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La pr6sento intention concerne et a essen-
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tiel1ement potir objet un mt6riau extrud6 en feuilles ou ;:m 10... d'une motière ou substance polymère de renforceront, d'enflure ou analogue et d'une matière de remplissage,charge ou de support;) ainsi que son procédé et dispositif de fabrica- tion et les diverses applications et utilisations résultant de sa mise on couvre,
La combinaison d'une matière ou substance
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do renfor.comàn% ou d'armnture et d'une 1T,,:)'tiôrc ou substance de pour former tri fouille est effectuée par sildplo Dôltmge oyant la i'or.:':,1tion de la ±<:
1\1.1110 ou en utili-' sant la Emtière de renfercement sous la forme d'une étoffe tissée,
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trisetôo ou non tiso40, à 1,oquoilo on fait adhérer la Estière de remplissage ou en plaquant la emtière de remplissage sur un ou
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pltlsiur9 ±12-Lln ou 7311îculcs do la mitibro de penforceEient.
Dans le presior cos., Im matière do est sensiblement D±'i'oi\)J.i'3ûu moins par t-l]tpO3 à 18 résistance au f'lu#Jge,tondis que la due la seconde .>ipéco d;B ,<?tÔ-imi es. feuille est relotivosont c?mp],iqu6 et coûtc-nso et que le troisiôss3 genre de zDtà=-iau 9n fcuillo posséda gôrolcsant une =tibl,e itôsistanc A IlDbros-1-o-n ou une tendmnàn a?. tu clivcgep ou à la séparation des couches ou feuilles lors de la flexion. La pré- sonte invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités par des matières de renforcement et de romplissage, suivant un nouvel agencement stratifié approprié, qui peut être facilement produit par extrudage.
Dans le matériau extrudé en feuille conforme à l'invention, une metiére ou substance polymère de renforcement et une matière ou substance de remplissage sont présentes ou exis- tent dans le matériau en feuille sous la forme de minces lamelles
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entremêlées et intimement adhérentes, la première ayant une .- épaisseur globale comprise entre 0,1 et 10 microns et traver- sant la dimension de la feuille suivant un angle global de moins de 2 par rapport aux surfaces de la feuille. Le domaine précité d'épaisseur est en réalité proche du domaine marginal ou délimite entre des dimensions qui, en ce qui concerne les dispersions, sont considérées comme étant colloïdales et des dimensions qui, sous le même rapport, sont considérées comme étant des macro-dimensions.
Probablement en tant que résultat du fait qu'une matière de remplissage et une matière de ren- forcement possèdent des caractéristiques mécaniques très diffé- rentes, il a été constaté qu'un agrégat stratifié de telles ma- tières tend à se comporter de plus en plus comme un ensemble non frangible ou non susceptible d'être rompu ou disloqué quand l'épaisseur des couches de la première matière approche ou at- teint des dimensions colloïdales. Si par ailleurs, l'épaisseur de la couche de renforcement diminue réellement jusqu'à des di- mensions colloïdales, des irrégularités de surface joueront un rôle essentiel pour affaiblir le matériau.
Le domaine d'épais- seur indiqué s'est avéré comme étant généralement approprié et plus particulièrement le domaine compris entre 0,5 micron et 5 microns est généralement préférable. L'emploi de l'épaisseur colloïdale ou presque colloïdale pour les couches a un autre avantage, du fait que des défauts ou défectuosités ou ruptures locaux dans les matières premières ou brutes ainsi que les rayu- res, éraflures ou égratignures dans la surface faites par abra- sion, ont très peu d'influence sur les résistances ou ténacités à la traction de 18 feuille.
Il serait très difficile et peu économique de produire, manipuler,manier ou manutentionner et stratifier de la matière en film ou en pellicule d'une telle épaisseur fine de la manière classique,afin de fabriquer des
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stratifiés de l'épaisseur qui est généralement requise pour l'emballage et pour d'autres usages.
Cependant, l'invention procure un procédé pratique et économique de fabriquer un Matériau en feuille, du type décrit, ledit procédé consistant à amener une première matière polymère fluide extrudable,ap- propriée pour former la matière de renforcement précitée, à des premiers orifices dans une rangée d'crifices dans un dispositif d'extrudage, à amener une seconde matière fluide extrudable, appropriée pour former la matière de remplissage précitée, à des seconds orifices dans la rangée, à extruder lea matières fluides à travers les orifices pour les refouler ou repousser dans une chambre collectrice ou analogue, qui s'étend suivant la longueur de la rangée et comporte une fente de sortie s'éten- dant suivant la longueur de la rangée, et,
tout en extrudant l'adites matières fluides à travers lesdites chambre collectrice et fente, à soumettre la feuille extrudée à une action trans- varsale d'étalement, enduisante, plastifiante ou analogue.
Si l'épaisseur des lamelles n'est pas suffi- samment réduite pendant le passage à travers le dispositif d'ex- trudage,le matériau en feuille doit être étiré subséquemment dans, une ou plusieurs opérations.
