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Procédé de préparation d'une feuille de polypropylène .orientée et aoudable..
Le.brevet principal a pour objet un procédé visant à @ fabriquer une,feuille de polypropylène soudable et orientée selon lequel on revêt,d'un ou des deux cotes, une feuille de propylène d'une matière synthétique soudable même après'étirage, étirable du moins dans la même mesure que la feuille de polypropylène et ramollissant à une température inférieure à 150 C environ, la feuille de polypropylène déjà enduite étant alors étirée dans. un sens au moins. La présente invention, a pour objet un développement ultérieur du procédé décrit dans le brevet principal selon lequel on produit deux feuilles de polypropylène munies de la couche soudable dont les surfaces enduites seront jointes l'une à l'autre ' avant étirage.
C'est ainsi que l'on obtient, après étirage,'une
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feuille combinée; cela étant, l'on peut éventuellement produire une seconde couche entre les surfaces des feuilles de polypropylène, munies de matière soudable, à laquelle adhèrent solidement les cou- ches en matière synthétique se trouvant directement sur les feuilles de polypropylène.
Conformément à l'invention, ce procédé est caractérisé par le fait que l'on enduit deux feuilles de polypropylène, c'est-à- dire de toute façon une surface d'au moins une des deux feuilles, d'une matière synthétique étirable dans la même mesure au moins que les feuilles de polypropylène et ramollissant à une température in- férieure à 150 C; les deux feuilles sont ensuite placées l'une con- tre l'autre, avac la, ou les surfaces enduites et on étire ensuite les deux feuilles à la fois dans un sens au moins pour qu'ensuite celles-ci soient étroitement solidaires l'une de l'autre.
Le procédé de l'invention peut être appliqué, entre au- tres, en vue de la création d'un complexe de deux feuilles de poly- propylène très minces. Comparés à des feuilles de polypropylène con- ,sistant en une couche uniforme de la même épaisseur que l'épaisseur totale de la feuille combinée, de tels complexes sont préférables à celles-ci pour les motifs suivants: des endroits non enduits, existant éventuellement dans la feuille de polypropylène peuvent, très probablement, être recouverts par la Jonction des deux feuilles en un seul complexe, et c'est bien ainsi que l'on prévient une éven- tuelle inutilité de cette partie de la feuille.
Dans le cas de feuilles combinées de ce genre, la couche intermédiaire peut par exemple consister en des feuilles de poly- oléfine, en particulier en polyéthylène d'une densité inférieure.
De plus, on peut utiliser, comme matériaux constituant la couche intermédiaire, des cires et des hydrocarbures de poids moléculaire élevé et sous forme de paraffines, capables de supporter, à une température donnée inférieure à 150 C, un étirage au.complexe de feuilles dans un rapport d'au moins 1:3. C'est normalement le cas des cires et des paraffines dont le point de fusion est inférieur
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à 150 C.
En outre, le procédé de l'invention peut être utilisé, par exemple pour créer un complexe entre deux feuilles de poly- propylène et une couche en matière synthétique soudable dont l'ap- plication n'a été jusqu'alors possible qu'au prix de difficultés considérables et qui étaient de nature à exclure son utilisation pratique. Font partie de ce groupe entre autres les couches de ma- tière synthétique molles et collantes à une température normale, d'autre part des couches en matière synthétique d'une épaisseur tellement mince qu'elles ne peuvent être fabriquées sous forme d'une feuille isolée auto-portante et encore des couches consistant en un matériau dont la cohésion est obtenue par une force relativement faible.
La présente invention a pour but de rendre possible, l'emploi pratique des feuilles combinées énumérées ci-dessus en incorporant cette couche si difficilement maniable entre les deux feuilles de polypropylène ce qui assure un maniement commode de la feuille com- , binée obtenue. En outre, le procédé facilite la fabrication des 'deux feuilles de polypropylène entre lesquelles il faut introduire une seconde couche d'une épaisseur de feuille très mince.
Comme les feuilles de polypropylène sont étirables dans une large mesure, c'est-à-dire dans des rapports d'étirage de surfaces de 1:40 ou davantage, par exemple par le sextuple en longueur d'une bande de 'feuille et par le septuple en largeur, les deux feuilles de poly- propylène peuvent être extrêmement minces dans le complexe de feuilles achevé, par exemple de quelques millièmes de millimètres,
Une autre condition préalable à la production de feuilles combinées de ce genre est le fait que la substance formant le recouvrement, ou plutôt le mélange de substance formant le recouvrement, y adhère avec une stabilité suffisante après l'action d'une température d'étirage d'environ 150 C.
