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La présente invention concerne un procédé de fixation d'articles à une feuille de matière thermoplastique et les produits en résultant. Ce procédé est tel que les articles sont emprisonnés dans des poches qui sont formées dans la matière en feuille au cours de l'opération de fixation.
Le présent procédé consiste à supporter l'article de façon à exposer la plus grande partie mais non la totalité de sa surface, à serrer la feuille de matière thermoplastique par ses bords, dans une position telle qu'elle soit tournée vers l'article, à chauffer ladite feuille par une chaleur rayonnante à une température à laquelle elle devient plastique, à tirer la feuille, en provoquant l'action brusque d'une pression gazeuse (de préférence atmosphérique) sur celle des faces de la feuille qui est opposée à l'article et obligeant ainsi cette feuille à entrer en contact intime par toute son étendue, avec la surface exposée de l'article, ce qui forme dans la feuille une poche qui enveloppe partiellement l'article,
l'orifice de la poche ayant une section plus petite que la section transversale maximum de l'article dans un plan parallèle à la feuille et paroi de la poche épousant étroitement la surface enveloppée de l'article, puis à refroidir la feuille à une température à laquelle elle cesse d'être plastiquée Pour réaliser le présent procédé, on peut avantageusement faire usage d'une machine à former les feuilles par le vide comprenant un récipient (ou "botte à vide) de faible hauteur à orifice ouvert, possédant une section transversale rectangulaire et divisé par une cloison horizontale perforée rigide ( ou "plate-forme") en une chambre supérieure et une chambre infé- rieure;
des moyens permettant de serrer la feuille thermoplastique par ses bords en travers de l'orifice du récipient, une couverture de chauffage élec- trique pouvant rapidement être amenée à une position située au-dessus de la feuille serrée ou enlevée de cette position, et des moyens pour provoquer l'évacuationrapide de l'air contenu dans1 a chambre inférieure de manière à produire une action de succion qui provoque un mouvement brusque de la feuille ramollie thermiquement vers la plate-forme .
Le dispositif prévu pour évacuer l'air peut comprendre un réservoir à vide communiquant par un tuyau à grande section de passage, commandé par une valve à action rapide, avec la chambre inférieure de la boite à vide, et une pompe à vide disposée de façon qu'elle soit mise en et hors d'action automatiquement pour établir un vide dans le réservoir à vide. Pour assurer l'évacuation rapide de l'air que contient la boite à vide lors de l'ouverture de la valve, le réservoir à vide possède plusieurs fois la contenance de la boite à vide. Un appareil de ce genre est décrit et représenté dans la revue "British Plastics, 27, (1), Janvier 1954, 18-19.
On décrira maintenant le présent procédé en se référant au des- sin annexé, dans lequel les divers éléments ont été représentés en coupe verticale.
Les figures là 3 représentent trois stades de la fixation d'un bouton de forme tronconique.à une feuille thermoplastique,;les figures 4 et 5 représentent deux stades de la fixation d'un disque à une feuille thermo- plastique; et les figures 6 et 7 représentent deux stades de la fixation d'un bouton présentant une surface convexe et une surface plate à une feuil- le thermoplastique, la surface plate étant tournée vers la feuille.
Pour fixer de petits articles, tels que des boutons ou disques, à une feuille thermoplastique, conformément à l'invention, il est générale- ment très utile de fixer plusieurs ou un grand nombre desdits articles à une feuille unique de façon que chacun d'eux soit maintenu dans sa pro- pre poche, ces poches étant réparties à un certain écartement les unes des autres sur la surface de la feuille. Pour la clarté des dessins, on n'a re- présenté qu'un seul article dans chacune des figures.
A la figure 1, 10 désigne l'un des éléments d'une série de bou- tons identiques placés à un certain écartement les uns des autres sur une feuille de base poreuse flexible 11, qui est à son tour supportée par la pla-
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te-forme perforée 12 d'une boîte à vide, en travers de l'orifice de laquelle est fixée par serrage une feuille thermoplastique 13 en acétate de cellulose plastifié. Comme le dessin ne représente qu'un seul boutonon n'a aussi représenté que deux petites portions de la feuille de base, de la plate-forme et de la feuille thermoplastique.