Le laminage ou étalement transversal, par lequel les lamelles du matériau sont ramenées à au moins une épaisseur relativement fine, sinon entièrement ramenées, à l'épaisseur finale comprise entre 0,1 micron et 10 microns, peut être établi par mouvement de la chambre et de la rangée d'orifices relativement l'une à l'autre et de l'une le long de l'autre. Dans ce cas, la chambre collectrice devra de pré- férence se rétrécir immédiatement après les orifices, de pré- férence en formant un col, c'est-à-dire très rapidement, afin de permettre la production d'un cisaillement suffisant entre les parties ou pièces formant buses dans la rangée et les parois
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ou cloisons de la chambre collectrice.
Les la:,,elles extrudées sont ainsi déviées de la direction en avant, et continueront leur écoulement d'une manière " de travers" ou de flanc".
L'écoulement " de travers ou de flanc" à travers la chambre collectrice et la fente à son extrémité, entrainera le traînage des lamelles dans la direction de l'extrudage, c'est-à-dire que les côtés des lamelles seront traînés relativement à leur por- tion centrale,
Un autre procédé pour établir l'action trans- versale d'étalement ou de laminage consiste à déplacer ou à mou- voir un côté de la chambre collectrice relativement à l'autre et le long de l'autre. Les côtés des lamelles seront ainsi traînés l'un par rapport à l'autre.
Dans ce cas, il est moins important pour la chambre collectrice de se rétrécir et il peut même y avoir une longue zone de chambre où aucun cisaillement trans- versal ne se produit entre la rangée d'orifices et les partis ou pièces mobiles ou déplacées de la chambre collectrice,puis- que les parties ou pièces formant buses n'ont pas besoin de par- ticiper à l'action d'étalement ou de laminage dans ce cas. Ce- pendant,Jil est également possible de combiner les deux procédés.
Les orifices pour l'extrusion d'un grand nombre de lamelles côte à côte en les refoulant dans la chambre collec- trice sont de préférence constitués par des fentes allongées étroitement espacées ou rapprochées, formant un certain angle avec la rangée dans laquelle elles sont disposées.
Il semble impossible de rendre l'espacement ou l'écartement entre les orifices d'extrudage de la rangée inférieur à environ 1 mm et en général un espacement ou éca.r- tement de 2 à 3 mm est préférable pour des raisons de construc- tion. Si les vitesses d'extrudage des deux matières polymères sont égales, l'épaisseur initiale des lamelles sera égale à la
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distance entre les fentes ; cependant, il est facile d'ob- tenir la faible épaisseur désirée des lamelles par l'action décrite de traînage et de cisaillement.
Le terme "lamelles" désigne tout corps dans lequel une dimension e st beaucoup plus grande qu'une au moins de ses autres dimensions et dans le produit final, au moins une dimension est beaucoup plus petite que les deux autres dimensions.
La conformation des lamelles dépendra de la manière de former le m&tériau en feuille. Si la chambre collec- trice dans sa totalité ou son ensemble et la rangée sont animées d'un mouvement de l'une relativement à l'autre et le long de l'autre, toutes les lamelles de la première matière polymère seront conformées en U à cause du genre de traînage décrit ci- dessus, avec la pointe du U orientée dans la direction d'extru- dage.
La portion centrale du U peut être intentionnellement manquante comme cela sera expliqué dans le paragraphe suivant,
Si un côté de la chambre collectrice est déplacé relativement à l'autre, au fur et à mesure que les la- melles la traversent, ceci traînera les côtés de ces dernières avec pour effet que les lamelles de la première matière poly- mère seront amenées à être situées sensiblement parallèlement au plan du matériau en feuille. La forme des lamelles dans la direction transversale à la dimension longitudinale des lamelles est appelée S aplati dans cet exemple.
Il est également pos- sible de découper ou de hacher les lamelles en des longueurs plus courtes avant l'action finale de cisaillement ou de trai- nage dans le dispositif d'extrudage et les lamelles disconti- nues formeront alors des rangées à profil en U ou en S,dans le matériau extrudé en feuille.
La forme des lamelles dépendra au moins en partie de la proportion ou .du rapport existant entre les vis-
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cosités des matières polymères particulières qui sont utilisées ainsi que de leurs déviations ou écarts par rapport au compor- tement newtonien et des mouvement et -forme des dispositifs créant le traînage et le cisaillement.
En général, les matières devront posséder des viscosités, plutôt similaires, mais l'utilisation de dif- férentes viscosités est facilitée en effectuant une réduction brusque ou soudaine de l'épaisseur de la buse d'extrudage au droit des orifices, de sorte qu'une chute de pression substan- tielle ou importante est produits dans l'orifice.
Il est parfois désirable d'étirer les lamelles en deux opérations, phases ou étapes pendant qu'el les sont flui- des. Ceci peut être réalisé en munissant la chambre collectrice d'un grand nombre de cloisons ou parois de division après le col, de façon à former, dans la chambre collectrice, une rangée de canaux parallèles à la rangée d'orifices d'extrudage, et en ame- nant la matière fluide, formant les lamelles, qui sort des ca- naux, dans une seconde chambre collectrice qui s'étend également le long de la rangée. Cette seconde chambre possède de préféren- ce, un profil interne semblable à celui de la première et com- prend également de préférence, un col menant ou conduisant à sa fente.
Cette chambre, ainsi que la rangée des orifices d'extru- dage, par lesquels les lamelles sont initialement formées,sont de préférence fixes, par rapport à la rangée de fentes ,tandis que la première chambre collectrice eat entraînée suivant un mouvement alternatif ou en rotation.
