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PrOCtd et Instal, rt-*Lon pour rev&tir superficiellement un objet d'une nptiére rrticul&ire.
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La pr.-¯nte invention se rapporte à des 5urf<;c's p revêtement m tallist, un procède et à une installation
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Remettant de les obtenir.
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Jusque présent) on a obtenu des objets !1étalltsls et, en particulier, des produits d'emballage .::tl3isés, en le.:r.1- nant une feuil3c à à surface Foproprie-esur une me,.tire de support telle que le papier, Bien que ce type de produit ait f;t4 SE!- tinff-ipfnt pour cp nonbreuses E-f'p11Mtions, il est reletivemt!nt on>'re x à pr-'sarer et, si on désire incorporer de la couleur dans 3 surf? ce, il est rncess. re ip procéder v. des stades de trai- t6:'f't U1j:Ü''''r.lentr'il'es dans l'opra.tion de coloration.
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On a également proposé, dans les techniques anté- rieures, de former des surfaces métallisées et, en particulier, des papiers métallisés en revêtant la surface de poudres métal- liques ou de pigmente dits "de foliation métallique" en suspen- sion dans un liquide, ou en permettant la sédimentation de poudres métalliques ou de pigments de foliation (leafing) dans un liant liquide déposé sur la surface de l'article. Beaucoup de ces procédés nécessitent de recourir à des stades de polissage, d'alignement de la poudre ou du pigment, ou autres, pour comma- niquer l'éclat nécessaire à la surface finie.
Ces papiers métallisés peuvent être sujets à d'importantes craquelures lorsqu'on les courbe ou les plie, craquelures semblant dues à la nature de la surface métallisée. En outre, la quantité de poudre métallique nécessaire pour remplir le liquide est relativement élevée, ce qui donne un revêtement épais* On ne pensé pas qu'aucun des procédés faisant appel à la combi- naison d'une poudre métallique dans un liquide ait abouti à des produits acceptables industriellement, en particulier lorsqu'il s'agit d'emballage ou de conditionnement décoratif.
Un procédé développé plus récemment fait appel à l'application directe d'un revêtement métallique au moyen de procédés bien connus de dépôt sous vide. Le procédé est onéreux et ne se prête pas à une opération de revêtement en continu, en raison de la nécessité d'opérer tous vide.
D'après la description ci-dessus des techniques antérieures, on peut se rendre compte que chacun des procédés antérieurs de métallisé tion des surfaces présente un ou plusieurs défauts. Parai ces défauts, on peut citer la nécessité de procéder à un grand nombre de stades de trai- tement, d'utiliser une quantité relativement élevée de poudre métallique, d'utiliser une installation onéreuse, la difficulté d'adapter le procédé à un fonctionnement en
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continu et la difficulté à former une surface non suscep" tible de donner des craquelures lorsqu'on la plie ou la froisse.
Il existe une grosse demande, dans le domaine des emballages décoratifs, dans le domaine du conditionnement des petits articles et des produits alimentaires - en pare
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tîeulier du pain, etc..... et dans le domaine de l'isolement thermique, pour un produit métallisé flexible qui puisse
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être manipulé, imprimé, collé et utilisé d'autres sanllres sans présenter de craquelures ou sans que soit affecté l'aspect général du produit métallisé.
Il faut qu'un tel produit métallisé soit bon marché, agréable à regarder et d'un* nature telle que l'on puisse facilement faire varier son
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aspect, par exemple le colorer, le pointiller, la strier, Oteop En outre, il faut qu'il adhère bien au support sur lequel $1 1 déposé, qu'il soit flexible et capable d'être courbé, plié ou froissé sans présenter de façon sensible des marques indési- rables et, de préférence, pour certaines applications, sans témoigner d'une augmentation notable dans la transmission de vapeur due à l'humidité ou dans la transmission des gaz.
Pour certaines applications, il serait également désirable de disposer d'un papier d'emballage métallisé ayant d'autres pre-
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priétés, par exemple, pouvant être collé par la chaleur* rd4t4m tant aux graisses, etc... Enfin, il serait désirable de dis- poser d'un procédé permettant l'utilisation d'une large Sumo
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de poudres métalliques ou autres matières particulaire pppqk priées, absorbables sous forme de poudre dans des limite 4t.t\.'r ducs, pour obtenir des articles métallisés ayant des pjropyidt , très étendues.
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Eu è-ard è ce qui précède, l'invention fournit un procédé de rev3to¯ent ta icrf4-ciol d'un objet a l'aide d$r4-lo matière par titulaire, .a.. ii v2 surface ecsprcncnt une :à ..a, r.' thermoplastique brille'''- ayant, une viscosité Eroolrfield eu moins 4,- .,,ale à lOCO CC:lt. OiSC5 il 3..;
C, ledit procéda étroit
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caractérisé en ce que l'on applique sur ladite surface, tandis qu'elle est à son état normal solide et non collant, une matière particulaire finement divisée, jusqu'à ce qu'au moins 10 % de ladite surface soit à peu près uniformément recouverte par ladite matière particulaire, on convertit ensuite ladite surface, par la chaleur, en un liquide très visqueux servant de support à ladite matière particulaire sur presque toute la surface externe, et on reconvertit ladite surface, en la refroi- dissant, audit état normal solide et non collant, grâce à quoi ladite matière a, comme support,
ladite surface et y adhère fermement de façon à présenter une surface très agréable à voix.
Lorsque le produit obtenu par mise en oeuvre du procédé est utilisé dans le domaine de l'emballage décoratif, on peut ne recouvrir qu'aussi peu que 10 % de la pellicule avec la poudre métallique finement divisée qui peut se présenter tous forme de paillettes. De préférence, il faut recouvrir de 20 à 40 % de la surface de la pellicule avec la poudre métallique répartie de façon à peu près uniforme, de façon à exposer, dans l'objet fini, une majeure portion de la surface thermoplastique et à communiquer au produit, grâce à cela, des caractéristiques de brillant extrême.
Lorsqu'on procède à un stade de calandrage, une fois la poudre appliquée sur la pellicule, il est possible d'obtenir des surfaces fortement réfléchissantes, utilisables dans le domaine de l'isolement thermique, en utilisant une quantité relativement faible de poudre métallique, c'est-à-dire la quantité suffisante pour ne recouvrir que 15 à 20 % de la surface de la pellicule au mement du dépôt du métal. En l'absence du stade de calandrage, il y a dépôt des partie .'les métalliques à la surface de la pellicule de liaison there- plastique et brillante sens que les particules pénètren de façon notable dans la pellicule.
Lorsqu'il est désirar cene c'est le cas dans certaines applications, d'avoir une s', face
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extrêmement lisse, fortement réfléchissante, et pouvant suppor- ter un mince revêtement protecteur transparent sans perdre aucune de ses caractéristiques superficielles, on peut forcer les parti- cules métalliques, grâce au stade de calandrage, à pénétrer dans la pellicule de façon à ce qu'essentiellement la totalité des faces supérieures des particules se trouvent être au même niveau que la surface de la pellicule. Le stade de calandrage sert a aplatir les particules métalliques, semblent ainsi augmen- ter leur surface visible et permettant l'utilisation d'une petite quantité de particules métalliques pour obtenir un revêtement superficiel semblant être continu, à l'observation visuelle.
Que l'on procède ou non au stade de calandrage, on peut intro- duire de la couleur en utilisant une pellicule colorée ou en utilisant une matière particulaire colorée, comprenant, de pré- férence, une poudre métallique. Si l'objet ou article à munir d'un revêtement superficiel a une surface faite d'une matière thermoplastique appropriée, il est bien évident que l'on peut appliquer la matière particulaire directement sur la surface de l'objet.
Grâce aux procédés que l'on décrira ci-dessous de façon plus détaillée, on peut arriver à des finis agréables à l'oeil, allant d'une surface métallique très brillante, uti- lisable à des fins décoratives, à un aspect mat et chaud, sans qu'il soit essentiel de polir ou lustrer la surface, ou de recourir à des stades supplémentaires pour introduire tout un choix de matières colorantes. La quantité de poudre déposée peut varier dans de larges limites, comme décrit ci-dessous, donnant ainsi à l'article métallisé une très large gamme de propriétés.
