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"Nouveau procédé d'assemblage de matériaux en feuille et produits en résultant".
La présente invention se rapporte à un nouveau procédé d'assemblage de plusieurs matériaux en .feuilles destiné 1 l'obtention d produits, constitués par une série de couches parfaitement adhérentes, désignés généralement sous le nom de complexes.
De nombreuses applications industrielles nécessitent l'emploi de tels complexes en vue de réaliser des conditionnements imperméables et her- métiques pour des produits pharmaceutiques, alimentaires ou chimiques, films photographiques par exemple, et qui présentent en outre uns excellente résistance mécanique.
Ces .feuilles spéciales comportent en général un ou plusieurs
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zzteriaux supports sur lesquels adhèrent des matériaux t-hermoplastique>*
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Parmi les matériaux supports, on peut citer des feuilles
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màtalliq;e3 f 4ini, Acier$ plomb, étain, etcese des tissus ï naturela cm des papiers, cartons ou toute autre Matière fibreuley ou encore 'tout m.l.tre tUttriA\\ ou film susceptible de s..C!croe,"1t!X' lItécw':{1,.teA\lU1t, ou par at?initéà ou par réactions, avec un #iIn thanaoplaatique que 'on porte ou non à la tempêrature de fMsioK.
Parni les mat6ria= thermoplastiques, on peut citer, les suivants z les polyêthylènes de basse* l'AQyeM.'.1 et honte densité ainsi que les copalY'1'ère de cette c-lasser le polypropylène les polymères (copolymères, styrène), les caoutchouc synthétiques en g6nénl, le caoutchouc natueel ou ses dérivés (chlorhydrate, chlore cyclisé), 'alcool polyvynilique.
S'une Manière générale, on peut utiliser avec les mat4-riaux 3uppartm tois les films thermoplastiques ou tliemo-durcitlsables prépolymérisés.
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Il est possible par exemple d'utiliser des plastisols à base de chlorure de
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polyvynil ou Vautres fésinea ou par exemple des solutions thenaoplaxtiquex appliqu!e sur le support et a6chées au préalable. On peut utiliser comme theurci5$abl u. prépolymère d'urée formol, un phtalate d'Paly1e pràpolymêris6. etc.....
0.-, quels que soient le procédé et let matériaux employés jusqu2à ce jour pour la fabrication de ces assemblages complexes, on s'a pu obtenir à la fois une adhésion parfaite des di±±6rentes couche& constituant
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l'assemblage et une conservation des qualités chimiques ou physiques désirées.
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Un des objets principaux de la présente invention consiste
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donc en un nouveau procédé, permettant d'obtenir des assemblages complexes
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remarquables, notannent par l'adhésion parfaite des matériaux constituant les différenttu couches et par l'homogénéité parfaite des produits obtenus.
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Afin de mieux faire ressortir les avantages et différences
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fondentale3 existant entre l'invention et les procédés déjà connus dits de calandrage et dtextrusioni on exposera !ucclncte2ent chacun de ces procédés
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classiques.
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Dans le procédé par calandrage, on enduit le Jutérlau support d'tm. produit adhésif spécial. Après séchage, on assembla le support: ....\1. !ll.i1tériau
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thermoplastique en faisant passer ces deux feuilles entre deux cylindres exerçant ainsi une certaine pression sur l'assemblage des couches en présence ' de façon à réaliser l'adhésion qui s'obtient par chauffage d'un des cylindres
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jusqu.'à une température avoisinant 100", Si l'en choisit pour fixer les idées un complexe alvd.a.iBa poly6thyléne> l* installation comporte essentiellerent t un d6vidoir porteur (1'..\ rouleau d'aluminium, des rouleaux d'entraiaement de la feuille d'&luainiua conduisant aux rouleaux servant à Induction d'une des faces de la feuille dealuminium, une autre série de rotleaux de guidage menant la femille ainsi ,
préparée dans un tunnel ehaaffé vers 60*#t le dispositif de calandrage où la face traitée du support est appliquée sur une feuille de po3yéthylé# en passant entre un rouleau en acier chauffé vers 100. en contact avec la face non traitée du support et un. rouleau de caoutchouc recevant lu. feuille de PQly6thyle.. A la sortie de ces deux roaleaaxXt on obtient le produit fini
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que l'on bobine.
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L'installation est donc assez coûteuse et la débit limitê.
La largeur des bandes traitées est dtenviron tU1 .1:re..