En général, il est préférable d'extruder les lamelles à travers une rangée circulaire de fentes, la chambre collectrice étant alors constituée par une chambre collectrice à forme circulaire correspondante. Les dispositifs tournante ou rotatifs peuvent être agencés soit pour la produc- tion de la forme en S ou de la forme en U ou d'une forme mixte
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intermédiaire, comprise entre le U et le S.
. Le produit obtenu en faisant tourner la chambre collectrice en entier ou dans son ensemble relativement à la rangée circulaire de fentes, aura les lamelles disposées suivant une hélice dans le tube extrudé. L'angle de pas, de pente ou d'inclinaison de l' hélice dépendra des vitesses relatives de rotation, mais au cas où les lamelles sont rendues continues et que le procédé a lieu sans aucun mouvement des deux parties ou pièces de la chambre collectrice l'une relative- ment à l'autre, les hélices devront nécessairement devenir très .. aplaties, afin d'obtenir une épaisseur suffisamment faible des lamelles* Au cas où on fait tourner dans son ensemble où en entier lea lèvres de filière à partir et hors de laquelle 1.
'matériau fluide en feuille est tiré, l'espace resserré, ré- tréci ou étranglé entre les rouleaux ou galets récepteurs de doit être conçu ou agencé pour tourne.. d'une manière similaire. En variante à la rotation des lèvres de filière,la partie du dispositif, contenant la rangée d'orifices d'extrudage, peut être entraînée en rotation, auquel cas les canaux principaux, alimentant les orifices d'extrudage, seront à relier aux machines extrudeuses par l'intermédiaire de raccords ou joints tournants concentriques appropriés.
Si la rangée de fenten et la chambre collec- trice sont toutes deux linéaires ou rectilignes, le mouvement entre la chambre et les fentes ou entre un côté de la chambre et les fentes doit être alternatif avec pour résultat que les lamelles seront repliées sur elles-mêmes en arrière et en avant.
En comparant l'effet des différentes formes des lamelles, la forme en S'ou les formes mixtes, qui sont d'une façon prédominante à configuration en S, sont généralement plus
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appropriées que la forme en U et que les torses sixtes qui sont d'une façon prédominante à configuration en U. Ceci est dû au fait que, dans une certaine couche centrale de la feuille ou nappe de lamelles conformées en U, ces dernières changent ou modifient graduellement ou progressivement leur angle de traversée depuis la valeur marginale ou limite indiquée de 2 à 90 , puis en retournant à 2 en même temps que l'épaisseur des lamelles de renforcement sera généralement plus grande que la marge indiquée de 10 microns au moins dans une portion de cette couche.
De tels écarts ou déviations dans une couche cen- trale diminuent la résistance ou solidité. Si, cependant, la feuille ou nappe de lamelles conformées en U(des formes mixtes parmi celles-ci auront toujours une section transversale en for- me de U) est fendue à travers l'âme ou le noyau, les feuilles ou nappes résultantes dans lesquelles les lamelles ont la forme d'un U fendu, dénommée ci-après la forme en J, auront une ré- sistance améliorée à l'abrasion sur la surface qui auparavant était dans l'âme ou le noyau, en ayant maintenant les lamelle*! arrangées ou disposées suivant une sorte de pile ou d'empilage adhérant intimement à la matière de remplissage.
Ce fendage ou cette division peut avantageusement avoir lieu pendant le tirage d'extraction au moyen d'une lame insérée dans la fente longue du dispositif d'extrudage et parallèle à celle-ci, mais il peut aussi avoir lieu après le tirage d'extraction au moyen d'une scie à ruban ou analogue.
Cependant, la manière préférable d'effectuer un tel fendage ou une telle division, en particulier en vue de la production de la forme en J, consiste à éviter l'extrudage de la matière de renforcement, suivant une couche d'âme ou de noyau du matériau en feuille. Ce mode de réalisation est exécuté par l'emploi d'un dispositif d'extrudage dans lequel des premiers
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orifices sont situés dans des zones des deux côtes et espacés ou écartés d'une ligne parallèle aux bordures de la rangée d'orifices. En raison du manque, défaut ou de l'absence de matière de renforcement dans une couche d'âme ou de noyau, le fendage ou la division seront grandement facilités et peuvent être souvent exécutés par simple épluchage, écaillement ou analogue.
Au cas où la matière de remplissage possède un point de fusion plus bas que celui de la matière de renforcement, l'épluchage ou l'écaillement est exécuté de préférence à une température où la matière de remplissage est fluide ou semi fluide, mais où la matière de renforcement est solide.
Comme indiqué , la surface, formée par le fendage ou la division, présente, généralement une résistance accrue à l'abrasion parce qu'elle consiste en des portions de lamelles renforcées, disposées suivant un arrangement en frme de pile ou d'empilage et reliées par la matière de remplissage ou charge. Si, cependant la résistance à l'abrasion est d'im- portance moindre , mais qu'une haute ténacité ou résistance à la traction est visée, les portions de lamelles près de la sur- face fendue ou divisée sont de préférence étalées par laminage à l'état fluide ou semi-fluide, La forme en J sera alors conver- tie ou transformée en une forme en S.