Pour arriver à obtenir un objet métallisé et, en particulier, une feuille de papier métallisée utilisable à dès fins telles que le conditionnement des produits alimentaires
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OU des petits Objet , l'emballage décoratif, etc.. on a trouvé qu'il était nécessaire d'utiliser une matière thermoplastique jouant le rôle d'une pellicule ou d'un revêtement de liaison, qui soit à la fois résistante et flexible. C'est ainsi qu'il faut que la matière ait un poids moléculaire relativement élevé, de façon à communiquer la solidité nécessaire, et, de préférence, ait une résistance à la traction mesurable et, de préférence éga- lement, ait un degré d'allongement mesurable.
Comme, en fait, le poids moléculaire des matières utilisées pour former des pellicules et ayant le degré de résistance désire varie d'une matière à l'autre et, en outre, comme il n'est pas facile de déterminer le poids moléculaire, la résistance en ce qui concerne l'invention est définie par la ,viscosité à une température donnée de la matière thermoplastique utilisée pour former une pellicule.
La température choisie pour l'évaluation de la pellicule servant de liant pour la mise en oeuvre de l'invention est 149*C et, pour qu'une matière thermo- plastique puisse être appropriée pour former la pellicule de liaison entre la surface du support et la poudre métallique, il faut qu'elle ait une viscosité d'au moins 1000 centipoises à 149*C (Brookfield - vitesse de broche de 20 tours/minute).
Avantageusement, la matière thermoplastique peut avoir une viscosité d'au moins 3000 centipoises à 149*C car le revê- tement métallisé est d'autant meilleur que la viscosité de la ratière est plus élevée. La nécessité d'une viscosité élevée à haute température est également dictée par le fait que, lorsque la pellicule est chauffée pour lier la poudre métal- lique, la pellicule sert de support à la poudre de façon à prévenir toute pénétration notable de la poudre dans la pellicule.
La propriété de flexibilité peut être considérée comme étant en relation avec la résistance à la traction et,
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jusqu'à un certain point, avec le degré d'allongement de
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la matière thermoplastique utilisée pour former une pellin cule.
On décrit, en outre, le liant thermoplastique selon l'invention, comme un liant ayant une résistance à la
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traction mesurable, c'est-à-dire au moins égale à 7 kg/2. telle que mesurée selon le procédé indiqué dans l'essai ASTM D-882-49T. On peut définir une résistance à la trac-
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tion préférée comme étant égale ou supérieure à 70 kg/cm 29, Bien que l'on ait trouvé satisfaisants des liant?
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thermoplastiques n'ayant pas ou ayant un faible degré 43'a. longèrent, il est préférable d'utiliser des matières ther-
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mopl&stlques ayant un degré d'allongement au moins m6rJb, par exemple d'au moins 10 à 20 %.
Une matière thermoplastique de liaison doit éga- lement posséder d'autres caractéristiques générales, parmi lesquelles on peut citer l'aptitude à être appliquée sous
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torme d"une pellicule continue à l'état très brillant. 0$ montrera, dans la description ci-dessous, que l'éclat de la surface métallisée finale est en relation avec le degré de brillant de la pellicule initiale formant liant, telle qu'elle est appliquée sur la surface du support. En outre,
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le liant thermoplastique doit être une matière pouvait ette appliquée de façon à bien adhérer au support.
Le liant thermoplastique peut également posséder d'autres caractéristiques désirables rendant l'objet déce-
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ratif fini et, en particulier., le papier métallisé, propro à un certain nombre d'applications. Ces caractéristiques supplémentaires réalisables comprennent., mais ne sont pas limitées à, une aptitude à être coloré, une faible transe-
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mission de la vapeur foreuie par l'humidité, une faible perméabilité cas C"3 une résistance aux graisses, une aptitude à tr0 collé par la chaleur, et à se déposer fne,.
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lement sur le support sous la forme d'une fine pellicule.
Il est évident, pour les spécialistes, que, par le choix approprié du liant thermoplastique, on peut donner à l'ar- ticle métallisé final des caractéristiques physiques dési- rées et déterminées à l'avance. Par exemple, l'utilisation d'une pellicule de polyéthylène a pour résultat l'obtention d'un papier que l'on peut coller par la chaleur, présentant une très faible transmission de la vapeur due à l'humidité, ayant une bonne résistance à la traction et, par là, constituant un bon papier métallisé pour l'emballage des produits alimentaires.
Le liant thermoplastique peut également contenir des modificateurs connus pour donner à la pellicule thermo- plastique certaines caractéristiques désirées* Par exemple, ils peuvent contenir des agents collants, plastifiants, etc.
Il s'agit là de modificateurs couramment utilisés avec les diverses pellicules thermoplastiques et connus des spécia- listes de la technique des formules de composition des ma- tières plastiques.
En ce qui concerne la mise en oeuvre de l'inven- tion, on a trouvé qu'il existait une grande variété de matières thermoplastiques appropriées possédant les carac- téristiques indiquées pour la pellicule. Parmi les matières thermoplastiques utilisables pour la mise en oeuvre de l'in- vention, on peut citer le polyéthylène, les dérivés acry- liques, les polyamides, les butyrals polyvinyliques, les formals polyvinyliques, les acétates de polyvinyle ainsi que leurs copolymères avec le chlorure de vinyle, l'éthyl cellulose, le styrène ainsi que ses copelymères avec le butadiène etc..
On commait, dans la technique, un certain nombre de manières d'appliquer des pellicules minces de ces ma-
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tières thermoplastiques de liaison sur la surface d'un support. Ces méthodes comprennent le revêtement à chaud & l'état fondu, le calandrage, l'extrusion et le revêtement à partir d'un solvant ou d'une dispersion. Le mot "revête- ment , tel qu'on l'utilise dans la description en désignant la pellicule de matière thermoplastique de liaison sur le support, comprend les pellicules appliquées selon n'importe lesquels de ces procédés ainsi que selon d'autres procédés d'application connus.
Le type de pellicule de liaison choisi dépend de l'utilisation finale en vue, le liant choisi étant appliqué sur le support selon un procédé connu pour être approprié pour cette matière.
On a trouvé que l'éclat de l'objet métallisé fini est en relation directe avec le degré d'éclat de la pelli- cule thermoplastique de liaison initialement déposée sur la surface. On connaît, d 1a technique, un certain nom- bre de procédés pour déposer de minces pellicules de ces matières thermoplastiques ayant des degrés d'éclat varia- bles. Par exemple, si la matière tehermeplastique doit être déposée sous forme de revêtement à chaud à l'état fondu, on peut faire passer le support, une fois muni de son revê- tement, sur une barre chaude de lissage, alors que la pel- licule est encore à l'état fondu, ce qui donne un grand éclat. A titre d'exemples non limitatifs d'autres procédés d'obtention d'une pellicule ayant de l'éclat, on peut citer le calandrage, le refroidissement rapide, etc..
Le choix de la matière de liaison joue également sur le degré final de l'éclat que l'on peut atteindra. On évalue facilement, et classiquement, le degré de l'éclat par des moyens visuels.
L'épaisseur de la pellicule sur la surface n'est pas critique, tant qu'il s'agit essentiellement d'une pel- licule continue et, de préférence, sans particules de sup-
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port faisant saillie à travers elle. Par exemple, des pel- licules dont l'épaisseur n'est pas supérieure à 0,00254 mm sont satisfaisantes, à condition de pouvoir être déposées sur la surface de façon économique. Bien que l'on définisse normalement les pellicules comme ayant des épaisseurs pou- vant aller jusqu'à 0,254 mm environ, il ne faut pas consi- dérer cette valeur comme une limite supérieure.
Toutefois, pour des raisons pratiques, on a trouvé que des pellicules de 0,0127 à 0,0508 mm d'épaisseur étaient très satisfaisan- tes. D'une façon générale, lorsque la flexibilité de l'ar- ticle métallisé fini est importante, il est désirable d'utiliser des pellicules plus minces.
