Procédé et machine pour la fabrication d'une pellicule stratifiée renforcée
La présente invention a pour objet, d'une part, un procédé pour la fabrication, en production continue, d'une pellicule stratifiée renforcée et, d'autre part, une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé et finalement une pellicule stratifiée renforcée obtenue par ce procédé.
I1 est déjà connu de fabriquer des feuilles ou des panneaux stratifiés, renforcés par des armatures diverses, en utilisant des matières résineuses synthétiques, durcissables sous l'action de la chaleur et d'une pression élevée. Le procédé le plus courant consiste à réunir une ou plusieurs couches d'armature avec une ou plusieurs couches de matière résineuse synthétique, par exemple de résines urée-formaldéhyde thermodurcissables, dans des presses travaillant à une température et une pression élevées. Ce procédé présente le désavantage de ne permettre qu'une production discontinue de feuilles ou de panneaux de dimensions limitées. Pour obtenir une vitesse de production rationnelle, on est obligé d'avoir recours à des presses à étages très volumineuses et coûteuses.
Par la présente invention, on se propose de rendre possible la production continue, beaucoup plus économique que la production discontinue, de pellicules stratifiées renforcées, sous forme de bandes de toutes longueurs et largeurs voulues, par un procédé dont la mise en oeuvre peut se faire à l'aide d'un dispositif considérablement moins coûteux et plus simple que les presses mentionnées ci-dessus.
Le procédé suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'on applique une couche continue d'une matière résineuse synthétique à l'état non solide, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur, sur une bande transporteuse métallique sans fin entraînée à une vitesse constante, on fait passer la couche résineuse transportée par la bande métallique à travers une première zone de chauffage pour solidifier la matière résineuse, on amène, en aval de la première zone de chauffage, au moins une couche d'armature continue en contact avec la couche résineuse solidifiée, ladite couche d'armature ayant été enduite d'une matière liante à l'état non solide, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur et compatible avec la matière résineuse solidifiée;
on fait passer les couches réunies transportées par la bande métallique à travers une seconde zone de chauffage pour solidifier la matière liante, on laisse refroidir la pellicule stratifiée sortant de la seconde zone de chauffage et on sépare la pellicule stratifiée de la bande métallique.
Pour la mise en oeuvre du procédé, suivant la présente invention, on utilise une machine caractérisée par le fait qu'elle comprend une bande transporteuse métallique sans fin, des moyens pour communiquer à la bande transporteuse une vitesse d'avancement constante réglable, des moyens pour appliquer sur la bande transporteuse une couche continue de matière résineuse synthétique à l'état non solide, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur, un premier dispositif de chauffage pour chauffer la bande transporteuse sur une première partie de son parcours en vue de solidifier la matière résineuse, des moyens disposés en aval du premier dispositif de chauffage pour la mise en contact avec la couche de matière résineuse solidifiée d'au moins une couche d'armature continue imprégnée de matière résineuse liante,
capable de se solidifier sous l'action de la chaleur, et un second dispositif de chauffage pour chauffer la bande transporteuse sur une seconde partie de son parcours en vue de solidifier la matière liante.
Conformément à une forme de réalisation particulière, la machine suivant l'invention peut comprendre deux tambours de guidage espacés l'un de l'autre, sur lesquels est montée la bande transporteuse métallique sans fin, chacun de ces tambours étant monté sur un support à palier déplaçable dans le sens de la longueur de la bande métallique et ajustable en sens vertical, et l'un des tambours étant commandé par un dispositif moteur, et en ce qu'elle comprend en outre un rouleau associé à l'un des tambours et destiné à appliquer la matière résineuse synthétique sur la bande transporteuse, une première étuve disposée dans le parcours de la bande transporteuse entre les tambours, un ensemble de rouleaux disposé entre les tambours en aval de la première étuve pour l'application d'au moins une couche d'armature,
au moins un réservoir destiné à recevoir et à délivrer la matière liante pour l'imprégnation de l'armature, une seconde étuve disposée dans le parcours de la bande transporteuse entre les tambours en aval de l'ensemble de rouleaux et un rouleau récepteur pour l'enroulement de la pellicule finie, le tout étant monté sur des rails à glissières.