Alors que les lamelles directement conformées en 8 sont généralement orientées longitudinalement dans la feuille,les lamelles en V et en J ainsi que les lamelles en S formées par l'intermédiaire de la forme en J seront engénéral pratiquement orientées latéralement. Dans tous les Cas,il sera normalement préférable d'utiliser des lamelles qui sont continues suivant l'une des directions principales de la région ou surface du matériau en feuille, tandis que les lamelles découpées ou hachées, disposées en rangées, peuvent être avantageuses dans des cas où , en raison d'un çhoix particulier de matières, il
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peut être difficile d'obtenir une finesse suffisante des lamelles par un étalement ou laminage effectué en une opé- ration,
phase ou étape ou dans des cas où la matière de rem- plissage ou charge est une matière poreuse et qu'il est dési- rable de donner à la matière de renforcement une structure lé- gèrement discontinue, afin de permettre un certain passage de liquides ou de gaz à travers la matière. Le matériau en feuille conforme à la présente invention peut comprendre des lamelles d'au moins une autre matière extrudable, entremêlées avec les lamelles de la matière de renforcement et avec les lamelles de la matière de remplissage ou charge.
Celle-ci peut être un adhésif ou une colle approprié pour lier ou faire adhérer ensemble les lamelles des matières précitées de renforcement et de remplissage, telle que par exemple un mélange des compo- sants polymères principaux desdites matières de renforcement et de remplissage ou un copolymère greffé, ou en blocs ou en masse, des deux. Parmi ces possibilités, les polymères greffés ou en blocs ou en masse, présentent ou offrent généralement la meil- leure force ou résistance de cohésion,tandis que le mélange est généralement meilleur marché. Afin d'augmenter la force ou ré- sistance de cohésion du mélange précité, les composants ou constituants devront avoir un poids moléculaire relativement élevé et devront être des modifications relativement douces ou modérées des polymères respectifs.
La matière adhésive ou autre matière ou ma- tières interposée entre les lamelles de renforcement et les la- melles de remplissage sont injectées au moyen d'une machine ou des machines extrudeuses séparées, à travers un système ou des systèmes séparés de canaux vers ou jusqu'à un groupe ou des groupes séparés d'orifices d'extrudage dans la rangée d'orifices du dispositif d'extrudage. Il rentre dans le cadre de l'inven-
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tion, de disposer la feuille avec plusieurs matières diffé- rentes de renforcement et/ou plusieurs matières.différentes de remplissage ou charge sous la forme de groupes séparés de lamelles. En réalité, le dispositif d'extrudage peut comprendre un nombre plutôt grand, par exemple 7, de systèmes séparés de canaux et de groupes correspondants d'orifices.
Afin d'obtenir la résistance,ou ténacité la plus élevée possible, la matière de renforcement devra générale- ment être une matière polymère cristalline et chaque fois que cela sera possible, cette dernière devra, de préférence, être orientée.
Dans un mode de réalisation de la présente invention, la matière précitée de remplissage consiste en un mélange de particules solides, inorganiques, et d'un liant ou agglomérant polymère pour celles-ci. Une telle matière peut être particulièrement bon marché. Les particules solides inor- ganiques précitées peuvent par exemple être du carbone ou du talc ou des oxydes, sulfates,silicates,carbonates ou sulfures insolubles dans l'eau, normalement utilisés comme matière de remplissage.
Dans un autre mode de réalisation de la pré- sente ,invention, la matière précitée de remplissage ou charge est une matière polymère cellulaire. Dans cette forme d'exécu- tion de l'invention, on obtient une combinaison de résistance ou ténacité et de volume qui, par exemple, rend le matériau approprié à être utilisé comme papier d'impression de livres et pour former plusieurs espèces de matières d'enveloppement, d'enroulement ou analogues. Le volume facilite la manipulation, manutention ou le maniement de la matière en feuille mince, grce à un accroissement de raideur ou de rigidité et, en ce qui concerne les usages aux fins d'emballage, la matière con-
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vient pour la protection contre des actions de,choc ou d'im- pact.
En raison du nombre très limité de substances polymères réellement disponibles pour fabriquer des produits cellulaires, il sera normalement difficile de trouver des combinaisons appro- priées de matière de renforcement et de matière cellulaire qui soient susceptibles de s'unir ou de s'assembler directement; ainsi, il est normalement nécessaire d'interposer un groupe de lamelles adhésives. L'expansion pour former la structure cel- lulaire peut avoir lieu par des procédés bien connus soit pen- dant le tirage d'extraction ou plus tard ; cependant, la possi- bilité mentionnée en dernier lieu semble être préférable dans la plupart des cas, car l'expansion tend à affaiblir les la- melles de renforcement quand elle est exécutée pendant que ces dernières sont fluides.
Les lamelles de matière de renforce- ment peuvent en fait, faciliter l'expansion en établissant une barrière contre la diffusion de l'agent d'expansion. Les matières peuvent être choisies ou sélectionnées relativement à cet effet.
Quand ce mode de réalisation de l'invention est appliqué pour fabriquer un succédané, factice ou produit de remplacement du papier d'édition ou d'impression de livres ou pour d'autres usages à poids très léger, il peut être pré- férable d'obtenir la faible épaisseur désirée en fendant ou divisant une feuille plus épaisse,conforme à l'invention, le long ou suivant au moins un plan parallèle à sa surface.Ceci peut être effectué par l'emploi de l'appareil de fendage connu dans l'industrie du cuir.
