se forme et recouvre la tranche intérieure (33) dudit bord inférieur (3), typiquement par fluage de la matière dudit bord supérieur (2). Comme déjà mentionné et comme cela apparaît sur les figures 5a et 5c, le sommet S correspond à la ligne de jonction (16) entre
le bord supérieur (2) et l'extrémité (30) du bord inférieur (3) ou son prolongement.
De même, on peut orienter le faisceau laser (5) de manière à apporter de l'énergie notamment vers la limite intérieure (31) du bord inférieur, sur ledit bord (3) ou sur ladite partie (13) jouxtant ledit bord, selon la position de l'extrémité (20) du bord supérieur après roulage, de manière à ce qu'un rebord protecteur (420) se forme et recouvre la tranche extérieure (23) dudit bord supérieur (2), typiquement par fluage de la matière
dudit bord inférieur (3).
Ainsi, il est possible, comme illustré sur la figure 8, de former une soudure (42) des bords (2) et (3), dont les tranches, notées respectivement (32) et (33), sont protégées par
de la matière venant des couches externes (14).
Selon une modalité de l'invention, le faisceau laser (5) peut être orienté selon une direction Dl prédéterminée et être orienté selon une direction D2, variable soit par l'angle (X2 soit par la cote Z, direction régulée de manière à ce que ledit faisceau soit typiquement maintenu dans ledit espace E. Ainsi, par exemple, ledit faisceau laser (5) peut être maintenu dans l'espace E soit en
modifiant la distance focale du faisceau, soit en déplaçant le laser.
Le faisceau laser (5) peut être est orienté selon une direction Dl d'angle (l compris
entre +75 et +90 .
Il peut être avantageux d'orienter ledit faisceau laser (5) selon la bissectrice de l'angle [3 formé par lesdits bords supérieur et inférieur, avec l'angle cl compris entre -20 et +20 . Dans ce cas, le faisceau, qui est presque perpendiculaire à la direction X de la bande ou du tube est positionné près de la base AB du triangle ABC o l'écartement
entre les bords (2) et (3) est maximum.
Selon une modalité de l'invention, ledit faisceau laser (5) peut être soumis à un balayage d'avant en arrière, selon la direction X, sur tout ou partie de la distance L, à une vitesse de balayage typiquement double de la vitesse V, de manière à ce que chaque portion des bords supérieur (2) et inférieur (3) destiné à recevoir ledit faisceau, le reçoive deux fois avant compression desdits bords, et de manière à privilégier l'absorption en surface du
rayonnement laser.
Selon l'invention, l'énergie du faisceau laser est choisie à un niveau permettant son absorption par le matériau constituant la bande lorsque le faisceau pénètre dans l'espace ou la cavité E. Ce faisceau laser (5) peut être introduit dans ledit espace grâce à une ou
plusieurs fibres optiques.
Il est avantageux que ladite bande (1), avant soudure, soit maintenue sous une tension, dans la direction X de la bande ou du tube, comprise entre 0,2 et 0,8 fois sa limite élastique. En effet, comme observé par la demanderesse, cela contribue à stabiliser la position de l'espace E, même à grande vitesse V. Selon une modalité avantageuse de l'invention, à l'étape 5) du procédé, on peut comprimer lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3) avec un apport thermique, obtenu typiquement avec un chauffage par induction (641) qui complète le réchauffage
préalable desdits bords (2,3) par le faisceau laser (5).
En effet, bien que le faisceau laser puisse apporter aux bords à souder toute l'énergie nécessaire, il est préférable que cet apport d'énergie se fasse d'une part par un premier apport par un faisceau laser sur les bords à souder eux-mêmes, et d'autre part par un l apport complémentaire lors de la compression des bords à souder mis en regard, cet apport se faisant en chauffant par induction la bande mobile " chaude " (640) en acier
revêtu de téflon.
La demanderesse a observé que les meilleures performances étaient obtenues en utilisant ce double apport d'énergie, le premier ayant lieu à l'intérieur même de la soudure, le second à l'extérieur de la soudure. En particulier, il est ainsi possible d'obtenir les meilleures performances tant en ce qui concerne la vitesse de production que la protection des tranches (23,33) des bords (2,3) lorsqu'une telle protection est nécessaire, ce qui n'est pas toujours le cas dans la mesure o seulement les applications les plus
exigeantes utilisent une bande comprenant une couche intérieure d'EVOH.
Dans le procédé selon l'invention, à l'issue de l'étape 5), on peut refroidir la soudure longitudinale (42) formée entre lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3), de manière à pouvoir augmenter la vitesse V. On peut utiliser pour cela une bande mobile " froide >>
(650).
