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" ARTICLE EN POLYSTYRENE EXPANSE " .-
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La présente invention est relative à une matière feuilletée en couches et à d es procédés et appare ils pour donner forme à une telle matière. L'invention est relative en outre à une telle matière comprenant des couches super- posées combinées de polystyrène expansé ou écumeux et de papier, à de nouveaux réceptacles formés à partir d'une telle matière en couches feuilletées et à de nouveaux procédés pour les fabriquer.
L'invention, qui peut connaître plusieurs applica- tions, convient particulièrement à la construction d'un réceptacle pour recevoir des boissons chaudes, ce réceptacle étant d'un type qu'on peut jeter, pouvant être fabriqué à peu de frais et sous une forme qui lui permette d'affronter la concurrence. Le nouveau produit feuilleté envisagé dans ce but, consiste en une feuille de poly- styrène expansé, souple, adhérant à une feuille de papier souple, la feuille de polystyrène ayant sur ses deux faces une pellicule sensiblement continue faisant corps avec elle, et ce produit laminé contient dans toute sa masse entre les pellicules de ses faces opposées une multitude de petites cellules fermées.
Cette feuille de polystyrène est formée en e xtrudant du polystyrène expansible, en forme d'un tube sans couture, gonflé , en aplatissant ce dernier et en faisant adhérer la feuille de papier à la feuille de polystyrène formée à partir de ce tube sans couture.
Un réceptacle formé de ce produit feuilleté, et avec le côté polystyrène de celui-ci dirigé vers l'intérieur
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du réceptacle permet l'emploi d'un papier plus mince que ce ne serait autrement nécessaire par exemple pour contenir des boissons chaudes, parce que les caractéristiques d'iso- lement et d'imperméabilité à l'eau du polystyrène le permettent en empêchantle mouillage de la couche extérieure de papier et en diminuant la chaleurqui lui serait communiquée autrement. La couche isolante extrêmement légère de polystyrène liée au papier donne une résistance et une rigidité convenables à ce papier plus mince , un certain renforcement mutuel se produisant entre ces éléments.
En conséquence, le prix du papier est réduit en comparaison de celui qu'il faudrait autrement prévoir dans ce but.
Ainsi, le caractère protecteur du polystyrène rend inutile que le papier soit assez fort pour résister au plein effet exercé sur lui par la chaleur de la boisson chau- de comme c'était le cas auparavant , et ce polystyrène rend inutile aussi que le papier soit capable de résister à l'effet du mouillage. On obtient des qualités d'isolement meilleures puisque le papier sec est un meilleur isolant thermique que la papier humide.
Le produit feuilleté , décrit ci-dessus, avec le polystyrène formant la face intérieure de ce réceptacle, empêche le changement d'arôme de la boisson chaude par le papier , et empêche ainsi la boisson de prendre un goût de papier. Le polystyrène, en raison de sa nature inerte, ne changera pas l'arôme des aliments, liquides y compris.
Le nouveau produit feuilleté, comme prémentionné, est formé en extrudant à travers un ajutage dans une zone d'extrusion du polystyrène déformable, en 1 émettant sous forme d'un tube sans couture, lequel tube est étiré et gonflé en y introduisant un volume de gaz déterminé.
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Dans une région d'aplatissement, le tube est écrasé sous fifime d'une feuille aplatie, le volume déterminédu gaz étant situé entre les régions d'extrusion et d'aplatisse- ment. Tandis qu'on aplatit ainsi le tube, on fait adhérer une nappe souple continue de papier à au moins un des côtés du tube et ce tube aplati sans couture peut être coupé dans le sens longitudinal pour en séparer les c8tés soit avant, soit après l'application de la nappe de papier. La combinaison de la nappe de papier souple avec la feuille de polystyrène est réalisée par l'application d'une pression dé- terminée qui n'ait pas pour effet d'écraser indésirable- ment lés nombreuses cellules fermées mais qui produise une adhérence uniforme des couches de la matière feuilletée.
On a trouvé d'une façon surprenante que le côté polystyrène du produit feuilleté terminé peut, sans que l'on lui ait fait subir un gaufrage délibéré, recevoir une forme avec l'apparence d'un gaufrage ressemblant quel- que peu à certains types de cuirs , mais avec beaucoup plus de douceur, la surface étant luisante et ayant un chatoie- ment diffus. Malgré cela, si on le désire, on peut gaufrer délibérément la matière feuilletée en lui appli- quant des pressions de gaufrage pour obtenir des effets de gaufrage choisis et nouveaux.
On prouvé aussi que la nouvelle matière feuilletée reçoit très facilement l'impression malgré ses bosses et ses creux qui peuvent provenir ou non d'un gaufrage volontaire, ceci en raison de l'aptitude particulière à la récupération ou à l'élasticité particulière du polystyrène écumeux qui convient admirablement à l'impression phototypo- graphique en raison du fait que l'application des plaques d'impresion à la matière sous la pression d'impression
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réduit temporairement la hauteur des bosses en la ramenant au moins au niveau des creux en sorte qu'une application éga- le de l'encre d'imprimerie se fait sur toutes les surfaces quelle que soit la hauteur relative à partir d'une base choisie.
Egalement, de l'opinion des spécialistes, on obtient en imprimant cette matière un effet de troisième dimension ou de profondeur , en particulier dans l'im- pression phototypographque , ce qui est dû, semble-t-il, à la porodité interne du polystyrène et à sa surface luisante , cette porosité intérieure affectant la surface pelliculaire.
La demanderesse a trouvé qu'on peut obtenir un nuan- cement infini de couleurs de ces feuilles en mélangeant à sac des couleurs solubles dans l'huile avec des'perles de polystyrène capables de former une mousse ou une écume , avant de procéder à l'extrusion du mélange.
Egalement, on peut faire des réceptacles en ce nouveau produit feuilleté, ayant une surface extérieure de polystyrène expansé , cette surface étant d'un caractère amortissant , ne glissant pas , étant brillante et agréable au toucher , ces réceptacles convenantparti- culièrement comme verres à boire en raison de leur faible conductibilité thermique par le fait qu'ils n'enlèveront que peu ou pas de chaleur des mains ou des lèvres et donneront par conséquent une sensation de chaleur au toucher.
On a trouvé aussi qu'en rai.son des meilleures qualités d'isolement d'un réceptacle de cette nature, il est inutile de le munir d'une poignée comme c'est le cas dans les réceptacles pour boissons chaudes, que l'on peut jeter comme proposés jusqu'à présent, par exemple pour le café chaud.
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La technique antérieure n'a pas réussi à procurer un produit feuilleté entièrement satisfaisant convenant bien à l'usage de réceptacles isolants pour des liquides tels que des boissons chaudes ou des aliments glacés , l'une des raisons de ceci étant le prix relativement grand des matériaux qui avaient été propesés dans ce but jusqutà présent.
On n'a pas non plus, dans le passé, proposé de matière feuilletée convenable ayant les qualités de fort isolement , de fini brillant à reflets éclatants , de résis- tance aux taches produites par les aliments, d'aptitude marquée à l'impression que le produit soit gaufré ou non d'imperméabilité à l'eau et de résistance à l'usure.
L'un des objets de la présente invention est de rédui- re ces inconvénients à peu de chose ou de les vaincre complètement.
L'invention, dans un de ses aspects, consiste en une matière feuilletée souple, nouvelle, constituée par un tube extrudé, étiré, gonflé en forme de ballon et aplati de polystyrène expansé souple , mis en orme d'une feuille aplatie de quelques millièmes de pouce d'épaisseur, con- tenant un grand nombre de cellules fermées et possédant une pellicule sensiblement continue faisant corps avec la matière, qui présente un chatoiement diffus, l'une des faces de la feuille étant reliée par un adhésif à une fauille souple de papier.
