L'invention concerne les techniques de compression et d'emballage de matériaux compressibles tels notamment que des ensembles de panneaux de fibres minérales.

Pour transporter et stocker à moindre frais des produits volumineux mais compressibles et susceptibles de retrouver leur volume et toutes leurs caractéristiques d'origine après leur libération, il faut disposer de techniques et de machines adaptées. Elles doivent permettre d'obtenir rapidement et automatiquement une compression efficace et un emballage de qualité tout en préservant les caractéristiques des produits concernés.

Le brevet des Etats-Unis US 4 501 107 décrit une machine destinée à empiler des matelas de laine minérale puis à les comprimer pour les introduire à l'état comprimé dans une sorte de sac qui constitue l'emballage du produit. Ils y demeurent pendant le transport et le stockage jusqu'à leur arrivée sur le chantier où en coupant l'enveloppe, on libère les matelas qui reprennent leur épaisseur d'origine.

Ce document US 4 501 107 fournit des moyens automatiques pour réunir en pile les matelas, pour comprimer la pile, puis pour introduire la pile comprimée dans un sac où elle reste à l'état comprimé. Le moyen de compression est une plaque placée sur le dessus de la pile et animée grâce à un piston d'un mouvement vertical vers le bas, tandis que la plaque sur laquelle repose la pile reste, elle, immobile.

La méthode décrite dans ce document est efficace mais elle présente l ^' inconvénient de toute méthode discontinue, celui des temps morts qui séparent la fin d'une opération d'ensachage du début de l'opération suivante. Par ailleurs, l'introduction de la pile comprimée dans le sac ne peut se faire sans employer des accessoires (essentiellement deux plaques, au-dessous et au-dessus de la pile) pour maintenir la pression pendant l'introduction, accessoires qui occupent une place non négligeable dans l'emballage et qui autorisent par conséquent une décompression importante lors de leur évacuation. De plus, l'introduction se faisant dans les sacs par poussée arrière, il y a frottement des bords de la pile comprimée contre des tôles fixes et risque de détériorer les panneaux.

Le brevet des Etats-Unis US 3 717 973 décrit, lui, une machine pour comprimer en continu des volumes de produits compressibles, en particulier des rouleaux de laine minérale, pour les introduire sous forme parallélépipédique, dans une gaine de dimension supérieure où ils restent à l'état comprimé (mais moins qu'au moment de leur introduction). Le dispositif décrit comporte en partie inférieure un transporteur à bande sensiblement horizontal et en partie supérieure, un transporteur synchrone qui est en deux parties planes successives, la première convergente par rapport au tapis inférieur et la seconde qui lui est sensiblement parallèle. A la sortie de cette deuxième zone, deux nouveaux transporteurs à bande horizontaux font pénétrer le produit qu'ils ont maintenu comprimé dans l'emballage en forme de gaine.

Bien que l'opération de compression s'effectue de manière continue, l'emballage en bout de ligne est une opération qui est, elle, discontinue et nécessite l'intervention d'un opérateur. Par ailleurs, comme dans la méthode discontinue de US 4 501 107, le maximum de compression qui a été obtenu à la fin de l'opération de compression n'est pas conservé dans l'emballage car ici aussi des tapis roulants qui ont pénétré dans la gaine doivent en être extraits à la fin de l'opération.

Le document DE-A-26 01 590 décrit une méthode pour emballer des paquets allongés constitués en particulier de rouleaux de tissus. Le procédé est continu ; tandis que les paquets placés en long sur un transporteur sont entraînés par lui, on dépose au-dessus un film d'emballage dont la largeur est telle qu'à lui seul, il peut entourer le paquet. Le transporteur est en deux parties, chacune supportant un côté du paquet. Entre les deux parties, au-dessous, est installé un dispositif de soudure qui permet de former une gaine autour du paquet.

Le document DE-A-26 01 590 prévoit également qu'entre deux paquets qui se succèdent, un dispositif adapté puisse souder les feuilles d'emballage et les couper pour rendre leur autonomie aux paquets.