Il est possible également de réunir les deux bandes (640) et (650) en une seule, comme indiqué par des pointillés entre les figures lb et lc, en particulier dans le cas o l'apport
complémentaire d'énergie n'est pas très élevé.
Dans le procédé selon l'invention, on peut choisir les plages pour les paramètres relatifs à l'espace E et à la soudure (42): En ce qui concerne l'espace E: - L: typiquement compris entre 5 et 20 cm - AB: typiquement compris entre 1 et 8 mm - Largeur l1 et li des bordures: typiquement compris entre 1 et 8 mm En ce qui concerne le soudure (42): - Recouvrement R des bords à souder: typiquement compris entre 0,5 et 3 mm - Largeur du rebord protecteur (420), le cas échéant: typiquement compris entre 0,5 et 2 mm. Selon l'invention, la bande (1) peut être constituée ou comprendre les matériaux suivants pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention: PE, PP, PA, PET, EVOH, ou autres matières plastiques à propriétés de barrière ou non, matériaux multicouches plastiques ou métalloplastiques revêtus extérieurement des couches thermoplastiques citées précédemment, matériaux qui peuvent comprendre des dépôts de SiOx, de
carbone dans des épaisseurs typiquement comprises entre 150 et 400.tm.
Ces matériaux sont typiquement imprimés sur une face.
Comme exemple de matériau multicouche, on peut citer un matériau ayant la structure
suivante: PE/EVOH/PE.
Comme exemple de matériau métalloplastique, on peut citer PE/M/PE, o M désigne
une feuille métallique, typiquement AI, Fe, Cu, etc...
On peut aussi avoir des matériaux multicouche plastiques comprenant une couche de papier: PE/Papier/PE Comme déjà mentionné, ces matériaux doivent présenter une résistance à la flexion comprise dans la plage 5N - 10 N. En effet, c'est grâce à ces propriétés mécaniques de la bande qu'il est possible de mettre en regard les bords à souder sans avoir à introduire un guidage positif de ces bords eux-mêmes, et ainsi qu'il est possible d'envoyer un faisceau
laser dans un milieu strictement absorbant constitué par le matériau à souder seulement.
Un autre objet de l'invention est constitué par le dispositif (6) pour mettre en oeuvre le
procédé selon une quelconque des revendications 1 à 26 comprenant:
- des moyens de guidage latéral (60) de la bande (1), - des moyens de roulage (63) de la bande autour d'un mandrin central fixe (62), de manière à mettre en regard les bords à souder (2,3) et à former une cavité ou un espace E fixe, fermée à son extrémité aval par le recouvrement R desdits bords formant le début de la soudure longitudinale (42), - un laser (5) pour réchauffer les surfaces intérieures des bords (2,3) à souder en dirigeant un faisceau laser dans ladite cavité E, - un moyen (64) pour comprimer ledit recouvrement des bords formant la soudure, typiquement grâce une bande métallique (640), avec un apport d'énergie complémentaire à celui du laser, typiquement par chauffage par induction (641) de ladite bande métallique, - un moyen (65) pour refroidir ledit recouvrement, typiquement grâce à une bande métallique (650), - un moyen de tronçonnage (67) pour découper le tube (4) en portions de tube (41), - des moyens pour assurer le positionnement et le déplacement du tube (4), - des moyens, typiquement informatiques, de pilotage de la ligne comprenant des capteurs mesurant des grandeurs, typiquement de vitesse, de position des bords de la bande, de température, et des actionneurs pour maintenir les valeurs de consigne
desdites grandeurs dans une plage de valeurs prédéterminée.
EXEMPLES DE REALISATION
Comme matériau, on a utilisé une bande de PE/Adh/EVOH/Adh/PE, o PE, Adh et EVOH désignent respectivement une couche de PE, d'adhésif et d'EVOH. Les épaisseurs respectives des couches de la bande étant: 150 [tm, l0[tm, 20 Ilm, l0Lm et jIm. Cette bande, compte tenu du choix des matériaux et de leur épaisseur, présente une résistance à la flexion de 6,6 N. La mesure de la résistance à la flexion est effectuée selon la méthode dite de la lame d'appui, schématisée sur la figure 9: la tête d'un dispositif de traction (7), non représenté, est doté d'une lame (70) typiquement triangulaire dont la base mesure 13,3 mm de longueur. On mesure la force d'appui maximale sur une portion de tube cylindrique constitué du matériau à tester, force nécessaire pour faire plier le sommet du cylindre de 20 mm, comme illustré en pointillés sur la figure 9, la portion de tube étant placée dans un socle de section carrée ayant pour arête intérieure la diamètre
extérieur du tube, choisi égal à un pouce (un " inch "), soit environ 25, 5 mm.