Une combinaison appropriée de matières pour le mode de réalisation de l'invention, dans laquelle la matière de remplissage ou charge est cellulaire, est constituée par le polyéthylène comme matière de renforcement et par le poly- styrolène cellulaire comme matière de remplissage ou charge, une matière adhésive étant interposée.
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Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, les lamelles de la matière de remplissage comprennent un réseau de fibres fendues ou divisées ou section- nées. Ceci donne une matière à haut pouvoir absorbant. Des ma- tières appropriées pour produire de tels réseaux à fibres fen- dues, divisées ou sectionnées, sont bien connues dans la tech- nique. Il doit être entendu que le terme "réseaux à fibres fen- dues,coupées ou sectionnées" comprend également des fibres sous la forme de formation& cristalline* conformées en aiguilles, al- lant jusqu'à des fils, d'un polymère cristallin,groupées en- semble pour constituer une structure réticula ire, même quand la tondage,, la division ou la coupe a été exécuté sans qu'au- cune orientation moléculaire n'existe ou soit présente.
Dans un développement ultérieur de ce mode da réalisation, la matière da remplissage ou charge comprend également de la matière réticulaire à fibres fendues,coupées ou divisées, mais d'une ténacité ou résistance plus élevée et d'une finesse moyenne de fibres plus faible que celle for-r mont les lamelles de la matière de remplissage. Sous cette forme, le produit convient pour être utilisé sous forme de couche(s)dans une étoffe non tissée ou même comme une étoffe non tissée indépendante soit pour des vêtements ou habits nappes ou tapis de table,rideaux de fenêtres et analogues, disponibles ou susceptibles d'être jetée, ou pour des textiles sanitaires ou hygiéniques ou des mati ères filtrantes.
Les pro- cédés de production de réseaux fibreux par un choix approprié de matières premières ou brutes,(généralement constituées par des mélanges intimes de différents polymères)et par des traitements subséquents à l'extrudage de la feuille(tels.que l'étirage et le gonflement et/ou le lessivage ou la lixiviation), peuvent être facilement exécutés par un expert ou spécialiste par adaptation de la technique connue.
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pana encore un autre mode de réalisation de la présente invention, les lamelles de renforcement consis- tent en une matière polymère cristalline orientée, tandis que la matière de remplissage ou charge possède une flexibilité'où souplesse plus grande que la matière de renforcement.
Cette matière possède une résistance ou ténacité globale surprenante et est très appropriée pour fabriquer des sacs pour service très sévère, différentes espèces de matière d'enveloppement ou d'enroulement et pour beaucoup d'autres usages,où en par- tiulier une combinaison de la ténacité ou résistance à la traction, de la flexibilité ou souplesse, de la résistance à la déchirure initiale ou amorcée, de la résistance à la propagation de la déchirure et de la résistance aux chocs ou résilience, est nécessaire. Il s'avère que les lamelles flexibles ou souples sont très appropriées pour faire dis- paraitre ou effacer les actions de force de déchirement et pour absorber des actions de chocs ou d'impact.
La matière de remplissage souple ou flexible précitée peut, afin d'établir ou de créer une liaison adhésive intime,être une modification copolymère du principal composant polymère de la matière de renforcement, Ainsi, elle peut, avec un grand avantage, être un copolymère en blocs ou en masse, contenant des segments ou fragments du principal composant po- lymère de la matière de renforcement et des segments ou frag- mente d'un élastomère ou en variante, un polymère greffé com- portant des branches du composant polymère principal de la ma- tière de renforcement, greffée sur un support en élastomère, formant épine dorsale.
Au cas où la matière de remplissage ou char- ge, plus flexible ou souple est orientable, elle ne sera pas de préférence à l'état orienté dans le produit final, puisqu'il doit présenter une grande aptitude à la flexion ou à la
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déformation ou à se plier sans casser ou se rompre, Ainsi, quand le domaine de fusion de cette matière de remplissage est inférieur au domaine de fusion de la matière de renfor- cement, comme cela sera normalement, l'orientation peut être exécutée pepdant que la matière de remplissage est fluide, mais la matière de renforcement est solide, ou en variante, -le feuille peut être recuite à une température élevée appro- priée après l'opération d'orientation,
afin de détruire l'orien- tation de la matière de remplissage, mais non celle de la ma- tière.de renforcement.
Les lamelles de la matière de remplissage peuvent s'étendre au-delà des lamelles de la matière de ren- forcement pour former au moins une couche desurface de la feuille. Ceci est souvent utile ou avantageux quand la matière de remplissage possède un domaine de fusion inférieur à celui de la matière de renforcement, puisque cela permet de souder 'J'ensemble deux feuilles sans détruire ou abîmer l'orientation .dans les lamelles de renforcement. Ce prolongement des lamelles est obtenu en faisant s'étendre les orifices dans la rangée d'une façon correspondante, un groupe s'étendant au-delà de l'autre. 'Cependant, une matière appropriée pour former les lamelles de remplissage souples ou flexibles,sera souvent trop collante ou gluante pour convenir en tant que couche de surface.
