Procédé et dispositif de soudage intérieur de tubes en matière plastique

Domaine de l'invention

L'invention se situe dans le domaine des emballages de forme tubulaires constitués notamment d'un laminé de matière plastique qui est enroulé.

Plus précisément, l'invention concerne les laminés enroulés dont les bords ne se chevauchent pas.

Etat de la technique Le soudage des bords d'un laminé afin d'obtenir un corps tubulaire se fait le plus souvent par chevauchement.

Voir à titre d'exemple la demande de brevet allemand DE 2008085.

Lorsque l'on cherche à disposer les bords face à face, on ménage entre ceux-ci un espace que l'on remplit avec un matériau tel que bande en matière plastique, la bande faisant office d'élément de soudure.

Voir à cet effet la demande de brevet européen EP 0 000 643.

Il existe cependant un besoin de mettre les bords en contact direct (soudage bout à bout), pour des raisons techniques et esthétiques.

Un soudage bout à bout assure une meilleure continuité et homogénéité du matériau qui constitue la paroi de l'emballage. Il évite notamment un contact entre le produit disposé à l'intérieur du tube avec une couche barrière disposée à l'intérieure du laminé. Par ailleurs, l'inexistence d'un élément de soudure sur la face externe diminue la visibilité de la zone de soudure.

Par ailleurs, que les bords soient mis bout à bout, avec ou sans espace contenant un élément de soudure, il existe également un besoin de pouvoir diminuer, voire éliminer, la visibilité de la soudure depuis l'extérieur du tube.

Les systèmes de chauffage de l'état de la technique sont disposés à l'extérieur du tube. Leur activation induisent nécessairement une zone de soudure marquée et mate.

Exposé général de l'invention

Le problème que la présente invention se propose de résoudre réside dans la fragilité d'une soudure bout à bout et le maintien d'une soudure esthétique, càd qui ne se remarque pas ou presque pas lorsqu'on l'observe depuis l'extérieur.

Dans l'invention, la solution du problème précité consiste à renforcer une telle soudure au moyen d'un cordon de matière plastique

L'invention concerne en premier lieu un procédé de fabrication d'un emballage en matière plastique de forme tubulaire, procédé comprenant une étape d'enroulement lors de laquelle on enroule un laminé, une étape de mise en disposition lors de laquelle on dispose bout à bout les bords du laminé et une étape de fixation lors de laquelle on fixe l'un à l'autre lesdits bords du laminé, caractérisé par le fait que l'on extrude et dépose un cordon de matière plastique à l'état fondu, sur la face interne de l'emballage, de manière à recouvrir au moins la zone définie entre les bords.

Une particularité de l'invention réside dans le fait que l'énergie nécessaire pour effectuer la soudure provient du cordon de matière plastique.

Selon une première variante du procédé selon l'invention, le cordon est déposé préalablement à l'étape de mise en disposition.

Selon une deuxième variante, le cordon est déposé pendant l'étape de mise en disposition.

Selon une troisième variante, le cordon est déposé consécutivement à l'étape de mise en disposition. Le cordon peut être disposé en dessous ou en dessus de la zone de soudure.

L'invention concerne également un emballage de forme tubulaire obtenu selon le procédé tel que défini précédemment, l'emballage se caractérise par le fait qu'il comprend un élément de renforcement de la zone définie entre les bords qui est constitué d'un cordon extrudé de matière plastique à l'état fondu.

L'invention concerne enfin un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que défini précédemment. Le dispositif se caractérise par le fait qu'il comporte une tige de soudage adaptée pour être entourée par un laminé caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour extruder et disposer un cordon de matière plastique à l'état fondu entre la surface externe de la tige de soudage et un laminé disposé autour de ladite tige.

Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une courroie de transport préchauffée disposée sur la tige de soudage, de manière à ce que ledit cordon soit disposé entre ladite courroie et un laminé entouré ladite tige.