Les figures constituent un exemple de réalisation.
La figure 1 est une vue, en coupe longitudinale dans le plan XZ ou Pxz, du dispositif ou ligne de production (6) permettant de fabriquer les tubes (4) ou portions de tube (41) à
partir d'une bande (1) en bobine.
On a repéré des différents moyens de la ligne (6) selon la direction longitudinale X par leur abscisse X=XA à XF sur la figure 1 e. Les figures la à lId sont des vues en coupe selon le plan Pxz des différentes bandes mobiles du dispositif (6) fermées sur elles-mêmes, positionnées les unes par rapport aux autres selon l'axe X, mais décalées selon l'axe Z de manière à les présenter séparément - figure la: bande (620) solidaire du mandrin central (62), représentée en coupe sur les figures 4az, 4b et 7, située au-dessous de la soudure longitudinale (42), et s'étendant de
X=XD à X=XG soit sur une longueur de 1,8 m environ.
- figure lb: bande de compression " chaude " (640), située au-dessus de la soudure longitudinale (42) de X=XE à X=XF, soit sur une longueur de 0, 4 m environ - figure lc: bande de compression "froide" (650), située audessus de la soudure longitudinale (42) de X=XF à X=XG, soit sur unelongueur de 1 m environ la figure lc, - figure ld: bande support (660), située au-dessous de la bande roulée et du tube, entraînant le tube sur une longueur de 2,5 m environ, entre X=XB à X=XH, La figure le et If sont relatives au matériau en bande (1) dans ladite ligne (6) et à sa transformation par roulage: la figure le montre cette transformation en coupe dans le plan Pxz, alors que la figure If illustre, sous forme de coupes transversales dans le plan YZ ou Pyz, les différentes étapes du roulage de la bande (1) à différentes étapes du procédé ou, ce qui revient au même, différentes abscisses, notées de XA à XH le long de l'axe X. Dans ce qui suit, relativement à la figure 1, nous indiquerons, d'amont vers l'aval, les différents moyens présents sur la ligne (6), outre les différentes bandes des figures la à le, certains de ces moyens n'étant pas représentés en tant que tels sur la figure 1 pour ne pas l'alourdir: - en amont de X=XA, qui représente le point de la ligne (6) o la bande arrive plane et en position transversale correcte, c'est-à- dire avec son plan médian (100) comprenant l'axe longitudinal (40) fixe, se trouvent d'abord les moyens (10) d'approvisionnement en bande (1), typiquement un dévideur de bobine de matériau, puis un moyen de guidage latéral (60), puis, comme illustré de manière plus détaillée sur la figure 3, deux rouleaux de tension (61), avec un rouleau de tension amont (610) et un rouleau de tension aval (611), dont la différence de vitesse de rotation induit une tension dans la bande destinée à stabiliser ses bords ou rives en supprimant des ondulations latérales lorsqu'elles sont présentes. La figure 3 est une vue schématique d'un dispositif (61) comprenant deux rouleaux de tension (610) et (611), avec soit, les deux rouleaux étant de même diamètre comme illustré sur la figure 3, le second rouleau (611) tournant à une vitesse angulaire )2 supérieure à celle o)l du premier rouleau (610), soit, les vitesses angulaires étant voisines, le second rouleau (611) ayant un plus grand diamètre que le premier rouleau (610), de manière à ce que la vitesse linéaire de la bande (1) soit plus élevée en sortie du second rouleau que du premier rouleau, et que de ce fait, la bande (1) soit soumise entre ces deux rouleaux à une tension longitudinale pouvant atteindre la limite élastique
du matériau constituant la bande.
On a représenté la bande (1) en amont du rouleau (610) avec des irrégularités ou ondulations des bords, alors que, après mise sous tension de la bande, en aval du rouleau (611), la bande ne présente pas de bords irréguliers. Cette tension, typiquement comprise entre 0,3 et 0, 8 fois la limite élastique du matériau formant la bande (1), est
maintenu durant la formation du tube (4).
- entre X=X et X=XB, on trouve des moyens complémentaires de positionnement,
comme ceux représenté sur la figure 3.
- au point X=XB, se trouve un roulette centrale (630) en appui sur la bande (1), de manière à commencer le roulage de cette bande selon un profil transversal représenté sur
la figure If.