Toute poudre métallique pouvant être réduite sous une forme extrêmement fine est appropriée pour la mise en oeuvre de l'invention. Parmi ces poudres métalliques, on peut citer l'aluminium, le cuivre, le bronze, le zinc, les combinaisons de celles-ci, etc.. On peut également utili- ser des matières particulaires très finement divisées comme, par exemple, le bleu d'outremer couramment utilisé comme pigment dans les peintures. Il faut que les poudres métal- liques ou autres matières particulaires soient très fine- ment divisées, passant de préférence au tamis américain N 325 (de 0,044 mm d'ouverture) environ, ou à ouverture plus fine.
Bien que l'on ait utilisé le nom générique de poudre pour définir la matière partieulaire, on peut égale- ment utiliser ce que l'on désigne sous le nom de pigment "de foliation", ce dernier ayant généralement un revête- ment d'acide stéarique. Toutefois, on a trouvé qu'une pou- dre non munie de revêtement, ayant les dimensions précisées, est préférable.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, on peut remplacer 1a poudre métallique par d'autres matières particulaires
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finement divisées conformas aux normes de dimensions indi- quées, ou la combiner à celles-ci. Par exemple, on peut ajouter à la poudre métallique une matière colorante fine* ment divisée tells que du bleu d'outremer.
La quantité de poudre déposée et restant adhérent à la pellicule de liaison peut varier dans de grandes li- mites, selon l'utilisation finale de l'article métallisée Si l'on considère, par exemple, qu'il s'agit de papier à métalliser, on a trouvé, que l'on procède ou non au stade de calandrage après application de la poudre sur la pelli- cule, qu'une proportion aussi faible que 10 % de la surface de pellicule thermoplastique doit être recouverte de peidre métallique pour donner une surface métallisée extrêmement brillante et agréable à l'oeil.
Il est préférable, tout* fois, comme indiqué précédemment, que, lorsque le papier est essentiellement destiné à jouer un rôle décoratif, il faut que 20 à 40 % de la surface de la pellicule soit re- couverte par la poudre métallique de façon à peu près uniforme, exposant ainsi dans l'article fini une majeurs partie de la surface thermoplastique.
Si le papier ou l'objet métallisé doit servir de barrière thermique ou de matière isolante, il est prêté* rable qu'au moins 75 % de la surface de la pellicule de liaison soit recouverte par la poudre métallique et il est encore préférable que ce taux s'approche de 300 %, mais n'atteigne pas cette valeur. On a démontré cela dans une expérience simple dans laquelle on a procédé à l'éva- luation de papier métallisé, formé selon l'invention, en ce qui concerne son aptitude à agir comme barrière contre la chaleur.
Sur la face inférieure, c'est-à-dire non métal- lisée, d'un échantillon de papier métallisé, on fixe par un ruban adhésif un merceau de papier thermique traité de
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façon à virer au. meir à 93*C, sten expose la surface métal- lisée correspondante au rayonnement d'une lampe infra- rouge de 375 watts placée à 20 cm au-dessus de la surface métallisée. Lorsqu'on expose au rayonnement un papier métallisé dont 10 % de la surface est recouverte do poudre d'aluminium, le papier thermique vire au noir en moins de 10 secondes. Lorsqu'on procède au même essai avec un pa- pier métallisé dont la surface est recouverte à 80 % environ par de la poudre d'aluminium, le papier thermique ne vire pas au noir après trois minutes d'exposition.
En procédant selon l'invention, il est possible d'obtenir en article métallisé agréable à regarder, et contenant une très petite quantité de matière particulaire adhérant à une pellicule de liaison thermoplastique et brillante. Par exemple, on peut utiliser une quantité d'aluminium aussi faible que 113 g par rame (278,7 m2). On préfère, pour le papier décoratif, que la poudre soit fixée à raison de 113 à 226 g par rame. Comme on l'a mon- tré ci-dessus, ce taux peut. évidemment être supérieur lorsqu'il s'agit de matières d'isolement thermique, c'est- à-dire atteindre de 453. à 680 g.
Comme décrit ci-dessus, l'objet métallisé final a d'autant plus d'éclat que la pellicule thermoplastique est plus éclatante. Ceci est particulièrement vrai pour les surfaces métallisées dont le taux de couverture super- ficielle par les matières l'articulaires est le plus bas.
Il semble que, bien que la surface ne soit pas entièrement recouverte, l'oeil humain considère la surface dans tout son ensemble ot communique une sensation de surface haute- ment polie qui est très astable.
Après application du liant thermoplastique sous forme d'une pellicule brillante essentiellement continue,
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on dépose la poudre métallique ou autre matière particu- laire finement divisa selon tout procédé approprié, sur la surface de la pellicule. Que l'on procède ou non au stade de calandrage, on peut appliquer la matière parti- cuilaire finement divisée en saupoudrant, à la brosse, ou selon tout autre procédé approprié connu dans la technique, y compris le dépôt sous forme d'une dispersion. Dans ce dernier cas, le milieu de dispersion peut être un non- solvant (par exemple l'eau) ou un solvant (par exemple, un liquide organique) de la pellicule thermoplastique de liaison. Il faut, toutefois, que le milieu de dispersion soit un liquide mouillant la pellicile thermeplastique.
S'il s'agit d'un solvant, il peut aider à fixer la peurdre à la pellcule, mais ne remplace pas le stade suivant consistant à chauffer la pellicule.
Ce damier stade consiste à convertir, par chauf- fage, au moins cette portion de la surface de la pellicule de liaison qui est en contact avec la matière particulaire en un liquide visqueux capable de fixer la matière parti- culaire à la surface. C'est ainsi qu'il est nécessaire de ne rendre que ladite portion de la surface extérieure de la pellicule capable de fixer la poudra, Que la masse de la pellicule soit fondue, ou non, n'a aucune importance à condition que sa viscosité soit suffisamment élevée pour empêcher la sédimentation ou la pénétration des matières particulaires de façon notable au-dessous de la surface.
Pour cette raison, il est préférable que la masse du liant ait une viscosité (Brookfield, vitesse de la broche 20 tours/minute) d'au moins 3000-4000 centipolses au cours de l'opération de fixation.
On procède au stade de conversion de la surface de la pellicule en un liquide visqueux en chauffant la surface
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de l'objet, par exemple en exposant la surface pendant un temps nécessaire à une atmosphère chauffée, ou en chauffant le support. C'est ainsi qu'il est possible de procéder à ce stade de conversion de la surface en un liquide visqueux par chauffage à l'infra-rouge, par induction, ou autre moyen connu.
Une fois la surface de la pellicule convertie en un liquide visqueux, et chacune des particules métalliques ou autres matières particulaires, considérée individuelle- ment, solidement ancrée sur la surface de la pellicule, on refroidit l'objet. Dans certains cas, il est en outre désirable de procéder au refroidissement aussi rapidement que possible, de façon à obtenir un plus grand éclat, selon 1a pellicule thermoplastique de liaison et se3 caractéris- tiques. On peut procéder à un refroidissement rapide par application d'eau froide, par passage sur une surface froide, par exemple sur un tambour ou autre. Si l'on doit procéder à un calandrage, ce stade vient à la suite du procédé décrit.
En tous cas, comme il est désirable de procéder au stade de calandrage à une température élevée, la surface de la pellicule ne doit pas nécessairement être refroidie, à moins que l'on ne procède à ce stade de refroidissement pour améliorer l'éclat. On procède au stade do calandrage dans ce que l'on désigne sous le nom de 'supercalandre".
Cet appareil est constitué par des cylindres alternés ayant une surface métallique hautement polie d'acier chromé, de fonte, etc.. et des cylindres dits recouverts de fibre dont 1a surface est constituée par une fibre imprégnée de résine. Il est nécessaire d'utiliser ce type d'installa- tion de calandrage pour obtenir l'éclat nécessaire, car le cylindre recouvert de fibres a une flexibilité suffisante
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pour compenser toute variation d'épaisseur du support fle-
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xible portant le revêtement raéta3...ê. Il est également necossaire de faire tourner les deux cylindres à peu près à la même vitesse. Cela signifie que l'on procède au ca- landrage sans utiliser de frottement. Ce frottement nuirait à l'obtention du type de surface désiré.
Lorsqu'on fait passer le support à revêtement métallisé entre les cylin-
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ares, la surface qui a été métallisée vient, bien, en tond". au contact des cylindres à surface Métallique.
