L'invention concerne un procédé de suremballage de charges sous film étirable, une machine et un film pour sa mise en oeuvre. Elle vise, plus particulièrement, le suremballage de charges palettisées, sans toutefois être limitée à une telle application dans la mesure où elle peut être utilisée pour le suremballage de charges regroupées sans palette.
On sait que le suremballage sous film étirable de charges palettisées ou non peut être effectué à partir d'un film, généralement de polyéthyléne, d'une épaisseur comprise entre 12 et 150 microns, -et le plus généralement entre 20 et 30 microns-, dévidé à partir d'une bobine et par mise en oeuvre de deux grands types de techniques que l'on peut distinguer sous les appellations de "banderolage" et de "pose par rideau". Dans des machines ou installations qui utilisent la première technique, un film d'une laize de l'ordre de 500 mm bobiné sur un moyeu de carton est mis en place autour de la charge, palettisée on non, en tirant parti du déplacement relatif par rapport à ladite charge d'un équipage mobile qui porte la bobine, la charge étant elle-même soit fixe, soit mobile. Dans les machines ou installations qui utilisent la seconde technique, un film de laize généralement plus importante est placé en travers d'un trajet qu'emprunte la charge en formant un "rideau" qui est d'abord entraîné par ladite charge, puis est ensuite refermé sur elle.
Des exemples d'installations du premier type peuvent être trouvés dans EP-096 635, tandis que des exemples d'installations du second type sont décrits dans FR-2 281 275. Quelle que soit l'installation de suremballage mise en oeuvre, l'étirage du film y est réalisé in situ, simultanément ou quasi-simultanément à sa mise en place, c'est-à-dire soit en provoquant la tension du film entre la charge et un frein placé sur le support de la bobine de film, soit en faisant circuler le film entre des rouleaux entraînés par des moteurs à des vitesses de rotation circonférentielles différentes, comme explicité dans FR-2 281 275, précité. Dans le premier mode d'exécution, l'allongement du film est limité à une valeur de l'ordre de 80 à 100 % alors que l'allongement peut atteindre 200%, voire davantage, dans des installations selon le deuxième mode d'exécution sous réserve que les charges palettisées ou non soient de forme appropriée, bien centrées sur la machine, et que le dispositif d'étirage du film soit particulièrement performant.
Cependant, les machines actuelles dont on exige des cadences importantes, d'une part, et où les vitesses de rotation de la charge à suremballer, ou de la bobine sur elle même, peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de 40 à 50 tours/mn, ne permettent pas d'assurer, quels que soient les dispositifs d'étirage mis en oeuvre, une régularité satisfaisante du débit de film.
Complémentairement, les dispositifs d'étirage actuellement mis en oeuvre sur des machines à rouleaux entraînés par moteurs exigent, pour l'obtention de résultats satisfaisants, des mécanismes relativement complexes qui accroissent le poids des parties mobiles des machines de suremballage de sorte que, pour éviter la mise en rotation de masses trop importantes, ce sont des bobines de film de poids limité qui sont utilisées avec pour conséquence une autonomie de fonctionnement relativement étroite par la nécessité de changer fréquemment les bobines de film non étiré mises en oeuvre. En outre, les vitesses de dévidement du film peuvent être modifiées d'un ordre de grandeur important en de courts espaces de temps, par exemple de 10 à 200 m par minute en quelques dixièmes de seconde, de sorte que les variations d'allongement qui en résultent conduisent fréquemment à des ruptures du film et, partant, à des incidents de fonctionnement des machines qui nuisent à la productivité de ces dernières, productivité qui est également affectée par le fait que les conducteurs de machines diminuent alors généralement les vitesses d'exploitation, ou le pourcentage d'étirage qui pourrait être réellement obtenu avec, dans ce dernier cas, une consommation accrue du matériau formant le film.
Pour tenter de pallier ce dernier inconvénient, et tirer parti des avantages liés à un préétirage du film d'emballage, FR-A-2 579 577, -qui mentionne les difficultés rencontrées pour réaliser un pré-étirage total des films qui peut être de l'ordre de 300 %-, préconise d'effectuer, sur la machine de suremballage, un pré-étirage en deux phases séparées par un moment de repos extrêmement court (de l'ordre de quelques centièmes de seconde). Si une telle solution est avantageuse, en ce qu'elle permet d'exécuter des rapports de pré-étirage importants, elle est de mise en oeuvre complexe, d'une part, et n'apporte pas, d'autre part, de simplification aux machines pour sa mise en oeuvre, bien au contraire.