L'invention, dans un autre de ses aspects, comprend un réceptacle formé au moyen du nouveau produit feuilleté ce réceptacle ayant des parties de bord choisies d'un c8té qui recouvrent et qui sont fixées par adhésif à des parties de bord choisies de l'autre côté pour former le réceptacle, les cellules du polystyrène expansé qui existent dans ces surfaces de bord étant écrasées
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ces surfaces choisies étant en coopération avec les surfaces de bord de l'autre c8té du produit feuilleté , qui est en papier.
L'invention, dans un autre de ses aspects , se rapporte à un réceptacle tel que décit dans la paragraphe précédent et dans lequel le coté polystyrène du produit feuilleté consttue la surface intérieure du réceptacle.
Dans un autre encore de ses aspects, l'invention se rapporte au procédé pour former le nouvel article feuilleté suivant ce qui a été dit plus haut à partir d'une feuille souple de polystyrène expansé ou mousse de polystyrène collée à une feuille de papier souple, ce procédé consiàtant à extruder de façon continue par un ajutage du polystyrène capable de former une mousse, pour former un tube sans couture gonflé par un volume choisi de gaz introduit dans ce tube, à écraser le tube gonflé de façon continue, dans une région de compression pour amener en contact les surfaces intérieures opposées de ce tube, le volume déterminé de gaz étant situé entre les zones d'extrusion et d'écrasement.
L'aplatissement du tube sans couture forme alors deux feuilles voisines du polystyrène en mousse souple, ces feulles étant reliées l'une à l'autre le long de leurs bords. Chacune des feuilles voisines, comme dit ci-dessus, a une épaisseur de plusieurs millièmes de pouce et contient dans toute son épaisseur un grand nombre de cellules fermées . Une pellicule formant corps avec la feuille existe sur see deux faces , les nombreuses cellules fermées é tant situées entre les pellicules.
Tandis que l'on aplatit le tube sans couture, on applique de façon continue et adhérente, sur au moins une face de la partie aplatie , une nappe de papier souple dans une région de combinaison et en appliquant une pression
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qui presse ensemble la nappe de papier et la feuille de polustyrène, la pression étant choisie pour réaliser une liaison sans écraser les cellules fermées du poly- styrène expansé. Les cotés du tube sans couture aplati sont séparés par coupage soit avant, soit après l'application de la nappe de papier à l'une des feuilles de polystyrène.
D'autres objets, particularités et avantages de la présente invention apparattront dans la description détaillée suivante, considérée en association avec les dessins annexés qui font partie de la description et qui montrent, à titre d'exemple, certaines formes de réalisation préférées de l'invention, étant bien entendu que celle-ci n'est pas limitée par ces dessins.
Aux dessins :
Figure 1 est une vue de côté, en partie en coupe et avec des parties brisées, qui montrent schmati- quement un appareil pour exécuter une forme de la présente invention.
Figure 2 est une autre vue de coté, en partie en coupe et avec des brisures , montrant aussi schématiquement un appareil en partie semblable à celui de la figure 1 mais réalisant unewriante.
Figure 3 est une élévation de coté montrant sché- @ matiquement une autre variante encore de la figure 1 et montrant une façon différente d'appliquer de façon conti- nue des nappes de papier à la feuille de polystyrène.
Figure 4 est une élévation de coté montrant encore une autre variante de l'appareil de la figure 1 et montrant une autre façon d'appliquer de manière continue une nappe de papier au polystyrène.
Figure 5 est une coupe transversale fragmentée d'un produit feuilleté réalisant une forme de la présente in-
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vention , montrée à plus grande échelle et faisant voir une forme de gaufrage de la feuille de polystyrène expansé.
Figure 6 est une vue en plan par dessus à échelle agrandie d'une autre forme du nouveau produit feuilleté indiquant un gaufrage différent de sa feuille de polystyrène
Figure 7 est une coupe faite sensiblement suivant la ligne 7 7 de la figure 6 , mais à beaucoup plus grande échelle qu'à la figure 6.
Figure 8 est un vue en plan d'une ébauche de récep- tacle ou d'une bande du nouveau produit feuilleté, préparée pour être enroulée en vue de former un réceptacle ou un élément d'un réceptacle.
Figure 9 est une vue en perspective d'un cylindre qui est formé en enroulant hélicoldalement la bande montrée à la figure 8.
Figure 10 est une coupe transversale d'un récep- tacle quiutilise le cylindre montré à la figure 9.
Figure 11 est une coupe à échelle très agrandie faite sensiblement suivant la ligne 11-11 de la figure 9 et montrant une nouvelle construction d'une couture.
Figure 11a montre une variante de la construction de couture de la figure 11.
Figure 12 est une vue en plan d'une autre ébauche de réceptacle formée à partir du nouveau produit feuilleté
Figure 13 est une coupe verticale d'un réceptacle formé au moyen de l'ébauche montrée à la figure 12, et
Figure 14 montre une feuille de polystyrène expansé portant une image imprimée produite par impression photo- typographique et réalisant une forme de la présente inven- tion.
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En se reportant aux dessins plus en détail, et plus particulièremeht à la figure 1, ony voit un appareil pour mettre en oeuvre un nouveau procédé de formation du nouveau produit feuilleté. L'appareil comprend un élément extrudeur 20 de construction connue constitué d'un manchon 21 dans lequel est montée à rotation une vis extrudeuse 22 qui est entraînée par un moyen moteur non montré convenable, et qui reçoit à son extrémité de gauche le polystyrène expansible placé dans une trémie 23.
Le polystyrène est extrudé à travers un ajutage extrudeur 24 qui, sous la forme montrée, possède un orifice de configuration annulaire. Un conduit central 25 est utilisé dans un but à mentionner plus loin. De la chaleur est appli- quée à des parties choisies de l'élément extrudeux 20, la vis d'extrusion 22, en étant mise en rotation et grâce à la chaleur apportée, force par extrusion le poly- styrène expansible à passer par l'ajutage 24 sous forme d'une tube sans couture 26 dans lequel on envoie un gaz sous pression comme de l'air par le passage 25 dans le but d'étirer et de gonfler le tube 26 en sorte qu'il prenne la forme d'un ballon d'un diamètre choisi. Cet étirage se fait extrêmement vite, à la fois longitudinalement et en circonférence et il est ainsi à double sens.
L'épaisseur de la feuille de polystyrène expansé ainsi formée variera normalement entre 0,005 pouce et 0,060 pouce, mais peut être de jusqu'à 0,125 pouce si nécessaire. Les nombreuses cellules fermées ont un diamètre qui varie normalement entre 0,002 pouce et 0,006 pouce.
Le tube sans couture 26 est envoyé de façon continue à un ensemble aplatisseur 27 où le manchon de polystyrène est aplati progressivement par les jeux de rouleaux 28 et 29
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qui amènent progressivement ensemble les c8tés opposés du manchon de polystyrène et font passer celui-ci dans l'ouverture de pinçage d'une paire de rouleaux presseurs 30,31 qui achèvent l'aplatissement du tube 26 et d'où la nappe double de polystyrène 32 à présent aplatie est envoyée vers un ensemble combineur 33 où s'appliquent de façon conti nue, contre les faces opposées de cette nappe 32, deux nappes continues de papier 34 et 35, respectivement.
Dans ce but, la nappe 32 et les nappes 34 et 35 sont envoyées dans la fente de pinçage d'une paire de rou- leaux combineurs 36 et 37 qui combinent, avec l'aide d'un adhésif, chacune des nappes à sa surface de polystyrène res pective. Les rouleaux presseurs 30,31 et les rouleaux combineurs 36 et 37 sont pressés ensemble par une force de pression déterminée qui produira respectivement un apla- tissement convenable du tube 26 et une adhésion convenable entre les diverses couches mais qui n'écrasera pas indé- sirablement les nombreuses cellules du polystyrène. Les rouleaux combineurs 36 et 37 respectivement sont montés sur des arbres 38 et 39. On a trouvé avantageux de presser ces arbres l'un vers l'autre élastiquement avec une force d'environ une demie livre par pouce de largeur de la nappe de papier.
