WO2014016510A1 - Procédé et machine de formation de capsules contenant un fluide. - Google Patents

Procédé et machine de formation de capsules contenant un fluide. Download PDF

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WO2014016510A1
WO2014016510A1 PCT/FR2013/051773 FR2013051773W WO2014016510A1 WO 2014016510 A1 WO2014016510 A1 WO 2014016510A1 FR 2013051773 W FR2013051773 W FR 2013051773W WO 2014016510 A1 WO2014016510 A1 WO 2014016510A1
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cavities
bars
pairs
film
sides
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Application number
PCT/FR2013/051773
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David Delhaye
Jean-Baptiste CROUE
Antoine BASTIEN
Régis BIGOT
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Polytek Innovations
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a machine for manufacturing capsules or beads containing a fluid. It applies in particular but not exclusively to paintballs used in military training or military games.
  • references in brackets ([]) refer to the list of references at the end of the text.
  • a ball of marking paint is understood to mean a capsule generally of spherical shape, which comprises an envelope and a marking paint composition contained in this envelope.
  • the nature of the material constituting the envelope and its dimensional characteristics must be such that the impact caused by a ball on a target causes the envelope to burst and to spread out. of the marking paint composition on the target, indicating that it has been reached.
  • such a ball is made with a gelatin envelope according to a known method conventionally used for the manufacture of medicaments.
  • This method comprises forming by thermoforming two hemispheres, which are joined together by welding, while the marking composition is introduced into the cavity delimited by the two hemispheres.
  • This ball poses many problems related to the nature of the envelope.
  • gelatin since the gelatin is of animal origin, its preparation is delicate and it is difficult to obtain a constant and reproducible composition.
  • manufacture of gelatin beads must be carried out under controlled atmospheric conditions because of the high sensitivity of the gelatin to moisture and temperature. This is usually manifested as tallow: from a certain moisture level, the gelatin softens, while at high temperature, it tends to dry.
  • frost the water contained in the gelatin crystallizes, which has the consequence that the gelatin loses some of its mechanical properties.
  • non-aqueous solvent-based paint compositions such as ethylene glycol, polyethylene glycol or polypropylene glycol.
  • These non-aqueous paint compositions are generally in the form of viscous gels and contain solvents which are absolutely not environmentally friendly.
  • WO2009 / 074732 A1 [1] a ball whose envelope is made of an oxo-biodegradable thermoplastic material.
  • the shell can remain in nature without consequence for the environment, since it can disappear naturally without leaving a trace.
  • the manufacturing method requires the use of a high temperature paint composition so that the thermoforming can be performed in the same operation as the filling.
  • the invention therefore aims to provide a method and a machine for manufacturing capsules or beads for using a non-moisture sensitive material for the casing independently of the material for the filling fluid. Description of the invention
  • the subject of the invention is a process for manufacturing capsules containing a fluid, in which the following steps are carried out:
  • each pan having at least one column of cavities formed
  • the plates are sliced by pairs of bars which successively pinch His sides on either side of the columns of cavities, and in the filling step, the pocket defined between two pairs of bars is filled.
  • the method as proposed makes it possible to separate the filling step and the cavity forming step, such as hemispheres for producing beads.
  • the cavities are formed beforehand in the sheets of thermoplastic film, for example by thermoforming, before the filling step. This separation is made possible by operating in steps, that is to say in sequences, and not continuously. This mode of operation in sequence makes it possible to preserve a good productivity by manufacturing numerous capsules by sequence.
  • numerous cavities are joined to receive the filling fluid and held together forming a filling pocket.
  • the filling fluid does not need to be mounted in temperature since the thermoforming of the cavities has already occurred before the introduction of the fluid. We can choose it without this constraint.
  • the fluid may for example be a water-based paint.
  • thermoplastic material of the film is chosen for example from polyolefins such as polypropylene or polyethylene.
  • the material may be biodegradable, for example oxobiodegradable.
  • She can incorporating a filler, for example a mineral filler, to make the ball more brittle for use in a striking paintball.
  • the panels are from the same film and delimited between two free edges of the film and a central fold along which the film is folded during the approach step.
  • the cavities of the two panels are formed at the same time and their relative positions are perfectly controlled. Folding the film along the central fold, ensures an alignment of the cavities from one pan to another.
  • the same tools can be used to make the cavities of the two panels.
  • the pairs of bars are successively tightened from the nearest of the free edges to the nearest of the central fold.
  • the panels are thus allowed to take their position freely during tightening, avoiding the formation of any folds.
  • the free edge of the ends is guided by a stop to align them during the approach step. If the free edges are well aligned, in combination with the central fold, the cavities are also well aligned.
  • the welding is carried out by heated welding elements which are brought together around the cavities to weld the panels together, the welding elements comprising angled surfaces for pushing the material towards the inside of the cavities.
  • the welding elements comprising angled surfaces for pushing the material towards the inside of the cavities.
  • the invention also relates to a capsule-forming machine containing a fluid, the machine comprising guide means for receiving and guiding two sheets of thermoplastic film each having at least one column of cavities, so as to match the respective cavities of each pan, plating means for clamping the flaps against each other, filling means for supplying the fluid into the cavities, and soldering means for welding the flaps together at the periphery of the cavities , characterized in that the plating means comprise pairs of bars arranged vertically and arranged to tighten successively His sides together along the columns of cavities and form pockets, Its filling means being arranged to fill the fluid pockets.
  • its guide means comprise a pair of upper rollers for bringing the two panels together between the rollers upstream of the bars.
  • the sections are guided without friction to fit between the bars.
  • the guide means further includes a pair of input rollers and a pair of motorized lower rollers for driving and tensioning the superimposed panels between its pairs of input and bottom rolls. This ensures a traction on the panels for their placement between the bars. This ensures that they are taut and do not form folds. According to other characteristics:
  • the plating means comprise two press assemblies, each press assembly comprising a support in which the bars are slidably mounted in a direction of work via sliders and on which the welding elements are fixedly mounted, each bar comprising elastic means tending to push the bar in an abutment position towards the other bar of the same pair, mounted on the other support.