Conformément à la condition déjà men- tionnée suivant laquelle la substance, ou plutôt le mélange de substances, doit être étirable dans la même mesure que les feuilles de polypropylène à une température inférieure à 150 C, il faut aussi
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considérer comme étirable une matière se trouvant à l'état liquide pendant l'action de la température d'étirage et qui, dans cet état liquide, puisse couvrir toute la surface des feuilles de polypropy- lène.
La couche se trouvant entre les feuilles de polypropylè- ne peut, par exemple, consister en polyisobutylène qui est une @ matière synthétique collante et partant difficilement maniable et utilisable. Le bitume peut aussi être considéré comme matière dif- ' ficllement utilisable. D'autre part, la couche intermédiaire, qui doit être incorporée ettre les deux autres, peut être constituée de matières liquides ou visqueuses comme par exemple des monomères polymérisables ou des prépolymérisats de ceux-ci polymérisant pen- ; dant ou après l'étirage de la feuille combinée et se renforçant ; @ ainsi.
L'invention est, dans la même mesure, applicable à tous @ les cas dans lesquels le recouvrement se compose de matières qui, en réalité, peuvent être manipulées comme feuilles isolées auto- portantes si la couche est épaisse, mais qui ne peuvent être fabri- quées sous la forme d'une couche épaisse que de quelques millièmes de millimètres en tant que feuilles isolées auto-portantes,ce qui est valable par exemple pour les copolymères du chlorure de vinyli- dène. Le recouvrement peut être appliqué à la surface de la feuille de polypropylène à recouvrir sous la forme d'une solution ou d'une dispersion. Si le .recouvrement peut être fabriqué sous la forme @ d'une feuille isolée auto-portante, une telle feuille peut être doublée avec la surface à recouvrir de la feuille de polypropylène.
Des substances liquides à la température ambiante peuvent être ap- pliquées comme telles, et on peut déposer des substances fusibles à la surface de la feuille, comme masses de fusion. Le recouvrement peut contenir des additifs tels que des colorants, des matières de charge, des antioxydants, des absorbants ou des catalyseurs.
Ces derniers viennent s'y ajouter presque dans tous les cas dans lesquels , le recouvrement consiste en une. substance polymérisable susceptible de polymériser pendant, ou après, l'étirage de la feuille combinée, @
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Cependant, la polymérisation peut se réaliser très souvent 'par l'application d'une radiation active sur la feuille combinée pen- dant le procède de l'étirage, et parfois aussi par la seule action de la chaleur.Peuvent aussi être considérées comme matière de charge,des matières inorganiques ou organiques dans la mesure où celles-ci n'ont pas d'effet désavantageux sur l'adhérence de la couche se trouvant sur les feuilles de polypropylène. Comme matières de charge on peut par exemple citera la poudre de liège, la poudre de graphite, le talc en poudre, des débris de fibres.
Ces derniers peuvent par exemple être appliqués avec de l'isobutylène comme éléments formateurs de ce recouvrement entre les deux feuilles de propylène. Il peut exister, sur les couches se trouvant Immédiate- ment sur les deux feuilles de polypropylène, une autre couche désignée ci-après couche intermédiaire. Il est nécessaire d'obser- ver cette disposition dans le cas où, dans la feuille combinée, se trouve une couche intérieure consistant en une substance qui ne soit immédiatement mise en contact avec la feuille de polypropylène que par urie adhérence très légère comme c'est le cas d'une couche de bitume déjà mentionné ci-dessus. Il est préférable d'utiliser une couche intermédiaire même si une couche en mousse à structure cellulaire doit être appliquée entre les feuilles de polypropylène.
De telles couches peuvent être déposées entre les deux feuilles sous la forme de masses produisant des mousses sous l'action de certains effets chimiques, et qui sont très connues en général, après quoi la formation de la mousse à structure cellulaire peut se produire pendant le procédé de chauffage pour l'étirage.
Comme c'est le cas par exemple des copolymères de chlo- rure de vinylidène, l'adhérence de la couche se trouvant sur les deux feuilles de polypropylène ne peut être réalisée qu'au moment de l'étirage de la feuille combinée à chaud. Sinon, l'adhérence peut être due à l'état collant de la couche comme par exemple par l'emploi de polyisobutylène. Cependant, l'adhérence augmente tou- jours pendant l'étirage à chaud même s'il s'agit de polyisobutylène.