Pour réaliser la liaison entre la nappe de poly- styrène 32 et les nappes de papier 34 et 35, on applique un adhésif , par exemple aux faces inférieures des nappes 34 et 35 respectivement au moyen d'applicateurs d'adhésif 40 et 41. Si on le désire, cet adhésif peut être appliqué à la nappe 32 au lieu de ltre aux nappes 34 et 35.
L'adhésif est avantageusement une résine synthétique à base d'acétate de polyvinyle .
On a formé ainsi une double couche du nouveau produit feuilletprenant la nappe 32 formée par
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le tube de polystyrène expansé aplati dont les faces sont reliées aux bords opposés, et portant à ses faces oppo- sées les nappes prémentiones 34 et 35 qui sont de préférence en papier mais qui peuvent être en un autre matériau en feuille convenable.
Ces deux épaisseursvoisi- nes du nouveau produit feuilleté peuvent Etre séparées par tout moyen convenable, comme par exemple, par une paire de galets fendeurs situés respectivement aux cotés opposés du. ùube apleti pour couper ces c8tés opposés l'un des galets fendeurs étant montré en 42,
Si on le désire, la double épaisseur du nouveau produit feuilleté peut être découpée en des tronçons de longueurs quelconques à l'aide d'un couteau 43 com- prenant une enclume 44 et une lame 45 animés d'un mou- vement alternatif.
On remarquera que les nappes de papier 34 et 35 sont tirées respectivement de rouleaux d'alimentation 46 et 47.
Pendant l'étape initiale de l'extrudage du tube sans couture 26, de l'air ou un autre gaz sous pression est envoyé dans ce tube par le passage 25 pendant que le tube progresse vers l'ensemble aplatisseur 27.
Après que les bords initiaux de ce tube aient été écrasés par l'ensemble aplatisseur ou écraseur 27, on peut couper l'arrivée d'air sous pression par le passage 25 pour éviter de déchirer le tube sans couture. En variante, de l'air peut Etre envoyé dans le tube de façon continue à condition qu'on le retire à débit égal pour éviter une rupture du tube. Si on désire, on peut ainsi envoyer de façon continue, un gaz refroidissant dans le tube sans couture et l'enretirer de façon continue par une autre passage non montré.
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A la figure 2, l'appareil et le procédé exécuté sont identiques à ceux de la figure 1 sauf que les nappes de papier 34a et 35a ,respectivement analogues aux nappes 34 et 35 de la figure 1, sont appliquées à la nappes 32 dans la région d'écrasement 27a et sont ainsi dirigées sur les côtés opposés de cette nappe dans la fente de pinçage d'une paire de rouleaux écraseurs ou rouleaux presseurs 30a et 31a analogues aux rouleaux 30, 31 de la figure 1.
Les rouleaux presseurs 30a et 31 a servent ainsi au double but d'aplatir le tube et de presser les nappes . papier sur les faces opposées de celui-ci, étant bien entendu que des moyens élastiques convenables sont utilisés pour les presser ensemble, analogues aux moyens utilisés pour les rouleaux combinaurs 36 et 37.
En se reportant à la figure 3, au lieu d'appliquer les nappes de papier comme montré aux figures l,et 2, la nappe 32 comprenant le tube de polystyrène continu aplati est séparée à l'avance en ceux nappes de polystyrène, c'est- à-dire que les deux surfaces du manchon aplati sont séparées par coupage au moyen d'une paire de dispositifs cou- peurs situés aux bords opposés, dont l'un est montré en 48, formant ainsi les deux nappes séparées de polystyrène 32a et 32b qui sont envoyées dans la fente de pinçage entre les cylindres 49 et (50 en contact périphérique et qui, si on le désire, possèdent des surfaces gaufrées dans le but d'agir sur les deux nappes avec une pression de gaufrage convenable pour produire par exemple un gaufrage tel que @ celui montré aux figures 6 et 7.
Cependant, les rouleaux 49 et 50 peuvent si on le désire, être exempts d'un tel gaufrage.
Les nappes de polystyrène séparées 32a et 32b , après avoir été envoyées les cylindres 49 et 50
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sont renvoyées autour de leurs moitiés de droite , comme on le voit à la figure 3 et de là, respectivement, autour des moitiés de gauche des cylindres 51 et 52 qui sont respectivement pressés contre les cylindres 49 et 50.
Les axes des cylindres ou rouleaux 49, 50 et 51,52 sont de préférence alignés comme on le voit à la figure 3.
Les nappes de papier 53 et 54 sont respectivement appliquées aux surfaces d es nappes 32a et 32b qui formaient d'abord l'intérieurdu tube 26 , ceci étant réalisé en anvoyant ces nappes de papier 53 et 54, respectivement, @@s les fentes de pinçage entre les paires de cylindres 49, 51 et 50,52.
Un adhésif est appliqué aux surfaces convenables des nappes 53, 54 à l'aide des applicateurs d'adhésif 55, 56.
Les cylindres 49, 50 , s'ils sont constitués en rouleaux de gaufrage avec des surfaces gaufrées convenables, si on le désire, peuvent recevoir de la chaleur dans le but d'aider à la formation du gaufrage des nappes de poly- wtyrène 32a et 32b .
Alors qu'à la figure 3, les nappes de papier 53 et 54 sont appliquées aux surfaces des nappes de polystyrène qui se trouvaient à l'intérieur du tube 26, l'appareil montré à la figure 4best semblable à clui de la figure 3, sauf qu'il est conu pour appliquer des nappes de papier 53a et 54a aux surfaces du polystyrène formant auparavant la surface extérieure de ce tube sans couture 26.
Par suite, une paire de rouleaux combineurs 57, 58 sont prévus pour les nappes 53a et 32a , ces rouleaux combineurs étant situés pour presser ensemble les nappes, la nappe de papier étant située extérieurement par rapport à la nappe 32a comme on le voit à la figure 4. De façon analogue, une paire de rouleaux combineurs 59 et 60 sont prévus pour combiner les nappes 32b et 54a. Des applicateurs d'adhésif
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61 et 62, respectivement appliquent de l'adhésif aux nappes 53a et 54a.
En se reportant à présent à la figure 5, on a trouvé que le nouveau produit feuilleté peut être gaufré en sorte que le gaufrage se porte sur le polystyrène et #ion sur le papier. On obtient ceci en soumettant le nouveau produit feuilleté à des cylindres gaufreurs dans lesquels les surfa- ces de gaufage principales sont formées sur les cylindres qui touchent seulement le c8té polystyrène, l'autre cylindre comprenant un cylindre d'appui pour le cylindi le gaufrage qui est en contact avec le coté papier du produit feuilleté.
Ainsi, la couche de polystyrène peut être gaufrée sans gaufrer la couche de papier. Cela peut se faire par exemple en gaufrant le cylindre 58 (figure 4) et en utilisant une surface lisse sur le cylindre 57.
En se reportant aux figures 6 et 7 où l'on désire un caractère amortissant plus marqué, on réalise un gaufrag plus nettement amortisseur de la couche de polystyrène, tandis que l'autre couche est exempte de gaufrage. Dans ces circons- tances, la demanderesse a trouvé avantageux, comme mentionné précédemment, de gaufrer la feuille de polystyrène avant de la combiner avec le papier, par exemple en donnant la forme convenable aux surfaces des cylindres 49 et 50 pour produire le gaufrage.
En gaufrant ainsi la couche de polystyrène avant de la combiner avec le papier, on peut avoir une quantité de crêtes séparées par des vallonnements, comme indiqué respectivement en 63 et 64. La feuille de polystyrène, par exemple, 32a (figure 7) , est en contact avec la nappe de papier 53 aux parties inférieures des vallées 64, par exemple dans les régions 65 et 66, les parties plus élevées de la face inférieure de la nappe 32a n'étant pas en contact avec la nappe de papier 53 , ce qui
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assure ainsi la formation d'un produit feuilleté ayant des caractéristiques amortissantes convenant à certains emplois comme pour former des feuilles intercalaiies pour l'expédition de verre en feuilles.