- au point X=Xc, se trouvent les roulettes à gorge (6310), la bande présentant alors un profil transversal représenté sur la figure If. La figure 2 représente, en coupe dans le plan Pyz, un dispositif (631) de guidage des bords ou lisières (2,3) de la bande (1), à l'aide de deux roulettes à gorge (6310), les bords étant maintenus dans les gorges, ce dispositif (631) comprenant un support circulaire (6311) fixé lui-même au bâti de la
ligne (6).
- entre X=Xc et X=XD, se trouvent notamment des moyens (non représentés sur la figure 1) pour maintenir en position le mandrin central (62) et éventuellement pour poursuivre
le roulage de la bande.
- entre X=XD et X=XE, des galets de roulage haut (632) et bas (633) (non représentés sur la figure 1) sont appliqués latéralement, comme représenté sur les figures 4a et 4b, de manière à rabattre les bords (2,3) de la bande et former la cavité ou espace E, de i0 géométrie constante prédéterminée, comme illustré sur les figures 5a à 5c et sur la figure 6. Un faisceau laser (5) est introduit dans la cavité E, comme représenté sur la figure 6,
avec une orientation selon les figures 6a et 6b.
On a utilisé un laser CO2 de marque ROFIN SINAR (R), soit de type SC20 et d'une puissance de 250W permettant de travailler dans une plage de vitesse allant de 20 à 30 m/min, soit de type SC60 et d'une puissance de 600W permettant de travailler dans une
plage de vitesse pouvant atteindre 60 m/min.
Les figures 4a et 4b sont des coupes dans le plan Pyz qui illustrent le roulage de la bande (1) à l'aide de galets de roulage "bas" (632) et "haut" (633), galets qui présentent respectivement une surface concave (6320) et (6330) et un axe de rotation (6321) et (6331), de manière à mettre en regard les bords supérieur (2) et inférieur (3) en
vue de leur soudure.
Les axes (6321) et (6331) sont verticaux sur le figure 4a, et inclinés sur la figure 4b.
Les figures 5a à 5c représentent l'espace ou cavité E formé entre les bords supérieur (2)
et inférieur (3) mis en regard, dans lequel sera dirigé le faisceau laser.
Les figures 5a et 5b sont des vues, dans le plan Pyz, des extrémités de la zone d'action du laser, zone de longueur L repérée par les abscisses, XD et XE, de ses extrémités, les bords (2,3) faisant un angle 3 typiquement compris entre 15 et 70 pour l'abscisse X=XD, à l'extrémité amont de cette zone, et un angle virtuellement nul pour l'abscisse
X=XE à l'extrémité aval de cette zone.
La figure 5c représente, en perspective, la totalité de l'espace ou cavité de longueur L,
dont l'extrémité amont est représentée à la figure 5a et l'extrémité aval à la figure 5b.
Les figures 6 à 6b sont relatives à l'irradiation de l'espace E par le faisceau laser (5),
l'orientation du faisceau étant celle de sa bissectrice.
La figure 6 est une vue en coupe de l'espace E selon le plan Pyz, alors que les figures 6a
et 6b illustrent l'orientation du faisceau et la signification des angles ol et oC2.
au point X=XE, débute la soudure longitudinale (42), les bords (2,3) étant alors rabattus l'un sur l'autre, après que les surfaces intérieures en regard aient été portées à la
température adéquate par le faisceau laser, comme représenté sur la figure 1 f.
- entre X=XE et X=XF, la bande chaude (640) comprime la soudure longitudinale, comme illustré sur la figure 7. Cette bande a été chauffée par induction, à une température comprise entre 130 C et 170 C selon la vitesse V. La figure 7 est une vue en coupe selon le plan Pyz, du dispositif en aval du point d'abscisse XE de la figure If, les différents éléments étant présentés écartés pour la clarté de la figure, avec au centre le mandrin central (62) porteur de la bande (620) sur lequel est roulé le tube (4). La soudure (42) du tube est comprimée entre une bande
supérieure (641) et une bande inférieure (620), un moyen de chauffage (640) -
typiquement par induction- et de compression (64) étant représenté audessus de la
bande supérieure (641).
- entre X=XF et X=XG1 la bande froide (650) comprime et refroidit la soudure longitudinale. - en aval du point X=XG, le tube (4), formé, n'est plus maintenu par un mandrin intérieur (62), mais par des roulettes latérales (non représentées) qui guident le tube (4) vers un dispositif de tronçonnage (67) permettant d'obtenir des portions de tube (41) de
longueur prédéterminée.
La ligne (6) comprend des moyens (non représentés) de pilotage de la ligne informatisés comprenant les capteurs nécessaires relatifs notamment au positionnement de la bande avant roulage, à la vitesse des différentes parties de la ligne, à la température de la soudure et des moyens de chauffage utilisés, à l'énergie du faisceau laser, et les actionneurs correspondants pour maintenir les valeurs de consigne dans un intervalle prédéterminé.