L'invention se donne pour tâche de fournir un procédé qui permette de comprimer efficacement en continu des volumes de produits compressibles, notamment des empilements de matelas de laine minérale. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un procédé de conditionnement d ^" un volume de matériau compressible dans lequel le volume est placé entre deux surfaces de pressage et transporté latéralement par rapport à la direction de pressage tandis que les surfaces se rapprochent l'une de l'autre et dans lequel les surfaces sont des plans parallèles.

Cette disposition permet d'éviter de solliciter le volume en cisaillement pendant qu'on le comprime. La technique connue de compression continue pendant le transport du produit comme par exemple celle de US-A-3 717 973 comprime en effet davantage l'avant du volume que l'arrière, ce qui provoque un effort de cisaillement préjudiciable au produit. Dans le cas de matelas de laine minérale en particulier, cette technique aboutissait à des ruptures de fibres, ce qui faisait que le produit ne retrouvait jamais complètement après relâchement de la compression, son élasticité d'origine.

La technique doit également permettre une action rapide et qui ne détériore pas les propriétés élastiques du matériau. L'invention propose que les surfaces de pressage soient celles de plaques portées par des chariots associés deux à deux et que chacun des chariots soit associé à un chariot qui le précède et à un autre qui le suit, pour constituer deux trains animés d'une vitesse constante.

De préférence, les surfaces de pressage se rapprochent de manière symétrique par rapport au volume de matériau compressible.

De manière inattendue, le fait d'exercer un effort symétrique sur le volume à comprimer permet de travailler plus rapidement et de le faire en exerçant des efforts plus réduits.

Bien entendu, à la fin du pressage, le volume de matériau compressé est enveloppé dans une gaine qui limite son expansion, mais, comme c'est également une mission de l'invention de garder au produit comprimé emballé le volume minimum qu'il a atteint lors de sa compression, le procédé de l'invention prévoit que la gaine soit constituée de deux bandes d'un film d'emballage placées au-dessus et au-dessous du volume de matériau, qu'elles soient entraînées avec lui, que leur largeur leur permette de se recouvrir sur les côtés du volume comprimé et qu'elles soient liées l'une à l'autre sur lesdits côtés du volume. De préférence, le film d'emballage est un film plastique, les bandes sont liées par soudure sans changer de plan et, après assemblage, la soudure est sollicitée en cisaillement.

Cette technique de formation de la gaine in situ, directement sur les volumes de matériaux, au moment où la compression est maximale garantit que le volume ne changera pas sur le produit emballé.

Pour mettre en oeuvre le procédé, l'invention propose un dispositif comportant deux transporteurs convergents situés l'un au-dessus de l'autre et animés d ^' une vitesse constante, ils comportent des chariots supportant des plaques planes, parallèles à un même

plan, qu'ils entraînent, les plaques d'un transporteur et de l'autre étant superposées. De préférence, les plaques planes correspondantes sur un transporteur et sur l'autre sont symétriques par rapport à un plan qui leur est parallèle.