DE-34 09 117, qui vise un procédé de suremballage de charges à l'aide d'un film étirable mis en place après qu'il ait été pré-étiré et dans lequel le film est dévidé à partir d'un bobineau ou analogue sur lequel il est stocké à l'état pré-étiré, n'apporte pas non plus de réelle solution aux inconvénients mentionnés dans la mesure où il propose un allongement limité à environ 50 %. Les préambules des revendications 1 et 2 sont basés sur cet état de la technique.
Le problème se pose donc de fournir un procédé de suremballage de charges sous film étirable qui, tout en permettant de bénéficier pleinement du grand pouvoir d'étirement à froid des films de matière thermoplastique pouvant être mis en oeuvre dans des procédés et machines de suremballage de charges, ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus du procédé selon le Brevet mentionné en dernier lieu.
C'est, d'une façon générale, un but de l'invention de fournir une solution à ce problème.
C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un procédé de suremballage de charges à l'aide d'un film étirable, une machine et un film pour sa mise en oeuvre qui permettent une simplification considérable des machines d'emballage et, partant, une diminution du coût de celles-ci.
C'est, aussi, un but de l'invention de fournir un procédé de suremballage de charges à l'aide d'un film étirable, une machine et un film pour sa mise en oeuvre qui, tout en conduisant à une qualité accrue des suremballages réalisés, permettent d'obtenir cette qualité avec une économie considérable de matériau d'emballage.
C'est, encore, un but de l'invention de fournir un tel procédé, machine et film pour sa mise en oeuvre qui permettent d'augmenter la fiabilité des machines utilisées, d'améliorer leur cadence, leur autonomie et, d'une façon générale, leur fonctionnement, avec pour conséquence une rentabilité industrielle et économique plus importante que celle des machines connues.
C'est, également, un but de l'invention de fournir un tel procédé, machine et film pour sa mise en oeuvre propres à être utilisés pour des charges fragiles et variées.
C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un tel procédé, machine et film pour sa mise en oeuvre dont l'utilisation, non seulement satisfait aux exigences de la réglementation en vigueur en ce qui concerne le droit du travail mais permettent également, pour les opérateurs des machines, des conditions de travail et de sécurité améliorées.
Un procédé selon l'invention, de suremballage de charges regroupées en un fardeau, palettisé ou non, à l'aide d'un film étirable mis en place autour du fardeau et, le cas échéant, d'une palette, après qu'il ait été pré-étiré et dévidé à partir d'un bobineau ou analogue sur lequel il est stocké à l'état pré-étiré est caractérisé en ce que ledit film est pré-étiré pour présenter un allongement de l'ordre de 150 à 500 % et pour qu'il présente, après relaxation, une tension dans le bobineau comprise entre 2 et 7, de préférence entre 2 et 3, DAN/mm2 de section de film par spire.
Le procédé selon l'invention, permet de conduire dans les meilleures conditions possibles l'étirage du matériau dans la mesure où les vitesses d'étirage et de déroulement ne sont plus liées aux variations importantes qui sont celles existant dans les machines où l'étirage a lieu sur la machine même d'une part ainsi que, d'autre part :
L'invention a également pour objet une machine de suremballage de charges regroupées en un fardeau, palettisé ou non, à l'aide d'un film étirable mis en place autour dudit fardeau comportant des moyens de réception d'un bobineau ou analogue sur lequel le film de suremballage est stocké à l'état préétiré, caractérisé en ce que les moyens de réception sont des moyens de réception d'un bobineau ou analogue, des moyens de réception d'un bobineau ou analogue à jupe sensiblement cylindrique et extrémités chanfreinées sur lequel le film de suremballage est stocké à l'état pré-étiré à une valeur d'allongement de l'ordre de 150 à 500 % ainsi que des moyens de freinage du bobineau ou analogue réglables à une tension dans le film comprise entre 2 et 7 daN/mm2, de préférence entre 2 et 3 daN/mm2 de section de film par spire, à l'exclusion de moyens complémentaires d'étirage dudit film.
Une machine selon l'invention est également caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de support de bobineaux du film pré-étiré en attente et des moyens de transfert desdits bobineaux vers les moyens de réception à partir desquels se dévide le film stocké à l'état pré-étire.