On remarquera que le bouton 10 est placé sur la feuille de base 11 de telle manière que la surface inclinée 10a du bouton soit tournée vers la feuille de base 11 mais dans une direction opposée à l'orifice de la boite à vide; la surface supérieure du bouton étant opposée à la feuille de base 11 et tournée vers l'orifice de la boîte à vide; aucune partie de la surface de dessous du bouton n'étant exposée.
Les pièces étant disposées de la façon représentée à la figure 1, on chauffe la feuille thermoplastique 13 à une température à laquelle elle devient entièrement plastique par la chaleur rayonnante de la couverture chauffante électrique de la machine; on éloigne ensuite cette couverture de la position qu'elle occupait au=dessus de la feuille, en marne temps qu'on ouvre la valve reliant la chambre inférieure de la boite à vide au réservoir à vide. La succion brusquement créée de cette façon provoque la descente rapide de la feuille thermoplastique (à l'exception de la portion marginale maintenue par les moyens de serrage) et l'application rapide de cette feuille en contact intime avec la surface exposée du bouton et de la feuille de base 11, comme représenté à la figure 2.
De cette façon, il se forme dans la feuille thermoplastique une poche qui enveloppe la totalité de la surface exposée du bouton. On laisse alors la feuille thermoplastique se refroidir jusqu'à une température où elle cesse d'être plastique (ce qui s'effectue très rapidement), puis on la détache de la feuille de base 11; on rogne ensuite les bords de la feuille, par exemple à l'aide d'un massicot, ce quilaisse les boutons fixés à une feuille sensiblement plate. Dans le produit (figure 3). la face de dessous 10b de chaque bouton est exposée à l'orifice de sa poche, puisque cette face était recouverte par la feuille de base 11 pendant la succion.
Comme la surface inclinée 10a du bouton était tournée vers la feuille de base 11 et opposée à l'orifice de la boite à vide pendant la succion (par suite de la direction de lapente du coté 10a), l'orifice de la poche dans laquelle est renfermé le bouton possède une section moindre que la section transversale maximum du bouton dans un plan parallèle à la feuille. Il résulte de ceci, et du fait que la paroi 15 de la poche épouse étroitement ce qui était la surface exposée du bouton, que ce dernier est maintenu fermement à l'intérieur de la poche.
On se référera maintenant aux figures 4 et 5, dans lesquelles 17 désigne un disque sensiblement cylindrique destiné à être fixé à la feuille. Si on laissait le-disque 17 reposer directement sur la feuille de base 11, aucune partie de la surface exposée ne serait donc tournée vers la feuille de base et dans une direction opposée à l'orifice de la boite à vide, et Inapplication de la feuille sur le disque par succion, dans cette position du disque, produirait une poche dont l'orifice aurait la même section que la section transversale du disque, dans un plan parallèle à la feuille de base. Par conséquent, le disque ne serait pas emprisonné dans la poche.
Pour assurer la formation d'une poche qui possède la forme voulue pour maintenir le disque fermement en place, ce disque est monté, comme représenté à la figure 4, sur une pièce d'écartement cylindrique 18 dont le diamètre est plus petit que celui du disque. Ainsi, une portion annulaire 19 de la surface exposée du disque est tournée vers la feuille de base et opposée à l'orifice de la boite à vide. Par conséquent, la poche formée, comme représenté à la figure 5, possède un orifice sensiblement plus petit que le diamètre maximum-du disque, et celui-ci est fermement maintenu en position à l'intérieur de la poche par le rebord 20.
A la figure 6, on a représenté un bouton dont une face est plate et l'autre convexe ce bouton étant monté par sa face plate sur une pièce d'écartement tubulaire (telle qu'une rondelle d'acier) 22, .qui laisse découverte une portion annulaire 23 de la surface tournée vers la feuille de
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base 11 et éloignée de l'orifice de la boite à vide Dans la poche formée (figure 7), le diamètre de l'orifice est plus petit que le diamètre maximum du bouton, et ce dernier est maintenu en position dans la poche par le re- bord 24.