  • each press assembly comprising a support in which the bars are slidably mounted in a direction of work via sliders and on which the welding elements are fixedly mounted, each bar comprising elastic means tending to push the bar in an abutment position towards the other bar of the same pair, mounted on the other support.
  • the plating means further comprises a pair of horizontal bars at a lower end of the vertical bars to close the bottom pockets, Thus, the fluid filling does not exceed the extent of the bars.
  • the welding elements comprise pairs of heating rings and stop means for keeping, on at least a part of its periphery, a spacing between the rings.
  • a crown of connection of the capsule to the pan is thus preserved and thus avoids detaching the capsules. Rather than a crown, the connection can also be made by several segments. The manipulation of the sections makes it possible to transfer all the capsules to the next station where the cutting can be done in optimal conditions.
  • FIG. 1 is a perspective view of a machine of which only the essential elements have been represented;
  • FIG. 2 is a side view of the machine of FIG. 1;
  • Figure 3 is a front view of the machine of Figure 1;
  • FIGS. 4 to 7 are sectional views along line IV-IV of Figure 2 at different stages of the manufacturing process seion the invention
  • FIG. 10 is a view of the detail X of FIG. 9.
  • a capsule forming machine according to the invention is placed downstream of a thermoforming station, not shown, which is intended to make cavities 10 distributed in columns and rows on a film 1 of thermoplastic material, with the following: four columns 14a, 14b, 14c, 14d.
  • the cavities 10 are made for example in sequences, but they could also be carried out continuously.
  • the cavities 10 are distributed symmetrically with respect to an axis A longitudinal longitudinal axis! of the film 1.
  • the columns are parallel to the axis A.
  • the film 1 arrives to the capsule forming machine to the horizontal, in a direction of movement represented by the arrow F1 parallel to the axis A, the cavities 10 are hemispheres, so as to form capsules in the form of beads by the meeting of two hemispheres.
  • the capsule forming machine comprises guide means 2 for receiving and guiding the film 1.
  • its guide means comprise, in the direction of travel of the film 1, a pair of input rollers 21, a return roller 22. a pair of upper rollers 23 and a pair of motorized lower rollers 24 for driving and tensioning the film 1 between the pairs of input and lower rollers 21, 24.
  • the input rollers 21 grip the film 1 and provide a resistance the progress of film 1, so as to provoke a tension across the entire length of the film 1 to the lower rollers 24,
  • the opposing resistance may simply come from the rolling resistance, but may later be supplemented by a braking device on the rollers, adjustable or not.
  • the deflection roller 22 can direct the film 1 from the horizontal position to the vertical position, it comprises circular grooves, not shown, provided for the passage of each column of cavities 10 without pressing on them.
  • the upper rollers 23 can bring two sides of the film 1 between the rollers and thus form a central fold 13 which delimit the two sections 1 1, 12 in the longitudinal direction of the film 1 which corresponds to the direction of travel.
  • the sections 1 1, 12 are thus brought together so as to match two free edges 1 10, 120 of the film and the respective cavities 10 of each pan 1 1, 12.
  • the machine further comprises plating means 3 for clamping the flanges 1 1, 12 against each other, arranged between the upper rollers 23 and its lower rollers 24.
  • the plating means 3 comprise two press assemblies 30. facing each other, on either side of a welding plane at which the sections 1 1, 12 of the film 1 are intended to pass.
  • Each press assembly 30 comprises a support 305, only one of which is shown in FIGS. 1 and 3 for the sake of simplification, in which bars 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b are mounted vertically. and sliding in a working direction F2 perpendicular to the welding plane via sliders 307, with two sliders per bar.
  • Each support 305 is also slidably mounted in the working direction F2 and is able to be set in motion by actuating means 306, symbolized in FIG. 3 by a jack 306 for one of the supports 305 between a withdrawal position. and a clamping position.
  • the cylinder could be replaced by a crank system or a screw-nut system. In the retracted position, a free space is maintained between the press assemblies 30 for the passage of the film 1.
  • Elastic means constituted by springs 308 are mounted around the cups 307 and tend to push the bars 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b towards the other press assembly 30 on the support 305, the sliders 307 comprise a stop ring 3070 in order to limit the stroke of the sliders 307 and to determine an abutment position of the bars 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b, achieved particularly when the press assemblies 30 are in the retracted position.
  • each bar 301a, 302a, 303a, 304a of one of the press assemblies 30 corresponds to another bar 301b, 302b, 303b, 304b of the other press assembly 30 with which it forms a pair of bars 301, 302, 303, 304 capable of pinching the panels 1 1, 12.
  • the press assemblies 30 also include a pair of horizontal bars 304, on the side of the lower rollers 24, extending across the width covered by the pairs of vertical bars 301, 302, 303 and at the end of these. As can be seen in particular in FIG.
  • each pair of bars 301, 302, 303, 304 are selected so that the abutment position of each pair 301, 302, 303, 304 is progressively shifted.
  • the abutment position S 1 foremost concerns the first pair of bars 301, the rightmost one in FIG. 4, followed by the second pair 302, which is central, and finally by the third pair 303, which is the leftmost.
  • the pair of horizontal bars 304 is synchronized with the third pair of vertical bars 303.
  • the second pair of central bars 302 comprises centering means 5 comprising centering pins 50 on one of the bars 302b projecting towards centering housings, not shown, carried by the reciprocal bar 302a to receive the centering pins 50.
  • Welding means are provided and comprise pairs of welding elements 309 fixedly mounted on the supports 305.
  • the welding elements 309a, 309b of the same pair 309 come closer when the supports 305 come closer together.
  • Each welding element 309a, 309b comprises a ring 3090 which has a working surface 3091 of annular shape and diagonally oriented towards the inside, as shown in FIG. 10.