Dans une forme de réalisation préférée d'une machine selon l'invention, celle-ci est du type à anneau tournant, c'est-à-dire à fardeau fixe et moyen de réception de bobineau de film stocké à l'état pré-étiré prévu sur ledit anneau tournant.
Dans une autre forme de réalisation, la machine est du type à "bras tournant".
Dans encore une autre forme de réalisation, la machine est du type à "charge tournante".
Dans encore une autre variante, la machine est du type "à rideau".
L'invention a encore pour objet les bobineaux ou analogues sur lesquels est stocké à l'état pré-étiré le film de suremballage de charges regroupées suivant un fardeau, palettisé ou non, et elle englobe en particulier dans son cadre les bobineaux caractérisés en ce que le film pré-étiré qu'ils portent a un allongement de 150 à 500 % et présente, après relaxation, une tension comprise entre 2 et 7, de préférence entre 2 et 3, DAN/mm2 de section de film par spire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel :
Bien que l'on ait proposé, de longue date, d'utiliser un film en matière plastique étirable pour le suremballage de charges formant un fardeau, par exemple de charges palettisées ou non, les efforts déployés pour exploiter autant que faire se peut la capacité d'étirage du film, non seulement en vue de donner à l'emballage de meilleures propriétés de résistance mais également pour réaliser une économie de matière, ou bien n'ont pas été entièrement couronnés de succès, ou bien n'ont pu aboutir qu'au prix de grandes complications, et cela parce que les développements ont été principalement axés sur des perfectionnements aux machines de suremballage, qu'il s'agisse de machines du type "à banderolage" (à fardeau fixe ou mobile) ou de machines "à rideau".
Contrairement à cette direction de développement, la Demanderesse s'est attachée à concevoir un procédé susceptible d'être mis en oeuvre sur les types de machines les plus variées et selon lequel, en vue de permettre d'optimiser un pré-étirage du film de suremballage de charges groupées suivant un fardeau palettisé ou non, ledit film est dévidé à partir d'un bobineau ou analogue sur lequel il est stocké à l'état pré-étiré avec un allongement très important pour présenter, après relaxation, une tension comprise entre 2 et 7, de préférence 2 et 3, DAN/mm2 de section de film par spire.
Un tel procédé, dans lequel l'étape de pré-étirage du film est dissociée de l'étape de mise en place sur le fardeau, permet alors de conduire le pré-étirage de façon optimale, les vitesses d'étirage et de déroulement n'étant plus liées aux paramètres de la phase de mise en place du film sur le fardeau, en particulier aux variations très importantes de débit de film à partir d'une bobine usuelle.
Selon l'invention, par conséquent, une bobine 10, de film étirable, par exemple de film de polyéthylène basse densité ou de film polyéthylène basse densité linéaire telle que produite par extrusion-soufflage ou calendrage, -et qui est livré suivant une laize pouvant varier entre 200 et 1500 mm-, est placée sur un mandrin vertical M pour permettre au film de se dévider par rotation de la bobine 10 dans le sens de la flèche f, figure 1. Le film 11, qui est amené à circuler autour de deux rouleaux caoutchoutés ou moletés, 12 et 13, animés de vitesses circonférentielles différentes est reçu sur un mandrin 18 de forme générale cylindrique, figure 2, pour former un bobineau 14, entraîné en rotation par le rouleau 13 sur lequel il est appliqué avec une force importante, réglable par l'intermédiaire d'un vérin 15 agissant sur une biellette 16 dont une extrémité est montée à pivotement autour d'un axe 17 et dont l'autre porte sur l'axe du mandrin 18.
En raison des vitesses circonférentielles différentes des rouleaux 12 et 13, dans un rapport réglable de 1/2 à 1/6, -le rouleau 13 ayant une vitesse circonférentielle supérieure à celle du rouleau 12-, le film 11 est allongé, de façon importante et en fonction du rapport des vitesses desdits rouleaux. Ces derniers peuvent être soit entraînés par des moteurs et reliés entre eux par un jeu d'engrenages ou un réducteur de vitesse, soit être reliés chacun à un moteur, le premier de vitesse fixe et le second de vitesse réglable pour obtenir, quel que soit le mode de réalisation, un bobineau 14 de film pré-étiré qui ne se déroule pas de lui-même, après que le bobineau a été fabriqué, en raison de l'effet légèrement collant du film, par enroulement sur le mandrin 18.