Le procédé précédemment décrit consiste ainsi à supporter l'ar- ticle à l'intérieur d'une chambre à orifice ouvert, en le plaçant sur une base appropriée qui s'étend en travers de ladite chambre et qui fait face à l'orifice de cette chambre, une partie de la surf ace exposée de l'article étant tournée vers ledit orifice et une autre partie étant tournée dans une direction opposée, à serrer par ses bords une feuille de matière thermoplas- tique dans une position telle que cette matière ferme l'orifice de ladite chambre, à chauffer la feuille thermoplastique par une chaleur rayonnante à une température à laquelle elle devient plastique,
à provoquer l'amenée brusque de ladite feuille en contact intime avec la surface exposée de l'ar- ticle et de la base en évacuant rapidement l'air que contient cette chambre et à refroidir ensuite la matière thermoplastique à une température à la- quelle elle cesse d'être plastique.
Un des rôles de la base s'étendant en travers de la chambre est de supporter l'article sans l'interposition d'aucun moyen de support entre ledit article et la feuille thermoplastique. Un autre rôle est de limiter le mouvement de traction communiqué à la feuille thermoplastique et de régler la configuration de la portion de lafeuille qui entoure la poche dans le produit. Ainsi, par l'application d'une base sensiblement plate, on peut obtenir une feuille sensiblement plate contenant la poche après avoir rogné ses bords. Bien entendu, il est nécessaire de prévoir un moyen d'évacuation de l'air.
A cet effet, la base peut consister en une feuille rigide faite d'une matière poreuse à travers les pores de laquelle l'air peut être évacué, Il est toutefois généralement préférable que la base soit faite d'une feuille flexible en matière poreuse supportée par une cloison ou plate=forme perforée rigide s'étendant en travers de la chambre. La matière poreuse peut, par exemple., consister en une feuille de papier "manille", ou en une feuille de papier fort non colley tel qu'un papier buvard.
Dans l'opération de succion, les caractéristiques superficielles de la feuille de base sont communiquées à celle des portions de la feuille thermoplastique qui entourent la poche. Par suite,, par un choix convenable de la matière dont est faite la feuille de base, on peut munir les poches contenant les articles de motifs de décoration formant un arrière-plan. Parmi les matières ayant permis d'obtenir des effets décoratifslorsqu'elles étaient utilisées de cette façon;, on citera les suivantes papier crêpe, tissus textiles de genres divers (feutre, tissus tricotés, tissus tissés tels que crêpes et gazes, dentelles, etc..)? tissus de verre,toiles métalliques et clinquants perforés.
Les matières énumérées ci-dessus à titre d'exemples de matières de base appropriées ont toutes une structure poreuse ouperforée. Les pores ou perforations constituent des canaux par lesquels l'air peut encore être retiré de l'espace compris entre l'article et la feuille thermoplastique après que le contact a été établi entre cette dernière et la feuille de base au cours de la succion et avant que le mouvement de traction qui en résulte ait été terminé. Toutefois, il n'est pas nécessaire que les canaux prévus à cet effet s'étendent à travers la feuille de base, et ils peuvent au contraire s'étendre le long de la surface de la feuille de base.
Divers genres de matières en feuille possédant une surface granuleuse macroscopique,telles que le papier, de verre et d'autres matières en feuille revêtues d'un abrasif, peuvent être appliquées de cette manière. L'article est supporté par une feuille d'une telle matière qui repose sur la plate-forme perforée de la boite à vide. La feuille s'étend de toutes parts au-delà du ou des articles qu'elle supporte, mais pas suffisamment pour couvrir toutes les perforations de la plate-forme. De préférence, on laisse une ligne de perforationsau moins exposée au-delà de chacun des bords de la feuille.