En se reportant maintenant aux figures 8, 9 et 10, on décrira la formation d'un nouveau réceptacle réalisant une forme de la présente invention. L'élément principal d'un réceptacle formé comme montré aces figuras comprend un cylindre 67 formé par l'enroulement en hélice d'une bande 68 formée du nouveau produit feuilleté. Cette bande 68 formée du nouveau produit feuilleté est fabriquée suivant l'un quelconque des procédés et à l'aide de l'un quelconque des appareils décrits ci-dessus et comprend une pièce en forme de ruban dont les extrémités sont rétrécies de façon bien connue pour les rendre propres à la formation du cylindre 67.
Dans le but de former une noùvelle couture pour cet élément de réceptacle cylindrique 67, la demanderesse a trouvé avantageux de préparer un bord 69 de la bande 68, spécialement, pour produire la couture de la figure 11 en conséquence de l'enroulement hélicoïdal de la bande 68 et du collage de ses parties de bord comme on le décrira ci-après. Ainsi, la demanderesse a trouvé avantageux d'aplatir les nombrues petites cellules le long de sur- faces marginales choisies de la bande 68 dans le but de former en cet endroit du polystyrène massif en augmentant la résistance de la structure interne du polystyrène.
Le polystyrène expansé comprenant les nombreuses cellules discrètes n'est relativement pas si résistant pour des buts de collage que ce polystyrène fondu massif. Par consé- quent, après formation de cette bande 68, on fait passer un bord choisi tel que 69 entre les cylindres chauffés
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70 et 71 , ce qui ainsi applique à ces bords de la chaleur et de la pression pour aplatir les petites cavités fermées dans le polystyrène de ce bord 69 et fondre le polystyrène pour former une masse compacte mince en forme de ruban.
Après cela, on enroule la bande en hélice en forme cylindrique comme montré à la figure 9 , avec le côté polystyrène de la bande dirigé vers l'intérieur et avec le bord de polystyrène , massif ou fondu 69a fixé de manière adhérente à la feuille de papier formant un coté de la bande 68, le long de la partie de bordure opposée 72 , située de l'autre coté de la bande par rapport à la face de polystyrène, étant entendu qu'un adhésif est appliqué à l'une ou l'autre des parties marginales 69a ou 72 qui se font face, avant d'enrouler la bande en forme du cylindre 67 .
En se reportant à nouveau à la figure 11, on forme une couture nouvelle constituée par une épaisseur marginale 73 de matière feuilletée comprenant une couche de papier 74 reliée par une couche de colle 75 à la marge de poly- styrène massif 69a Cette couture comprend en outre l'épaisseur 76 de la matière feuilletée comprenant une couche de papier 77 liée aux bord de polystyrène massif 69a par une couche de colle 78, l'épaisseur 76 comprenant aussi la couche 79 de polystyrène expansé et non écrasé qui est fixée à la couche de papier 77 par une couche d'adhésif 80 située dans l'intervalle. Si on le désire, la couche 79 le long du bord peut être aplatie pour réduire le volume de la couture mais ceci n'est pas nécessaire pour favoriser la résistance du lien entre les épaisseurs 73 et 76.
On a trouvé que l'application de chaleur et de pres- sion , par exemple de la manière prévue par les cylindres r chauffés 70, 71 , à la marge ou bord 69 de la bande
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forme un talon 81 le long du bord intérieur de la bordure de polystyrène massif 69a, ce talon servant à former une limite bien définie pour placer exactement le bord 82 de la bordure du papier 72 dans la formation de la couture de la figure 11. En outre, le talon 81 aide à la fermeture de la couture en formant avec le bord 82 une auge bien définie 83.
On a trouvé que des conditions avantageuses pour écraser ou fondre le polystyrène de la bordure comprennent une application de chaleur de plus de 250 F et l'application de pressions à raison d'une valeur de plus d'une livre par pouce de largeur de cylindre chauffé. Le cylindre chauffé est de préférence revêtu d'une matière ne prenant pas l'adhésif, comme le polytétrafluoréthylène. La nouvelle couture, dans l'une de ses formes , peut être constituée avec ou sans quantité appréciable d'adhésif dans l'auge 83.
En variante, dans une autre forme de réalisation, l'adhésif 78a jusqu'au niveau 78b peut être déposé ou amené à se rassembler dans l'auge 83. L'adhésif, jusqu'au niveau 78b, forme ainsi pont sur tout l'intervalle entre le cordon de polystyrène 81 et la couche de polystyrène 79 et empêche ainsi le contenu du réceptacle de venir en contact avec le bord 82 de la couche de papier 77. Lorsque l'adhésif utilisé est à l'épeeuve de l'eau ou hydrofuge, on a ainsi une construction de couture avec des avantages spéciaux en ce qui concerne le caractère imperméable du polystyrène parce que l'intérieur d'un réceptacle ayant une telle couture est entièrement garni de matière imperméable.
Normalement, un tel adhésif imperméable ou hydrofuge est utilisé comme suggéré ci-dessus. La couture de la figure 11, avec ou sans adhésif 78a dans l'auge 83 est d'une résis- tance structurelle sensible. Egalement, même si elle est
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formée sans cet adhésif 78a, cette couture est, pour la plupart des bmts, sensiblement imperméable ou étanche à l'égard des liquides suivant, naturellement, lés qualités d'absorption de liquide de la couche de papier 77 et l'étendue de la région exposée aubord 82.
Le cylindre 67 peut être achevé en formant ainsi un réceptacle en roulant vers l'intérieur les bords de fond de ce réoeptacle d'une manière bien connue , comme montré en 84 , pour maintenir ainsi en place un disque formant fond 85 , qui forme ainsi une bride en forme de jupe 86 qui est maintenue entre la surface extérieure du cylindre 67 et la partie roulée vers l'intérieur 84. Le disque qui forme le fond 85 est composé de préférence de la nouvelle matière feuilletée et il est placé avec son coté polystyrène dirigé vers l'intérieur du réceptacle.
Il est possible, bien entendu, de former le récepta- de de la figure 10 avec le c8té polystyrène de la nouvelle matière feuilletée dirigé vers l'extérieur au lieu d'être dirigé vers l'intérieur, suivant une forme distincte et non analogue de l'invention.
Un couvercle de réceptacle 87 formé aussi de la nouvelle matière feuilletée peut être prévu pour le réceptacle de la figure 10;
La nouvelle matière feuilletée peut aussi recevoir beaucoup d'autres formes pour en faire des boîtes ou d'autres types de réceptacles. En se reportant aux figures 12 et 13, on y voit un autre exemple de réceptacle formé à l'aide de la nouvelle matière feuilletée, une ébauche 88 comprenant un secteur de disque annulaire plat étant propre à former le réceptacle montré à la figure 13.
Les parties de bordure 89 et 90 sont préparées d'une façon semblable à celles décrites ci-dessus à propos de la figure 11, c'est-à-dire que les nombreuses cavités du polystyrène expansé
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sont écrasées et que l'ébauche 88 est enroulée en hélice comme montré à la figure 9, où le bord 90 contenant le polystyrène écrasé est amené en recouvrement avec le c8té papier de l'ébauche le long d'une partie marginale 91 (figure 12) et y est fixé d'une manière adhérente.
Le bord supérieur du réceptacle peut être enroulé pour former un talon roulé 92 d'une manière bien connue et le fond du réceptacle peut être formé 'en fixant le disque de fond 93 d'une manière analogue au disque 85 par rapport au cylindre 67 (figure 10).
Les parties de bordure de la matière feuilletée pour former un réceptacle, peuvent être préparées pour , la formation d'une couture d'autres façons que de celle décrite ci-dessus. Par exemple, comme suit : (1) application de pression et d'un servant aux parties de bordure en polystyrène pour en écraser les cellules sans application de chaleur.
(2) Enlèvement du polystyrène expansé le long de cette partie de bordure choisie par l'emploi d'un solvant, par exemple en agissant sur un rouleau qui vient en contact avec cette partie et qui l'entraîne sur le rouleau, le polystyrène étant enlevé du rouleau par exemple par une lame docteur.