  • the welding element 309a, 309b further comprises a sheath 3092 in which is inserted an electrical resistance 3093 adapted to heat the ring 3090.
  • Stop means 31 limiting the stroke of the supports 305 are provided to maintain a spacing between the rings 3090 on their periphery.
  • the machine further comprises filling means 4 for supplying a fluid into the cavities 10, the filling means 4 being arranged to pour the fluid near the upper end of the pairs of vertical bars 301, 302, 303, to feed each column of cavities 10.
  • the filling means 4 comprise in particular two tubes 40 which open vertically downwards after a horizontal path above the plating means 3.
  • the filling means 4 further comprise a dosing pump, not shown , allowing to deliver the necessary quantity of fluid through its tubes 40.
  • the film 1 is already in place as shown in the figures, the startup phase not forming part of the invention.
  • the film 1 is unwound manually at least up to the lower rollers 24 to be pinched and then driven by said rollers.
  • the press assemblies 30 are in the retracted position.
  • the first step is to move the film 1 by one step by driving it through the lower rollers 24 to put facing press assemblies 30 of the columns 14a, 14b, 14c, 14d of cavities 10 not yet met.
  • the unwinding of the film 1 is stopped and several operations then take place simultaneously.
  • the film 1 is heated to soften it in view of the step at the next station.
  • the cavities 10 are formed by thermoforming.
  • the film 1, ramoili the previous post is for example pinched between two matrices, one of which carries fingerprints.
  • the vacuum is made on the side of the impressions so that the film 1 is deformed and plated in the cavities to form the cavities 10.
  • the temperature of the matrix is such that a cooling of the film 1 is done so that it cures sufficiently to be extracted from the matrix.
  • centering holes 15 are made through the film 1 symmetrically with respect to the central fold.
  • the next post is the capsule forming machine.
  • the film 1 is retained by the input rollers 21 as it is driven by the lower rollers 24 so as to stretch it.
  • the film 1 is oriented downwards by the return roll 22 and is folded in two along the central fold 13 so that two sides 1 1, 12 of the film 1 on either side of the central fold 13 is place in opposite of each other. This approximation is achieved by the upper rollers 23 in combination with the drive voltage.
  • the cavities 10 of the outermost columns 14a, 14d are placed facing each other, while the cavities of the columns 14b, 14c on the side of the central fold 13 are placed facing each other. other, so as to form two pairs of columns of cavities 10.
  • the centering pegs 50 engage in the respective centering holes 15 of the two panels 1 1, 12 and in the corresponding centering housings, in order to ensure even better the correspondence of the cavities 10 from one pan to another. Pockets are thus delimited between His panels 1 1, 12 and bars, each pocket having a column of cavities 10. A weld is made along the pockets so that subsequently, the fluid contained in the pockets remains in place and does not does not flow even after removal of the bars. The weld can be limited to the outermost pairs of bars, which is sufficient to contain the remaining fluid.
  • the bags are filled with a fluid such as paint or any other material that it is desired to encapsulate.
  • a fluid such as paint or any other material that it is desired to encapsulate.
  • the fluid then completely fills the pockets, and in particular the cavities, descending by gravity.
  • the quantity of fluid can be predetermined and controlled by means of a device for measuring the delivered volume, or slaved to a detection of the level of fluid reached in the pockets.
  • the supports 305 are brought closer to the abutment means 31 so that the pairs of welding elements 309 come closer and the welding rings 3090 come into contact with the panels 1 1, 12 for the pinch.
  • the position shown in particular in FIG. 10 is attained and a continuous weld is thus produced at the periphery of the cavities 10 for assembling between them two cavities 10 coming respectively from each pan and thus forming a ball 16 containing the fluid.
  • a bead 16 of material is formed inwardly, in the extension of the wall of the cavities 10, a space remains between the working surfaces, so as to maintain a connecting ring between the ball and His panels 1 1, 12.
  • the press assemblies 30 take over the withdrawal position.
  • the invention is not limited to the embodiment which has just been described by way of example. Capsules of different shape of a sphere and with a junction plane different from a ring can be produced.
  • the upper rollers could be replaced by fixed guides, for example bent sheet. Centering by the centering pins could be replaced or complemented by abutment of the free edges on the same stop along the press assemblies.
  • the welding could be performed by other heating techniques, such as the use of ultrasound, high frequency current, or induction if the film has conductive particles.
  • the stop principle for the welding means could be achieved by a stop of the welding elements of the same pair through the panels or through cuts previously made in the panels, at least one of the welding elements being mounted in an elastic way.
  • the welding elements could abut one against the other so as to obtain the cutting of the capsules directly in this phase, possibly including ejection means to ensure that the capsule does not remain in one of the elements welding.
  • ejection means may be compressed air injectors in the cavity of the welding elements. It can also be ejectors sliding in the axis of the welding elements.
  • the drive of the film could be achieved not by adhesion to the rollers, but positively, by toothed wheels in cooperation with perforations made in the panels, in the manner of film films.
  • Positioning at the end of the step displacement of the film can be achieved by a position encoder on the drive motor, on one of the rollers, on an independent encoder wheel, or by detecting a mark on the film made for this purpose.

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Abstract

Selon un procédé de fabrication de capsules (16) contenant un fluide, procède par pas aux étapes suivantes; réception de deux pans (11, 12) de film (1) thermoplastique, chaque pan (11, 12) comportant au moins une colonne (14a, 14b, 14c, 14d) de cavités (10) formées; rapprochement des deux pans (11, 12) pour mettre en correspondance les cavités (10) respectives de chaque pan et placage des pans (11, 12) par des paires de barres (301, 302, 303) qui pincent successivement les pans (11, 12) de part et d'autre des paires de colonnes de cavités (10), remplissage de la poche délimitée entre deux paires de barres (301, 302, 303) par le fluide pour remplir les cavités (10); soudure des pans (11, 12) autour des cavités (10) pour former les capsules (16). Machine mettant en œuvre le procédé

Description

Procédé et machine de formation de capsules contenant un fluide
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention se rapporte à un procédé et une machine de fabrication de capsules ou de billes contenant un fluide. Elle s'applique en particulier mais non exciusivement aux billes de peinture marquante utilisées dans les entraînements ou les jeux militaires.