Dans ces conditions, au cours de l'opération de succion,le premier contact qui se
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produit entre la feuille thermoplastique et la feuille de base s'effectue aux surfaces supérieures des granules de la feuille de base. Ce contact laisse des canaux s'étendant en travers de la surface de lafeuille de base et communiquant avec les perforations découvertes de la plate-forme, une quantité d'air supplémentaire pouvant être retirée le long de ces canaux, ce qui permet à la feuille thermoplastique d'être aspirée pour venir en contact intime par toute son étendue avec la surface exposée du ou des articles et de la feuille de base.
On a pu ainsi assurer la succion sur des feuilles de base à canaux superficiels qui n'étaient pas sensiblement poreuses, par exemple sur des feuilles faites de verre bosselé ou d'un métal dans lequel des rainures étroitement espacées ont été gravées dans deux directions perpendiculaires entre elles. Il est toutefois préférable de faire usage d'une feuille de base pourvue de canaux qui permettent à l'air de passer à travers elle plutôt que de passer simplement le long de sa surface. Par exemple, la feuille de base peut être à la fois grossièrement granuleuse ou entaillée superficiellement, et poreuse ou-perforée.
Pour faciliter la séparation de la feuille étirée de la feuille de base,on peut faire usage d'agents de dépouillement. Par exemple, on peut munir la feuille de base d'une très mince couche d'un agent de dépouillemm t à base de silicone.ou imprégner cette feuille d'un agent de dépouillement tel que le polytétrafluoréthylèneo La demanderesse a toutefois constaté que de tels artifices ne sont pas nécessaires.
La matière en feuille thermoplastique est de préférence transparente, incolore et unie, de manière que l'article fixé soit aussi clairement visible que possible. Elle peut toutefois être transparente, colorée et unie; ou, dans le cas où l'on désirerait ne faire apparaître que les contours des objets montés, elle peut être opaque; et elle peut, si on le désire, être imprimée ou décorée, l'impression ou la décoration étant bien entendu effectuée avant la succion et en tenant dûment compte du changement que subit la forme.de la feuille au cours de la succion.
Indépendamment de boutons et de disques, on peut monter une grande variété d'autres objets par le présent procédé, entre autres des médailles perles, articles de Paris et bijoux ou colifichets similaires; des jeux de tournevis, de mèches et autres outils; des crayons, pinceaux etc.; des jouets et de genres divers, tels que des modèles et éléments de jeux de construction. Le présent procédé se prête spécialement à la fixation 03 petits articles dont les contours sont arrondis, auquel cas, par exemple, toutes les sections transversales de l'article sont bordées par une ligne qui est courbe, de préférence sur toute sa longueur.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, le présent procédé se prête particulièrement au montage d'une série d'objets, par exemple d'un certain nombre de boutons, sur une feuille unique. A des fins de vente en détail, des bandes peuvent être déchirées d'une feuille portant les boutons enrobés. En réglant convenablement 1,-étendue de la surface de dessous qui est exposée pendant l'opération de succion, on peut régler la zone de contact qui existe entre ladite surface et la feuille de recouvrement thermoplastique du produit de façon que, bien que l'objet soit normalement maintenu fermement en position, il soit facile de l'enlever lorsqu'an le désire.
Des objets comportant une tige ou autre saillie-qui pourrait faire obstacle à leur support satisfaisant sur la surface de montage peuvent être supportés par un montage annulaire, la tige faisant saillie vers le bas à travers un trou de la surface de support. Il n'est pas essentiel que la zone exposée de la face de dessous de l'article soit annulaire ou continue. Cette face peut par exemple être pourvue de saillies radiales à l'intérieur de l'objet de façon que, dans le produit, l'objet soit maintenu par des pattes en matiè- re thermoplastique au contact de la surface desdites saillies.
On a vu que, pendant 1-1,opération de succion, la matière thermoplastique peut être repoussée ou pourvue de parties en creux ou en relief, par exemple par l'application d'une feuille de base d'une nature convenable.