(3) Enlèvement du polystyrène expansé le long du bord choisi, par exemple à l'aide de moyens abrasifs.
En se reportant à présent à la figure 11, on y voit une nohvelle couture formée suivant les para- graphes énumérés ci-dessus 2 et 3. Cette construction de couture est semblable à celle de la figure 11 sauf que la couche de bordure 69a en polystyrène massif est omise et que le talon 81 n'est pas formé. La formation du talon 81 est la conséquence De l'application de chaleur et ce talon ne doit pas se former si le polystyrène du oord est enlevé
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par un solvant ou par abrasion.
Ainsi, la couture de la figure 11 a comprend une épaisseur 94 consistant en une couche depapier marginale 95 fixée par une couche adhésive 96 à une épaisseur 97, cette dernière étant sem- blable à l'épaisseur 76 de la figure 11 et comprenant une couche de papier 98 rendue adhétente par un adhésif 99 à une couche de polystyrène expansé 100. Ainsi la couche de papier 95 est amenée à adhérer à la couche de papier 98. Le placement du polystyrène expansé qui existait précédemment le long de la partie marginale de l'épaisseur inférieure de la couture de la figure lla est indiqué en lignes brisées en 101 et il a été précédemment enlevé par un solvant ou par abrasion comme dit ci-dessus.
Le reste de cette couche de polystyrène reste intact en 102 et il est collé à la couche de papier 95. La face de gauche de la couche de polystyrène 102 joue ainsi un rôle quelque peu semblable au talon 31 de la figure 11 en définissant une limite bien nette pour le positionnement du bord 104 de la couche de papier 98 et forme entre les faces 103 et 104 une auge 105 qui peut, si on le désire, être garnie d'adhésif jusqu'au niveau supérieur du poly- styrène 102 comme on le voit à la figure 11, en empêchant ainsi l'accès des liquides au bord 104 de la couche de papier 98.
En se référant à présent à la figure 14, on y voit une couche de polystyrène expansé formée par le dispositif d'extrusion, montré à la figure 1 et sur laquelle est imprimée une image par impression phototypographique, et montrant un effet de troisième dimension ou en profondeur, obtenu par l'action combinée de l'image imprimée et de la feuille de polystyrène .
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On a prévu ainsi un nouveau produit feuilleté convenant particulièrement bien pour la construction des bottes ou réceptacles en carton, tout particulièrement pour contenir des boissons chaudes.
La nouvelle matière feuilletée convient aussi par- ticulièrement bien pour l'impression phototypographique en raison de ses aptitudes à revenir à son état initial après impression et en raison de l'éclat et du lustre de sa surface pelliculaire .
Le nouveau matériau feuilleté est aussi facilement gaufrable et après avoit été gaufré, on peut le soumettre facilement à une impression à cause d e la nature propre du polystyrène qui lui permet de céder et de revenir à son état primitif.
En ce qui concerne le gaufrage de la nouvelle matière feuilletée, tout effet de gaufrage désiré peut être produit en utilisant un rouleau de gaufrage avec une surface confor mée pour produire un tel effet. Un tel rouleau peut être utilisé comme rouleau de pression pour produire l'adhésion entre la feuille de polystyrène expansé et le papier, après application de l'adhésif à l'un ou à l'autre.
L'aspect et le caractère non abrasif du nouveau polystyrène expansé le rendent convenable par exemple pour former le revêtement de réceptacles tels que des bottes pour la bijouteuie ou des réceptacles destinés à contenir des instruments. Son caractère non abrasif et son agle d e glissement extrêmement élevé le rendent d'une extrême utili té comme matériau d'intercalation entre des surfaces polies ou susceptibles de s'abîmer facilement, pour l'emballage de métaux polis et pour l'emballage de verre en feuilles.
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Les propriétés d'imperméabilité, d'amortissement et la grande aptitude à recevoir l'impression de la feuille de polystyrène expansé la recommandent pour bien d'autres emplois comme par exemple pour faire des étiquettes pour des réceptacles de verre contenant des liquides glacés.
La feuille de polystyrène expansé est également d'une grande utili-té comme intercalaire placée entre des surfaces d'acier en raison de son angle de glissement élevé que l'on a trouvé être de plus de 60 par exemple entre l'acier et le polystyrène expansé.
Bien que l'exposé précédent concerne particulièrement la superposition d'une feuille de polystyrène ou d'une feuille de papier, l'invention n'est pas limitée à cela, étant donné qu'il est possible,d@ns des formes distinctes et non analogues de l'invention, de lier la feuille de polystyrène expansé à d'autres matières souples enrou- lables, comme des feuilles de métal, ou de tissu, ou d'une autre matière plastique quelconque .
Des matières feuilletées sensiblemnt exemptes de rides réalisant la présente invention peuvent être formées à échelle commerciale par l'appareil décrit ici dans lequel l'adhésion entre le polystyrène expansé et la feuille de papie: ou d'autre matière est réalisée d'une façon uniforpe' et sans donner lieu à d es rides.
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"EXPANDED POLYSTYRENE ARTICLE" .-
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The present invention relates to a layered laminate material and to methods and apparatus for forming such material. The invention further relates to such a material comprising combined superimposed layers of foamed or foamed polystyrene and paper, to novel receptacles formed from such layered material and to novel methods of making them. .
The invention, which may have several applications, is particularly suitable for the construction of a receptacle for receiving hot beverages, this receptacle being of a disposable type, which can be manufactured inexpensively and under load. form that allows it to face the competition. The new laminated product envisaged for this purpose consists of a flexible foamed poly-styrene sheet adhering to a flexible paper sheet, the polystyrene sheet having on its two faces a substantially continuous film integral with it, and this product laminate contains throughout its mass between the films of its opposite sides a multitude of small closed cells.
This polystyrene sheet is formed by extruding the expandable polystyrene into a seamless tube, inflated, flattening the latter and adhering the paper sheet to the polystyrene sheet formed from this seamless tube.
A receptacle formed from this laminated product, and with the polystyrene side thereof facing inward
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of the receptacle allows the use of thinner paper than would otherwise be necessary, for example, for holding hot beverages, because the insulating and waterproof characteristics of the polystyrene allow this by preventing wetting of the outer layer of paper and reducing the heat that would otherwise be imparted to it. The extremely light insulating layer of paper-bonded polystyrene gives suitable strength and rigidity to this thinner paper with some mutual reinforcement occurring between these elements.
As a result, the price of paper is reduced compared to what would otherwise have to be expected for this purpose.
Thus, the protective character of polystyrene makes it unnecessary for the paper to be strong enough to resist the full effect exerted on it by the heat of the hot drink as was the case before, and this polystyrene also makes it unnecessary for the paper to be. able to resist the effect of wetting. Better insulation qualities are obtained since dry paper is a better thermal insulator than wet paper.
The laminated product, described above, with the polystyrene forming the inner face of this receptacle, prevents the change in flavor of the hot beverage by the paper, and thus prevent the beverage from taking on a paper taste. Polystyrene, due to its inert nature, will not change the flavor of foods, including liquids.
The new laminated product, as mentioned above, is formed by extruding through a nozzle in an extrusion zone deformable polystyrene, emitting in the form of a seamless tube, which tube is stretched and inflated by introducing therein a volume of. determined gas.
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In a flattening region, the tube is crushed under a flattened sheet, the determined volume of gas being located between the extrusion and flattening regions. While the tube is thus flattened, a continuous flexible web of paper is adhered to at least one of the sides of the tube and this flattened seamless tube can be cut lengthwise to separate the sides either before or after the tube. application of the paper web. The combination of the flexible paper web with the polystyrene sheet is effected by the application of a determined pressure which does not have the effect of undesirably crushing the many closed cells but which produces a uniform adhesion of the cells. layers of the laminated material.
It has surprisingly been found that the polystyrene side of the finished laminate product can, without being deliberately embossed, be given a shape with the appearance of embossing somewhat resembling certain types. of leathers, but with much more softness, the surface being shiny and having a diffuse shimmer. Despite this, if desired, the laminated material can be deliberately embossed by applying embossing pressures to it to achieve selected and novel embossing effects.