Dans la description ci-dessous, les références entre crochets ([ ]) renvoient à la liste des références présentée à la fin du texte.
Etat de Sa technique
Par bille de peinture marquante, on entend, au sens de la présente invention, une capsule généralement de forme sphérique, qui comprend une enveloppe et une composition de peinture marquante contenue dans cette enveloppe.
Dans ce contexte, îa nature du matériau constitutif de l'enveloppe et ses caractéristiques dimensionneiles (notamment l'épaisseur) doivent être telles que l'impact provoqué d'une bille sur une cible provoque l'éclatement de l'enveloppe et l'étalement de la composition de peinture marquante sur la cible, ce qui indique que celle-ci a été atteinte.
A l'heure actuelle, une telle bille est réalisée avec une enveloppe en gélatine selon un procédé connu classiquement utilisé pour la fabrication de médicaments. Ce procédé comprend la formation par thermoformage de deux hémisphères, qui sont assemblés l'un avec l'autre par soudage, tandis que la composition marquante est introduite dans la cavité délimitée par les deux hémisphères. Cette bille pose toutefois de nombreux problèmes liés à la nature de l'enveloppe.
En effet, étant donné que la gélatine est d'origine animale, sa préparation est délicate et il est difficile d'obtenir une composition constante et reproductible. En outre, la fabrication de billes en gélatine doit être effectuée dans des conditions atmosphériques contrôlées en raison de la grande sensibilité de îa gélatine à l'humidité et à la température. Celle-ci se manifeste généralement comme suif : à partir d'un certain taux d'humidité, la gélatine se ramollit, tandis qu'à température élevée, elle a tendance à sécher. Par ailleurs, en cas de gel. l'eau contenue dans la gélatine se cristallise, ce qui a pour conséquence que la gélatine perd une partie de ses propriétés mécaniques.
Enfin, la sensibilité de la gélatine à l'humidité impose d'utiliser des compositions de peinture non aqueuses à base de solvants tels que î'éthyiène-giycoi, le polyéthylène-glycol ou le polypropylène-glycol. Ces compositions de peintures non aqueuses se présentent généralement sous forme de gels visqueux et contiennent des solvants qui ne sont absolument pas respectueux de l'environnement.
Le demandeur a proposé dans le document WO2009/074732 A1 [1] une bille dont l'enveloppe est réalisée dans un matériau thermoplastique oxo-biodégradable. Ainsi la coquille peut rester dans la nature sans conséquence pour l'environnement, puisqu'elle peut disparaître naturellement sans laisser de trace. Cependant, le procédé de fabrication nécessite d'utiliser une composition de peinture autorisant une température élevée pour que le thermoformage puisse être réalisé dans la même opération que le remplissage.
L'invention vise donc à fournir un procédé et une machine de fabrication de capsules ou de billes permettant d'utiliser un matériau non sensible à l'humidité pour l'enveloppe indépendamment du matériau pour le fluide de remplissage. Description de l'invention
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de capsules contenant un fluide seion lequel on procède aux étapes suivantes :
- réception de deux pans de film thermoplastique, chaque pan comportant au moins une colonne de cavités formées ;
- rapprochement des deux pans pour mettre en correspondance les cavités respectives de chaque pan ;
- remplissage des cavités par le fluide ;
- soudure des pans autour des cavités pour former les capsules ;
caractérisé en ce que on procède par pas, et à l'étape de rapprochement, on plaque les pans par des paires de barres qui pincent successivement Ses pans de part et d'autre des colonnes de cavités, et à l'étape de remplissage, on remplit la poche délimitée entre deux paires de barres.
Le procédé tel que proposé permet de séparer l'étape de remplissage et l'étape de formage des cavités, telles que des hémisphères pour la fabrication de billes. Les cavités sont formées au préalable dans les pans de film thermoplastique, par exemple par thermoformage, avant l'étape de remplissage. Cette séparation est rendue possible en fonctionnant par pas, c'est-à-dire par séquences, et non en continu. Ce mode de fonctionnement en séquence permet de conserver une bonne productivité en fabriquant de nombreuses capsules par séquence. Dans l'étape de rapprochement, de nombreuses cavités sont réunies pour recevoir le fluide de remplissage et maintenues réunies en formant une poche qui se remplit. Le fluide de remplissage n'a pas besoin d'être monté en température puisque le thermoformage des cavités a déjà eu lieu avant l'introduction du fluide. On peut donc le choisir sans cette contrainte. Le fluide pourra être par exemple une peinture à l'eau.
La matière thermoplastique du film est choisie par exemple parmi les polyoléfines telles que du poiypropylène ou du polyéthylène. La matière peut être biodégradable, par exemple oxobiodégradable. Elle peut incorporer une charge, par exemple une charge minérale, pour rendre la bille plus cassante pour une utilisation en bille de peinture marquante.
Selon un perfectionnement, les pans sont issus du même film et délimités entre deux bords libres du film et un pli central le long duquel le film est plié lors de l'étape de rapprochement. Les cavités des deux pans sont formées en même temps et leurs positions relatives sont parfaitement maîtrisées. En pliant le film le long du pli central, on assure un alignement des cavités d'un pan à l'autre. De plus, on peut utiliser le même outillage pour réaliser les cavités des deux pans.
De manière avantageuse, les paires de barres sont serrées successivement de la plus proche des bords libres vers ia plus proche du pli central. On permet ainsi aux pans de prendre leur position librement pendant le serrage, en évitant la formation de plis éventuels.