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Si on le désire, on peut faire usage d'une feuille de base nervurée, de ma- nière à produire dans la feuille un amincissement ou affaiblissement le long de lignes situées entre les objets, afin de faciliter l'opération consistant à détacher de la feuille, en la déchirant, des bandes ou sections carrées enveloppant un ou plusieurs des objets. Si on le désire, on peut nervurer localement la feuille thermoplastique de manière à former un bourrelet d'en- cadrement autour des articles fixés., un tel bourrelet pouvant être obtenu en disposant un patron de bourrelet en place sur la feuille de base avant d'effectuer la succion. D'autres formes d'ornementation peuvent être formées sur la feuille pendant la succion d'une manière similaire.
Les exemples suivants, dans lesquels toutes les parties sont ex- primées en poids, illustreront 1-'invention.
EXEMPLE 1
La machine à former les feuilles par le vide est équipée d'une boite à vide ayant comme dimensions intérieures 40, 6 cm x 40,6 cm x 12,7 cm.
La cloison horizontale (ou plate-forme) perforée séparant la chambre supé- rieure de la chambre inférieure dans laquelle débouche le tuyau d'aspiration est une plaque d'acier de 9,5 mm d'épaisseur, percée de trous de 1,6 mm de diamètre à 12,7 mm d'axe en axe. Cette plate-forme est montée librement et supportée par des tasseaux de bois reposant sur le fond de la boite de sor- te que la surface supérieure de la plate-forme est à 12,7 mm au-dessous de l'orifice de la boite.
La couverture chauffante repose sur des rails horizontaux disposés au-dessus de la boîte, de sorte que, lorsque ladite couverture est en place, sa surface de dessous se trouve à 38 mm au-dessus de l'orifice de la boîte. La température de la couverture chauffante, pendant le fonctionnement, est de 400-450 C.
La feuille thermoplastique utilisée possède une épaisseur de 0,05 mm et est faite de la composition limpide et incolore suivante
76 parties d'acétate de cellulose d'un indice d'acétyle (calculé comme acide acétique) de 54 %
20 parties de phtalate de diméthyle;
4 parties de phosphate de triphényle.
On désire fixer sur la feuille un jeu de boutons de la forme représentée à la figure 10
Sur la plate-forme de la machine à vide, on pose une feuille de feutre à blanchet d'imprimerie, On dispose les boutons sur cette feuille avec leur face de plus petit diamètre tournée vers le bas, comme à la figure 1, la distance d'axe en axe des centres étant approximativement le double du diamètre maximum du bouton. On tend la feuille thermoplastique en travers de l'ouverture de la boite à vide et on la fixe en place par serrage. On tire la couverture chauffante, préalablement portée à sa tem- pérature normale régulière, le long de ses rails de support, pour l'amener à une position où elle est juste au dessus de la feuille serrée.
Au bout de 5 secondes, la feuille est devenue entièrement plastique, comme l'indi- que la disparition de petits plis initialement présents à la surface de la feuille serrée. On écarte alors la couverture et, en même temps, ou ouvre complètement la valve prévue entre la boite à vide et le réservoir à vide.
Ceci provoque 1àmenée rapide de la feuille thermoplastique en contact intime, par toute son étendue, avec les surfaces exposées des boutons et de la feuille de base en feutre. On ferme alors la valve et dégage le dispositif de serrage pour libérer la feuille. Ceci demandé 4 secondes, à l'expiration desquelles l'ensemble de la feuille thermoplastique et des boutons fixés à cette feuille a été suffisamment refroidi pour pouvoir être détaché de la feuille de base. La feuille de base a conféré aux parties de la feuille thermoplastique qui entoure les boutons un aspect mat, agréable
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à l'oeil, alors que celles des parties de la feuille qui recouvrent les boutons sont restées limpides. Chaque bouton est fermement fixé dans une poche dont l'orifice possède un diamètre moindre que le diamètre maximum du bouton.
On finit le produit en rognant les bords à l'aide d'un massicot.
EXEMPLE II.
On dispose sur la plate-forme de la boite à vide, à titre de feuille de base, une feuille de papier de verre à gros grain. On place sur cette feuille de base, à des intervalles appropriés, douze disques de différents diamètres. Chaque disque est supporté par une rondelle d'acier dont le diamètre est approximativement les trois-quarts de-celui du disque, comme représenté à la figure 4. les rondelles reposant sur le papier de verre.
