Procédé de fabrication d'un stratifié de métal et de résine thermoplastique et stratifié obtenu par ce procédé Le présent brevet comprend un procédé de fa brication d'un stratifié de métal et de résine thermo plastique ainsi que le stratifié obtenu par ce procédé.
Ce procédé est caractérisé en ce qu'on enduit d'adhésif un côté au moins du métal, en ce qu'on porte ce dernier à une température élevée, en ce qu'on applique une feuille de résine thermoplastique sur le métal enduit d'adhésif pendant que le métal est à une température élevée et que la résine thermo plastique est à une température relativement basse, en ce qu'on presse la feuille de résine sur le métal, et en ce qu'on refroidit rapidement le stratifié ob tenu, les opérations de pressage et de refroidisse ment étant effectuées aussi rapidement que possible après l'application de la feuille de résine sur le métal.
La feuille de résine thermoplastique peut être sous forme d'un ruban continu ou sous forme de sections discontinues.
On utilise avantageusement comme adhésif un élastomère phénolique connu sous le nom commer cial de Pliobond (marque déposée), le métal et la résine thermoplastique étant de préférence de l'acier et du chlorure de polyvinyle, respectivement.
Si le stratifié obtenu n'est pas rapidement re froidi, immédiatement après que le métal et la résine thermoplastique ont été pressés l'un contre l'autre, on court le danger que la chaleur du métal élève la température de la résine thermoplastique suffisam ment pour que cette dernière perde sa forme. C'est le cas particulièrement quand on utilise des feuilles de chlorure de polyvinyle gaufrées, le gaufrage dis paraît quand le chlorure de polyvinyle est chauffé à une température trop élevée. Le dessin illustre, 'a titre d'exemple, deux mises en #uvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement la première mise en aeuvre.
Les fig. 2, 3 et 4 montrent schématiquement des dispositifs représentés à la fig. 1.
Les fig. 5, 6 et 7 montrent schématiquement des dispositifs utilisés pour la seconde mise en oeuvre. La fig. 8 est une vue latérale à plus grande échelle, d'une partie représentée en plan à la fig. 7. Dans la première desdites mises en #uvre du procédé, un ruban d'acier 12 (fig. 1) est tiré depuis un rouleau 13 et amené dans un bain alcalin de dé graissage 14. L'entrée et la sortie du bain se font à travers des fentes ménagées dans les parois de la cuve et munies de racloirs 15 destinés à empêcher le passage du liquide en dehors de cette cuve.
Après avoir quitté le bain 14, le ruban d'acier 12 passe dans un dispositif de lavage 16 destiné à éliminer de la surface du ruban toute trace d'alcali. Le dispositif 16 comprend des jets d'eau 17, 18 et des racloirs 19 alternés. Le ruban d'acier passe en suite dans un bain 20 d'eau chaude, dont la cuve est construite de la même manière que celle du bain 14.
Le ruban passe ensuite entre deux rouleaux esso- reurs 22, puis dans un dispositif 23 dans lequel une couche d'un adhésif d'épaisseur déterminée est appliquée sur le ruban 12. L'adhésif utilisé est le Pliobond (marque déposée). Le dispositif 23 sera décrit en détail plus loin.
Le ruban 12 enduit d'adhésif sur sa face supé rieure passe ensuite dans un dessicateur 24 dans le quel le solvant de l'adhésif est éliminé, puis dans un four 25 où la température du ruban et de l'adhésif est portée jusqu'à 230 à 2400 C en une demi-minute à sept minutes. Cette température dépasse la tem pérature de durcissement recommandée pour l'ad hésif choisi, mais elle a permis d'obtenir d'excellents résultats. Cette température dépasse aussi nettement celle à laquelle un chlorure de polyvinyle gaufré perd son gaufrage.
En quittant le four 25, le ruban d'acier 12 passe entre des rouleaux 26 destinés à appliquer sur la sur face du ruban d'acier enduite d'adhésif un ruban continu 27 de chlorure de polyvinyle. Le ruban 27 est tiré d'une bobine 28 montée au-dessus des rou leaux 26 et n'est pas chauffé au préablable, sauf par la relativement petite quantité de chaleur rayonnée par le ruban d'acier 12 chaud. Quand le ruban 12 atteint la gorge formée entre les rouleaux 26, il est à une température inférieure à la température de sortie du four 25, mais encore supérieure à la tem pérature à laquelle le chlorure de polyvinyle perd son gaufrage.