Pour constituer la gaine, le dispositif de l'invention comporte associé à chaque transporteur un distributeur d'une bande de film plastique disposé de manière à mettre une bande en contact avec la plaque du premier chariot inférieur et une autre en contact avec celle du premier chariot supérieur ; par ailleurs, les bandes de film plastique ont une largeur leur permettant de se superposer sur les côtés des volumes de matériau comprimé. De préférence, les transporteurs convergents comportent, en aval, une zone où l'écart entre plaques correspondantes est sensiblement invariable. Le dispositif comporte, notamment dans cette zone, des éléments conformateurs destinés à placer les bords des bandes de film plastique superposées, à plat sur les côtés des volumes de matériau comprimé ainsi que, en aval des éléments conformateurs, des moyens pour réaliser la soudure des bords des bandes de film plastique tels que des buses à air chaud. Ainsi, le dispositif permet de bloquer l'objet compressible à son volume le plus bas qu'il pourra pratiquement garder pendant son transport et son stockage. Il ne retrouvera une possibilité d'extension que lorsqu'on coupera la gaine en film plastique, sur le chantier. Et à ce moment, grâce à la technique originale de compression de l'invention, il retrouvera son volume de départ et, surtout, toute son élasticité. La description et les figures permettront de comprendre l'invention et d'en percevoir les avantages. Parmi les figures, la figure 1 montre une vue globale d'une machine selon l'invention, la figure 2 représente l'extrémité amont de la machine lors de la mise en circuit d'un nouveau chariot, la figure 3 montre à l'extrémité aval, la sortie d'un chariot du circuit et la figure 4 montre une variante selon laquelle, les chariots se déplacent comme les marches d'un escalier roulant, la figure 5 représente les conformateurs des bords des bandes de film d'emballage et une buse à air chaud. La figure 1 représente une ligne de conditionnement de volumes d'un matériau compressible, en l'occurence une pile 1 de panneaux 2 de fibres minérales au nombre de 8 ici. Il s'agit de comprimer cette pile et de la conditionner (Y emballer) sans qu'elle reprenne de volume.

A son arrivée à l'entrée de la machine, la pile est déposée sur un plateau horizontal fait d'une plaque 3. De préférence, la plaque est rectangulaire comme les panneaux et la pile est centrée sur la plaque. Elle va rester sur cette plaque 3 jusqu'à sa sortie de la ligne de conditionnement. Dans ce qui suit, on décrira successivement l'opération de compression seule puis l'opération d'emballage.

La plaque 3 est supportée, comme les neuf autres plaques inférieures et comme les 10 plaques supérieures représentées, par un chariot 4. En effet, au-dessus de la pile 1 se trouve une autre plaque 5 identique et parallèle à la plaque 3 et supportée comme elle par un chariot 6. Les deux chariots 4, 6 avancent de manière synchrone en se rapprochant l'un de l'autre. Ils sont entraînés chacun par une chaîne 7, 8 (ou deux chaînes, une de chaque côté du chariot). Les cinq chariots inférieurs et les cinq chariots supérieurs qui participent au pressage du volume 1 constituent un train qui avance régulièrement, entraîné par les chaînes 7, 8. Pendant l'opération de compression, les chariots 4, 6 sont tirés par les chaînes 7, 8 auxquelles ils sont liés par des axes passant chacun dans le creux d'un maillon de la chaîne tandis qu'un galet lisse centré sur l'axe permet de guider la chaîne. A l' arrière du chariot, de chaque côté sont prévus de moyens de guidage sous la forme de galets 9, 10 qui suivent un guide 11, 12 (un rail). Les trajets suivis par les chaînes 7, 8 et par les guides 11, 12 sont tels que lors de la progression des chariots 4, 6, les plaques 3, 5 restent sensiblement horizontales tout en progressant l'une vers l'autre. Il pourrait se faire cependant que pour une raison ou une autre les plaques 3, 5 soient inclinées par rapport à l'horizontale. L'important est qu'elles soient toujours aussi parallèles que possible et qu'il ne se produise pas de glissement entre les plaques et le matériau qu'elles compriment. Sur la figure, on a représenté une trajectoire rectiligne pour les chaînes 7, 8 comme pour les galets arrière des chariots 9, 10 mais il peut être intéressant d'avoir une pente différente selon les phases du processus de compression.

A la fin de la compression (qui concerne sur la figure deux chariots en bas et deux en haut) le matériau comprimé est transporté sans changement de volume. Au bout de la ligne de conditionnement, les chariots sont extraits de la trajectoire qu'ils suivaient pendant la compression et repartent dans l ^' autre sens, poussés par les chaînes et guidés par une deuxième partie de guide 13 au-dessous des guides 11 et 14 au- dessus du guide 12.