On fixe en place par serrage, au-dessus de l'ouverture de la boite à vide, une feuille d'acétate de cellulose plastifié de 0,127 mm d'épaisseur (75% d'acétate de cellulose, 25 % de phtalate de diéthyle, en poids), et on effectue les opérations de chauffage, de succion, de dépouillement et de rognage de la même façon que celle décrite dans l'exemple précédent. La feuille de base en papier de verre donne à la feuille thermoplastique un effet gaufré dans les parties comprises entres les poches contenant les boutons, ce qui forme un arrière-plan agréable à l'oeil pour l'assortiment de boutons.
Dans ces exemples, on peut substituer une pellicule d'éthylcellulose plastifiée ou une pellicule de butyrate-acétate de cellulose plastifié à la pellicule d'acétate de cellulose.
Comme il a été indiqué précédemment, une matière très avantageusement applicable à la mise en pratique du présent procédé, à titre de feuille thermoplastique, est l'acétate de cellulose ayant un indice d'acétyle de 54 % environ, plastifié à l'aide de 30 % environ de son poids d'un mélange de phtalate de diméthyle et de phosphate de triphényle dans des proportions relatives de -5,1 0 environ, ouà l'aide de phtalate de diéthyle. On peut avoir recours à d'autres plastifiants, tels que la triacétine ou le citrate de triéthyle.
La teneur en acétyle de l'acétate de cellulose est de préférence comprise entre 53 et 55 %, calculé comme acide acétique, bien qu'elle puisse être légèrement inférieure, par exemple comprise entre 52 et 53 %, ou légèrement supérieure à 55 %, par exemple comprise entre 56 et 58%, pourvu que la substance ait été convenablement plastifiéeo D'autres substan-ces thermoplastiques pouvant être substituées à l'acétate de cellulose (le cas échéant conjointement avec des plastifiants appropriés) sont par exemple ; d'autres dérivés thermoplastiques de la cellulose, tels que le propionate de cellulose, l'acétate-propionate de cellulose, l'acétate-butyrate de cellulose, l'éthyl-cellulose et le benzylcellulose;
des composés thermoplastiques polyvinyliques tels que le polystyrène et des copolymères du chlorure de vinyle avec une proportion mineure d'acétate de vinyle, du chlorure de vinylidène avec le chlorure de vinyle, et du chlorure de vinyle ou de vinylidène avec le méthacrylonitrilej des polymères thermoplastiques de dérivés de l'acide acrylique, par exemple le polyacrylate d'éthyle et le polyméthacrylate de méthyle;
et le chlorhydrate de caoutchouco On peut aussi avoir recours à des mélanges appropriés de polymères de monovinylidène (y compris le monovinyle) avec des polymères de diène, par exemple des mélanges de polystyrène avec des copolymères de styrène et de butadiène,
La matière dont est faite la matière thermoplastique¯possédera de préférence une plasticité- allant en croissant entre les limites d'une large échelle de températures lorsqu'on la chauffe, et non un changement de phase rapide tel que celui qui intervient dans le cas de matières d'un caractère cristallin relativement élevé, telles que le polythène; l'adipamide de polyhexaméthylène et le polytéréphtalate d'éthylène.
Il est facile d'obtenir de telles propriétés dans les dérivés thermoplastiques de la cellulose et dans de nombreux copolymères du type vinyle. On peut aussi les obtenir dans certains polymères de condensation (y compris les polyesters, polyamides ou polyesteramides), par exemple ceux obtenus par polycondensation de plus de deux monomères difonetionnels.
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Dans la mise en pratique du présent procédé, bien qu'il soit préférable que la feuille thermoplastique soit appliquée sur la surface de support par succion, on peut, à titre de variante ou en supplément, contrain- dre cette feuille à s'appliquer sur ladite surface par une pression de gaz (telle qu'une pression exercée à l'aide d'air chaud ou de vapeur d'eau), l'air étant refoulé ou aspiré à travers la surface de support perforée ou poreuse.