En conséquence, il faut veiller à refroidir rapidement la résine thermoplastique et l'acier im médiatement après leur passage entre les rouleaux 26 et leur pressage par ces rouleaux. On utilise pour cela des pulvérisateurs d'eau 29, 30 disposés au- dessus et au-dessous du ruban, respectivement. Les jets des pulvérisateurs 29 sont disposés pour former une nappe d'eau mobile 32 à la surface supérieure de la résine thermoplastique au sortir des rouleaux. Des jets de pulvérisateurs 30 sont dirigés contre le côté inférieur du ruban d'acier 12 et dans le sens inverse des jets des pulvérisateurs 29. Les rouleaux 26 et les organes associés seront décrits plus en dé tail plus loin.
Le ruban de stratifié refroidi passe entre deux rouleaux essoreurs 33 en caoutchouc et dans un dis positif 34 de séchage à l'air. Enfin, le ruban de stra tifié sec passe dans une cisaille 35 dans laquelle les bords de la résine thermoplastique qui débordent du ruban d'acier sont éliminés, puis sur une bobine d'emmagasinage 36. La bobine 36 est entraînée par un embrayage à glissement non représenté, de ma nière qu'une tension égale soit appliquée au ruban quand il est tiré à travers l'appareil décrit.
La température de durcissement de l'adhésif pourrait atteindre 240 à 250o C, et peut être com prise entre 200 et 2600 C. Quand le ruban 12 atteint les rouleaux 26 entre lesquels le chlorure de poly vinyle est collé au ruban d'acier par l'intermédiaire de l'adhésif, la température du ruban peut être re tombée, mais pourvu qu'elle atteigne encore au moins 1800 C, l'adhésif est suffisamment collant pour assurer une bonne liaison entre le chlorure de polyvinyle et le ruban 12. Une température de 1800 C dépasse nettement celle à laquelle le chlorure de polyvinyle perd son gaufrage et, pour cette raison, il est nécessaire de ne pas chauffer le chlorure de polyvinyle avant de le coller, et il faut le refroidir immédiatement après le collage.
Un stratifié obtenu par le procédé décrit peut être étiré sans que la résine thermoplastique se sépare de l'acier, même si le ru- ban est maintenu pendant plusieurs heures dans de l'eau bouillante.
Le dispositif 23 pour appliquer l'adhésif est re présenté à la fig. 2. Il comprend un premier rouleau 40 monté dans des paliers fixes et trempant dans un bain 41 d'un adhésif liquide 42. Le rouleau 40 tourne à proximité d'un second rouleau 43 et à la même vitesse que ce dernier. Le rouleau 43 tourne à proximité étroite d'un rouleau 44 d'application de l'adhésif, dont les paliers sont fixes. Le ruban 12 passe entre le rouleau 44 et un rouleau inférieur 45.
Les rouleaux 40, 43 et 44 sont entraînés par les rouleaux essoreurs 22 au moyen d'une chaîne 46 (fig. 1). Le rouleau 44 est entraîné dans le sens opposé au mouvement du ruban 12 et aussi dans le sens opposé à la rotation du rouleau 43. La vitesse de passage de l'adhésif du rouleau 43 au rouleau 44 et ensuite au ruban 12 peut être réglée en réglant la distance entre les rouleaux 40, 43. Dans ce but, des paliers 47 du rouleau 43 peuvent être déplacés en agissant sur des vis 48, 49 contre l'action de tampons de caoutchouc 50, 52 disposés entre les paliers 47 et les parois internes d'une cage de palier 53.
Le rouleau inférieur 45 est également entraîné par les rouleaux 22, mais dans le même sens que le ruban 12. On peut modifier la distance entre le rou leau 45 et le rouleau 44 afin de loger des rubans d'épaisseurs différentes. Le rouleau 45 peut être également réglé latéralement afin d'éviter le contact avec le rouleau 44 si le ruban présente une largeur sensiblement plus petite que la longueur des rouleaux 44 et 45. Le réglage du rouleau 45 dans les deux directions se fait à l'aide de vis 54 passant à travers une cage de palier 55 et engageant le palier 56 du rouleau 45.