It has also been proved that the new laminated material receives the impression very easily despite its bumps and hollows which may or may not result from deliberate embossing, this due to the particular ability to recover or to the particular elasticity of polystyrene. frothy which is admirably suited to collotype printing due to the fact that the application of the printing plates to the material under the printing pressure
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temporarily reduces the height of the bumps by reducing it to at least the level of the recesses so that an even application of the printing ink is to all surfaces regardless of the relative height from a selected base .
Also, in the opinion of specialists, by printing this material an effect of third dimension or depth is obtained, in particular in collotypographic printing, which is due, it seems, to the internal porodity of the material. polystyrene and its shiny surface, this interior porosity affecting the skin surface.
The Applicant has found that an infinite shade of color can be obtained from these sheets by bag-mixing oil-soluble colors with polystyrene beads capable of forming a foam or scum, prior to proceeding with the process. extrusion of the mixture.
Also, receptacles can be made of this new laminated product, having an outer surface of expanded polystyrene, this surface being of a damping character, not slipping, being shiny and pleasant to the touch, these receptacles being particularly suitable as drinking glasses. due to their low thermal conductivity by the fact that they will remove little or no heat from the hands or lips and therefore give a warm feeling to the touch.
It has also been found that, due to the better insulating qualities of a receptacle of this nature, it is unnecessary to provide it with a handle as is the case in receptacles for hot drinks, which the one can throw away as proposed so far, for example for hot coffee.
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The prior art has failed to provide a fully satisfactory laminated product well suited for the use of insulating receptacles for liquids such as hot drinks or frozen foods, one of the reasons for this being the relatively high cost of the products. materials that had been proposed for this purpose until now.
Neither have in the past been proposed a suitable laminated material having the qualities of high insulation, of a glossy finish with vivid reflections, of resistance to food stains, of marked aptitude for printing. whether or not the product is embossed for water impermeability and wear resistance.
One of the objects of the present invention is to reduce these drawbacks to little or to overcome them completely.
The invention, in one of its aspects, consists of a new flexible laminated material, consisting of an extruded, stretched, inflated balloon-shaped and flattened tube of flexible expanded polystyrene, formed into an elm with a flattened sheet of a few thousandths. inch thick, containing a large number of closed cells and having a substantially continuous film integral with the material which exhibits a diffuse speckle, one side of the sheet being bonded by adhesive to a flexible web of paper.
The invention, in another of its aspects, comprises a receptacle formed by means of the novel laminated product which receptacle having edge portions selected on one side which overlap and which are adhesively affixed to selected edge portions of the. other side to form the receptacle, the cells of the expanded polystyrene which exist in these edge surfaces being crushed
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these selected surfaces being in cooperation with the edge surfaces of the other side of the laminated product, which is made of paper.
The invention, in another of its aspects, relates to a receptacle as described in the previous paragraph and in which the polystyrene side of the laminated product constitutes the interior surface of the receptacle.
In yet another of its aspects, the invention relates to the process for forming the new laminated article according to what has been said above from a flexible sheet of expanded polystyrene or polystyrene foam glued to a sheet of flexible paper. , this process consisting in continuously extruding through a nozzle of the polystyrene capable of forming a foam, to form a seamless tube inflated by a selected volume of gas introduced into this tube, in crushing the continuously inflated tube, in a region compression to bring into contact the opposite interior surfaces of this tube, the determined volume of gas being located between the extrusion and crushing zones.
The flattening of the seamless tube then forms two neighboring sheets of the flexible foam polystyrene, these sheets being connected to each other along their edges. Each of the neighboring sheets, as said above, is several thousandths of an inch thick and contains a large number of closed cells throughout its thickness. A film forming a body with the leaf exists on both sides with the numerous closed cells located between the films.
As the seamless tube is flattened, a flexible paper web is applied continuously and adherently to at least one side of the flattened portion in a combination region and applying pressure.
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which presses the paper web and the polustyrene sheet together, the pressure being chosen to effect a bond without crushing the closed cells of the expanded polystyrene. The sides of the flattened seamless tube are separated by cutting either before or after the application of the paper web to one of the polystyrene sheets.
Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings which form part of the description and which show, by way of example, certain preferred embodiments of the invention. invention, it being understood that the latter is not limited by these drawings.
At drawings :
Figure 1 is a side view, partly in section and with parts broken away, which schematically shows an apparatus for carrying out one form of the present invention.
Figure 2 is another side view, partly in section and with breaks, also showing schematically an apparatus partly similar to that of Figure 1 but realizing unewriante.
Figure 3 is a side elevational view schematically showing yet another variation of Figure 1 and showing a different way of continuously applying webs of paper to the polystyrene sheet.
Figure 4 is a side elevation showing yet another variation of the apparatus of Figure 1 and showing another way of continuously applying a web of paper to the polystyrene.
Figure 5 is a fragmentary cross section of a laminated product embodying a shape of the present invention.
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vention, shown on a larger scale and showing a form of embossing of the sheet of expanded polystyrene.
Figure 6 is an enlarged top plan view of another form of the new laminated product indicating a different embossing of its polystyrene sheet
Figure 7 is a section taken substantially along line 7 7 of Figure 6, but on a much larger scale than in Figure 6.
Figure 8 is a plan view of a container blank or web of the novel laminate, prepared to be wound up to form a receptacle or part of a receptacle.
Figure 9 is a perspective view of a cylinder which is formed by helically winding the tape shown in Figure 8.
Figure 10 is a cross section of a receptacle which uses the cylinder shown in Figure 9.
Figure 11 is a greatly enlarged sectional view taken substantially along line 11-11 of Figure 9 and showing a new construction of a seam.
Figure 11a shows a variation of the seam construction of Figure 11.
Figure 12 is a plan view of another receptacle blank formed from the new laminated product
Figure 13 is a vertical section of a receptacle formed by means of the blank shown in Figure 12, and
Figure 14 shows a sheet of expanded polystyrene bearing a printed image produced by photo-typographic printing and embodying a form of the present invention.
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Referring to the drawings in more detail, and more particularly to Figure 1, there is seen an apparatus for carrying out a new method of forming the new laminate product. The apparatus comprises an extruder element 20 of known construction consisting of a sleeve 21 in which is rotatably mounted an extruder screw 22 which is driven by a suitable motor means not shown, and which receives at its left end the expandable polystyrene placed. in a hopper 23.
The polystyrene is extruded through an extruder nozzle 24 which, in the form shown, has an orifice of annular configuration. A central duct 25 is used for a purpose to be mentioned later. Heat is applied to selected portions of the extruder 20, the extrusion screw 22, by being rotated and by the heat supplied, extruding the expandable polystyrene through the extrusion. nozzle 24 in the form of a seamless tube 26 through which a pressurized gas such as air is sent through passage 25 for the purpose of stretching and inflating tube 26 so that it takes the form of a ball of a chosen diameter. This stretching takes place extremely quickly, both longitudinally and circumferentially and is therefore two-way.
The thickness of the foamed polystyrene sheet thus formed will normally vary between 0.005 inch and 0.060 inch, but can be up to 0.125 inch if necessary. The many closed cells have a diameter that normally varies between 0.002 inch and 0.006 inch.
The seamless tube 26 is continuously fed to a flattener assembly 27 where the polystyrene sleeve is progressively flattened by the sets of rollers 28 and 29
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which gradually bring together the opposite sides of the polystyrene sleeve and pass the latter through the clamping opening of a pair of pressure rollers 30,31 which complete the flattening of the tube 26 and hence the double polystyrene sheet 32 now flattened is sent to a combiner assembly 33 where apply continuously, against the opposite faces of this web 32, two continuous webs of paper 34 and 35, respectively.