Selon d'autres caractéristiques :
- on guide le bord libre des pans par butée pour les aligner lors de l'étape de rapprochement. Si les bords libres sont bien alignés, en combinaison avec le pli central, les cavités sont également bien alignées.
- on introduit des pions de centrage dans des trous respectifs des deux pans pendant l'étape de rapprochement pour aligner les pans. Cette technique en remplacement ou en complément de la précédente permet aussi d'assurer en particulier la position relative dans le sens longitudinal des pans. Les trous auront été réalisés de préférence dans ia même étape que les cavités pour assurer la précision de leurs positions relatives avec les cavités.
- on réalise le soudage par des éléments de soudage chauffés qu'on rapproche autour des cavités pour souder les pans entre eux, les éléments de soudage comportant des surfaces en biais pour repousser la matière vers l'intérieur des cavités. En repoussant de la matière vers l'intérieur, on élargit îa surface de jonction entre les cavités vers l'intérieur, ce qui permet par la suite de découper la capsule au ras des parois tout en conservant une surface de jonction entre les cavités.
- on procède à une découpe à l'emporte-pièce pour détacher les capsules des pans de film. Ce moyen de découpe est très rapide à mettre en œuvre et très productif. Une lame contourne la cavité sur toute sa périphérie et vient pincer ies deux épaisseurs restantes des pans contre une matrice de manière à réaliser une découpe compiète,
L'invention a aussi pour objet une machine de formation de capsules contenant un fluide, la machine comportant des moyens de guidage pour recevoir et guider deux pans de film en matière thermoplastique comportant chacun au moins une colonne de cavités, de manière à mettre en correspondance les cavités respectives de chaque pan, des moyens de placage pour serrer les pans l'un contre l'autre, des moyens de remplissage pour fournir le fluide dans les cavités, et des moyens de soudure pour souder les pans entre eux en périphérie des cavités, caractérisée en ce que les moyens de placage comportent des paires de barres disposées verticalement et agencées pour serrer successivement Ses pans entre eux le long des colonnes de cavités et former des poches, Ses moyens de remplissage étant agencés pour remplir les poches en fluide.
Selon une disposition constructive, Ses moyens de guidage comportent une paire de rouleaux supérieurs pour rapprocher les deux pans entre les rouleaux en amont des barres. Ainsi, les pans sont guidés sans frottement pour s'insérer entre les barres.
De manière complémentaire, les moyens de guidage comportent en outre une paire de rouleaux d'entrée et une paire de rouleaux inférieurs motorisés pour entraîner et tendre les pans superposés entre Ses paires de rouleaux d'entrée et inférieurs. On assure ainsi une traction sur les pans pour leur mise en place entre les barres. On garantit ainsi qu'ils sont tendus et ne forment pas de plis. Selon d'autres caractéristiques :
- les moyens de placage comportent deux ensembles de presse, chaque ensemble de presse comportant un support dans lequel les barres sont montés coulissantes dans une direction de travail par l'intermédiaire de coulisseaux et sur lequel les éléments de soudage sont montés fixes, chaque barre comportant des moyens élastiques tendant à pousser la barre dans une position de butée en direction de l'autre barre de la même paire, montée sur l'autre support. On obtient ainsi par le seul mouvement relatif des supports le décalage de mise en action des paires de barres, En fin de course du support, les pans sont pincés entre les éléments de soudage.
- les moyens de placage comportent en outre une paire de barres horizontales à une extrémité inférieure des barres verticales pour fermer les poches en partie basse, Ainsi, le remplissage du fluide ne dépasse pas l'étendue des barres.
- les éléments de soudage comportent des paires de bagues chauffantes et des moyens de butée pour conserver sur au moins une partie de Sa périphérie un écartement entre les bagues. On conserve ainsi une couronne de liaison de la capsule au pan et évite ainsi de détacher les capsules. Plutôt qu'une couronne, la liaison peut aussi être réalisée par plusieurs segments. La manipulation des pans permet de transférer l'ensemble des capsules vers le poste suivant où la découpe peut se faire dans les conditions optimales.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une machine dont seuls les éléments essentiels ont été représentés ; - la figure 2 est une vue de côté de la machine de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue de face de la machine de la figure 1 ;
~ les figures 4 à 7 sont des vues en coupe selon la ligne IV-IV de Sa figure 2 à différentes étapes du procédé de fabrication seion l'invention ;
- Ses figures 8 et 9 sont des vues, respectivement en perspective et en coupe, de moyens de soudage conformes à l'invention ;
- la figure 10 est une vue du détail X de Sa figure 9.
DESCRIPTION DETAILLEE
Une machine de formation de capsu!es selon l'invention est piacée en aval d'une station de thermoformage, non représentée, qui est destinée à réaliser des cavités 10 réparties en colonnes et rangées sur un film 1 en matière thermoplastique, avec en l'occurrence quatre colonnes 14a, 14b, 14c, 14d. Les cavités 10 sont réalisées par exemple en séquences, mais elles pourraient aussi être réalisées en continu. Les cavités 10 sont réparties de manière symétrique par rapport à un axe A iongitudinal centra! du film 1. Les colonnes sont parallèles à l'axe A. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 3, le film 1 arrive vers la machine de formation de capsules à l'horizontal, dans un sens de déplacement représenté par la flèche F1 parallèle à l'axe A, Les cavités 10 sont des hémisphères, de manière à former des capsules en forme de billes par la réunion de deux hémisphères.