Il est préférable d'entremêler, avec les lamelles de la matière de renforcement et de remplissage ou charge, des lamelles d'une matière polymère cristalline,ayant un domaine de fusion sensi- blement plus bas que la matière de renforcement. Cette matière cristalline, fondant à une température plus basse, devra être adjacente à au moins une surface et s'étendre au-delà des deux pour former au moins une couche de surface de la feuille. En raison de son domaine de fusion inférieur, elle sert au soudage de la matière et à cause de sa cristallinité, elle n'est pas
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collante ou gluante et présentera une force ou résistance de cohésion appropriée. De préférence, cette salière de surface devra seulement recouvrir les lamelles de renforcement sdje- centes sur une distance relativement petite.
Pour obtenir de tels agencements ou dispositions, les fentes dans la rangée sont construites ou réalisées de façon correspondante.
Afin d'obtenir par exemple,des feuilles très minces,d'une résistance élevée et relativement équilibrée ou stabilisée, la matière en feuille des lamelles de renfor- cement et des lamelles de remplissage flexibles ou souples, peut avantageusement présenter une orientation moléculaire biaxiale. Un film ou une pellicule de matière orientée biaxia- lement, présente normalement une haute ténacité ou résistance à la traction, mais une résistance extrêmement faible à la propagation de déchirure. Cependant, il s'est avéré que le produit conforme à ce mode de réalisation de la présente in- vention, procure une amélioration surprenante de la résistance à la propagation de la déchirure.
Une résistance encore plus élevée à la pro- pagation de la déchirure est obtenue quand les lamelles de la : matière de renforcement présentent une direction prédominante d'orientation moléculaire et que la feuille est plaquée sur ou contre une autre feuille possédant une direction prédominante différente d'orientation. De préférence, la feuille mentionnée en dernier lieu devra aussi être une feuille à lamelles de ren- forcement orientées et à lamelles flexibles ou souples de rem- plissage, conformes à l'invention.
Les meilleurs résultats en ce qui concerne aussi bien la résistance à la propagation de la déchirure que les propriétés de résistance globales, ont été obtenus avec des feuilles d'un tel type à stratification croisée, quand la feuille ou les feuilles, outre l'orientation dans la direction
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prédominante, présentent aussi une orientation substantielle ou importante dans une autre direction. Cela signifie que la surface ou réglon du matériau en feuille devra être étirée selon un rapport plus élevé que le rapport d'accroissement ou d'augmentation d'une quelconque des dimensions linéaires pendant le processus d'orientation. Les rapports précités peuvent être décelés ou détectés dans le produit final au mo- yen de la technique de diffraction aux rayons X.
La feuille ou nappe de lamelles de ren- forcement et de lamelles souples ou flexibles de remplissage peut avantageusement être fabriquée à partir de polyéthylène à haute densité comme matière de renforcement, car ce poly- mère est bon marché et techniquement approprié. La matière de remplissage correspondante peut par exemple être un co- polymère de l'éthylène et de l'acétate de vinyle, qui convient pour établir ou créer une couche soudable non gluante ou non collante.
En variante, la matière de renforcement peut avantageusement consister en polypropylène,isotactique ou syndiotactique, tandis que la matière de remplissage cor- respondante peut être par exemple, un copolymère en masse comportant des segments ou fragments de polypropylène et des segments ou fragments d'éthylène et de propylène copolymérisés d'une façon aléatoire. D'autres combinaisons appropriées pour tout usage particulier peuvent être aisément sélectionnées ou choisies par un expert ou spécialiste.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, avantages et détails de celle-ci appa- raitront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés, donnés uni- quement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réa- lisation de l'invention et dans lesquels :
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- la figure 1 représente une vue en coupe à travers le matériau extrudé en feuille, transversalement' à la dimension continue des lamelles(ou à la dimension conti- nue des rangées de lamelles découpées ou hachées) et montrant des lamelles en forme de S aplati; - la figure 2 est une vue en coupe similaire montrant des lamelles en forme de U;
- la figure 3 est une coupe similaire mon- trant la forme en J des lamelles de renforcement, résultant de ce que le U est fendu ou sectionné, déjà en corrélation avec l'extrusion des lamelles, la feuille ou nappe étant représentée avant le f endage ou la division réel ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective, partiellement en coupe, d'une filière annulaire comprenant une rangée circulaire dd fentes d'extrudage et une chambre collectrice se terminant par une fente pour le tirage d'extraction de la feuille ou nappe, le dispositif étant en principe adaptable à l'une quelconque des formes d'exécution représentées sur les figures 1,2 et 3, mais la figure montrant les fentes soit pour la forme en S ou pour la forme en U, et représentant une chambre collectrice principalement pour la forme en S ;
- la figure 5 est une coupe schématique transversalement à la chambre collectrice représentée sur la figure 3, montrant, toutefois, une chambre collectrice appro- priée pour obtenir la forme en U et montrant en outre comment les lamelles sont traînées de façon à prendre cette forme; - la ftgure 6 est une vue schématique de dessus d'un appareil tel que celui de la figure 4, montrant le système de commande et la structure sortante en S; - la figure 7 est une représentation de l'agencement des fentes pour produire la structure de la fi- gure 3 ;
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- la figure 8 est une représentation de l'agencement des fentes pour produire, des deux côtés de la feuille, une peau de surface -entièrement constituée par la matière de remplissage;
- la figure 9 est une représentation de l'agencement des fentes pour produire une peau en une troisième matière sur les deux c ôtés d'une feuille consistant endos lamelles cristallines orientées et en des lamelles flexibles ou souples de remplissage.