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De telles matières collantes peuvent aussi être utilisées pour ajouter à la feuille combinée, en tant que couche intermédiaire, de telles matières comme par exemple le bitume ou l'ester non saturé qui, ou bien n'adhèrent pas, ou bien presque pas aux feuil- les de polypropylène. A cette fin, on munit les deux surfaces qui se trouvent à l'intérieur des feuilles de polypropylène tout ; d'abord d'une mince couche de polyisobutylène ou d'une autre cou- che permettant une bonne adhérence à la feuille et l'on applique ensuite la couche intermédiaire entre les deux feuilles de poly- ,propylène, par exemple la couche en bitume, la couche en ester non saturé, une couche en matière susceptible de produire des mous- ses sous l'action de certains effets chimiques ou une couche en débris de fibres.
Les feuilles combinées ainsi produites fournis- sent, après étirage unilatéral ou biaxial, des feuilles à couches multiples dont les différentes couches ne sont pas séparables l'une de l'autre ou ne le sont que difficilement. Avant l'étiaage, la couche en matière synthétique se trouvant entre les deux feuil- les de pozypropylène ne doit y adhérer que dans la mesure où la feuille combinée est maniable, c'est-à-dire que, lors de l'enroule- ment ou du déroulement de la feuille combinée et lors de l'introduc- tion de la feuille combinée dans l'appareil d'étirage, les deux feuilles de polypropylène ne se détachent point de la couche en matière synthétique.
Suivant l'épaisseur des couches originales et suivant le degré d'étirage de la feuille combinée l'on obtient des couches dont 1'épaisseur est chaque fois différente. Le rapport de l'épaisseur de la couche intermédiaire et des couches extérieures avant et après l'étirage correspond au rapport d'étirage de sur- faces appliqué lors de l'étirage. Partant par exemple de deux feuil- les de polypropylène d'une épaisseur de 200 chacune et comportant @ entre elles une couche intermédiaire d'une épaisseur de 300 , l'on parvient, par l'emploi de l'étirage biaxial et d'un rapport d'étirage de surfaces de 1 : 40, à une feuille à couches multiples dont la couche intermédiaire est épaisse d'environ éà , les deux
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couches extérieures de polypropylène étant épaisses d'environ 5 .
11 suffit déjà d'employer, dans ce but, des couches de polypropy- lène d'une épaisseur de seulement quelques millièmes de millimè- ' très afin de rendre maniable la couche intermédiaire incorporée entre elles.
Si l'on a tout d'abord deux feuilles de polypropylène épaisse de 300 entre chacune desquelles on a mis un e couche intermédiaire épaisse de 100 , l'on obtient alors une feuille à couches multiples (le rapport d'étirage de surfaces étant de 1 ; 40) dont la couche intermédiaire et dont les deux couches de poly- propylène extérieures ont une épaisseur de 2,5 et de 7,5 res- pectivement.
Lors de l'étirage biaxial, l'étirage des feuilles com- binées se fait tout d'abord en long, c'est-à-dire que l'on fait passer la feuille combinée par deux systèmes de cylindres se mou- vant chacun à une vitesse différente, le premier d'entre eux étant chauffé à une température d'environ 150 C. Ensuite la feuille com- binée étirée en long est soumise à un dispositif d'étirage en large afin d'y être étirée transversalement au sens de roulement de la feuille. Déjà après l'étirage en long, les trois couches - la cou- che intermédiaire et les deux couches extérieures en polypropylène - sont unies solidement en une seule feuille à couches multiples.
L'étirage de la feuille combinée doit s'effectuer selon un rapport d'étirage d'au moins 1:3. De ce rapport, un étirage de 1:3 et jusqu'à 1 :7 revient à l'étirage en long. Il est préférable que, lors de l'étirage biaxial, le rapport total de l'étirage soit de
1:9 et jusqu'à 1:42.
On parvient de même à obtenir des feuilles combinées inséparables ou du moins permettant une bonne adhérence en étirant tout d'abord chacune des deux feuilles de polypropylène individuel- lement en long et en n'y appliquant qu'ensuite entre les feuilles la couche intermédiaire difficilement maniable ou une autre couche intermédiaire. En faisant passer la feuille combinée sur un cylindre
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chaud, on arrive à faire adhérer les couches l'une à l'autre dans une mesure telle que la feuille combinée peut être introduite dans un dispositif d'étirage en large; la feuille combinée y étant alors étirée transversalement à la direction des feuilles dont les cou- ches sont à ce moment-là unies étroitement l'une à l'autre, à une température d'environ 150 C.
En n'introduisant la couche inter- médiaire entre les feuilles de polypropylène qu'âpres l'étirage en long de celles-ci l'on obtient dans la feuille combinée achevée une couche intermédiaire plus épaisse que lorsqu'on dépose, la couche intermédiaire entre les feuilles de polypropylène avant l'étirage en long.