Dans un autre mode de réalisation de l'invention le dispositif comprend une courroie de conduite extérieure et un patin d'appui ajustable disposés de manière à exercer en direction de ladite tige une pression sur un laminé et un cordon de matière plastique qui seraient disposés entre ladite courroie de conduite et ladite tige.

Avantageusement, on peut utiliser un dispositif de préchauffage des bords, par exemple par contact, ce qui a pour effet d'augmenter la température des deux bords du laminé, facilitant ou améliorant ainsi les conditions de soudage.

Alternativement ou en outre, on utilise un autre dispositif muni d'un soufflage à air chaud de façon à maintenir l'air ambiant autour du cordon à plusieurs centaines de ⁰ C et de ce fait, éviter une chute en température du cordon lors de son passage de la sortie de la tête d'extrusion à la mise en forme du cordon.

Selon une variante de l'invention, les bords du laminé sont coupés en biais, ce qui a pour effet d'augmenter la surface latérale de contact du laminé dans la zone de soudure. Une telle configuration permet également d'influencer la qualité et la résistance de la soudure.

Dans une autre variante de l'invention, on extrude un cordon d'une forme autre que cylindrique, par exemple en forme de T inversé, ce qui facilite la mise en forme du cordon lors de la soudure.

Une autre variante de l'invention consiste à utiliser un cordon de matière plastique co-extrudée (avec une matière barrière au centre du cordon) pour garantir également dans la zone définie entre les bords du laminé, une bonne protection barrière avec l'environnement externe du tube.

La présente invention présente plusieurs avantages, en particulier : - Un système de soudage complexe par haute fréquence n'est plus nécessaire, l'énergie nécessaire pour effectuer la soudure provient du cordon de matière plastique.

- L'aspect extérieur du tube est parfait étant donné que l'énergie pour effectuer la soudure est appliquée depuis l'intérieur. Avec les systèmes de l'état de la technique, on applique l'énergie depuis l'extérieur, la soudure est mate et marquée.

- Couche (cordon) recouvrante importante en PE ou PP (ou autres matières) à l'intérieur du tube sur la jonction des 2 bords du laminé, évitant tout contact entre le produit dans le tube et la couche barrière du laminé (ex. aluminium).

Exposé détaillé de l'invention L'invention est décrite plus en détail ci-après au moyen d'exemples illustrés par les figures suivantes :

La figure 1 est une vue en perspective d'un premier dispositif selon l'invention. La figure 2 est une coupe latérale du dispositif de la figure 1 . La figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième dispositif selon l'invention. La figure 4 est une coupe latérale du dispositif de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective d'un troisième dispositif selon l'invention.

La figure 6 est une coupe latérale du dispositif de la figure 5.

La figure 7 est une vue en perspective d'un quatrième dispositif selon l'invention. La figure 8 est une coupe latérale du dispositif de la figure 7. La figure 9 est une vue en perspective d'un cinquième dispositif selon l'invention. La figure 10 est une coupe latérale du dispositif de la figure 9. La figure 11 représente une première variante d'une soudure selon l'invention. La figure 12 représente une deuxième variante d'une soudure selon l'invention. La figure 13 représente une troisième variante d'une soudure selon l'invention. La figure 14 représente une quatrième variante d'une soudure selon l'invention.

Liste des références numériques utilisées dans les figures

1 . Tige de soudage

2. Matrice de calibrage (hauteur ajustable) 3. Courroie (métallique) intérieure

4. Filière de formation

5. Patin d'appui

6. Courroie extérieure

7. Tête d'extrusion 8. Premier bord de laminé

9. Deuxième bord de laminé 10. Zone de soudure 1 1 . Laminé (bande continue) 12. Cordon de matière plastique extrudée 13. Couche barrière