Sur lesfigures 1, 2 et 3, 'La matière en film ou en pellicule est représentée, par raison de simplicité, comme étant fabriquée à partir de deux matières seulement, le chiffre de référence 1 désignant la matière de renforcement et le repère 2 désignant la matière de remplissage. Par raison de clarté, les lamelles sont représentées par des lignes, mais en réalité, elles possèdent évidemment une épaisseur correspon- dant à l'espacement ou à l'écartement des lignes en traits pleins et des lignes en traits interrompus.
Leur épaisseur et les angles avec le plan de la feuille sont grossièrement exagérés, puisqu'en fait, l'angle global entre les lamelles et la dimension de la feuille est inférieur à 2 et que l'épais- seur des lamelles de renforcement est dans le domaine compris entre 0,1 micron et 10 microns. Sur la figure 3, on montre en outre, que la matière 1 est absente dans une couche dans le noyau ou l'âme de la feuille, tandis que la matière 2 est pré- sente partout.
L'appareil représenté sur la figure 4,com- prend une rangée de fentes, trois pour la matière de renforce- ment et quatre pour la matière de remplissage ou charge, au-des- sus de laquelle se trouve une chambre collectrice composée des parties ou pièces 5 et 6, qui se rétrécit jusqu'à devenir une
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fente d'extrudage. Les deux parties ou pièces de la chambre collectrice peuvent être entraînées ensemble en rotation re- lativement à la rangée de fentes, de façon que le traînage exercé par le fond de la chambre collectrice sur les lamelles 1 et 2, à mesure qu'elles sont extrudées des fentes 5 et 6, force les lamelles à être disposées sensiblement à plat le long de la rangée.
En même temps, toutefois, les lamelles sont repoussées ou refoulées vers le haut par de la matière polymère fraîche en cours d'extrudage à travers les fentes, et à mesure qu'elles sont refoulées ou repoussées vers le haut,leurs côtés traînent contre les côtés de la chambre collectrice, comme in- diqué sur la figure 5 et en particulier contre le col 7.(non représenté sur la figure 4)de sorte qu'il en résulte la forma en U de la figure 2.
Cependant, comice représenté sur la figure 6, les deux parties ou pièces 5 et 6 de la chambre collectrice peuvent aussi être déplacées dans.des directions opposées pour exercer un traînage symétrique sur les deux côtés rles lamelles, de sorte que la forme en S est produite. Dans ce but, la réduc- tion d'épaisseur à l'intérieur de la chambre collectrice doit avoir lieu moins rapidement et il est même possible d'exécuter le procédé sans ladite réduction.
En outre, il est montré que cette zone de cisaillement(parties 6 et 7 de la chambre) suit immédiatement après la rangée de fentes. Ceci également est une caractéris- tique préférable, mais non vraiment essentielle par rapport à la forme en S, puisqu'en fait, il est possible d'obtenir de bons résultats quand les deux groupes de lamelles sont extrudés, même en pénétrant dans une chambre relativement longue, où aucun cisaillement transversal n'est appliqué, en avançant ou progressant de là jusque dans la zone de cisaillement(parties ou pièces 5 et 6). Comme on le voit facilement, des formes mixtes, intermédiaires entre la forme
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en S et la forme en U peuvent également être produites en choisissant convenablement les vitesses relatives et absolues des deux parties ou pièces 5 et 6.
Sur la figure 7, les fentes pour la matière
1 sont fendues ou sectionnées, de sorte que la matière 2 pro- venant des fentes 4 sera étalée ou laminée entre les deux demi-parties ou moitiés des lamelles de la matière 1. Cet a gen- cement est de préférence utilisé en corrélation avec leprocé- dé pour réaliser la forme en U des lamelles qui aboutira ce- pendant dans ce cas, à la forme fendue ou sectionnée représentée sur la figure 3, (à savoir, la forme en J). Il n'est pas essen- tiel que les parties 3 formant orifices soient a djacentes les unes aux autres, sous la forme d'une fente fendue ou section- née. En fait, il peut avoir des orifices disloqués ou séparés les uns des autres.
D'une manière similaire, l'agencement de la figure 8 produira, des deux cotés de la feuille, une peau constituée seulement par la matière 2 extrudée à travers les fentes 4, tandis que sur la figure 9, une peau est produite à partir de la matière extrudée à travers les orifices 8.
Dans les exemples suivants, les indications d'indices, de masses ou de bains fondus, se réfèrent à la nor- me américaine ASTM D 1238-62T de l'Association américaine pour l'essai des matériaux.
Dans chacun des exemples, les lamelles en forme de S sont produites par l'emploi de l'appareil repré- senté sur les figures 4 et 6.
EXEMPLE 1
Production d'une feuille à teneurs élevées en une matière de remplissage inorganique pour usage comme succédané, factice ou produit de remplacement, du papier d'édi- tion ou d'impression de livres.
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Matière de renforcement : polyéthylène à haute densité, d'indice de masse fondue 0,2(Etat E de la norme ASTM).
Matière de remplissage ou charge : 50% de poudre de talc + 50% de polyéthylène à basse densité,d'indice de masse fondue 70 (Etat E de la norme ASTM).
Proportion ou rapport entre la matière de renforcement et la matière de remplissage ou charge égal à 1 :1 environ.