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Selon une variante da procédé classiqçe par c'üa..'1dr&gef moins tréqç>mxent utilisée, on opère &asM produit apêcial adhérent.. On mipprimi dona,comm d,-ns le cas. de la présente invcn.ticBl'opéy&tio d+enduction V4 l'on remplace p6,'!' un chauffaga direct des matériaux à la flenne oa par simple convection. te chauffage est pcm$s6 jusqu'mi point de fusion du matériau ther'acplastiqnet 1*opé=atioa de clÙ.;m1.rae..siv l'l: im:n!diAte:!'nt de tre.i1:é:nc:ni: therrrlq'I1. Y.hu.reusezent, ce procédé est peu sûr car le chauffage des matériaux thm.o1"ltique< ri!:l<l'4e de modifier la strnctu7:C de ces Katériaax par o:tydati;!1 at par 'fOie de c01Wêqut::'lCé: rise de codifier ses propriétés ?hy.gi'1u:I..
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Il en est do mtae en ce qui coacerne le procédé doextrision, Dans ce procédé, le ma4.-ériau thermoplastique est directement extradé sur le matériau support qui d6tile Sous la filière et a bobine après dêp$t sur une bobineuse, Le çalandrage est donc supprim6 maii; l'extrusion nêcossitant un chauffage de l'ordre de 160 à 1800, on retombe dans le aêac'iRiM&véïideNt que pr6cêdemmnt l'cxydatica entraaant en outre la fomaticn de produits plus ou moins odorants, Non seui ment le coût de 'installation est extrâsasent
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élevé, mais on est encore limité dans le choix des poids moléculaire$ des
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matériaux thermoplastiquea utilisés si l'on veut obtenir une vitesse raisonnable par exemple de 60 à 80 m/minute pour des bandes ayant une largeur d'environ 1,50 m.
L'objet princîpal de la présente invention consiste oen un proc6d de fabrication d'assemblages de feuilles de matériaux servant de sttppcris et de filaa thersuaplastiques ,ou thermo-durcissahles p-.êl>olym6rîs6s, ca--.-,ctéris6 en ce que lesdits supports et films sor.t amenés directement sur un emw:1=>ar en y subissant une pression suffisante pour chasser toute bulle d'air,
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l'opération simultané des couches films et supports pressés sur
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une .bobine unique étast s'Aivie d'un bref passage sous vide partiel de li bobine, puis à unc ,res3ion et une élévation de température allant au moins jusqtoà la f'\s:ion des .t11n1.$ thermopltiques ou thermodurcissables pendant une durée déteminée.
Les expérie::1C'f!S rA1ises ont taontré en outre que ce nouveau prccédé peyset d'éviter ite;Aploi d'un intercalaira entre les spires de la bobina, lori de la jhtsion du film the:rmoplMtiq'!.e ou lue tysitsa!'':Nt tharo.ï.e à l' I:I.I1ttit;lave ntratlll'..nt l'adhésion totale de 'La face tpaite-e du -S'ilat sur =on. >npport et l4bence totale dgadhf-ksion de la face non tr \..1.1:l:f:
Gràce à ce procédé, on réalisa ncs seulement ut;> économie ir,ortante en raison de la mi-m-plification de l'iastallatiea mmis on obtient du t:4 co*ïp un ro7averî dasts s struct'!.U'e car $-,=. l'effet du traiteMent
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opéré dans leautoclave, traitaaiemt qui sera exposé plus loin, les dendc1!ns trace* dr!ïr ou d'humid3.t sont éliminées des surfaces en présence de sorte que le polyéthylène adhère dorme Jftwère parfaite =.supporte tout en l'1:A';''c-. tant les qualités physiques doeù .feuilles zinsi assemblées.
Ainsi, le application de la pr6sutf! invention supprime 'tCit:tS les inconvénients des anciens procédé:. En outre, grtce à l'opération da bobinagoe direct du support et du fila: thermoplutique ou thl!l1'J1Murcisi.:'!J)lè':.t on réduit: les frais d'inntallation à une valeur très faible tout en ohten.;:u'1t des vitesses de fabrication jamais atteintes puisque la vitesse n'est limités que par celle des bobineuses qui actuellement atteint 350 Mitres Par miaute.
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On peut évidemment traiter sans inconvénient des andes de largeur stîp&ri&xrs à 1,50 m.