On a trouvé préférable d'utiliser des p3?eas,lo.ns de calandrage comprises entre )6 et 360 bzz par cGnt1m\t,. de largeur, les pressions les plus élevées étant ,p'^' Il est également préférable de chauffer les Ql11nd' , une température suffisante pour juste ramollir (et non faire fondre) la matière thermoplastique de liaison, Lors-
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qu'il n'agit de polyéthylène, par exemple, il est pr't6. râblé de chauffer les cylindres à 6?-93*C environ, LI n9 bre de passages dans les pincements entre les c14r'l est Important pour augmenter l'éclat de la matjra fiait ?a trouvé que l'on obtenait les meilleurs résultats m utilisait une supercalandre â, neuf cylindres pootta huit passes entre les cylindres de calandrage.
XI ont )'R évident que l'on peut utiliser moins de huit pan,." 4y*ç des résultats moins désirables, par exemple, en procédant à deux passes dans une calandre à trois cylindres); II en% également possible, bien entendu, d'utiliser plus de huit passes, mais, lorsqu'on procède à plus de huit passer
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1 augmentation d'éclat obtenue pour chaque passe IUpp16.n. taire esttrs faible et ceci, en pratique, limite le nombre de passes.
Après le calandrage, on peut recouvrir la surface métallisée avec un revêtement protectour transparent, tel
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qu'une laque dite de surimpression qui est couramment une laque de nitrocellulose* Il faut, bien entendu, que la composition de revêtement utilisée soit capable de former une pellicule qui adhère à la surface métallisée, qui puisse être appliquée dans un système solvant ne boulever- sant pas la surface métallisée, et qui présente une bonne limpidité.
On peut appliquer le revêtement métallisé sur un certain nombre de supports susceptibles d'être passés entre des cylindres de calandrage, comme décrit ci-dessus. En pratique, le support est une matière flexible telle que du papier, du tissu, une matière plastique telle que la cellophane par exemple, etc.. Lorsqu'une pellicule ou une feuille du liant thermoplastique est elle-même un support, il est seulement nécessaire de revêtir la surface du sup- port avec les particules métalliques, selon le procédé décrit, éliminant ainsi le stade d'application d'une pelli- cule de la matière de liaison sur le support.
Lorsqu'on applique le liapt au support, on peut obtenir des effets décoratifs supplémentaires, par exemple en étirant la pellicule de liaison, à chaud, sur le sup- port, à l'aide d'une barre de surfaçage sur laquelle est enroulé un fil métallique, de façon à lui donner un aspect côtelé agréable. L'article peut également être gaufré im- médiatement après application sur celui-ci de la matière particulaire, ou on peut procéder au traitement à chaud décrit ci-dessus dans un modèle.
Lorsqu'il est nécessaire de retirer un excès quel- conque de particules métalliques ou d'autres matières par- ticulaires lorsqu'on a fini de procéder au refroidissement et à la solidification de la pellicule, on peut utiliser tout moyen approprié, par exemple enlever légèrement à la brosse cet excès, à l'aide de rouleaux en peau de mouton
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par exemple, ou en faisant doucement vibrer l'article détail! se de façon à faire se détacher les particules non fixées, ou autres techniques similaires.
Le revêtement particulaire selon l'invention seut être appliqué sur à peu près n'inporte quel support désiré, y compris sur du bois, du tissu, du papier ou de la cellophane. Il n'est pas nécessaire d'utiliser des pa- pier s onéreux et de haute qualité. Outre les matières sous forme de feuilles, on peut mettre en oeuvre le procédé pour métalliser du fil, eu des objets moulés, de façon économique. Par exemple, les fils de nylon ou de rayonne peuvent être revêtus du polyéthylène à l'état fondu de l'Exemple 1 ci-dessous, refroidis, saupoudrée de poudre Mêlais lique et chauffés pour durcir, tout ceci comme Indiqué à l'Exemple 1.
Si on le désire, pour améliorer les caractéristi- ques de résistance au lavage et à la lumière, on peut ensuite donner aux fils métallisés un revêtement transpa- rent de matière plastique. De façon similaire, des articles moulés ne possédant pas encore la surface désirée peuvent être revêtus du polyéthylène à l'état fondu de l'Exemple 1, et ensuite être métallisés de façon similaire.
En outre, le procédé selon l'invention peut éga- lement être rais en oeuvre lorsqu'il s'agit dobjets possé- dant déjà une surface thermoplastique appropriée, sans revêtement additionnel. C'est ainsi que les objets moulés à partir de résines, tels que décrits ici, peuvent être saupoudrés de poudre métallique et fondus, comme décrit précédèrent, pour donner une surface métallique agréable.
Les Exemples 1 à 6 ci-dessous, ne comportant pas le stade de calandrage, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'invention. Comme la métallisation du papier impose des normes rigoureuses de flexibilité et de résistance à la pellicule de liaison, on étudiera la pel-
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licule thermoplastique de liaison et on la définira en se plaçant du point de vue de son utilisation sur une surface de papier. Toutefois, le support n'est bien entendu pas limita au papier, que l'en utilise ci-dessous uniquement à titre d'exemple.
Exemple 1.
Sur un support approprié, par exemple une feuille de papier (paperboard) de 38,5 kg (pour une rame de 500 feuilles de 50,8 x 66 en), on applique au rouleau un revê- tement de 0,01524 mm d'épaisseur en polyéthylène à bas poids Moléculaire (EPOLENE C de Eastman Chemical Products, Inc.) à partir d'un bain fondu chaud, à la température de 176,7 C.
Ce polyéthylène à bas poids moléculaire est ca- ractérisé en outre par un point de fusion de 100 C environ, un allongement de 50 à 60 %, une résistance à la traction de 63,3 kg/cm , et une viscosité Brookfield de 8000 centi- poises à 149*C. Alors que le polyéthylène est encore à l'état fondu, on fait passer le papier sur un cylindre chaud de finition, de façon à communiquer un degré élevé de brillant à la pellicule ainsi formée.
Après refroidissement de cette pellicule de liai- son, un stade qui peut comporter son passage sur un tambour refroidi, on applique de la poudre d'aluminium finement divisée en époussetant la surface du revêtement à l'aide de rouleaux recouverts de peau de mouton. La poudre d'alu- minium appliquée est un pigment passant au tamis américain N 325 (de 0,044 mm d'ouverture), non foliant (vendu par Aluminium Company of America sous le nom de Alcoa N 552), Après époussetage de la pellicule, on chauffe celle-ci dans un four à circulation d'air, pendant une minute, à 177 C, de façon à convertir la surface en un liquide très visqueux sans complètement faire fondre le revêtement,
réalisant
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ainsi un ancrage solide et agréable à regarder de la poudra métallique sur le revêtement* Le revêtement métallique ainsi appliqué est très mjnce, recouvrant en fait de 25 ja 30 % environ de la surface réelle de la pellicule telle que, mesurée sous un microscope, et est présent en une quantité équivalente, en poids, à environ 158 g par rame- Le résul- tat est une surface métallisée avec un éclat chaud, la poudre métallique étant si solidement fixée au revêtement qu'elle ne s'en sépare pas de façon notable par frottement.
Si on le désire, on pourrait encore améliorer l'aspect superficiel de l'article en le refroidissant rapidement, après la fusion, en faisant passer la surface munie du revêtement sur un cylindre lisse, refroidi, ou par application directe d'eau froide sur la surface métal- lique chaude. Il ne reste pas de poudre en excès sur la surface.
La perméabilité à la vapeur due à l'humidité (selon l'essai ASTM D-988-51T) d'un papier métallisé pré- paré tel que décrit ci-dessus est de 0,42 g/100 cm2 par 24 heures, à 37,8 C et pour 90 % d'hmmidité relative,* Lorsqu'on froisse cette feuille à 21 C et 4 une humidité relative de 50 %, avant l'essai, la perméabilité n'augments que jusqu'à 0,7 g/100 cm .
Du papier métallisé préparé selon le procédé décrit à cet exemple convient particulièrement bien aux emballages décoratifs ainsi qu'au conditionnement en géné- ral, grâce à la bonne résistance et à la bonne felxibilité du polyéthylène à bas poids moléculaire.