Les essais ont été réalisés à toute une série de vitesses différentes: 20 - 30 - 40 - 45 -
50 - 55 et 60 m/min. Dans les essais précédents, la part d'énergie apportée par le laser et celle apportée par le chauffage par induction a été considérée en première approximation (aux pertes près) comme étant proportionnelle à la puissance installée. Ainsi, les essais ont été réalisés
avec un apport d'énergie voisin de 3/4 par le laser et 1/4 par induction.
D'autres essais ont montré la possibilité de faire varier, autour de ces valeurs, la part du
chauffage par le laser et celle du chauffage par induction.
A chaque essai, les tubes obtenus ont été examinés en coupe, comme illustré sur la figure 8 qui est une vue en coupe selon le plan Pyz, de la soudure (42) du tube. On a représenté la couche centrale (11), typiquement en EVOH, recouverte de couches externes (12), typiquement en matière plastique polyoléfinique, la formation de la soudure selon l'invention conduisant à ce que la matière des couches externes (12) flue
et forme un rebord protecteur (12) qui isole la couche centrale (11).
On a obtenu des tubes ayant les valeurs suivantes (détermination sur des coupes) pour: * le recouvrement R: 1,5 mm * la largeur li sur laquelle le bord inférieur est recouvert par le bord supérieur avec sa zone de fluage formant le rebord protecteur (420) est sensiblement égal à la largeur correspondante l1 et vaut environ 3 mm, de sorte que la couche intérieure d'EVOH est
protégée par les rebords protecteurs (420).
En fonction de la vitesse V, on a fait les observations suivantes en ce qui concerne la conduite de la ligne et la qualité du tube obtenu, principalement la qualité de la soudure : au-delà d'une vitesse V égale à 50 m/min, l'intégrité de la soudure n'est plus obtenue, alors qu'en deçà d'une vitesse V égale à 50 m/min, la soudure est parfaitement cohésive
et ne se délamine pas.
AVANTAGES DE L'INVENTION
L'invention divulgue un procédé présentant plusieurs avantages: - d'une part, le procédé permet d'augmenter de manière très significative la vitesse de fabrication des tubes, - d'autre part, ce procédé peut utiliser une très grande variété de matériaux en bande, pour peu que ces matériaux en bande satisfassent aux conditions définies dans la présente invention, - en outre, ce procédé, qui utilise typiquement un apport énergétique double, à la fois par un laser, et par un moyen de chauffage complémentaire, typiquement par induction, présente une grande souplesse de fonctionnement de la ligne, notamment en cas de variations de vitesse, ou lors des démarrages ou des arrêts, - de plus, le double apport énergétique conduit à une soudure de bonne qualité et de qualité constante, notamment en ce qui concerne le recouvrement des tranches protégeant la couche centrale d'EVOH, - enfin, ce procédé peut être mis en oeuvre moyennant des transformations relativement
peu coûteuses des lignes de production traditionnelles.
Liste des repères Bande / matériau en bande..........................
1 Bobine/alimentation en bande...........
10 Plan médian longitudinal / médiane...
100 Couche centrale EVOH....................1 1 Partie jouxtant le bord supérieur.......
12 Partie jouxtant le bord inférieur.... ....
13 Couche externe..................................
14 Ondulations sur les bords.................
15 Jonction de l'extrémité 30 et du bord 2. ..
16 Bord supérieur.............................................
2 Extrémité...........................................
20 Limite intérieure. ...............................
21 Partie jouxtant le bord (2)............ .....
22 Tranche supérieure de la soudure......
23 Bord inférieur......... ......................................
3 Extrémité........................ ....................30 Limite intérieure.................................
31 Partie jouxtant le bord(3).................
32 Tranche supérieure de la soudure......
33 Tube.................................................. .............
4 Axe X du tube ou du mandrin central 62 40 Portions de tube................................41 Soudure longitudinale.............. .........42 Rebord protecteur......................
420 Faisceaulaser..... ............................................
5 Point focal................ ..............................50 Dispositif / ligne de fabrication........ ..............
6 Moyen de guidage latéral........................60 Cellule photo-électrique...................600 Couteaux circulaires....... ..................601 Largeur excédentaire.......................602 Rouleaux de tension........................................61 Rouleau amont (col).........................610 Rouleau aval (02)................. ............611 M andrincentral........................................... ......62 Bande mobile de transport.........................620 Moyens de roulage...........................................63 Roulettecentrale..... ..................................630 Guide lisière....................... ......................631 Roulettes à gorge...........................