Pour passer d'une partie de guide 11, 12 à une autre 13, 14, il faut manoeuvrer des aiguillages. La figure 2 représente l'aiguillage amont et la figure 3, l'aiguillage aval (dans les ceux cas, il s'agit du chariot inférieur, les dispositifs pour les chariots supérieurs sont équivalents). Sur la figure 2a, le galet 15 doit quitter la partie de guide inférieure 13 pour rejoindre la partie de guide supérieure 11 avant de commencer l'opération de compression.

A l'autre extrémité du chariot, l'axe 16 lié au chariot est entraîné par le maillon de la chaîne 7 qu'il traverse.

Entre la partie de guide inférieure 13 et la partie de guide supérieure 11 se trouve un élément de guide mobile 17. Il est capable de coulisser latéralement dans le prolongement de la partie de guide supérieure 11. Quand le chariot arrive (figure 2a), il est en position vers la droite, mais quand le chariot repart (figure 2b), il est situé en butée à gauche. Il va se déplacer de nouveau vers la droite pendant la progression du chariot de manière que, lorsque le galet 15 arrive dans la zone de raccordement 18, le guide mobile 17 y soit en place pour éviter toute discontinuité.

Le déplacement du guide mobile 17 peut être effectué par un vérin commandé par un ordinateur central chargé de commander l'ensemble de la ligne de conditionnement. Il est cependant préférable d'avoir un entraînement « positif » de l'élément de guide mobile 17 par la roue à dents 19 qui entraîne et/ou supporte la chaîne 7. Cette liaison mécanique est réalisée par un système bielle-manivelle non représenté.

Sur la figure 3, le système est différent car l'élément de guide mobile 20 se déplace en entraînant avec lui le galet 21 qui passe ainsi presque instantanément de la partie de guide supérieure 11 à la partie de guide inférieure (de retour) 13. Le transfert s'effectue pendant que la roue dentée 22 support (et éventuellement entraînement) de la chaîne 7 effectue un demi-tour. La bielle 23, en position rétractée sur la figure 3a agit pendant la rotation de la roue dentée 22 sur l'élément 20 qui tourne autour de son axe 24 et vient mettre (figure 3b) l'élément de guide mobile 20 vis-à-vis de la partie de guide inférieur 13 lorsque la bielle 23 est en extension.

Les deux systèmes représentés sur les figures 2 et 3 permettent de gagner de la place mais il serait également possible d'avoir un rail continu qui soit suivi par les galets 9, 10, 15, 21. Dans ce cas, des dispositifs sont cependant à prévoir pour éviter, en partie gauche en bas ou en partie droite en haut, que le chariot, entraîné par son poids en bout de

course, ne reparte dans la direction d'où il vient. Ce peut être par exemple une chaîne qui entraîne les galets 15, 21 analogue aux chaînes 7, 8.

La figure 4 représente une variante du système d'entraînement des plateaux qui ont pour fonction de transporter et de presser les volumes de matériaux compressibles. Ce système, traditionnel dont le mécanisme s'apparente à celui des escaliers roulants, présente l'inconvénient de nécessiter un espace beaucoup plus important pour le circuit de retour.

Par ailleurs, au moment où les plateaux doivent s'écarter pour libérer les produits comprimés, ils ne peuvent rester ni parallèles ni horizontaux ce qui ne facilite pas la manutention des produits terminés. Des solutions mixtes sont également possibles, l'une des faces des piles de panneaux étant supportée (ou surmontée) par une plaque associée à un chariot tandis que l'autre est en appui sur un unique tapis transporteur synchrone de manière à éviter les glissements. Mais dans ce cas, le procédé d'emballage ne pourrait être celui décrit plus loin, il doit être adapté.

Le procédé de l'invention inclue également une technique d'emballage originale. Elle est ici appliquée à un volume de matériau comprimé mais est applicable également à des produits dont la masse volumique ne diminue pas lors de leur conditionnement. Dans le cas des produits compressibles -comprimés de l'invention, la technique d'emballage décrite plus loin ou une technique équivalente est un complément indispensable de la méthode de compression car elle seule permet de conserver pratiquement le volume comprimé en limitant au maximum la reprise de volume.