Pour que la pression importante, résultant de la superposition des spires étirées sous tension mécanique sur le mandrin 18 n'écrase pas celui-ci, l'invention prévoit de le réaliser comme montré sur la figure 2, c'est-à-dire sous forme d'une jupe 20 sensiblement cylindrique, à paroi de carton épais, d'aluminium ou de matière plastique et dont les extrémités sont chanfreinées, comme montré en 21 et 22, avec un cône de centrage 23 à l'extrémité opposée au bord ouvert de la jupe et une butée 24 adjacente au cône 23. La présence des chanfreins 21 et 22 permet de compenser une légère surépaisseur du film 11 sur les bords du mandrin, dans le sens du défilement, et qui apparaîtrait en l'absence de forme particulière des extrémités de la jupe 20 en raison du fluage du film pendant l'étirage.
Ce dernier est avantageusement conduit comme illustré schématiquement sur la figure 3 (où l'axe des abscisses est celui du temps et l'axe des ordonnées celui des forces d'étirage et de cohésion d'un film étirable) dans le cas d'un film de polyéthylène basse densité d'une laize de 500 mm et d'une épaisseur avant tirage de 23 µ. Pour un tel film qui, à titre d'exemple seulement, est progressivement étiré jusqu'à une valeur d'allongement de 150 % (soit une longueur étirée de 250 mm pour 100 mm d'échantillon) on procède d'abord à l'application d'un effort de traction progressif de 0 à 12 DAN (pour un allongement de 0 à 80 %) puis d'un effort de 12 à 13 DAN pour un allongement ultérieur de 80 à 150 %, phase a. Celle-ci est suivie d'une phase de relaxation, b, à la fin de laquelle une force de 6 à 7 DAN, -qui représente la tension du film par spire dans le bobineau-, est aussi la force de maintien du fardeau pendant son transport et son stockage, désignée dans la pratique sous le nom de force de cohésion. Une telle force, maintenue aussi longtemps que le bobineau n'est pas utilisé, phase c, est ensuite mise à profit lorsque le bobineau est rapporté sur une machine de suremballage et que le film est freiné entre une valeur comprise entre 0 et ladite valeur de 6 à 7 DAN. Lors de la mise en place du film sur le fardeau ladite force est modulée en fonction du fardeau et du fonctionnement de la machine, comme montré schématiquement par les flèches e, de la phase d, cette dernière étant elle-même suivie d'une phase g, où la partie hachurée du diagramme de la figure 3 indique les valeurs extrêmes des forces de cohésion résiduelles, comprises entre 2 et 7 DAN.
Le phénomène de relaxation du film, -qui est également illustré sur la figure 3A où l'axe des abscisses est celui des allongements et celui des ordonnées celui des forces d'étirage-, et le repos dudit film au cours de la phase c stabilisent le film et augmentent considérablement sa résistance a la déchirure.
Le pré-étirage du film tel que décrit ci-dessus peut être longitudinal et/ou transversal et atteindre des valeurs de l'ordre de 200 à 500 % pour que la tension dans le bobineau, après relaxation, soit comprise entre 2 et 7, de préférence entre 2 et 3, DAN/mm2 de section de film par spire..
Un bobineau de film pré-étiré selon l'invention, 14, peut être mis en oeuvre pour le suremballage d'un fardeau F sur les types de machines les plus variées. Ainsi, et comme montré sur la figure 4, le bobineau de film pré-étiré peut être utilisé dans une machine du type à "bras tournant", dans laquelle le bobineau 14 se déplace alternativement le long d'un montant m en même temps que le film 11 pré-étiré se dévide du bobineau et que le bras B tourne autour d'un axe A et autour du fardeau F constitué par des charges palettisées ou non. Dans une telle machine selon l'invention, cependant, et contrairement aux machines connues, aucun mécanisme d'étirage complexe n'est prévu, la présence d'un frein d'étirage simple permettant de moduler la force d'application du film sur la charge qui peut être choisie, dans le cas de l'exemple donné ci-dessus, de l'ordre de 7 DAN pendant la majeure partie du cycle puis modulée entre 0 et 4 DAN au cours des phases de démarrage de banderolage en sommet de charge pour des produits instables ainsi que pendant les phases de soudure et de coupe du film pour éviter, de façon particulièrement simple, l'écrasement de charges fragiles dans le cas d'un fardeau constitué de telles charges.