For this purpose, the web 32 and the webs 34 and 35 are fed into the clamping slot of a pair of combiner rollers 36 and 37 which combine, with the aid of an adhesive, each of the webs on its surface. of polystyrene res pective. The pressure rollers 30,31 and the combiner rollers 36 and 37 are pressed together by a determined pressing force which will respectively produce a suitable flattening of the tube 26 and a suitable adhesion between the various layers but which will not undesirably crush. the many cells of polystyrene. Combiner rollers 36 and 37 respectively are mounted on shafts 38 and 39. It has been found advantageous to press these shafts elastically towards each other with a force of about one-half pound per inch of paper web width. .
To achieve the bond between the styrene web 32 and the paper webs 34 and 35, an adhesive is applied, for example to the undersides of the webs 34 and 35 respectively by means of adhesive applicators 40 and 41. If as desired, this adhesive can be applied to web 32 instead of to webs 34 and 35.
The adhesive is advantageously a synthetic resin based on polyvinyl acetate.
A double layer of the new layered product was thus formed, taking the web 32 formed by
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the flattened expanded polystyrene tube, the faces of which are connected at opposite edges, and bearing on its opposite faces the specified webs 34 and 35 which are preferably of paper but which may be of another suitable sheet material.
These two neighboring thicknesses of the new laminated product can be separated by any suitable means, such as, for example, by a pair of splitting rollers situated respectively on the opposite sides of the. ùube flattened to cut these opposite sides one of the splitting rollers being shown at 42,
If desired, the double ply of the new laminated product can be cut into sections of any length using a knife 43 comprising an anvil 44 and a blade 45 reciprocated.
Note that the paper webs 34 and 35 are drawn from feed rollers 46 and 47, respectively.
During the initial step of extruding the seamless tube 26, air or other pressurized gas is passed through this tube through passage 25 as the tube progresses to the flattener assembly 27.
After the initial edges of this tube have been crushed by the flattener or crusher assembly 27, the supply of pressurized air can be shut off through passage 25 to avoid tearing the seamless tube. Alternatively, air can be supplied into the tube continuously, provided that it is withdrawn at an equal rate to avoid rupture of the tube. If desired, it is thus possible to continuously send a cooling gas into the seamless tube and withdraw it continuously through another passage not shown.
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In Figure 2, the apparatus and method performed are the same as in Figure 1 except that the paper webs 34a and 35a, respectively analogous to the webs 34 and 35 of Figure 1, are applied to the web 32 in the web. crush region 27a and thus are directed on opposite sides of this web into the nip slot of a pair of crush rollers or pressure rollers 30a and 31a similar to rollers 30, 31 of Figure 1.
The pressure rollers 30a and 31a thus serve the dual purpose of flattening the tube and of pressing the webs. paper on opposite sides thereof, it being understood that suitable elastic means are used to press them together, analogous to the means used for the combination rollers 36 and 37.
Referring to Figure 3, instead of applying the paper webs as shown in Figures 1, and 2, the web 32 comprising the flattened continuous polystyrene tube is separated in advance into those polystyrene webs, it that is, the two surfaces of the flattened sleeve are separated by cutting by means of a pair of cutting devices located at opposite edges, one of which is shown at 48, thereby forming the two separate polystyrene webs 32a and 32b which are fed into the nip between rolls 49 and (50 in peripheral contact and which, if desired, have embossed surfaces for the purpose of acting on both webs with suitable embossing pressure to produce for example an embossing such as that shown in Figures 6 and 7.
However, the rollers 49 and 50 can, if desired, be free from such embossing.
The separated polystyrene sheets 32a and 32b, after having been sent the cylinders 49 and 50
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are returned around their right halves, as seen in Fig. 3 and thence, respectively, around the left halves of cylinders 51 and 52 which are respectively pressed against cylinders 49 and 50.
The axes of the cylinders or rollers 49, 50 and 51, 52 are preferably aligned as seen in Figure 3.
The paper webs 53 and 54 are respectively applied to the surfaces of the webs 32a and 32b which first formed the interior of the tube 26, this being accomplished by feeding these paper webs 53 and 54, respectively, through the slots of clamping between the pairs of cylinders 49, 51 and 50,52.
Adhesive is applied to suitable surfaces of webs 53, 54 using adhesive applicators 55, 56.
The rolls 49, 50, if made as embossing rolls with suitable embossed surfaces, if desired, can receive heat for the purpose of assisting in the formation of the embossing of the polywtyrene webs 32a and 32b.
While in Figure 3 the paper webs 53 and 54 are applied to the surfaces of the polystyrene webs which were inside the tube 26, the apparatus shown in Figure 4b is similar to that of Figure 3, except that it is designed to apply webs of paper 53a and 54a to the surfaces of the polystyrene previously forming the outer surface of this seamless tube 26.
As a result, a pair of combiner rollers 57, 58 are provided for the webs 53a and 32a, these combiner rollers being located to press the webs together, the paper web being located externally with respect to the web 32a as seen in Fig. Figure 4. Similarly, a pair of combining rollers 59 and 60 are provided to combine the webs 32b and 54a. Adhesive applicators
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61 and 62, respectively apply adhesive to webs 53a and 54a.
Referring now to Figure 5, it has been found that the novel laminate can be embossed such that the embossing is on the polystyrene and the ion on the paper. This is achieved by subjecting the new laminated product to embossing rolls in which the main embossing surfaces are formed on the rolls which only touch the polystyrene side, the other roll comprising a backing roll for the embossing roll which is formed. is in contact with the paper side of the laminated product.
Thus, the polystyrene layer can be embossed without embossing the paper layer. This can be done, for example, by embossing the cylinder 58 (Figure 4) and using a smooth surface on the cylinder 57.
Referring to FIGS. 6 and 7 where a more marked damping character is desired, a more markedly damping embossing of the polystyrene layer is produced, while the other layer is free from embossing. In these circumstances, the Applicant has found it advantageous, as mentioned above, to emboss the polystyrene sheet before combining it with the paper, for example by giving the surfaces of the cylinders 49 and 50 the proper shape to produce the embossing.
By embossing the polystyrene layer in this way before combining it with the paper, one can have a quantity of ridges separated by undulations, as indicated respectively at 63 and 64. The polystyrene sheet, for example, 32a (figure 7), is in contact with the paper web 53 at the lower parts of the valleys 64, for example in regions 65 and 66, the higher parts of the underside of the web 32a not being in contact with the paper web 53, this who
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thus ensures the formation of a laminated product having damping characteristics suitable for certain uses such as forming interlayer sheets for the shipment of sheet glass.
Referring now to Figures 8, 9 and 10, the formation of a novel receptacle embodying one form of the present invention will be described. The main element of a receptacle formed as shown aces figuras comprises a cylinder 67 formed by the helical winding of a strip 68 formed of the new laminated product. This strip 68 formed of the new laminated product is manufactured by any of the methods and using any of the apparatuses described above and comprises a strip-shaped piece the ends of which are narrowed in a well known manner. to make them suitable for the formation of cylinder 67.
In order to form a new seam for this cylindrical receptacle member 67, we have found it advantageous to prepare an edge 69 of the strip 68, especially, to produce the seam of Figure 11 as a result of the helical winding of the strip. strip 68 and the gluing of its edge parts as will be described below. Thus, the Applicant has found it advantageous to flatten the numerous small cells along selected marginal surfaces of the strip 68 in order to form solid polystyrene at this location by increasing the resistance of the internal structure of the polystyrene.
The expanded polystyrene comprising the many discrete cells is relatively not as strong for bonding purposes as this massive molten polystyrene. Therefore, after forming this strip 68, a selected edge such as 69 is passed between the heated rolls.
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70 and 71, thereby applying heat and pressure to these edges to flatten the small closed cavities in the polystyrene of that edge 69 and melt the polystyrene to form a thin, ribbon-like compact mass.
After that, the tape is wound into a helix into a cylindrical shape as shown in Fig. 9, with the polystyrene side of the tape facing inward and with the edge of polystyrene, solid or molten 69a adherently attached to the sheet. paper forming one side of the strip 68, along the opposite edge portion 72, located on the other side of the strip from the polystyrene face, it being understood that an adhesive is applied to one or the other other of the marginal parts 69a or 72 which face each other, before winding the strip into the shape of the cylinder 67.