6310 Support..........................................6311 Galets de roulage haut...............................632 Profil concave............. ....................6320 Axe de rotation................................
6321 Galets de roulage bas.................................633 Profil concave..................................6330 Axe de rotation............. ...................6331 Moyens de compression............................. ........64 Bande mobile " chaude "...........................640 Chauffage induction..................................641 Moyens de refroidissement................................65 Bande mobile " froide ". ............................650 Moyens de support......................... ......................66 Bande support.................................... ........660 Dispositif de tronçonnage du tube.......................67 Dispositif detraction............................................
7 Lame d'appui...............................................70 Socle............ ................................................71

Claims (28)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un tube (4), typiquement en matière plastique, sur une ligne de fabrication (6), dans lequel: a) on approvisionne une bande (1) en ladite matière plastique, b) on guide ladite bande et on la roule pour mettre en regard les bords (2,3) de ladite bande, c) on soude au laser lesdits bords selon une génératrice dudit tube d'axe de révolution X, typiquement cylindrique, et on comprime les bords soudés, de manière à former ledit tube, d) on entraîne ledit tube et ladite bande à une vitesse V, et, typiquement, on découpe à longueur des portions de tubes (41) d'une longueur prédéterminée, procédé caractérisé en ce que: 1) on approvisionne un matériau en bande (1) présentant une résistance à la flexion, mesurée selon une méthode dite de la lame d'appui, allant de 5 N à 10 N, 2) avant roulage de ladite bande, on la guide d'abord selon l'axe travers Y grâce à un moyen de guidage latéral (60), de manière à garantir un positionnement latéral fixe de ladite bande par rapport à l'axe long X (40) du tube, 3) on roule ladite bande, autour d'un mandrin central (62) fixe à bande mobile de transport (620), en repoussant ses bords (2,3), compte tenu de ladite résistance à la flexion de ladite bande, à l'aide de moyens de roulage (63), et typiquement vers le haut, de manière à mettre en regard les bords (2,3) de la bande en formant une cavité ou un espace E de scellage présentant, sur une longueur L et dans le plan Pyz perpendiculaire à l'axe X, une section, typiquement triangulaire, variable avec l'abscisse 1 allant de 0 à L, le sommet S de ladite section triangulaire étant formée par la jonction (16) d'un bord dit inférieur (3) de la bande, de largeur li entre son extrémité extérieure (30) et sa limite intérieure (31), ou de son prolongement, avec un bord dit supérieur (2) de la bande et de largeur ls entre son extrémité extérieure (20) et ladite jonction (43), et la base AB de ladite section étant délimitée par ladite extrémité A (21) dudit bord supérieur (2) et par ladite limite intérieure B (31) dudit bord inférieur (3), la base AB étant maximale pour 1=0 et typiquement nulle, en C pour l=L, de manière à former un espace E fixe quelle que soit la vitesse V, 4) on dirige vers ledit espace E un faisceau laser (5) d'une puissance adaptée à la vitesse V, de manière à apporter, à la surface interne dudit bord supérieur (2) constituant la face supérieure dudit espace et/ou à la surface externe dudit bord inférieur (3) constituant la face inférieure dudit espace, au moins la moitié de la quantité d'énergie nécessaire pour souder lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3), ) on comprime lesdits bords supérieur et inférieur selon une zone longitudinale de recouvrement R, en apportant, typiquement à l'aide d'un chauffage par induction, le complément éventuel d'énergie pour obtenir ladite quantité d'énergie, de manière à les
souder et à former ainsi ledit tube.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ladite compression des bords supérieur (2) et inférieur (3) qui constitue leur réunion, clôt en C l'extrémité aval dudit espace E, s5 de sorte que la face ouverte dudit espace a typiquement la forme d'un triangle ABC dont le sommet C se situe à l'extrémité aval dudit espace E.
3. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 2 dans lequel, sur toute la
longueur L de l'espace E, l'extrémité (30) dudit bord inférieur (3) est maintenue à une
cote verticale Z typiquement constante par rapport au mandrin central (62) .
4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel, sur ladite distance L, on maintient ledit bord inférieur (3) à une cote verticale Z fixe, grâce à un ou plusieurs galets de roulage dits <" bas " (633) en appui sur le bord inférieur (3) dudit film ou sur une partie (13), jouxtant ledit bord (3), galets qui présentent un profil concave (6330) typiquement destiné à coopérer avec un profil convexe dudit mandrin central (62), et grâce à la
résistance à la flexion de ladite bande (1).