D'au'tre part, ayant pris soin d'exareer une pression nu9fisante sur les matériaux de façon à chasser toute bulle d'air entre eux et ayant fait subir à la bobine un traitement dans l* autoclave à la température de 2usi.on du matériau thermoplastique, on obtient un ccstplexe inodore et de qualités physiques nettement défiais, Afin dw3.ter, au cours des traitements nd3.tr.eztx"g, des écoulements de matières thermoplastiques ou therro-dvrc3.ssables en bordure de la bobine, on prend également soin, au moment de l'application de ces matériaux sur leesxs supports, de laisser une lisière exempte de ces Matériaux.
On choisit
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à cet effet des fi2s themoplastiqaojt d*une largeur légèrement intérieure â celle des supports*
Afin d'obtenir une adhésion parfaite, on procède avant
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chauffage de l"autoclave à une mise sous vide partiel de quelque* instants, ce qtti a notamment pour effet d'éliminer des plages d'air et d'humidité*
On monte ensuite la pression qui peut varier de 1 à 20 rg /
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= 2.
Après avoir porté l'autoclave à la tes2lp.é:ra:tre de fusion du uat6rin ther- moplastique, on refroidit et on vidange l'air comprimé . On retire alors la bobine que l'on déroule en abattant les lisières dépourvues de thermoplastiques
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Scies une variante de l'invention, on complète le traitement en déroulant la bobine sortant de l*.IIJ.1to<:l&ve à une tcapéyature voisine du point de fusion da ti1er=opl...rtiqu: et en plongeant iumédiatement dans l'eau froide 1'< senhla;;a obtenu Afin de J1.Oditicr l'état cristallin da matériau themopla2tÎque dont la transparence est ainsi accrue.
Les Matêyi.aMX composites ainsi obtenue présentent l'davantage (,Pêt:r-e 1#o<:rtS, rêeliers en épnià3&ur, honogénes en qualité et VKtcoesen? dtexcellentci vale'mrs de wd18ingen en raison de l'adhésion parfaite existant entre, les 16ets du complexe.
Ce nouveau procédé présente en outre Itavantage d'obtenir en 'Huas seule opération leassemblage de plusieurs matériaux ce qui permet de r6aliaer un gAin de teps subst"1tiol par rapport aux procédés antérieurs où la simultanéi-16 des azsanblage ntc8t en génékal pas réalisable. Ce gain de temps ett dtA1:mt plus marqué que r.8tant limité que par la vitesse des bobineuzea, on peut réaliser tout complexe à des vitesses de l'ordre de 300 qÀainate en une seule op6ration6 Outre le6concILie de 1:c:!ApS résultant. de la rapidité de 1 assenbi;je, on réalise une importante économie. l'installation.
Aìn de donner- un aperçu de la variété des applications du nouveau procédé, on indiquera ci-après quelques exemples relatifs à l'obtention de ccaplexes classiques* 1) Q9:1 Aluminium oly-éthYlnede basse densité Cn utilise un film de polyéthylène traité <sa surface par les procédés claisiques t ±1me, chloro, haute tension conférant A ce produit des ònctions polaires facilitant 1*adhésion d'une seule sur±' <\Ce da iilm de polyéthylène.
La feuille 4'alwdnivn peut 8t'X'c quelconque et présent. une sturfaca corrcctement dégraissée.
Selon le procédé les deux matériaux sont directeirent bobiné* ensemble sans intezcalaire en appliquant la face traité* du poly6thylène sur
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l'aluminium et en exerçant an bobinage, le long de la ligne d'assmblage, une pression de l'ordre de 5 kg/cm linéaire de façon à chasser toute inclusion d'air entre polyéthylène et aluminium.
La feuille d'aluminium est légèrement plus large que le fila de polyéthylène afin d'éviter le débordement de ce produit sur les tranches de la bobine.
La bobine est placée dans un autoclave, où l'on peut procéder à un vide éventuel afin de chasser toute inclusion d'air. On porte la pression de l'autoclave à 2 kg environ et la température vers 130 pendant 30 minutes environ.
On paut également se servir de la pression de vapeur d'eau à cette température sans faire appel à l'air comprimée
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Sous 1lin±lxxencei de ce traitement le theraopituttiqua se coule dans les fines alvéoles de la feuille d'aluminium dont la surface n'est pas toujours d'une planéité parfaite, sans que la lace non traités du film de
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p--ly6thylène vienne adhérer à la feuille d'aluminium de la spire adjacente Après cette opération, on laisse refroidir, on 1'11:'!](': l'appareil et on retire la bobine dont la température est alors voisine de 110-.