Exemple 2.
On procède comme à l'Exemple 1 pour préparer une feuille revêtue d'un mince pellicule du même polyéthylène, et on saupoudre dessus un pigment d'aluminium de foliation passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture. La fouille une
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fois saupoudra on la chauffe à 204*C pendant 1 minute.
Parmi les autres poudres ou matières particuliè- res appliquées avec succès de cette façon, on peut citer (mais cette liste n'est pas limitative) des paillettes de zinc brillant, une poudre de bronze, une poudre de cuivre, des pigments bleu outremer, et un mélange de 85 % en poids de poudre d'aluminium passant au tamis de 0,044 mm d'ouver- ture et de 15 % en poids de bleu d'outremer finement di- visé, On peut, de cette façon, appliquer de nombreux pig- ments et presque toutes les poudres métalliques décoratives, afin d'obtenir toute une gamme de couleurs et de textures superficielles attrayantes.
Bien que l'on puisse appliquer des pigments tels que le bleu d'outremer, on obtient un meilleur aspect superficiel en mélangeant ces pigments avec des poudres métalliques, et, de préférence, avec de la poudre d'aluminium. Il est bien entendu que l'invention vise également l'obtention d'une coloration par utilisation d'une pellicule de couleur à titre de pellicule thermo- plastique de liaison.
Lorsqu'il s'agit du polyéthylène à bas poids moléculaire de l'Exemple 1, que l'on a trouvé être l'un des produits thermoplastiques préférés pour former les pellicules, on a trouvé préférable de compléter la prépa- ration d'une surface de pellicule très brillante en éti- rant la surface de la pellicule munie de revêtement alors que le polyéthylène est encore à l'état fondu, sous tension, en la faisant passer sur une barre de surfaçage, avant de la saupoudrer de poudres, de façon à encore améliorer l'aspect superficiel de l'article fini.
Pour augmenter le brillant, la surface de cett barre, ou de ce cylindre, peut être lisse ou polie, ou bien, elle peut être striée ou modifiée de toute autre façon de façon à former un mo- tif sur le revoteront. Par exemple, on a trouva qu' .ne
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barre de surfaçage autour de laquelle est enroulé un fil métallique fin donne un aspect côtelé agréable à l'article fini.
Exemple 3.
On utilise un mélange de 90 parties en poids du polyéthylène à bas poids moléculaire de l'Exemple 1 et 10 parties en poids d'une résine terpénique (PICCOLYTE S-115 de Pennsylvania Industriel Chemicals Corp. ) servant d'agent adhésif, pour coucher au rouleau, à 163 C, un papier d'emballage (paper pouch stock) de 15,875 kg, en faisant suivre d'un refroidissement rapide. On applique ensuite de la poudre d'aluminium polie (passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture) en saupoudrant la surface munie du revêtement, et on chauffe le produit composite à 149 C pendant une mi- nute. La petite quantité d'adhésif permet de faire adhérer la poudre métallique plus facilement à la pellicule de liaison, à des températures plus basses.
On peut ajouter d'autres modificateurs au poly- éthylène à bas poids moléculaire, pour modifier ses pro- priétée, à condition que la viscosité à 149 C qui en ré- sulte ne passe pas au-dessous de 1000 et, de préférence, pas au-dessous de 3000 centipoises. Par exemple, on peut incorporer au revêtement de l'Exemple 3 ci-dessus 0,5 % en poids d'un amide aliphatique à poids moléculaire élevé (par exemple, ABMID 0 de Armour & Co. ), de façon à donner au produit un fini métallique plus brillant. On peut éga- lement ajouter une petite quantité de cire de paraffine au polyéthylène, pour abaisser son prix de revient et pour diminuer quelque peu sa viscosité.
Exemple 4.
On utilise une résine de polyéthylène à poids moléculaire moyen (vendue par E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc. sous le nom d'AlAthon le) pour la laminer par
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extrusion sur un support en papier (board stock), à une épaisseur de 0,0254 mm. On peut en outre caractériser ce polyéthylène par un indice à l'état fondu de 24,5 tel que Calcule par l'essai ASTM D-238-52T. Sa viscosité, même à 149*C, est si élevée qu'on ne peut pas la mesurer de façon précise.
Après refroidissement, on saupoudre la surface de matière plastique avec une poudre d'aluminium passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture, puis on la chauffe sous un Jet d'air chaud à 232*C pendant une demi-minute environ.
Cette température élevée est nécessaire pour obtenir une bonne liaison, car le poids moléculaire et la viscosité à l'état fondu de ce polyéthylène sont plus élevés que pour le polyéthylène de l'Exemple 1. On utilise un polyéthylène à poids mdéculaire plus élevé, ayant un indice de 3 à l'état fondu, à la place de la substance à poids molécu- laire moyen, et il est nécessaire de chauffer sous un jet d'air chaud à 288*C pendant 1/2 minute environ pour rendre la surface de la pellicule suffisamment collante pour y fixer solidement la poudre d'aluminium.
.Exemple, 5
On utilise une résine de polyamide ayant une viscosité de 3700 centipoises à 149*C et une résistance à la traction de 70 kg/cm2, pour la coucher, au couteau, sur un papier brillant très calandre de 24,947 kg (sur la base de la rame de 278 m2), pour former un revêtement de 0,0254 mm d'épaisseur. Cette polyamide est vendue dans le commerce par Général Mills, Inca, sous le nom de .
VERSAMIED 940. On saupoudre la surface du revêtement avec de la poudre d'aluminium passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture, on enlève l'excès, et on chauffe ensuite la feuille, pendant une minute, à 176*C, pour fixer le métal
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à la résine. On dissout également la même résine (4.0 % de solides) dans des parties égales d'isopropanol et de to- lune, et on l'étale en revêtement au rouleau inversé sur du papier très calandré pesant 18 kg pour 278 m . On sèche le revêtement dans un four, et le revêtement obtenu a 0,0058 mm d'épaisseur; on le saupoudre avec la même poudre d'aluminium et on le chauffe dans un four à circulation
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d'air, à 149'C pendant une minute.
Exemple 6.
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On utilise un copolymère butadiène-styrène (yt<ndtX )
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par Pennsylvania Industrial Chemical Corp. sous lit nom tto PICCOFLEX 100) ayant une viscosité supérieure 4 100,000
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centipoises à 1.4.9 C et une résistance à la traction de 35,1 kg/cm , pour la coucher au rouleau inversé à partir d'une solution à 50 % de solides dans le toluène, sur le
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même papier qu'à l'Exemple 5, jusqu'à une épaisseur de revêtement de 0,00381 mm. On sèche ensuite la pellicule dans un four, puis on la saupoudre avec une fine coudre de bronze. On chauffe la feuille saupoudrée, pendant une minute, à 149 C, puis on la refroidit.
La mise en oeuvre du procédé utilisé à n'importa
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lequel des exemples précédents permet d'obtenir une fet4lq métallique agréable à voir, solidement fixée, particulier rement intéressante à utiliser comme matière d'emtfallasCj) et que l'on peut produire de façon économique, dans toute une gamme d'aspects superficiels et de couleurs. Toutefois, tout objet sur lequel il est passible de déposer une pel licule brillante d'un matière thermoplastique du type défini peut, de façon similaire, être recouvert d'une sur. face métallisée.
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Lorsque c'e&t du papier, ou autre me".brane flet xible, qui constitue le support, dos v1t.sccs de produe..
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tion très élevées sont possibles, on peut, par exemple, utiliser des vitesses de traitement linéaire de 61 à 244 mètres par minute. On peut faire varier la quantité de poudre ou de matière particulairo appliquée et, d'une façon générale, une faible absorption de poudre donne un éclat supérieur tandis que les absorptions plus élevées donnent des finis chauds, profonds, mais plus ternes et mats qui, en particulier lorsqu'il s'agit de surfaces sluminisées, forment une bonne barrière thermique.
Les exemples 7 à 9 suivants comprennent le stade de calandrage et sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'invention.
Exemple.