Le matériau en feuille devra être étiré bi-axialement à environ 110 C suivant un rapport de 1:2 dans les deux directions. Epaisseur avant étirage : environ 0,1 mm.
EXEMPLE 2
Production d'une feuille expansée légère et rigide ou raide à usage d'emballage, de conditionnement ou ana- logue .
Matière de renforcement : un copolymère d'6thy- lène et d'acétate de vinyle avec 5% d'acétate de vinyle. Indice de masse fondue 0,3 (Etat E de la norme ASTM).
Matière de remplissage : polystyrodène cxpan- sible ou susceptible d'être expansé,contenant de l'éther de pé- trole comme agent d'expansion. Semble avoir approximativement la même viscosité de masse fondue que le polyéthylène.
Composant adhésif : mélange entre 1) le même polyéthylène et 2) un polystyrolène avec des faibles teneurs de butadiène copolymérisé, indice de masse fondue 0,5(même état).
Rapport entre la matière de renforcement et la matière de remplissage ou charge : environ 1:1.
L'expansion a lieu pendant le tirage d'ex- traction. Température de la fente circulaire : 120 C(mais tem- pérature plus élevée au début ou au commencement de l'essai),
Rapport de gonflement : environ 2,1. Poids de la feuille finale : environ 50 g/m2. Densité de la feuille finale : environ 0,1 kg/1.
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Le produit possède en particulier une forte résistance au pliage.
EXEMPLE 3
Production d'une matière d'enveloppement ou d'enroulement consistant en des lamelles cristallines orientées et en des lamelles flexibles ou souples.
Matière de renforcement : le même polyéthy- le.ne à haute densité que dans l'exemple 1. Matière de remplissage : le même copolymère d'éthylène que dans l'exemple 2.
Proportion ou rapport entre la matière de ren- forcement et la matière de remplissage ou charge : 6:4.
Une peau de la matière de remplissage est pro- duite sur les deux surfaces.
La feuille est étirée bi-axialement à environ 100 C suivant des rapports d'environ 2,5: 1 dans les deux direc- tions.Elle présente une résistance améliorée à la propagation de la déchirure, en comparaison avec la matière normale en film ou enpellicule, étirée hiaxialement.
EXEMPLE 4
Au lieu d'être étirée d'une manière équili- brée, la feuille de lexemple 3 est étirée transversalement se- lon le rapport 1,5 : et simultanément étirée longitudinalement selon le rapport 3 : 1 à environ 100 C. L'étirage peut avoir lieu . au moyen d'un cadre, châssis ou bâti tendeur ou élargisseur. Une autre feuille non orientée de l'exemple 3 est étirée transversa- lement selon le rapport 3 : 1 et simultanément étirée longitudi- nalement suivant le rapport 1,5 : 1.
Les deux couches ou strates sont laminées ou plaquées entre des rouleaux, cylindres ou tambours à écartement ou espacement étranglé, resserré ou rétréci, la température des rouleaux ou cylindres étant maintenue à 80 C et des vapeurs de
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toluène étant appliquées pour être condensées dans l'espace ou intervalle d' écartement entre les rouleaux ou cylindre sur les surfaces de feuille afin de lier ou de faire adhérer les couches ou strates ensemble,
Le produit présente une résistance améliorée à la propagation à la déchirure en comparaison avec un stratifié croisé normal.
EXEMPLE 5
Production d'une bande textile.
Matière de renforcement : plycaprolactame d'indice de masse fondue égal à 2,2(Etat K de la norme ASTM) mélangé avec du polyéthylène d'indice de masse fondue 7(Etat E de la norme ASTM) dans une machine extrudeuse planétaire.Rap- por du polyamide au polyéthylène : 75 : 25.
Matière de remplissage ou charge :les mêmes composants, mais le rapport du polyamide ou polyéthylène est égal à 55:45.
L'action de cisaillement devra être ajustée pour produire des couches d'une épaisseur globale d'environ 2 microns pour être égale au diamètre moyen des "excroissances" cristallines formées lors de la cristallisation d'un tel poly- mère fondu dans des mélanges de polymères quand ces derniers sont à l'état étiré pendant la cristallisation,
Rapport de gonflement : 1 :1.
Refroidissement pendant le tirage d'extrac- tion :refroidissement par air, strictement réglé ou contrôlé, de l'air chaud étant utilisé pour maintenir la température de la feuille au-delà de 160 C jusqu'à ce que tout le polyamide soit cristallisé. Ce contrôle ou réglage de température a pour but de favoriser la "croissance des excroissances cristallines".
La feuille extrudée, ayant une épaisseur d'en. viron 70 microns, sera passée à travers un bain d'huile minérale
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pendant environ 10 secondes et immédiatement à la suite de cela, étirée transversalement au moyen d'un cadre, bôti ou châssis tendeur ou élargisseur,tout en maintenant ou conser- vant la température à 170 C et en permettant une contraction longitudinale. Finalement, l'huile sera éliminée par lessivage ou lixiviation.
Le produit sera très approprié pour beaucoup d'usages sanitaires ou hygiéniques et après stratification croi- sée de deux couches ou strates du matérieu, le produit résultant sera approprié pour constituer des vêtements ou habits dispo- nibles ou susceptibles d'être jetés après usage. La jonction ou liaison des couches ou strates peut être exécutée par application par points d'une substance collante ou adhésive élastomère,
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention.
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