5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel, sur ladite distance
L, la cote verticale Z de l'extrémité (20) dudit bord supérieur (2) diminue progressivement quand 1 passe de 0 à L, grâce à un ou plusieurs galets de roulage dits " hauts " (632) en appui sur le bord supérieur (2) dudit film ou sur une partie (12), jouxtant ledit bord (2), galets qui présentent un profil concave (6320) typiquement destiné à coopérer avec un profil convexe dudit mandrin central (62), et grâce à la
résistance à la flexion de ladite bande (1).
6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel, à l'étape 2) du
procédé, ledit moyen de guidage latéral (60) comprend un moyen, typiquement doté d'une cellule photoélectrique (600), pour déterminer en continu la position de ladite bande sur l'axe travers Y, et pour corriger tout écart de manière à ce que le plan médian (10) de ladite bande (1) contienne ledit axe X.
7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel, à l'étape 1) du
procédé, on approvisionne ladite bande (1) avec une largeur supérieure de 1 à 5% à la largeur théorique de ladite bande compte tenu du diamètre du tube à fabriquer et d'un recouvrement des bords à souder, et dans lequel, à l'étape 2) du procédé, on découpe, typiquement par une paire de couteaux circulaires (601) positionnés de manière symétrique par rapport à la médiane ou au plan médian (10) de la bande, la largeur excédentaire de ladite bande (602), de manière à fournir une bande dont la médiane ne s'écarte pas du plan Pxz centré contenant l'axe X.
8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel, notamment de
manière à pouvoir soit élargir les possibilités d'approvisionnement en bandes, soit augmenter la vitesse V tout en garantissant la qualité de la soudure (42) du tube, on fait passer ledit film entre rouleaux de tension (61), typiquement juste en amont de l'étape 2) du procédé, pour exercer une tension dans le sens long de la bande, tension typiquement inférieure à la limite élastique de la bande, mais assez élevée pour que disparaissent d'éventuelles ondulations (15) des bordures ou rives de ladite bande,
ondulations formées généralement dans un plan Pxz.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel on exerce ladite tension en utilisant deux rouleaux ou cylindres, avec un rouleau aval (611) imposant audit film une vitesse
linéaire instantanée supérieure à celle imposée par un rouleau amont (610) .
10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel entre l'étape 2)
du procédé o le positionnement latéral Y de la bande est régulé, et l'étape 3) o ladite bande est roulée, on impose à ladite bande une forme incurvée intermédiaire, typiquement par la coopération d'une roulette centrale (630) en appui vertical sur la ligne médiane (10) de ladite bande, et d'au moins un jeu de deux roulettes à gorges I0 (6310) latérales, typiquement celles d'un guide lisière (631), exerçant une action contraire tendant à remonter les bords ou lisières (2,3) de ladite bande, l'angle des deux bords ou lisières étant typiquement compris entre 120 et 60 à ce stade de l'étape de roulage.
11. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel le faisceau laser
(5) est orienté dans le plan horizontal YX selon une direction D1 faisant un angle ca
compris entre - 30 et + 90 , par rapport à l'axe transversal Y de référence.
12. Procédé selon la revendication 11 dans le faisceau laser (5) est orienté dans le plan vertical ZD1, comprenant ladite direction D1, selon une direction D2 faisant un angle a2
compris entre +10 et -30 , par rapport à la direction horizontale D1.
13. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 12 dans lequel on choisit pour
le faisceau laser (5) une focalisation telle que le point focal (50) soit extérieur à ladite cavité E, et de manière à ce que la totalité du faisceau pénètre dans ladite cavité E, la largeur (51) du faisceau (5) à l'entrée de ladite cavité E étant typiquement comprise
entre 0,9.AB et 0,30.AB.
14. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel on oriente le
faisceau laser (5) de manière à apporter de l'énergie notamment vers le sommet S de ladite section triangulaire ou vers ladite jonction (16) localisés dans la partie (12) jouxtant le bord supérieur (2), de manière à ce qu'un rebord protecteur (420) se forme et recouvre la tranche intérieure (33) dudit bord inférieur (3), typiquement par fluage de la
matière dudit bord supérieur (2).
15. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel on oriente le
faisceau laser (5) de manière à apporter de l'énergie notamment vers la limite intérieure (31) du bord inférieur, sur ledit bord (3) ou sur ladite partie (13) jouxtant ledit bord, selon la position de l'extrémité (20) du bord supérieur après roulage, de manière à ce qu'un rebord protecteur (420) se forme et recouvre la tranche extérieure (23) dudit bord
supérieur (2), typiquement par fluage de la matière dudit bord inférieur (3).