Au rouleau, on applique un revêtement de 0,01524 mm d'un polyéthylène à bas poids moléculaire, ayant un indice de 6 à l'état fondu, sur une feuille de papier (paper board) de 38,555 kg (par rame de 500 feuilles de 50,8 x 63,5 cm), à partir d'une masse fondue chaude, à 176*Ce On peut encore caractériser le polyéthylène à bas poids moléculaire comme ayant un point de fusion de 100 C environ, un allongement de 50-60 %, une résistance à la traction de 63 kg/cm2 et une viscosité Brookfield de 8000 centipoises à 149*C.
Alors que le polyéthylène est encore à l'état fondu, on fait passer le papier sur un cylindre de finition chaud, de façon à communiquer un brillant élevé à la pel- licule formée sur celui-ci. Après refroidissement de la pellicule de liaison, on applique sur celle-ci de la pondre d'aluminium finement divisée, en saupoudrant la surface de revêtement et l'époussetant avec des rouleaux recouv@@ts de peau do mouton. La poudre d'aluminium appliquée est m pigment passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture, non
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Pliant (vendu par Aluminium Company of America sous le nom d'Alcoa N* 552).
On chauffe la pellicule saupoudrée dans un four à circulation d'air, pendant 1 minute, à 176 C, de façon à convertir la surface en un liquide très visqueux sans complètement faire fondre le revêtement, réalisant ainsi un ancrage solide des particules métalli- ques sur le revêtement. Le revêtement métallique ainsi appliqua est très mince, recouvrant en fait de 15 à 20 % de la surface de la pellicule, telle que mesurée sous un microscope, et il est présent en une quantité équivalente, en poids, à environ 113 g par rame.
On fait alors passer une portion du papier dans une supercalandre à neuf cylindres, à raison de 106,7 mitres par minute et scius une pression de 360 kg par cen- timètre de largeur. On maintient les cylindres à une tem- pérature comprise entre 88 et 93 C. Après les huit passes entre les cylindres de la supercalandre, la surface métal- lisée a acquis un aspect extrêmement lustré.
L'augmentation du pouvoir réflecteur produite par le stade de calandrage selon l'invention est mesurée dans un appareil dit Vanceometer, un instrument destiné à mesurer la quantité de lumière réfléchie quand elle frappe la surface d'une matière. Pour les mesures, on utilise un angle d'incidence et de réflexion de 15 .
Lorsqu'on uti- lise l'instrument, on a l'habitude de comparer la réflec- tivité de la surface à évaluer à celle d'un échantillon étalon qui est fixée à la valeur 100 d'une échelle arbi- traire. Toutefois, comme la valeur de la surface métalli- sée de cet exemple est en dehors de l'échelle, on règle l'intensité de la lumière de façon à obtenir l'indication 100 pour la surface métallisée calandrée. On obtient alors l'indication correspondante de 24 pour la portion non calandrée de ce papier métallisé.
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On compare alors le papier métallisé de cet exem- de façon similaire, à une feuille d'aluminium lisse. lorsqu'on règle l'instrument à 100 pour la feuille d'alu- minium, la surface correspondante métallisée et calandrée a une valeur de pouvoir réflecteur de 58, tandis que la surface non calandrée correspondante donne, sur l'instru- ment, l'indication 26. On munit ensuite une partie des Surfaces ealandrées et non calandrées d'un revêtement, en étalant à la brosse, sur celles-ci, une laque de nitro- Cellulose transparente. Les valeurs de pouvoir réflecteur dès surfaces laquées sont, respectivement, de 50 et 22.
Ces mesures de pouvoir réflecteur illustrent le fait que le ealandrage augmente réellement l'éclat et le pouvoir réflecteur de la surface métallisée et que la surface brillante ainsi obtenue peut être munie d'une mince pellicule protectrice transparente de revêtement, Sans présenter de perte sensible de cet éclat. En outre, ces mesures montrent qu'en utilisant juste assez de poudre métallique pour recouvrir de 15 à 20 % de la surface de la pellicule de liaison, on peut former une surface métal- lisée soutenant favorablement la comparaison avec une feuille d'aluminium, en ce qui concerne le pouvoir réflec- teur.
Pour démontrer de façon plus complète le pouvoir déflecteur de 1a surface calandré. ainsi formée, on évalue son aptitude à agir comme barrière contre la chaleur, par comparaison à l'échantillon identique de papier muni d'un revêtement Mais non calandre.
Pour pouvoir procéder à cette évaluation, on fixe à la partie inférieure (c'est- à-dire la face non métallisée) de l'échantillon de papier calandre et d'un échantillon de papier non calandre, à l'aide d'un ruban adhésif, un morceau de papier thermique
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traité de façon à virer au noir à 93*Co On expose les sur faces métallisées correspondantes au rayonnement d'une lampe à Infra-rouge de 375 watts placée à 20 cm au-dessus des surfaces métallisées. On mesure alors le temps méces- saire pour que le papier thermique vire au noir, comme étant une évaluation de l'aptitude de la surface métallo sée à réfléchir le rayonnement infra-rouge.
La surface calandrée selon l'invention nécessite 35 secondes, tandis, que la surface identique mais non calandrée demande 25 secondes. On peut donc ainsi se rendre compte que le stade de calandrage a une action réelle sur les caractéristiques physiques du revêtement métallisé. Cette caracteristique est également très évidente à l'oeil nu.
Exemple 8.
On prépare un article métallisé selon le procède décrit à l'Exemple 7. On procède au calandrage dans une calandre à trois cylindres, sous une pression de 36 kg/cm de largeur et à 82*C. Après les deux passes entre les cylindres de la calandre, on obtient une surface très brillante montrant une nette amélioration par rapport à la substance non calandrée, en ce qui concerne 1' aptitude à réfléchir les radiations, et une passe supplémentaire entre les cylindres de calandrage augmente l'éclat visible de la surface. Toutefois, les résultats ne sont pas équi- valents à ceux obtenus à l'Exemple 7, ce qui indique l'in- téret qu'il y a à utiliser une pression d'au moins 36 kg/cm de largeur et, de préférence, supérieure à cette valeur.
Exemple 9
On étale au couteau, à une épaisseur de revête ment de 0,0254 mm, sur un papier brillant très calandre de 25 kg (pour une rame de 278 m), une résine plyamide ayant une viscosité de 3700 contipoises à 149 C et une
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résistance à la traction de 7 kg/cm . Sur la pellicule de polyamide, on saupoudre un mélange de 85 % en poids de poudre d'aluminium passant au tamis de 0,044 mm d'ouver- ture, et de 15 % en poids de pigment bleu d'outremer fine- ment divisé, on enlève l'excès, et on chauffe ensuite la feuille pendant une minute à 176 C, de façon à fixer la matière particulaire à la surface de la pellicule.
L'examen microscopique montre que la surface de la pellicule est en fait recouverte à 40 % environ par les particules de revê- tement.
Le papier une fois muni de son revêtement, on procède au calandrago comme décrit à l'Exemple 7. La sur- face calandrée ainsi obtenue est d'un bleu métallique brillant, considérablement plus brillant qu'un échantillon non calandré correspondant de la même substance munie de son revêtement.
On décrira maintenant une installation particu- lière utilisable pour la mise en oeuvre de l'invention.
L'installation est particulièrement efficace pour déposer la matière métallique finement divisée sur la surface thermoplastique brillante, pour réaliser le type de dépôt voulu avant que les particules ne soient fixées à la sur- face sous l'action de la chaleur, et elle convient parti- culièrement bien à l'utilisation de matières pailletées, dont les dimensions leur permettent normalement de passer au tamis de 0,044 mm d'ouverture et moins. On décrira l'installation de façon détaillée, à propos de la mise en oeuvre de particules métalliques pailletées, mais il est bien entendu qu'elle peut fonctionner avec n'importe quelle matière particulaire appropriée.
Pour mieux comprendre la nature et les buts de l'invention, on sa reportera à la description détaillée
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qui suit relative au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, et dans lequel : la Fig. 1 est une représentation schématique de l'ensemble de l'installation selon l'invention; la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de la partie de l'installation utilisée pour appliquer la ma- tière particulaire sur la surface thermoplastique; la Fig. 3 est une vue latérale en élévation du canal d'alimentation utilisé pour manipuler la matière pailletée fine;
la Fig. 4 est une vue en coupe transversale du canal d'alimentation de la Fig. 3 faite dans le plan 4-4 de cette figure} la Fig. 5 est une coupe d'un support muni d'un revêtement selon l'invention; la Fig. 6 est une microphotographie (agrandisse- semant 10.000) de la surface munie du revêtement.