La machine de formation de capsules comporte des moyens de guidage 2 pour recevoir et guider Se film 1. Pour cela, Ses moyens de guidages comportent dans ie sens de défilement du film 1 une paire de rouleaux d'entrée 21 , un rouleau de renvoi 22, une paire de rouleaux supérieurs 23 et une paire de rouleaux inférieurs 24 motorisés pour entraîner et tendre le film 1 entre les paires de rouleaux d'entrée et inférieurs 21 , 24. Les rouleaux d'entrée 21 enserrent le film 1 et opposent une résistance à l'avancement du film 1 , de manière à provoquer une tension sur toute la longueur du film 1 jusqu'aux rouleaux inférieurs 24, La résistance opposées peut provenir simplement de la résistance de roulement, mais peut enventuellement être complétée par un dispositif de freinage sur les rouleaux, réglable ou non. Le rouleau de renvoi 22 permet d'orienter le film 1 de la position horizontale à la position verticale, il comporte des gorges circulaires, non représentées, prévues pour le passage de chaque colonne de cavités 10 sans appuyer sur celles-ci. Les rouleaux supérieurs 23 permettent de rapprocher deux pans du film 1 entre les rouleaux et de former ainsi un pli central 13 qui délimitent les deux pans 1 1 , 12 dans la direction longitudinale du film 1 qui correspond à la direction d'avancement. Les pans 1 1 , 12 sont ainsi rapprochés de manière à mettre en correspondance deux bords libres 1 10, 120 du film et les cavités 10 respectives de chaque pan 1 1 , 12.
La machine comporte en outre des moyens de placage 3 pour serrer les pans 1 1 , 12 l'un contre l'autre, disposés entre les rouleaux supérieurs 23 et Ses rouleaux inférieurs 24. Les moyens de placage 3 comportent deux ensembles de presse 30 en regard l'un de l'autre, de part et d'autre d'un plan de soudage au niveau duquel les pans 1 1 , 12 du film 1 sont destinés à passer. Chaque ensemble de presse 30 comporte un support 305, dont un seul est représenté sur Ses figures 1 et 3 par souci de simplification, dans Sequel des barres 301 a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b sont montés verticalement et coulissantes dans une direction de travail F2 perpendiculaire au plan de soudage par l'intermédiaire de coulisseaux 307, avec deux coulisseaux par barre. Chaque support 305 est monté coulissant également dans la direction de travail F2 et est apte à être mis en mouvement par des moyens d'actionnement 306, symbolisés sur la figure 3 par un vérin 306 pour l'un des supports 305 entre une position de retrait et une position de serrage. Le vérin pourrait être remplacé par un système bielle manivelle ou un système vis-écrou. En position de retrait, un espace libre est maintenu entre les ensembles de presse 30 pour le passage du film 1. Des moyens élastiques constitués par des ressorts 308 sont montés autour des couûsseaux 307 et tendent à pousser les barres 301a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b vers l'autre ensemble de presse 30 en s'appuyant sur le support 305, Les coulisseaux 307 comportent une bague de butée 3070 afin de limiter la course des coulisseaux 307 et déterminer une position de butée des barres 301 a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b, 304a, 304b, atteinte en particulier lorsque les ensembles de presse 30 sont en position de retrait.
Dans l'exemple de réalisation de l'invention, montré en particulier sur Ses figures 4 à 7, à chaque barre 301 a, 302a, 303a, 304a de l'un des ensembles de presse 30 correspond une autre barre 301 b, 302b, 303b, 304b de l'autre ensemble de presse 30 avec laquelle elle forme une paire de barres 301 , 302, 303, 304 apte à pincer les pans 1 1 , 12. On dénombre ainsi trois paires de barres verticales 301 , 302, 303 de manière à encadrer deux paires de colonnes de cavités 10. Les ensembles de presse 30 comportent également une paire de barres horizontales 304, du côté des rouleaux inférieurs 24, s'étendant sur la largeur couvertes par les paires de barres verticales 301 , 302, 303 et à l'extrémité de celles-ci. Comme on le voit en particulier sur la figure 4, les butées de chaque paire de barres 301 , 302, 303, 304 sont choisies pour que îa position de butée de chaque paire 301 , 302, 303, 304 soit décalée progressivement. Ainsi la position de butée Sa plus en avant concerne la première paire de barres 301 , celle la plus à droite sur la figure 4, suivie par la deuxième paire 302, celle qui est centrale, et finalement par la troisième paire 303, celle qui est la plus à gauche. La paire de barres horizontales 304 est synchronisée avec la troisième paire de barres 303 verticales.
Au moins l'une des barres de chaque paire est chauffante, de manière à réaliser une soudure entre les pans lorsque les barres sont en appui l'une sur l'une. La deuxième paire de barres 302 centrale comporte des moyens de centrage 5 comportant des pions de centrage 50 sur l'une des barres 302b faisant saillie vers des logements de centrage, non représentés, portés par la barre réciproque 302a pour recevoir les pions de centrage 50.
Des moyens de soudage sont prévus et comportent des paires d'éléments de soudage 309 montés fixes sur les supports 305. Ainsi, les éléments de soudage 309a, 309b d'une même paire 309 se rapprochent lorsque les supports 305 se rapprochent. Chaque élément de soudage 309a, 309b comporte une bague 3090 qui comporte une surface de travail 3091 de forme annulaire et en biais orienté vers l'intérieur, comme le montre Sa figure 10. L'élément de soudage 309a, 309b comporte en outre un fourreau 3092 dans lequel est insérée une résistance électrique 3093 apte à chauffer la bague 3090. Des moyens de butée 31 limitant la course des supports 305 sont prévus pour conserver un écartement entre les bagues 3090 sur leur périphérie.
La machine comporte en outre des moyens de remplissage 4 pour fournir un fluide dans les cavités 10, les moyens de remplissage 4 étant agencés pour verser le fluide à proximité de l'extrémité supérieure des paires de barres verticales 301 , 302, 303, pour alimenter chaque colonne de cavités 10. Les moyens de remplissage 4 comportent en particulier deux tubes 40 qui débouchent verticalement vers le bas après un parcours horizontal au-dessus des moyens de placage 3. Les moyens de remplissage 4 comportent en outre une pompe doseuse, non représentée, permettant de délivrer la quantité nécessaire de fluide par Ses tubes 40.