Les feuilles à couches multiples fabriquées selon le procédé de l'invention peuvent être employées à des fins multiples,
Des esters non saturés forment des couches extrêmement rigides. C'est pourquoi l'on obtient au moyen de ceux-ci des feuil- les rigides à couches multiples. Ceci peut s'avérer avantageux dans le cas où des feuilles de polypropylène biaxialement étirées sont devenues inutilisables en vue de la transformation sur des machines d'emballage en raison de leur état flasque en général et ne devien- nent transformables qu'en tant que feuilles à couches multiples com- portant une couche intermédiaire rigide.
A d'autres fins cependant, on exige surtout des feuilles à couchesmultiples, molles et souples. On peut employer comme telles, des feuilles combinées ayant une couche intermédiaire en polyiso- butylène. Les feuilles à couches multiples contenant du bitume comme couche intermédiaire peuvent être utilisées dans la construction de routes et de maisons. Des feuilles à couches multiples ayant des couches intermédiaires en matière synthétique, comme par exemple en acétals plastifiés du polyvinylalcool, produisent un effet protec- teur contre les éclats quand l'on détruit le verre sur lequel on les a collées.
Des feuilles à couches multiples dont la couche in- termédiaire contient des charges appropriées (par exemple des char- ges de poudre de liège ou de schiste en poudre) peuvent produire un
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effet athermique ou Insonorisant ou de recouvrements Ignifuges.
SI les feuilles soudables à couches multiples ont pour couche intermédiaire une substance imperméable aux gaz ou une substance ne contenant que peu de substance perméable aux gaz, par exemple une couche d'un copolymère de chlorure de vinylidène (91% en'poids de chlorure de vinylidéne + 8,5% d'acrylonitrile + 0,5% en poids d'acide itaconique), les feuilles combinées obtenues de cette maniè- re conviennent pour l'emballage'en tant que feuilles dites de rétré- cissement; elles se rétrécissent dans l'eau chaude.ou à l'air chaud, autant que les feuilles de polypropylène étirées biaxialeme.nt, mais en regard de celles-ci, elles ont l'avantage d'être imperméables aux gaz.
Des feuilles de polypropylène dont la surface intérieure a été munie d'un dessin en couleurs avant l'application de la couche in- termédiaire, par exemple de le couche en polyisobutylène, fournis- sent des feuilles à couches multiples ayant des effets de couleurs très intéressants.
Si on le désire, on peut revêtir, avant ou après le pre- mier étirage, les surfaces extérieures de l'une ou des deux feuil- les de polypropylène d'une couche en matière synthétique pouvant 'être scellée, par exemple d'une couche en polyéthylène haute pres- sion, et les unir à celles-ci par un étirage ultérieur.
Comme il s'agit d'une couche en matière synthétique, pou- vant être scellée, il est possible de recouvrir la surface exté- rieure de l'une ou des deux feuilles en polypropylène, avant ou après l'étirage en long, de matières synthétiques qui, sur la feuille à couches multiples, ont un effet adhésif approprié à l'adhérence d'autres matières synthétiques.
Sur ces couches susceptibles de produire un effet adhésif (consistant par exemple en des copolymères de chlorure de vinylidène) qui parfois ont une épaisseur de moins de 1 , on peut déposer, au moyen d'un vernissage par exemple, d'autres enduits qui, sans cette couche adhésive, n'adhéreraient pas à la surface de la feuil- le de polypropylène biaxialement étirée.
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On arrive ainsi à enduire les feuilles à couches multiples biaxialement étirées de matières synthétiques qui, autrement, n'y adhéreraient pas.
Les exemples suivants illustrent l'invention.
EXEMPLE 1
Entre deux bandes de feuilles de polypropylène non étirées qui,, chacune, ont une épaisseur de 200 ,se trouve un mélange de styrène et d'ester nor. saturé auquel on a jouté 5% d'hydroperoxyde butylique tertiaire. On emploie, à cette fin, un produit vendu sous la marque déposée "Leguval" K 25 R de la Société Allemande: Farbenfabriken Bayer.
On utilise 1,3 g. de "Leguval" (d = 1,12) pour une surface de feuilles de 100 cm2, Après étirage biaxial de la fouille combinée à la sextyple partie de sa longueur @ et de sa largeur, le rapport d'étirage de surfaces étant de lt36 et la température de 160 C l'on obtient une mince feuille à couches multiples dont les deux couches en polypropylène ont une épaisseur d'environ 5 et dont la couche en "Leguval" possède une épaisseur d'environ 2 ou 3 . Les couches adhèrent solidement l'une à l'autre.