Le dispositif pour coller le chlorure de polyvinyle au ruban d'acier 12 (fig. 1 et 3) comprend, comme on l'a mentionné déjà, deux rouleaux 26. L'eau des jets 29, 30 ne doit pas pouvoir atteindre le côté entrée des rouleaux 26 et refroidir ainsi le ruban 12 chaud. Pour cette raison, le rouleau 26 inférieur présente une surface d'acier rendue non mouillable par un graissage ou par un nickelage ou chromage brillant. Ce rouleau d'acier tourne en contact avec un rouleau essoreur 58 de caouchtchouc ou de néo- prène.
Le rouleau 26 supérieur est également revêtu de caoutchouc ou de néoprène et tourne en contact avec un rouleau d'acier 59 de petit diamètre qui s'appuie contre un autre rouleau d'acier 60 de dia mètre notablement supérieur. Les diamètres des rouleaux 59 et 60 peuvent être, par exemple, de 2,5 et de 7,5 cm respectivement. Ces rouleaux sont pressés l'un vers l'autre par une barre 61 sur laquelle agissent des ressorts 62. La pression entre le rouleau 59 et le rouleau 26 supérieur est sensiblement plus grande que la pression entre le rouleau 26 supé rieur et le ruban 12. De cette manière, on empêche la formation d'une nappe d'eau du côté entrée qui contrarierait le procédé.
Pour empêcher l'eau des jets supérieurs 29 de contourner les extrémités des rouleaux 26, on utilise des plateaux 63 élastiques qui sont pressés contre les extrémités des deux rouleaux 26 et du rouleau 58. Les plateaux 63 sont poussés contre les extrémités des rouleaux par une couche comprimée de caout chouc 64 qui pourrait être remplacée par des res sorts.
On a déjà dit que la largeur du ruban de chlorure de polyvinyle dépasse la largeur du ruban d'acier 12, de sorte que le premier de ces rubans dépasse de chaque côté du premier. Ce fait aide à empêcher le liquide de passer du côté entrée des rouleaux 26 parce que les côtés inférieurs des bords du ruban de chlorure de polyvinyle ne sont pas mouillables.
La cisaille 35 est représentée en détail à la fig. 4. Elle comprend deux lames circulaires 65, 66 en acier dur munies chacune d'un bord tranchant annulaire 67. Les lames 65, 66 sont montées sur un arbre 68 et présentent des trous coniques 69 de ma nière qu'elles puissent s'incliner par rapport à l'arbre 68. Chaque lame 65, 66 est fixée par un adhésif à une extrémité d'un manchon de caoutchouc mousse 70, l'autre extrémité du manchon étant fixée à un disque 72 fixé à l'arbre 68 pour tourner avec ce der nier, mais susceptible d'être réglé le long de cet arbre.
Les disques 72 sont disposés normalement sur l'ar bre 68 de manière que les manchons 70 soient com primés et que les bords tranchants 67 soient pous sés contre les bords du ruban d'acier 12 et suivent les irrégularités de ces bords.
Quand les lames 65, 66 tournent, elles coopèrent avec les bords du ruban d'acier 12 et coupent les parties dépassantes 73 du ruban de chlorure de polyvinyle adhérant à la face supérieure du ruban d'acier 12. Pendant cette action, le ruban 12 est supporté par deux rouleaux 74, 75 (fig. 1) disposés des côtés opposés des lames 65, 66.
Pour permettre l'introduction d'un nouveau ru ban 12 entre les lames 65, 66 des disques 78, 79 sont disposés entre deux arbres filetés 76, 77 paral lèles à l'arbre 68, ces disques étant montés sur l'ar bre 68 à proximité des extrémités intérieures des lames 65, 66. Le disque 78 est porté par des écrous 80 vissés sur la partie gauche des arbres 76, 77 dans le sens du mouvement du ruban 12, et le disque 79 est porté de même par des écrous 82 sur la partie droite de ces arbres.
Les parties gauche et droite des arbres 76, 77 présentent des filets à droite et à gauche respectivement et les arbres 76, 77 sont couplés ensemble par une chaîne 83, de sorte que lorsque les arbres sont mis en rotation dans le sens voulu, les disques 78, 79 se déplacent à distance l'un de l'autre et poussent les lames 65, 66 à distance des bords du ruban 12 contre l'action des manchons élastiques 70.