Grâce au procédé et à l'installation selon l'in- vention, il est possible d'appliquer une poudre métallique sous forme de paillettes finement divisée sur la surface d'une pellicule brillante et thermoplastique sans avoir à utiliser un type quelconque de véhicule du support, et ce de telle façon que la quantité de matière pailletée métal- lique est réglée de sorte à ce qu'on n'ait pas à retirer d'excès de celle-ci. En outre, l'installation selon l'in- vention permet de proçéder à toute l'opération de revête- ment à des vitesses rapides comparables à des vitesses classiques de revêtement comprises entre 91,4 et 152,4 m par minute.
On procède à l'application de la matière pail- letée métallique grâce à un canal d'alimentation particu- lier combiné à l'utilisation d'une série de cylindres, comme on le décrira ci-dessous de façon détaillée à propos de la Fig. 2.
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Si l'on considère maintenant la représentation schématique d'ensemble de l'installation à la Fig. 1, on
Volt que l'on peut procéder rapidement, en continu, à l'application d'un revêtement métallique sur un support.
Dans la Fig. 1 la pellicule thermoplastique 10 est fixée sur Un support 11 tel que du papier, par exemple. Le sup- port à revêtement thermoplastique est fourni par un rouleau d'alimentation 17 et la matière particulaire finement divisée 12 est fournie par un réservoir d'alimentation 16 qui, à la Fig. 1, prend la forme d'une trémie.
La matière pailletée (que, à titre d'illustration dans la description ci-dessous, on considérera comme étant des paillettes d'aluminium passant au tamis de 0,044 mm d'ouverture, ou moins) est amenée depuis la trémie 16 jusque dans un canal d'alimentation 18 qui répartit les paillettes d'aluminium de façon uniforme dans une auge formée entre un rouleau de ramassage 20, en caoutchouc, adossé à une plaque d'appui 21 utilisée en conjonction avec le rouleau de ramassage 20.
Ce canal d'alimentation sera décrit plus loin de façon détaillée, à propos des Fig. 3 et 4. La vitesse à laquelle on fait fonctionner le rouleau de ramassage 20 sert à régler la quantité de matière pailletée déposée, et, d'une façon générale, la vitesse périphérique du rouleau de ramassage 20 est inférieure à la vitesse à laquelle avance le support muni de son revêtement. Le sens de rotation du rouleau de ramassage 20 se fait en sens opposé à la marche du support muni de son revêtement.
Des rouleaux d'étalement 24 et 25, et un rouleau d'impression 26 fonctionnent en combinaison avec le rou- leau de ramassage 20. Le sens de rotation des divers rou- leaux est indiqué par les flèches et la vitesse périphé- rique des rouleaux 24, 25 et 26 est essentiellement équiva- lente à la vitesse linéaire à laquelle avance le support
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11 à revêtement thermoplastique. Ces rouleaux, ainsi que le rouleau de ramassage 20, sont formés de préférence (au moins sur leurs surfaces) d'une matière molle et cacut- chouteuse telle que du caoutchouc naturel.
Au fur et à mesure que l'en fait passer le papier à revêtement thermoplastique entre le rouleau d'impression 26 et le rouleau de pincement 28, il reçoit, du rouleau d'impression 26, une quantité réglée de la matière part- culaire pailletée. L'écoulement de cette matière particu- laire est réglé de façon à fournir juste assez de paillet- tes d'aluminium pour recouvrir partiellement la surface de la pellicule thermoplastique. Le taux de couverture est fonction des caractéristiques recherchées pour le produit fini, et doit être compris entre 10% environ et un taux légèrement inférieur à une couverture totale, par exemple 98 % environ.
On peut également agir sur l'écoulement de la matière particulaire aa moyen du canal d'alimentation 18 représenté de façon détaillée au:c Fig. 3 et 4. Ce canal d'alimentation comprend un tube cylindrique 49 fermé à son extrémité de sortie, et relié au réservoir d'alimentation 16 à son extrémité opposée d'admission. Une ouverture en forme de fente est découpée dans le tube 49 de telle façon que sa largeur augmente de façon continue, depuis l'ex- trémité d'admission jusqu'à l'extrémité de sortie du tuta.
Ou bien, l'ouverture de la fente peut être constant*, et la fente peut avoir un profil à courbure telle que repré- sentée par le coté incurvé de la fente à la Fig. 3. A l'in- térieur du tube 49 se trouve une vis 51 ayant un arbre 52 que l'on fait tourner de n'importe quelle manière apprq,. priée (non représentée) dans la direction indiquée. La matière pailletée arrivant dans le canal d'alimentation depuis le réservoir d'alimentation 16(s'écoulant cosse
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s'il s'agissait d'un liquide) avance dans le tube sous la poussée des cannelures de la vis et est enfermée par ces cannelures et par la paroi du tube.
Lorsque la paroi s'abaisse progressivement, une portion de la charge de matière pailletée no se trouve plus retenue et so déverse par conséquent hors du tube et tombe sur le rouleau de ramassage 20 (voir Fig. 2). La quantité de matière pailletée ainsi fournie au rouleau de ramassage 20 à n'importe quel point donné dépend de la différence de niveau de ce point par rapport au point immédiatement en amont* C'est ainsi que l'apport de matière pailletée au rouleau de ramassage 20 et, de là, en fin de compte, à la surface de la pelli- cule thermoplastique dépend de la forme de la fente, et de la vitesse à laquelle on fait tourner la vis 51 par rapport à la vitesse périphérique du rouleau de ramassage 20.
On peut maintenant décrire le reste de l'instal- lation représentée à la FiC* 1. Comme il s'agit de matière pailletée, il est nécessaire pour arriver à former le type de liaison le plus permanent., de poser chaque parti- cule pailletée en position presque horizontale par rapport à sa plus grande dimension. C'est la fonction que remplis- sent les cylindres de polissage 30, 31 et 32. Après appli- cation des paillettes d'aluminium sur la surface thermo- plastique par le rouleau d'impression, on fait passer la matière à rêva testent d'aluminium 13 au contact d'une série de cylindres de polissage à surface molle* C'est ainsi qu'ils peuvent ^tre recouverts de peau de mouton, de ficelle de coton, etc. Trois cylindres de polissage sont représentas dans l'installation des Fig. 1 et 2.
Le premier cylindre de polissage, ou cylindre avant, tourne en sens contraire du sens de déplacerait du papier. Ce cylindre de polissage 30 doit avoir une vitesse périphérique inférieure à la vitesse d'avancement du papier. Les deux cylindres
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de polissage suivants 31 et 32, tournant dans le même sens qua le papier, mais plus vite. On indiquera des vitesses typiques dans l'exemple donné ci-dessous.
La pression exercée par les cylindres au cours du polissage dépend du caractère du revêtement sur le support et peut être déterminée expérimentalement pour chaque matière à métalliser.
Outre le fait qu'ils forcent les paillettes d'aluminium à se poser à plat, les cylindres de polissage assurent également le revêtement, ou la mise en contact, de la surface de la pellicule thermoplastique avec une seule couche de paillettes métalliques. Ainsi, chaque paillette est manipulée de telle façon qu'elle vient au contact de la pellicule thermoplastique avec à peu près la plus grande surface possible et ceci permet de fixer les paillettes à la pellicule de la manière essentielle- ment complète et permanenta requise.
Ce fait, à sors tour, Implique l'élimination,de presque toate possibilité d'en- lèvement par frottement, car seules les particules métalli- ques adjacentes à la surface de la résine thermopl&stique sur une superficie maximale sont fixées en place au cours de l'opération de fusion, et parce que presque toutes les paillettes d'aluminium sont ainsi mises en place.
On peut procéder au stade de polissage avec seule- ment deux cylindres, 30 et 31 par exemple, ou avec plus que les trois cylindres représentés, tant que ces cylindres de polissage orientent la matière pailletée de façon à ce qu'elle vienne au contact de la pellicule thermoplastique par la plus grande surface possible et permettent aux pail- lettes en couche unique de rester à peu près uniformément réparties sur la surface thermoplastique, laissant une partie de la surface thermoplastique non recouverte de
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ratière pailletée.