La feuille est alors plus ri&ide qu'une feuille de polypropylène de la même épaisseur étirée biaxialement.
EXEMPLE 2
Entre deux feuilles en polypropylène non étirées d'une épaisseur de 100 chacune se trouve une couche en bitume épaisse de 2 mm dont la température de ramollissement est inférieure à 140 C,
Entre le bitume et les deux feuilles de polypropylène se trouve placée une couche en polyisobutylène d'une épaisseur de 2 ou 3/u qui a été appliquée par séchage d'une solution de 3% dans le trichloréthylène à l'intérieur des deux feuilles de polypropylène.
Ensuite on a déposé le bitume liquide réchauffé à la surface enduite de l'une des bandes de la feuille d'où a résulté, par l'union dos deux bandes de la feuille, un complexe en feuille de polypropylène- couche de polyisobutylène - couche en bitume - couche en polyiso- butylène - feuille de polypropylène lequel, par effet de l'état
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collant des couches de plyisobutylène, est tellement adhésif qu'il est utilisable pour l'étirage en long (le rapport d'étirage de surfaces étant de 1:6). On parvient, après l'étirage en long du complexe de feuilles à une température de 150 C, à une feuille à couches multiples dont la couche de, bitume a une épaisseur d'environ
0,3 mm comparée à une épaisseur des deux feuilles en polypropylène d'environ 16 .
Les couches adhèrent solidement l'une à l'autre.
La feuille à couches multiples peut être utilisée comme feuille iso- lante dans le bâtiment. , j
EXEMPLE 3
Deux feuilles de polypropylène d'une épaisseur de 250 /u sont enduites d'un côté de la'solution d'un mélange de 9,5% en poids de caoutchouc synthétique et de.11,4% en poids de résines @ alkydes (o-ester phtallque, modifié avec de l'acide d'huile de 'coco, indice d'acide environ 150),'Apres la vaporisation- du solvant, l'épaisseur, de la couche est de 10 environ.
Par ailleurs, on y applique par fusion 100.g d'un polyester mixte d'éthylèneglycol et d'acide téréphtalique/isophtalique (50/50) à une température de 180 C, lequel a été agité fortement, et pendant urie demi-heure, avec.50 g de graphite, après quoi la masse de fusion liquide est désaérée par , le vide, à une 'température: de 160 C, et pendant une demi-heure. Le mélange chaud à 160 C d'ester mixte/graphite a été appliqué, suivant ; ' une quantité de 16 g. par cm2 de surface de.feuille, sur la .surface déjà enduite de résine pour colles de caoutchouc résines alkydes. de l'une des feuilles de polypropylène.
Tant qu'elle est encore à l'état plastique, on applique par doublage sur la couche d'ester mixte/graphite la seconde feuille de polypropylène - la couche de ré- sine pour colles se trouvant-en face de la couche d'ester mixte/ graphite.
Le complexe bien utilisable et maniable de feuilles est ensuite étiré biaxialement à une température de 160 C selon un rap- port de surfaces de ls36. Après étirage, la feuille à couches mul- tiples a une épaisseur d'environ 85 , la couche d'ester mixte/ graphite étant épaisse d'environ 70 .
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EXEMPLE 4.
Deux feuilles de polypropylène d'une épaisseur de 250 sont enduites d'un côté de'la solution déjà mentionnée dans l'exem- ple 3 de la résine pour colles de caoutchouc/résines alkydes. Sur l'une des deux couches en résine pour colles a été déposée 5% d'une solution acétonique d'un copolymère consistant en 91% en poids de chlorure de vinylidène; 8,5% en poids d'acrylonitrile et de 0,5% en poids d'acide itaconique. Pendant un quart d'heure, cette solu- tion a été désaérée par le vide à une température de 50 C.
Après séchage de 5 secondes à une température de 150 C. la couche de copolymère de-chlorure de vinylidène séchée sur la résine pour colles est exempte d'acétone. Elle est alors réunie par doublage avec élimination des bulles à la seconde feuille de poly- propylène, la couche de résine pour colles étant pressée contre la couche de copolymère.
La feuille combinée ou le complexe de feuilles est alors étirée biaxialement à une température de 160 C avec un rapport de surfaces de 1:36. Après ce procédé d'étirage, la feuille à couches multiples a une. péiasseur de 15 .
Entre les deux feuilles de polypropylène ayant chacune une épaisseur de 7 se trouve une couche d'environ 1 d'épaisseur du copolymère de chlorure de vinylidene.