Sur la figure 1 et sur la figure 4 est représenté un système d'alimentation en film d'emballage 25. Le film est issu de deux rouleaux non représentés. Il possède une largeur précise qui au cours des essais était pour chacun des films 25 égale à la moitié du périmètre du volume comprimé augmentée de quelques centimètres pour permettre un recouvrement des films constituant chacun, la moitié de la gaine qui emballe et emprisonne le produit comprimé.

Le choix de deux demi-gaines de largeur identiques est arbitraire. Il permet de faire la jonction des deux films au milieu des côtés des volumes comprimés mais on aurait pu aussi bien choisir des largeurs différentes ou des positions dissymétriques pour les films d'emballage et donc, des emplacements de jonction placés différemment.

Les films 25 sont guidés par des rouleaux 26 de manière à entrer en contact respectivement avec les plateaux 3, 5 des premiers chariots 4, 6. Sur la plaque inférieure 3, le film d'emballage déborde latéralement des produits à comprimer (et, même

éventuellement du plateau 3 lui-même). En partie haute, les bords de la bande se rabattent de chaque côté de la pile 1. L'entraînement du film 25 se fait de préférence uniquement par le mouvement des chariots, ce qui assure que le film se tende longitudinalement sous et sur la pile 1 de matelas 2 de fibres minérales. Sur la figure 1, les derniers chariots sont dans la zone de compression, les deux premiers dans la zone d'emballage, là où la longueur de film entre plaques ne varie plus, et le cinquième, au milieu, à la transition entre les deux zones.

Dès le début de la zone d'emballage, figure 5, on a placé dans la zone médiane, de chaque côté, des conformateurs dont le rôle est de mettre en place les bords des bandes de film 25. On voit sur la figure une plaque d'appui 27 sur laquelle le film supérieur vient s'appuyer (à l'extérieur) et qui s'étend jusqu'après la zone de jonction. Un conformateur 28, sorte de plaque métallique de forme adaptée, vient plier la bordure du film supérieur 34 qu'un rouleau presseur 29 vient appliquer sur la plaque d'appui 27.

De manière symétrique, la bordure du film inférieur 35 est prise par le conformateur 31 et conduite le long de la plaque d'appui 30 (située à une distance définie de la plaque d'appui 27) où elle est pressée par le rouleau 32. Au bout de la plaque 30, les deux bordures, supérieure et inférieure, viennent en contact et l'on peut réaliser leur solidarisation. Pour effectuer celle-ci, plusieurs moyens 33 sont possibles, apport d'une colle extérieure (hot melt notamment), dépôt d'un adhésif double face qu'on aura introduit à l'extrémité amont de la plaque d'appui 30 du film inférieur, ou alors soudure autogène de films plastiques adaptés. C'est cette technique qui constitue le mode de réalisation préféré de l'invention. Le film est un film de polyéthylène HD (haute densité) d'une épaisseur de 50 à 100 μm (des essais faits avec un film BD basse densité ont également donné d'excellents résultats), le moyen pour réaliser la fusion de la matière est la chaleur apportée par des buses qui soufflent un air à une température comprise entre 400 et 650°C ; les essais ont été réalisés avec des chauffe-air de la Société LEISTER. L'homme du métier adapte température d'air et vitesse de soufflage à la vitesse de déplacement du film devant les buses. Par ailleurs, des sécurités coupent l'arrivée d'air chaud (ou le devient) en cas d'arrêt de la ligne.

La technique d'emballage qui vient d'être décrite en détail utilise une technique de soudure autogène d'un film plastique ; on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant un film d'emballage d'une autre nature ou une technique de jonction des bords du film différente.

De même, le moyen d'assemblage des bordures des deux bandes supérieure et inférieure qui se croisent et se recouvrent sur une surface importante pourrait être remplacée par une jonction bord à bord, où la face interne d'un film serait en contact avec la face interne de l'autre. Cette technique n'est pas la préférée car elle sollicite la soudure ou la jonction collée en pelage, et ce type d'assemblage est moins solide que celui qui a été retenu où le joint est sollicité en cisaillement.