Dans une autre forme de réalisation, Figure 4A, le bobineau de film pré-étiré, 14, peut être utilisé dans une machine du type à "charge tournante" dans laquelle le bobineau 14 se déplace alternativement le long d'un montant m' en même temps que le film 11 pré-étiré se dévide du bobineau et que le fardeau F tourne sur lui-même comme schématisé par la flèche r, dans le cas de charges palettisées, ou est animé d'un mouvement de rotation plus complexe dans le cas de charges non palettisées. Dans une telle machine, et contrairement aux machines connues de même type, aucun mécanisme d'étirage complexe du film n'est prévu, un simple frein d'étirage permettant de moduler la force d'application du film sur la charge, comme décrit ci-dessus en référence à la figure 4.
Dans une autre forme de réalisation, figure 5, la machine de suremballage est du type de celles dans lesquelles le fardeau F est d'abord amené par une table à rouleaux motorisés ou à chaînes, 30, au voisinage du centre d'un anneau tournant 31. Dans une machine de ce type, où l'anneau 31 est entraîné en rotation par un premier moteur et est également entraîné à coulissement vertical sur un châssis 32 par un second moteur, l'invention prévoit d'associer le bobineau 14 sur lequel est stocké le film pré-étiré à l'anneau 31, d'une part, et de commander le dévidement du film pré-étiré à partir du bobineau 14 par un frein mécanique ou, en variante, par un contre-rouleau muni d'un frein et qui prend appui sur l'une des génératrices extérieures du bobineau.
L'utilisation sur une machine de ce type, -de même que sur une machine à bras tournant-, d'un bobineau selon l'invention diminue la masse des parties en rotation (et autorise par conséquent une rotation rapide de l'anneau de l'ordre de 20 à 50 t/min) permet une bonne dépose du film en pied de palette, sans qu'il soit nécessaire de surélever le fardeau, -compte-tenu de la conservation de la laize totale du film pré-étiré sur le bobineau-, et simplifie de façon considérable la circulation du film entre le bobineau et le fardeau par rapport au trajet des machines connues de ce type où des mécanismes de tirage ou de pré-étirage du film étaient généralement associés à l'anneau rotatif.
Alors que dans la machine qui vient d'être décrite, le bobineau 14 est mis en place directement par un opérateur sur l'anneau tournant 31, auquel est associé un dispositif de pince 33 qui assure la soudure en fin de cycle du film pré-étiré dévidé à partir du bobineau 14 ainsi que la coupe et la reprise du film pour des charges successives, une machine du même type peut être munie d'un dispositif 40, Figure 6, comportant des moyens pour, -à l'aide d'un bras de transfert 41-, mettre en place sur l'anneau 31 un bobineau en attente 14' lorsque le bobineau 14 à partir duquel se dévide le film pré-étiré de suremballage est vide.
Dans encore une autre variante, figures 7 et 8, la machine de suremballage à anneau tournant 31, -pour le reste identique à celles décrites ci-dessus-, est en outre munie d'un dispositif à barillet 50 destiné à effectuer le changement automatique d'un bobineau 14 associé à l'anneau 31 à partir d'une pluralité de bobineaux en attente 14', 14'', etc..., la condition de la machine montrée sur la figure 7 étant celle du banderolage, tandis que celle montrée sur la figure 8 correspond au changement de bobineau, celui référencé 14a alors au voisinage de la pince 33 étant en cours de chargement, tandis qu'est évacué un mandrin vide 18. Le changement de bobineau pouvant être effectué, sur la machine de pose, sans arrêt de production, il en résulte une grande souplesse d'exploitation de la machine, laquelle peut être encore accrue par un dispositif rendu automatiquement opératoire en cas de détection d'une "fin de bobineau" ou en cas de rupture du film.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. Elle trouve également application pour le suremballage de charges à l'aide d'une machine du type "à rideau", du genre de celle montrée schématiquement sur la Figure 9, où le fardeau F mobile sur une table à rouleaux motorisés ou à chaînes (non représentée) est entouré par le film 11 qui se dévide à partir de deux bobineaux 14. Dans une telle machine selon l'invention, qui ne comprend pas de mécanisme d'étirage complexe du film comme dans les machines connues, un simple frein d'étirage et des moyens de guidage q, du film 11 permettent de moduler la force d'application du film dont les nappes issues du bobineau 14 sont propres à être coupées et réunies entre elles par les mors de soudage p.
L'application de l'invention à une telle machine permet, en outre, d'adapter des bobineaux de film pré-étiré à différentes hauteurs de fardeau par une simple modification de l'allongement transversal du film.