Elle peut être alors déroulée dans l'eau .froide afin dtobtenir une cristalliaité très inc de polyéthylène, ce qui a pour effet d;augxenter sa transparence ainsi que la résistance du filin à la déchirure et aux soudureat Si l'on désirs utiliser des feuilles de prIyd:r3.n moyenne ou à haute densité, on porte la température de lt#1toclave à 1SO* environ, et l'on procède ccasie précédent sans intercalaire: 2) Complexe papier - 221xê-.tlilylêne On bobine les deux feuilles coerre précédcmnent, la face traitée du polyéthy1Fme étant planée du c8té de la face du papier stur lequel on désire .aa3c.lec, la largeur de la feuille de papier étoent légèrsataat supérieure celle du film de :x:.ly6thylêne:..
On passa ensuite direatsaeEt à 1?mtoclave; Dans le cas où :1..on àé5< = obtenir 11-1"' face d p1.)lyéti'lyUn4
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très brillante on dispose au moment du bobinage un intercalaire en film de polyester que l'on récupère après traitement.
L'intercalaire peut d'ailleurs présenter un certain relief de façon à obtenir un aspect extérieur légèrement granité, rayé ou marbrée
Lorsque l'on n'emploie pas d'intercalaire l'humidité du papier est un obstacle suffisant pour empêcher l'adhérence de la face non traitée du film de polyéthylène sur le papiers
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3) Complexe papier - pOlyéthylène - papier
On enroule simultanément sur une même bobine le film de polyéthylène placé entre deux feuilles de papier.
Dans cette application le polyéthylène n'est pas nécessaire- ment traité mais le papier est légèrement déshydraté- afin de faciliter
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1'nccrochage mécanique sous pression du papier et du. polyéthylène porté à la température de fusion.
4) Cm21xe aDier oIXéthylêne - aluminium - polyéthylène L'assemblage est toujours réalisé en une seule opération,
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l'aluminiUM étant disposé entre les surfaces traitées de deux films de poly- éthylène, le papier pouvant àe trcuver =.Contact avec une surface tzaitée ou non de la couche de polyéthylène interne. En plus de ces quatre éléments, on utilise un intercalaire non adhérant entre les spires du complexe, c'et-&-diye entre la couche externe de polyéthylène et le papier. Ce peint être un film de polyester par exemple.
On pourrait également, sans sortir du cadre de la présente invention, enduire le p&pier sur 1'une de ses faces d'un produit non adhérant
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coaaae les silicones ou le quilon (stéarate -ohlortU'1!! de chrome). On peut ainsi pprizr dans cette variarit'3 Itezirovlement de l'intercalAire entre les spires eu cccxplex4 5) Tissus coton - oly4thylê-ac On peut opérer cce dans 1'exemple de la seconde applîcatien, cestd-F-.à,x e#a app3i,quaxat, afi mlJ1'fcn1: de .ez.rau.rc:rt, la lace traitée
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du polyéthylène sur le tissu$,
Selon une variant , on peut traiter le tissu par des produits d'adhérence ou d'encrage tels que les mélamines- formol, urée- Formol, sals organiques de titane, etc...
On évite le contact entre spires grâce à un intercalaire Film de polyester par exemple, pélicule cellulosique (hydrate de cellulose) aluminium, film de plyamide.
Bien que l'on n'ait décrit que quelques applications du noveau procédé, il est clair qu'il s'applique, en fait, A la production de tout complexe comportant un certain nombre de supports et de couches thermeplastiques, ou thermo-durcissables prépolymérisées, ces matériaux étant traités ou non en vue de faciliter l'adhérence ou au contraire en vue d'éviter l'aché- rence entre les spires du complexe.
Le procédé qui vient d'être décrit comporte de nombreuses variantes et l'on ne sortirait PAS du cadre de la présente invention soit en supprimant le traitement de surface d'un ou de plusieurs matériaux du complexe, soit en y substituant une opération de revêtement de substances particulières chimiquement neutres ou non. De même, 1 opération de aise Sous vide partiel du complexe après bobinage pourrait être supprimée selon la qualité que l'on détire obtenir. Enfin, la pression peut varier dans d'importantes proportions selon la nature des matériaux utilisés.