Fonctionnement
On considère qu'en position initiale, le film 1 est déjà en place tel que montré sur les figures, ia phase de démarrage ne faisant pas partie de l'invention. Typiquement, le film 1 est déroulé manuellement au moins jusqu'aux rouleaux inférieurs 24 pour être pincé et entraîné ensuite par lesdits rouleaux. Les ensembles de presse 30 sont en position de retrait.
La première étape consiste à déplacer te film 1 d'un pas en l'entraînant par les rouleaux inférieurs 24 pour mettre en regard des ensembles de presse 30 des colonnes 14a, 14b, 14c, 14d de cavités 10 non encore réunies. Le déroulement du film 1 est arrêté et plusieurs opérations se déroulent alors de manière simultanée.
A un premier poste, non représenté, ie film 1 est chauffé pour le ramollir en vu de l'étape au poste suivant.
A un deuxième poste, non représenté, les cavités 10 sont formées par thermoformage. Pour cela, le film 1 , ramoili au poste précédent, est par exemple pincé entre deux matrices dont l'une porte des empreintes. Le vide est fait du côté des empreintes de telle sorte que le film 1 est déformé et plaqué dans les empreintes pour former les cavités 10. La température de la matrice est telle qu'un refroidissement du film 1 este réalisé pour qu'il durcisse suffisamment afin d'être extrait de la matrice. Dans la même opération, des trous de centrage 15 sont réalisés à travers le film 1 de manière symétrique par rapport au pli central.
Le poste suivant est la machine de formation des capsules. Lors de la première étape, le film 1 est retenu par les rouleaux d'entrée 21 pendant qu'il est entraîné par les rouleaux inférieurs 24 de manière à le tendre. Le film 1 est orienté vers le bas par le rouleau de renvoi 22 puis est plié en deux le long du pli central 13 de manière à ce que deux pans 1 1 , 12 du film 1 de part et d'autre du pli central 13 se placent en vis-à-vis l'un de l'autre. Ce rapprochement est réalisé par les rouleaux supérieurs 23 en combinaison avec la tension d'entraînement. Les cavités 10 des colonnes les plus extérieures 14a, 14d sont mises en vis-à-vis les unes des autres, tandis que les cavités des colonnes 14b, 14c du côté du pli central 13 sont mises en vis-à-vis les unes des autres, de manière à former ainsi deux paires de colonnes de cavités 10.
Ensuite, on poursuit l'étape de rapprochement des deux pans 1 1 , 12 qui met en correspondance les cavités 10 respectives de chaque pan 1 1 , 12 en rapprochant les deux ensembles de presse 30. Lors du rapprochement, les barres de la première paire 301 se rapprochent l'une de l'autre et viennent enserrer les deux pans 1 1 , 12 le longs des bords libres 1 10, 120, à l'opposé du pli centrai. Puis, dans la suite du mouvement de rapprochement des ensembles de presse 30, les barres de la deuxième paire 302, puis celles de la troisième paire 303 ainsi que les barres horizontales 304 viennent enserrer les deux pans 1 1 , 12 de part et d'autre des paires de colonnes de cavités 10. Lors du rapprochement des barres de la paire centrale 302, les pions de centrage 50 s'engagent dans les trous de centrage 15 respectifs des deux pans 1 1 , 12 et dans les logements de centrage correspondants, afin d'assurer encore mieux la correspondance des cavités 10 d'un pan à l'autre. Des poches sont ainsi délimitées entre Ses pans 1 1 , 12 et les barres, chaque poche comportant une colonne de cavités 10. Une soudure est réalisée le long des poches afin que par la suite, le fluide contenu dans les poches reste en place et ne s'écoule pas, même après le retrait des barres. La soudure peut être limitée aux paires de barres les plus extérieures, ce qui est suffisant pour contenir le fluide restant.
Dans l'étape suivante, on procède au remplissage des poches par un fluide tel que de la peinture ou toute autre matière que l'on souhaite encapsuler. Le fluide remplit alors entièrement les poches, et en particulier les cavités, en descendant par gravité. La quantité de fluide peut être prédéterminée et contrôlée à l'aide d'un dispositif de mesure du volume délivré, ou asservie à une détection du niveau de fluide atteint dans les poches.
Après le remplissage, on reprend le rapprochement des supports 305 jusqu'aux moyens de butée 31 de telle sorte que les paires d'éléments de soudage 309 se rapprochent et les bagues de soudage 3090 viennent en contact avec les pans 1 1 , 12 pour les pincer. On atteinte la position montrée en particulier sur la figure 10 et on réalise ainsi une soudure continue en périphérie des cavités 10 pour assembler entre elles deux cavités 10 en provenance respective de chaque pan et former ainsi une bille 16 contenant le fluide. Sous l'effet du pincement, de la température qui ramollit la matière thermoplastique et de la forme en biais de la surface de travail, un bourrelet 16 de matière est formé vers l'intérieur, dans le prolongement de la paroi des cavités 10, Un espace subsiste entre les surfaces de travail, de manière à conserver un anneau de liaison entre la bille et Ses pans 1 1 , 12. Dès que la soudure est réalisée, les ensembles de presse 30 reprennent la position de retrait.
Dans une dernière étape, non représentée, on procède à une découpe à l'emporte-pièce pour détacher les billes 18 des pans 1 1 , 12 de film 1.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple. On peut réaliser des capsules de forme différente d'une sphère et avec un plan de jonction différent d'un anneau. Les rouleaux supérieurs pourraient être remplacés par des guides fixes, par exemple en tôle pliée. Le centrage par les pions de centrage pourrait être remplacé ou complété par une mise en butée des bords libres sur une même butée le long des ensembles de presse. La soudure pourrait être réalisée par d'autres techniques de chauffe, tels que l'utilisation d'ultrasons, de courant à haute fréquence, ou par induction si le film comporte des particules conductrices. Le principe de butée pour les moyens de soudage pourrait être réalisé par une butée des éléments de soudage d'un même paire à travers les pans ou à travers de découpes réalisées préalablement dans les pans, au moins l'un des éléments de soudage étant monté de manière élastique. Les éléments de soudage pourraient venir en butée l'un contre l'autre de manière à obtenir la découpe des capsules directement dans cette phase, en prévoyant éventuellement des moyens d'éjection pour garantir que la capsule ne reste pas dans l'un des éléments de soudage. Ces moyens d'éjection peuvent être des injecteurs d'air comprimé dans la cavité des éléments de soudage. Ce peut être aussi des éjecteurs coulissant dans l'axe des éléments de soudage. L'entraînement du film pourrait être réalisé non pas par adhérence sur les rouleaux, mais de manière positive, par des roues dentées en coopération avec des perforations réalisées dans les pans, à la manière des films de cinéma. Le positionnement à la fin du pas de déplacement du film peut être réalisé par un codeur de position sur le moteur d'entraînement, sur l'un des rouleaux, sur une roue codeuse indépendante, ou par détection d'un repère sur le film réaiisé à cet effet.