16. Procédé selon une quelconque des revendications 11 à 15 dans lequel le faisceau
laser (5) est orienté selon une direction Dl prédéterminée et est orienté selon une direction D2, variable soit par l'angle oa2 soit par la cote Z, direction régulée de manière à ce que ledit faisceau soit typiquement maintenu dans ledit espace E.
17. Procédé selon la revendication 16 dans lequel ledit faisceau laser (5) est maintenu dans l'espace E soit en modifiant la distance focale du faisceau, soit en déplaçant le laser.
18. Procédé selon une quelconque des revendications 11 à 15 dans lequel le faisceau
laser (5) est orienté selon une direction D1 d'angle ca compris entre + 75 et +90 .
19. Procédé selon une quelconque des revendications 11 à 15 dans lequel ledit faisceau
laser (5) est orienté selon la bissectrice de l'angle 3 formé par lesdits bords supérieur et
inférieur, avec l'angle cc compris entre -20 et +20 .
20. Procédé selon une quelconque des revendications 1 1 à 15 dans lequel ledit faisceau
laser (5) est soumis à un balayage d'avant en arrière, selon la direction X, sur tout ou partie de la distance L, à une vitesse de balayage typiquement double de la vitesse V, de manière à ce que chaque portion des bords supérieur (2) et inférieur (3) destiné à recevoir ledit faisceau, le reçoive deux fois avant compression desdits bords, et de
manière à privilégier l'absorption en surface du rayonnement laser.
21. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 20 dans lequel ledit faisceau
laser (5) est introduit dans ledit espace grâce à une ou plusieurs fibres optiques.
22. Procédé selon une quelconque des revendications 8 à 21 dans lequel ladite bande
(1), avant soudure, est maintenue sous une tension comprise entre 0,2 et 0,8 fois sa
limite élastique.
23. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 22 dans lequel, à l'étape 5) du
procédé, on comprime lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3) avec un apport thermique, obtenu typiquement avec un chauffage par induction (641) qui complète le
réchauffage préalable desdits bords (2,3) par le faisceau laser (5).
24. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 22 dans lequel, à l'issue de
l'étape 5), on refroidit la soudure longitudinale (42) formée entre lesdits bords supérieur (2) et inférieur (3), de manière à pouvoir augmenter la vitesse V.
25. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 24 dans lequel la longueur L
de l'espace E est comprise entre 5 et 20 cm, la longueur de sa base AB est comprise
entre 1 et 8 mm, la largeur l1 et li des bordures étant comprise entre 1 et 8 mm.
26. Procédé selon la revendication 25 dans lequel la soudure (42) présente un recouvrement R de largeur comprise entre 0,5 et 3 mm, et un bord protecteur (420) de
largeur comprise entre 0,5 et 2 mm.
27. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 26 dans lequel la bande (1) est
constituée ou comprend les matériaux suivants pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention: PE, PP, PA, PET, EVOH, ou autres matières thermoplastiques à propriétés de barrière ou non, matériaux multicouches plastiques ou métalloplastiques revêtus extérieurement des couches thermoplastiques citées précédemment, matériaux qui peuvent comprendre des dépôts de SiOx, de carbone dans des épaisseurs typiquement
comprises entre 150 et 400 ptm.
28. Dispositif (6) pour mettre en oeuvre le procédé selon une quelconque des
revendications 1 à 27 comprenant:
- des moyens de guidage latéral (60) de la bande (1), - des moyens de roulage (63) de la bande autour d'un mandrin central fixe (62), de manière à mettre en regard les bords à souder (2,3) et à former une cavité ou un espace E fixe, fermée à son extrémité aval par le recouvrement R desdits bords formant le début de la soudure longitudinale (42), - un laser (5) pour réchauffer les surfaces intérieures des bords (2,3) à souder en dirigeant un faisceau laser dans ladite cavité E, - un moyen (64) pour comprimer ledit recouvrement des bords formant la soudure, typiquement grâce une bande métallique (640), avec un apport d'énergie complémentaire à celui du laser, typiquement par chauffage par induction (641) de ladite bande métallique, - un moyen (65) pour refroidir ledit recouvrement, typiquement grâce à une bande métallique (650), - un moyen de tronçonnage (67) pour découper le tube (4) en portions de tube (41), - des moyens pour assurer le positionnement et le déplacement du tube (4), - des moyens, typiquement informatiques, de pilotage de la ligne comprenant des capteurs mesurant des grandeurs, typiquement de vitesse, de position des bords de la bande, de température, et des actionneurs pour maintenir les valeurs de consigne
desdites grandeurs dans une plage de valeurs prédéterminée.
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