Si le ruban 12 est assez large et mince pour pou voir se déformer sous l'action de la pression exercée par les lames 65, 66, le ruban peut être maintenu plat par deux rouleaux de pinçage placés immé- diatement avant la cisaille ou la pression exercée par les lames peut être réduite en réglant la position des disques 72.
Dans la description précédente, le ruban 12 est recouvert d'adhésif sur un côté seulement. L'adhésif peut être appliqué sur les deux côtés du ruban d'acier, dont chaque côté est ensuite recouvert d'un ruban de chlorure de polyvinyle, de manière que le métal soit recouvert sur ses deux faces par la résine thermoplastique. Dans une variante de cette mise en oeuvre du procédé, le ruban de matière thermoplas tique peut être appliqué d'un côté seulement, l'ad hésif durci enduisant l'autre côté agissant comme revêtement protecteur pour l'acier.
Dans diverses variantes, le ruban 12 peut être d'un autre métal que l'acier, par exemple en fer blanc, en métal électro-galvanisé, en métal recou vert par trempage à chaud, ou en aluminium. Le ru ban de résine thermoplastique peut être de toute autre résine thermoplastique synthétique. L'adhésif peut être tout élastomère phénolique. Enfin, le sup port métallique du stratifié n'est pas nécessairement un ruban continu, mais il peut être constitué de feuilles métalliques, et plus particulièrement de feuil les d'acier.
Quand on utilise des feuilles d'acier, le chlorure de polyvinyle peut être encore sous forme d'un ru ban continu, le stratifié sortant des rouleaux 26 sous forme d'un ruban continu de résine thermoplastique adhérant aux feuilles qui sont étroitement rappro chées les unes des autres. La matière thermoplastique reliant les feuilles successives peut être ensuite cou pée pour l'obtention des feuilles de stratifié.
Dans le second mode de mise en oeuvre du pro cédé, lequel utilise le métal sous forme de feuilles, le dispositif d'application de l'adhésif est légèrement modifié. La distance entre les rouleaux 43, 44 est réduite à zéro, l'adhésif agissant comme lubrifiant entre les rouleaux pour empêcher l'éraflure des feuil les, et les rouleaux 40, 43, 44 sont entraînés par le rouleau inférieur 45 qui est alors recouvert de caoutchouc.
Pour que les feuilles métalliques passent dans la chaîne de fabrication avec l'espacement voulu et sans se chevaucher, on utilise le dispositif représenté aux fig. 5 et 6. Ce dispositif comprend une table à rouleaux 80 formée de rouleaux 81 inclinés d'un léger angle sur la perpendiculaire au bord 82 de la table. Les feuilles 83 se déplacent ainsi vers le bord de la table, comme indiqué en 84 en lignes pointil lées, et sont alignées par rapport à la direction de cheminement, quelle que soit leur position initiale sur la table 80. Les feuilles 83 sont envoyées par la table vers deux rouleaux d'alimentation 85 (dont un seul est représenté) qui sont agencés pour serrer les feuilles et assurer leur déplacement.
Des rouleaux semblables 86 sont disposés au-delà des premiers rouleaux 85,à une distance de ceux-ci inférieure à la longueur d'une feuille, de sorte qu'une feuille dé placée par les premiers rouleaux 85 est serrée par les seconds rouleaux 86 et ainsi reprise de manière continue.
Un dispositif de mesure d'épaisseur 87 est dis posé entre les paires de rouleaux 85, 86 et porte deux contacts qui sont normalement fermés, mais qui sont ouverts quand le dispositif détecte une feuille d'épaisseur double par suite du chevauche ment de deux feuilles. Les contacts sont reliés à un circuit commandant l'entraînement de la première paire de rouleaux 85, de manière que cet entraîne ment soit interrompu quand les contacts sont ouverts.
Il en résulte que si deux feuilles se chevauchent, les premiers rouleaux d'alimentation 85 sont arrêtés et les seconds rouleaux d'alimentation 86 portent la feuille de tête en avant jusqu'à ce que son extré mité arrière quitte la feuille arrière. L'entraînement des rouleaux 85 reprend alors pour entraîner la feuille suivante qui ne chevauche plus la première feuille. On peut laisser un espace déterminé entre les feuilles successives, le circuit commandant les premiers rouleaux 85 comportant alors un interrup teur à retard de façon que l'entraînement des pre miers rouleaux ne soit repris qu'après un temps dé terminé une fois que la feuille de tête a quitté la table.