Listes des références [1] WO2009/074732 A1 : publié le 18 juin 2009

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication de capsules (16) contenant un fluide selon lequei on procède aux étapes suivantes :
- réception de deux pans (1 1 , 12) de film (1 ) thermoplastique, chaque pan (1 1 , 12) comportant au moins une colonne (14a, 14b, 14c, 14d) de cavités (10) formées ;
- rapprochement des deux pans (1 1 , 12) pour mettre en correspondance les cavités (10) respectives de chaque pan ;
- remplissage des cavités (10) par le fluide ;
- soudure des pans (1 1 , 12) autour des cavités (10) pour former les capsules (16) ;
caractérisé en ce que on procède par pas, et à l'étape de rapprochement, on plaque les pans (1 1 , 12) par des paires de barres (301 , 302, 303) qui pincent successivement les pans (1 1 , 12) de part et d'autre des paires de colonnes de cavités (10), et à l'étape de remplissage, on remplit la poche délimitée entre deux paires de barres (301 , 302, 303).
2. Procédé selon la revendication 1 , selon lequel les pans (1 1 , 12) sont issus du même film (1 ) et délimités entre deux bords libres (1 10, 120) du film (1 ) et un pli central (13) le long duquel le film (1 ) est plié lors de l'étape de rapprochement,
3. Procédé selon la revendication 2, selon lequel les paires de barres (301 , 302, 303) sont serrées successivement de la plus proche des bords libres (1 10, 120) vers la plus proche du pli centrai (13).
4. Procédé seion la revendication 2, selon lequel on guide le bord libre (1 10, 120) des pans (1 1 , 12) par butée pour les aligner lors de l'étape de rapprochement.
5. Procédé seion la revendication 1 , selon lequel on introduit des pions de centrage (50) dans des trous de centrage (15) respectifs des deux pans (1 1 , 12) pendant l'étape de rapprochement pour aligner Ses pans (1 1 , 12),
6, Procédé selon la revendication 1 , selon lequel on réalise le soudage par des paires d'éléments de soudage (309) chauffés qu'on rapproche autour des cavités (10) pour souder les pans (1 1 , 12) entre eux, les éléments de soudage comportant des bagues (3090) qui comportent des surfaces (3091 ) en biais pour repousser la matière vers l'intérieur des cavités (10).
7. Procédé selon la revendication 1 , selon lequel on procède à une découpe à remporte-pièce pour détacher les capsules (18) des pans (1 1 , 12) de film (1).
8, Machine de formation de capsules (16) contenant un fluide, la machine comportant des moyens de guidage (2) pour recevoir et guider deux pans (1 1 , 12) de film (1 ) en matière thermoplastique comportant chacun au moins une colonne de cavités (10), de manière à mettre en correspondance les cavités (10) respectives de chaque pan, des moyens de placage (3) pour serrer les pans (1 1 , 12) l'un contre l'autre, des moyens de remplissage (4) pour fournir le fluide dans les cavités (10), et des moyens de soudure (309) pour souder les pans (1 1 , 12) entre eux en périphérie des cavités (10), caractérisée en ce que les moyens de placage (3) comportent des paires de barres (301 , 302, 303) disposées verticalement et agencées pour serrer successivement les pans (1 1 , 12) entre eux le long des paires de colonnes (14a, 14b, 14c, 14d) de cavités (10) et former des poches, les moyens de remplissage (4) étant agencés pour remplir Ses poches en fluide.
9. Machine selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de guidage (2) comportent une paire de rouleaux supérieurs (23) pour rapprocher les deux pans (1 1 , 12) entre les rouleaux en amont des barres (301 , 302, 303).
10. Machine selon !a revendication 8, dans laquelle les moyens de guidage (2) comportent en outre une paire de rouleaux d'entrée (21) et une paire de rouleaux inférieurs (24) motorisés pour entraîner et tendre les pans (1 1 , 12) superposés entre les paires de rouleaux d'entrée (21 ) et inférieurs (24),
1 1. Machine selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de placage (3) comportent deux ensembles de presse (30), chaque ensemble de presse (30) comportant un support (305) dans lequel les barres (301 a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b) sont montés coulissants dans une direction de travail (F2) par l'intermédiaire de coulisseaux (307) et des éléments de soudage (309a, 309b) sont montés fixes, chaque barre (301 a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b) comportant des moyens élastiques (308) tendant à pousser la barre (301 a, 302a, 303a) dans une position de butée en direction de l'autre barre (301 b, 302b, 303b) de la même paire (301 , 302, 303), montée sur l'autre support (305).
12. Machine selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de placage (3) comportent en outre une paire de barres horizontales (304) à une extrémité inférieure des barres verticales (301 a, 301 b, 302a, 302b, 303a, 303b) pour fermer les poches en partie basse.
13. Machine selon la revendication 10, dans laquelle les moyens de soudage (309) comportent des paires de bagues (3090) chauffantes et des moyens de butée (31 ) pour conserver sur au moins une partie de la périphérie un écartement entre les bagues (3090).
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