Lorsque le papier quitte le dernier cylindre de polissage 32 il est muni d'une pellicule thermoplastique à un état normal, solide et non collant qui, à son tour, possède, réparties essentiellement uniformément sur sa surface, d'extrêmement petites paillettes métalliques placées de façon à être fixées au maximum et à laisser découverte au moins une partie (de 2 à 90 % environ) de la surface thermoplastique brillante à laquelle les pail- lettes métalliques sont fixées.
Apres application des paillettes métalliques, comme décrit précédemment, à la surface thermoplastique 'brillante alors qu'elle est à l'état normal, solide et non collant, on applique de la chaleur de façon \ convertir au moins la surface de la pellicule thermoplastique à un état très visqueux qui supporte les particules métalliques. A la Fig. 1 on représente ce chauffage comme étant effectué dans une zone de fusion constituée par une série d'appa- reils de chauffage 36. Ceux-ci peuvent être des brûleurs à gaz, des lampes à infra-rouge, ou d'autres sources d'énergie de rayonnement qui ramollissent mais ne liquéfiant pas la pellicule thermoplastique.
Après chauffage, on reconvertit la pellicule thermoplasstique à son état normal, solide et non collant, et on obtient une pellicule 37 sur laquelle sont fixées, de talon permanente, les paillettes métalliques réparties de façon à laisser découverte une partie de la pellicule thermoplastique. Pour accélérer la reconversion de la sur- face thermoplastique à son état solide et non collant, et pour obtenir sur la pellicule un revêtement extrêmement lustré et brillant, il est préférable de refroidir le papier, par exemple en le faisant passer sur des cylindres
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réfrigérants 40 et 41 servait également de cylindres de, guidage.
Un autre stade décrit dans la demande de brevet aux U.S.A N 10.839 et déjà mentionné, est celui, du supercalandrage qui est représenté comme étant effectua par les cylindres de supercalandrage 42, 43 et 44. Enfin, on enroule le support de papier, muni de son revêtement défi* nitif, sur un cylindre collecteur 46.
La Fig. 5 représente, à un fort grossissement une coupe transversale schématique du support muni de son revêtement ainsi obtenu. La Fig. 5 montre qu'un support} 11, en papier par exemple, est muai d'un revêtement formé par une pellicule thermoplastique continue 10 en polyéthylène ou en polyamide, par exemple. Des paillettes d'aluminium 12 sont fixées de façon permanente à la face superieure de la pellicule thermoplastique, adhérant à la pellicule par leurs faces plates 15. Entourant la matière pailletée 12 se trouvent des surfaces découvertes 14 qui sont le? sun- faces de la matière thermoplastique initiale,
On peut nettement se rendre compte de l'aspact de la matière finalement obtenue, munie de son revêtement, grâce à la micro-photographie de la Fig. 6.
Il s'agit là d'une reproduction positive à un agrandissement de 10.000.
Les paillettes d'aluminium 12 sont nettement visibles, ainsi que les portions découvertes 14 de la pellicule thermoplastique. On peut se rendre compte que les pailliet- tes reposent à plat et que l'on obtient ainsi une adhé- rance maximale* La Fig. 6 pEtrmet également de se rendre compte qu'il ne peut pratiquement pas se produire d'enté vement de matière pailletée par frottement dans un revête ment tel que celui-ci, car presque toutes les paillettes sont fixées sur la plus grande surface possible.
L'exemple suivant permet d'illustrer de façon plus
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complète le procédé selon l'Invention* On procède à sa aise en oeuvre dans l'installation représentée. Il est bien entendu que l'on peut utiliser une installation équivalente, pour autant que l'on puisse régler la quan- tité de matière pailletée déposée sur la pellicule thermo- plastique et que le dépôt puisse s'accomplir de la façon voulue.
Exemple 10.
Des paillettes d'aluminium (passant à 99,9 % au tamis de 0,044 mm d'ouverture et à 98 % au tamis américain N 400) ayant un indice de foliation (leaping) de 75 % sont amendes depuis une trémie jusque dans un canal d'ali- mentation du type représenté à la Fig. 3. On fait tourner lavis du canal d'alimentation, à l'aide d'un moteur électrique, à une vitesse de 20 tours/minute environ. On fait fonctionner les rouleaux de charge et les rouleaux d'impression à une vitesse correspondant à une vitesse d'avancement du papier à revêtement brillant de polyéthy- lène de 122 m environ par minute. On fait tourner le rou- leau de ramassage à une vitesse quelque peu inférieure à celle des autres rouleaux.
Les cylindres de polissage ont 15,24 cm de dia- mètre et on fait fonctionner le cylindre de polissage avant à environ 100 tours/minute tandis que l'on fait fonction- ner les deux autres cylindres de polissage à environ 1750 tours/minute. On procède à la conversion de la surface de la pellicule de polyéthylène à l'état très visqueux voulu à l'aide de lampes à infra-rouge, et on refroidit les cylindres réfrigérants par de l'eau d'alimentation normale qui circule à l'intérieur de ceux-ci. Enfin, on procède au calandrage sous une pression de 267,7 kg/cm tandis que l'on maintient los cylindres de calandrage à 82 C.
Le papier muni
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de son revêtement aine! obtenu a une surtaxe métallique brillante comparable à celle d'une feuille métallique et une structure telle que celle illustrée par la Fig. 6.
Grâce à l'utilisation du canal d'alimentation de la série de rouleaux de ramassage, du rouleau d'impres- sion, suivis des cylindres de polissage, le tout fonction- nant comme décrit, il est possible d'appliquer la matière pailletée extrêmement fine de la manière remarquable dé- sirée sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un véhicule de support pour la matière pailletée ni d'avoir à prévoir un dispositif d'enlèvement de tout excès de matière. A leur tour, les dits procédés et installation d'application de la matière paillette permettent de disposer d'une ins- tallation économique, efficace, complètement intégrée pour appliquer sur un support tel que du papier, par exem- ple, un revêtement métallisé brillant, éclatant, hautement poli.
En outre, cette Installation complètement intégrée est capable de produire le papier métallisé à des vitesses comparables à celles que l'on rencontre normalement dans les procèdes standard de revêtement, par exemple à raison de 91 à 152 mètres à la minute.
La mise en oeuvre de l'invention permet d'éviter les défauts des produits et des procédés selon les techni- ques antérieures, et permet d'obtenir des produits agréa- bles à voir et décoratifs notablement moins onéreux que les produits à surfaces laminées en feuille ou déposées sous vide. La poudre métallique est si bien fixée à la surface de la pellicule thermoplastique qu'il ne se produit pas d'enlèvement notable de pigment par frottement ou par grattage dans les conditions ordinaires d'utilisation. A titre d'exemple de cette excellente fixation, on peut faire adhérer un ruban collant par pression, comme, par
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exemple, un ruban de type "Scotch Rape", sur la surface
Métallique et l'en arracher sans enlever de matière parti- culaire de façon sensible.
Outre leur aspect agréable les produits selon l'invention peuvent présenter d'autres propriétés désirables, par exemple ne transmettre que faiblement la vapeur, pouvoir être collés à la chaleur, ce qui les rend très désirables en tant que matières d'emballage.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au odes de mise en oeuvre représentés et décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour revêtir la surface d'un objet d'une ratière par titulaire, la surface comprenant une matière thermo- plastique brillante ayant une viscosité Brookfield d'au moins
1000 centipoises à 149*C, caractérisé en ce qu'on applique sur cette surface alors qu'elle est à son état normal, solide et non collant, une matière particulaire finement divisée de façon à recouvrir à peu près uniformément au moins 10 % de ladite surface avec ladite matière particulaire, on convertit ensuite ladite surface, par la chaleur, en un liquide très visqueux supportant ladite matière particulaire sur à peu près toute sa surface extérieure, et on reconvertit ladite surface, par refroidissement, audit état normal, solide et non collant,
grâce à quoi ladite matière est supportée par ladite surface et fixée solidement à celle-ci de façon à fournir une surface très attrayante.