14. Espace

15. Roue de compression 16. Cordon de matière plastique co-extrudée (avec une matière barrière au centre du cordon)

Le tube est formé en continu par enveloppement progressif de la tige soudage 1 sur toute sa circonférence avec un ruban de laminé 11 tiré (de gauche à droite sur

les figures) au travers de la filière de formation 4 Le laminé 11 en PE ou PP (ou autres matières) (mono ou multicouches) est alors soudé longitudinalement par dépose d'un cordon de matière plastique extrudée à l'état fondu 12 à l'intérieur du tube. Selon la largeur donnée au laminé 11 , il est possible d'ajuster un espace 14 entre les bords 8,9 du laminé 11 formé sur le diamètre final du tube. Le cordon 12 déposé de l'intérieur pourra ainsi remplir cet espace 14 (figure 12) et souder également la couche extérieure d'un laminé 11. p. ex. multicouches qui contient une couche barrière 13. Au besoin, la soudure 12 pourra même recouvrir en partie une portion externe des bords 8,9 du laminé 11 (figure 13). L'utilisation d'un cordon de matière plastique co-extrudée à l'état fondu 16 (avec une matière barrière au centre du cordon) permet de garantir également dans l'espace 14 une bonne protection barrière avec l'environnement externe du tube (figure 14). Pour des raisons esthétiques, on préfère minimiser cet espace 14.

1ère variante :

Les figures 1 et 2 illustrent l'introduction du cordon extrudé à l'état fondu 12 par l'intermédiaire d'une courroie de transport préchauffée 3 sur une matrice de calibrage 2 ajustable en hauteur après que la section du tube soit définitivement formée par le laminé 11 dans une filière 4.

Le cordon de soudure 12 est d'abord appliqué contre l'intérieur du tube préformé. La soudure est ensuite calibrée aux dimensions voulues (soudure en haut).

2e variante :

Les figures 3 et 4 montrent l'engagement d'un cordon extrudé à l'état fondu 12 par l'intermédiaire d'une courroie de transport préchauffée 3 sur une matrice de calibrage 2 ajustable en hauteur avant que la section du tube soit définitivement formée par le laminé 11 dans la filière 4. Ainsi les bords 8,9 du laminé 11 , dans sa dernière phase de mise en forme, sont appliquées et pressés sur le cordon 12 pré positionné, au moyen d'une courroie

de conduite extérieure 6 et un patin d'appui ajustable 5. La soudure est donc calibrée par le positionnement préalable du cordon 12, mais surtout par le réglage en hauteur du patin d'appui 5.

3 ^e variante : Les figures 5 et 6 montrent un principe similaire mais renversé avec cette fois la soudure en bas.

Le cordon extrudé à l'état fondu 12 est directement déposé à l'intérieur du tube après que sa section circulaire soit définitivement formée par le laminé 11 dans la filière 4. La soudure est ensuite pressée et calibrée par l'intermédiaire de la courroie intérieure 3 et de la matrice de calibrage 2 ajustable en hauteur. Dans cette variante, toute l'énergie provenant du cordon 12, nécessaire pour effectuer la soudure, est transmise directement au laminé 11, minimisant ainsi les pertes énergétiques par contact, par exemple la courroie intérieure 3.

4 ^e variante :

Les figures 7 et 8 montrent l'engagement du cordon extrudé à l'état fondu 12, mais tendu, évitant la dépose du cordon sur la courroie de transport 3. Les pertes énergétiques sont ainsi minimisées car le contact avec la courroie de transport 3 est retardé au maximum et se fait en même temps que l'opération de mise en forme et compression du cordon 12.

5 ^e variante :

Les figures 9 et 10 montrent l'engagement du cordon extrudé à l'état fondu 12, mais tendu, le cordon 12 est directement entraîné par le laminé 11 et ne nécessite plus de courroie de transport. La soudure est ensuite pressée et calibrée par une roue de compression 15, alternativement par un patin de compression 2 (non illustré).

Bien évidemment, l'invention ne se limite pas aux exemples précités.