De cette manière, les feuilles se succèdent avec un espace déterminé, qui peut être nul. Dans ce but, chaque feuille est placée sur la table juste avant que la feuille précédente ait quitté les premiers rouleaux d'alimentation, de manière que se produise un che vauchement des feuilles successives. Le dispositif de mesure d'épaisseur règle alors la distance entre les feuilles.
Le dispositif 87 est représenté à la fig. 6 et comprend deux roues 88, 89 portées par des arbres 90 perpendiculaires à la direction de mouvement des feuilles et montés pour tourner dans des bras 92, 93 d'une charnière, l'axe 94 de cette dernière étant fixé à la table 80. Les bras de la charnière sont sol licités l'un vers l'autre par un ressort 95 et portent des contacts coopérants 96 qui sont agencés de ma nière à se toucher quand une seule feuille est com prise entre les roues 88 et 89, et à s'ouvrir quand deux feuilles au moins sont présentes. Les deux bras 92, 93 de la charnière sont libres de tourner autour de l'axe, de sorte que les roues 88, 89 peuvent suivre le plan de la feuille sans entraîner l'ouverture des contacts 96.
Le découpage du ruban de chlorure de poly vinyle entre les feuilles successives peut être effec tué quand le ruban est en mouvement continu à l'aide du dispositif représenté aux fig. 7 et 8. On a représenté à la fig. 7 deux feuilles successives 83 et 83A, jointes par le ruban 27 de chlorure de poly vinyle. Une lame de coupe 98 est disposée perpen diculairement à la direction de mouvement du ruban 27 sur un bras 99 monté au-dessous de la trajectoire du ruban et incliné par rapport à cette direction, la lame 98 est entraînée le long du bras 99, dans un mouvement alternatif, par un moteur électrique 100. Le bras 99 est fileté et mis en rotation par le moteur 100 et la lame 98 est montée sur un chariot 102 fileté intérieurement et vissé sur le bras 99.
La vi tesse du moteur 100 est telle que la composante de la vitesse de la lame 98 dans la direction du ruban soit égale à la vitesse du ruban elle-même.
Le moteur 100 est commandé par les feuilles 83 elles-mêmes de manière que la lame de coupe 98 fonctionne dans l'intervalle entre les feuilles suc cessives. Dans ce but, deux palpeurs électriques 103 sont disposés au-dessous de la feuille pour engager la face inférieure de celle-ci. Les deux palpeurs<B>103</B> sont espacés d'une petite distance dans la direction de déplacement du ruban et sont connectés à un relais 104 pour commander la marche du moteur 100. Quand les deux palpeurs 103 engagent une feuille, le moteur 100 est désexcité, mais dès que la connexion électrique assurée par la feuille est cou pée entre les palpeurs, c'est-à-dire quand ceux-ci se trouvent dans l'intervalle entre les feuilles, le moteur 100 est mis en marche pour entraîner la lame 98 vers l'extrémité du bras, puis en sens inverse.
Pendant le mouvement aller de la lame de coupe, le ruban de résine thermoplastique est coupé par cette lame. Quand la lame revient, elle a pivoté au- dessous des feuilles métalliques et n'est pas endom magée par ces dernières. Dans ce but, la lame de coupe comprend deux lames de ciseaux fixes 105, 106 pivotant en 107 sur un bras<B>108</B> fixé au cha riot 102. La connexion à pivot permet aux lames de tourner vers le bas au-desous du niveau du ru ban 27. Par ailleurs, le bras 108 porte un arrêt 109 qui empêche le mouvement de retour des lames pen dant la coupe. Un ressort sur l'arbre de pivotement pousse normalement les lames contre l'arrêt 109.
Pour faciliter le mouvement des lames 105, 106 au- dessous des feuilles métalliques 83 pendant le mou vement de retour du chariot 102, une roulette 110 est montée à l'extrémité supérieure de la lame supé rieure 105 et peut tourner contre les faces inférieures des feuilles.