L'utilisation d'un film résistant et à haut module, c'est à dire qui ne s'allonge que très peu sous charge permet de garder à un volume de matériaux comprimés comme une pile de matelas de fibres minérales la taille minimum possible qui s'écarte peu de la taille qu'il a atteinte à la fin de la compression, l'effet de la libération hors des plateaux tels que 3, 5 étant simplement une déformation du périmètre de la gaine qui s'arrondit sensiblement en accroissant son épaisseur dans l'axe et en s'amincissant sur les bords tandis que sa surface et donc le volume du produit comprimé s'accroît légèrement.

A la sortie de la ligne, les paquets de matériaux emballés 36 sont entraînés par un transporteur 37. Ils sont associés en chapelet dans la gaine d'emballage. Entre deux paquets, la gaine se présente comme un boyau vide 38. Dans une variante de l'invention, on a prévu d'installer à ce niveau un dispositif connu qui permet de souder et/ou de couper automatiquement les films pour donner aux paquets de matériaux emballés leur autonomie et éventuellement les protéger si l'on ferme l'emballage. Les essais réalisés avec la machine qui vient d'être décrite pour comprimer et conditionner des matelas de laine minérale ont été très positifs.

On a fait une série de piles de 8 matelas de laine de verre d'une dimension de 1200 x 600 mm, l'épaisseur des matelas était 128 mm et leur masse volumique 7 kg/m . On a mesuré une hauteur de pile avant compression de 1010 mm (légère compression sous l'effet du poids). Les piles identiques se suivaient normalement sur la ligne.

La partie supérieure de la machine qui peut être déplacée verticalement ayant été placée de manière à ce qu'en bout de ligne, les plateaux soie, distants de 125 mm. On a effectué une mesure de la force exercée, elle était de 206 décanewtons.

Le film d'emballage était un polyéthylène HD de 60 μm d'épaisseur, la vitesse d'avancement de la ligne était de 20 m/min. A la fin du cycle compression-emballage- soudure transversale- séparation des paquets, on a mesuré le volume des paquets. Il était de 112,5 litres, ce qui correspond à un taux de compression de l'ordre de 6,5. Lors de la

libération de son enveloppe, la pile de produits a retrouvé une hauteur de 950 mm, ce qui correspond à une perte d'épaisseur par panneau, acceptable.

Une seconde série d'essais a été effectuée. Il s'agissait de comprimer et de conditionner des panneaux de laine de verre d'une dimension de 1350 x 600 mm avec une épaisseur nominale de 100 mm (108 mm d'épaisseur réelle). Leur masse volumique était 13,75 Kg/m ³ .

On a successivement réalisé des piles de 7, 9, 11 et 15 panneaux et l'on a comprimé chaque pile davantage que la précédente. Le tableau ci-dessous présente les résultats.

Nombre de panneaux 7 9 11 15

Epaisseur de la pile (mm) 740 945 1145 1545

Distance finale entre plaques 160 169 166 200 (mm)

Compression maximale 4,6/1 5,6/1 6,9/1 7,5/1

Epaisseur hors tout du 318 320 325 350 paquet conditionné (mm)

Taux de compression 3,1/1 3,9/1 4,7/1 5,6/1

A la fin de l'opération, après déchirure de la gaine, les panneaux libérés ont retrouvé leur épaisseur nominale, 100 mm.

La méthode de compression et de conditionnement des essais précédents permet ainsi de disposer d'un produit emballé dont le taux de compression est le maximum qu'il est possible de conserver avec comme emballage, une gaine déformable.

Les techniques de l'invention qui viennent d'être décrites permettent ainsi de conditionner et d'emballer facilement des volumes de matériaux compressibles et notamment des piles ou des rouleaux de laine minérale. A la différence des procédés antérieurs, l'emballage se fait en continu et la compression qui s'effectue simultanément et symétriquement sur le volume évite les dégradations dues au cisaillement de la matière et permet d'opérer plus vite avec des efforts moindres.