Referring again to FIG. 11, a new seam is formed consisting of a marginal thickness 73 of laminated material comprising a layer of paper 74 connected by a layer of glue 75 to the margin of solid poly- styrene 69a This seam comprises in besides the thickness 76 of the laminated material comprising a layer of paper 77 bonded to the edges of solid polystyrene 69a by a layer of adhesive 78, the thickness 76 also comprising the layer 79 of expanded and uncrushed polystyrene which is attached to the layer of paper 77 with a layer of adhesive 80 in the gap. If desired, the layer 79 along the edge can be flattened to reduce the bulk of the seam but this is not necessary to promote the strength of the bond between plies 73 and 76.
It has been found that the application of heat and pressure, for example as provided by the heated rolls 70, 71, to the margin or edge 69 of the web
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forms a heel 81 along the inner edge of the solid polystyrene border 69a, this heel serving to form a well-defined boundary for exactly placing the edge 82 of the edge of the paper 72 in the formation of the seam of Figure 11. Furthermore, the heel 81 helps in closing the seam by forming with the edge 82 a well-defined trough 83.
It has been found that advantageous conditions for crushing or melting the edge polystyrene include application of heat in excess of 250 F and the application of pressures at a value of more than one pound per inch of cylinder width. heated. The heated cylinder is preferably coated with a non-adhesive material, such as polytetrafluoroethylene. The new seam, in one of its forms, can be made with or without an appreciable amount of adhesive in the trough 83.
Alternatively, in another embodiment, the adhesive 78a up to level 78b can be deposited or caused to collect in the trough 83. The adhesive, up to level 78b, thus bridges the entire length. gap between the polystyrene bead 81 and the polystyrene layer 79 and thus prevents the contents of the receptacle from coming into contact with the edge 82 of the paper layer 77. When the adhesive used is water proof or water repellent, there is thus a seam construction with special advantages with regard to the impermeability of the polystyrene because the interior of a receptacle having such a seam is completely lined with impermeable material.
Normally, such a waterproof or water repellent adhesive is used as suggested above. The seam of Figure 11, with or without adhesive 78a in trough 83, is of substantial structural strength. Also, even if it is
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formed without this adhesive 78a, this seam is, for the most part, substantially impermeable or liquid-tight depending, of course, on the liquid absorption qualities of the paper layer 77 and the extent of the region. exposed on board 82.
The cylinder 67 may be completed thereby forming a receptacle by rolling inwardly the bottom edges of this receptacle in a well known manner, as shown at 84, to thereby hold in place a bottom disc 85, which thus forms a skirt-shaped flange 86 which is held between the outer surface of the cylinder 67 and the inwardly rolled portion 84. The disc which forms the bottom 85 is preferably made of the new laminated material and is placed with its side polystyrene directed towards the interior of the receptacle.
It is, of course, possible to form the receptacle of Figure 10 with the polystyrene side of the new laminated material facing outward instead of inwardly, in a distinct and not analogous shape. invention.
A receptacle cover 87 also formed from the new laminated material may be provided for the receptacle of Fig. 10;
The new laminated material can also be given many other shapes to make boxes or other types of receptacles. Referring to Figures 12 and 13, there is seen another example of a receptacle formed using the new laminated material, a blank 88 comprising a flat annular disc sector being able to form the receptacle shown in Figure 13.
The edge portions 89 and 90 are prepared in a manner similar to those described above in connection with Figure 11, i.e. the numerous cavities of the expanded polystyrene
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are crushed and the blank 88 is wound in a helix as shown in Figure 9, where the edge 90 containing the crushed polystyrene is brought in overlap with the paper side of the blank along a marginal portion 91 (Figure 12 ) and attached to it in an adherent manner.
The top edge of the receptacle can be rolled up to form a rolled heel 92 in a well known manner and the bottom of the receptacle can be formed by securing the bottom disc 93 in a manner analogous to disc 85 relative to cylinder 67 ( figure 10).
The edge portions of the laminated material to form a receptacle can be prepared for forming a seam in other ways than described above. For example, as follows: (1) application of pressure and a serving to the polystyrene edge parts to crush the cells without the application of heat.
(2) Removal of the expanded polystyrene along this selected edge portion by the use of a solvent, for example by acting on a roller which comes into contact with this part and which drives it on the roller, the polystyrene being removed from the roll for example by a doctor blade.
(3) Removal of the expanded polystyrene along the selected edge, for example using abrasive means.
Referring now to Figure 11, there is seen a new seam formed according to the above enumerated paragraphs 2 and 3. This seam construction is similar to that of Figure 11 except that the edging layer 69a in. Solid polystyrene is omitted and the heel 81 is not formed. The formation of heel 81 is a consequence of the application of heat and this heel must not form if the polystyrene of the oord is removed
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by a solvent or by abrasion.
Thus, the seam of FIG. 11a comprises a thickness 94 consisting of a marginal paper layer 95 fixed by an adhesive layer 96 at a thickness 97, the latter being similar to the thickness 76 of FIG. 11 and comprising a layer of paper 98 adhered by adhesive 99 to a layer of expanded polystyrene 100. Thus the layer of paper 95 is caused to adhere to the layer of paper 98. The placement of the expanded polystyrene which previously existed along the marginal part of the The bottom thickness of the seam of Fig. 11a is indicated by broken lines at 101 and it has been previously removed by solvent or abrasion as said above.
The remainder of this polystyrene layer remains intact at 102 and is glued to the paper layer 95. The left side of the polystyrene layer 102 thus plays a role somewhat similar to the heel 31 in Figure 11 by defining a boundary. clear for positioning the edge 104 of the paper layer 98 and forms between the faces 103 and 104 a trough 105 which can, if desired, be lined with adhesive up to the upper level of the poly- styrene 102 as is seen in Figure 11, thereby preventing the access of liquids to the edge 104 of the paper layer 98.
Referring now to Figure 14, there is seen a layer of expanded polystyrene formed by the extrusion device, shown in Figure 1 and on which is printed an image by phototypographic printing, and showing a third dimensional effect or in depth, obtained by the combined action of the printed image and the polystyrene sheet.
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A new laminated product has thus been provided which is particularly suitable for the construction of bundles or cardboard receptacles, more particularly for containing hot drinks.
The new laminated material is also particularly well suited for phototypographic printing because of its ability to revert to its initial state after printing and because of the luster and luster of its film surface.
The new laminated material is also easily embossable and after having been embossed it can be easily subjected to printing because of the inherent nature of polystyrene which allows it to give way and return to its original state.
With respect to the embossing of the new laminated material, any desired embossing effect can be produced by using an embossing roll with a shaped surface to produce such an effect. Such a roll can be used as a pressure roll to produce the adhesion between the sheet of expanded polystyrene and the paper, after application of the adhesive to either.
The appearance and non-abrasiveness of the new expanded polystyrene make it suitable, for example, for forming the coating of receptacles such as jewelry boots or receptacles intended to contain instruments. Its non-abrasive character and extremely high slip rate make it extremely useful as an interlayer between polished or easily damaged surfaces, for packaging polished metals and for packaging glass. in sheets.
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The impermeability, damping and high printability properties of the foamed polystyrene sheet recommend it for many other uses such as, for example, for making labels for glass containers containing ice-cold liquids.
The sheet of expanded polystyrene is also of great utility as an interlayer placed between steel surfaces due to its high sliding angle which has been found to be over 60 for example between steel and steel. expanded polystyrene.
Although the foregoing disclosure relates particularly to the superposition of a sheet of polystyrene or a sheet of paper, the invention is not limited thereto, since it is possible, in distinct shapes and forms. not analogous to the invention, to bond the sheet of expanded polystyrene to other flexible windable materials, such as sheets of metal, or of fabric, or of any other plastic material.
Substantially wrinkle-free laminated materials embodying the present invention can be formed on a commercial scale by the apparatus described herein in which the adhesion between the expanded polystyrene and the sheet of paper or other material is achieved in a uniform fashion. 'and without giving rise to wrinkles.
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