A titre de matière résineuse synthétique, on peut utiliser une grande variété de résines synthétiques durcissables par voie chimique, par exemple par polycondensation, polymérisation ou réticulation sous l'action de la chaleur, dans un espace de temps suffisamment court, par exemple en moins de 30 minutes, de préférence des résines qui, à l'état durci, soient suffisamment souples pour ne pas casser lorsque les pellicules sont soumises à un effort de flexion. On peut utiliser, par exemple, des résines alkyde à base d'anhydride ou d'acide phtalique et de glycérol, de glycols ou de pentaérythritol, modifiées par des huiles et par certains adjuvants qui ont pour effets d'augmenter la vitesse de durcissement des résines.
Dans ces résines, une partie de l'acide phtalique peut tre remplacée par des acides gras insaturés à poids moléculaire élevé, tels que les acides oléique, linoléique et linolénique, ou par des acides gras saturés à poids moléculaire élevé, tels que l'acide stéarique. Comme adjuvants accélérateurs de la vitesse de durcissement, il convient d'utiliser, par exemple, la mélamine, l'urée ou le styrène. Les résines aikyde modifiées par la mélamine ou l'urée durcissent dans l'espace de 15 à 20 minutes à 1000 C ou dans l'espace de 3 à 5 minutes à 1500 C.
Le styrène constitue un autre adjuvant qui accélère le durcissement des résines aikyde. Si l'on y ajoute des catalyseurs appropriés, en particulier des catalyseurs peroxydés, les résines aikyde modifiées par le styrène durcissent, par exemple, dans l'espace d'une demi-heure à 1000 C.
Une autre classe de matières résineuses synthétiques durcissables par voie chimique, utilisables pour la mise en ceuvre du procédé suivant l'invention est constituée par les résines dites polyesters que l'on obtient par condensation d'anhydride ou d'acide phtalique avec l'alcool allylique. Ces résines de polycondensation possèdent le grand avantage que, une fois la condensation terminée, elles sont polymérisables sans perte de substances volatiles, de sorte qu'il ne se forme pas de bulles dans la pellicule pendant le durcissement de la résine.
Le durcissement des résines polyesters peut avoir lieu en quelques minutes à des températures comprises entre 1000 et 1500 C, si on leur ajoute des catalyseurs, tels que le peroxyde de benzoyle, le peroxyde de méthyléthylcétone, le peroxyde de cyclohexanone ou l'hydroperoxyde de cumène, et des accélérateurs, tels que l'octoate de cobalt, le naphténate de cobalt, la diméthylaniline ou le laurylmercaptan. Pour l'application de ces résines polyesters sur la bande métallique, on peut leur ajouter des solvants ou des diluants, par exemple des esters, des cétones ou des hydrocarbures aromatiques, afin de leur donner la viscosité convenant pour le type d'application adopté. On peut aussi ajouter des substances insaturées capables de copolymériser avec les résines polyesters et servant en mme temps de solvants ou de diluants, par exemple le styrène.
On peut encore ajouter à ces résines polyesters des agents gélifiants, par exemple de petites quantités de silice présentant une surface spécifique élevée, pour obtenir des gels thixotropes qui se laissent facilement appliquer sur la bande métallique sans fin à l'aide de dispositifs d'application relativement simples.
Comme matières synthétiques résineuses durcissables par voie chimique, on peut en outre utiliser des mélanges de polymères à poids moléculaire élevé et de monomères copolymérisables avec les premiers, par exemple des mélanges de polyméthacrylates et de méthacrylates monomères. Après addition de catalyseurs appropriés connus, ces mélanges durcissent dans l'espace de quelques minutes à des températures modérément élevées.
Un autre groupe de matières résineuses synthétiques durcissables par voie chimique, utilisables pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, comprend les résines polyépoxyde et les résines polyisocyanate qui durcissent facilement par réticulation. Ainsi, par exemple, les résines polyépoxyde durcissent dans l'espace de 15 à 20 minutes à 1500 C si on leur ajoute des agents réticulants tels que des polyphénols ou des acides polycarboxyliques.
A titre de matières résineuses synthétiques capables de se solidifier sous l'action de la chaleur, on peut en outre utiliser des solutions de polymères qui ne sont plus capables de subir une polymérisation ultérieure mais sont solidifiables par évaporation du solvant. Ainsi, par exemple, on peut utiliser des solutions de polystyrène dans des hydrocarbures aromatiques, éventuellement additionnées de diluants tels que des esters, des solutions d'acétate de polyvinyle dans des esters, éventuellement additionnées de diluants tels que des hydrocarbures aromatiques, ou des solutions de copolymères de chlorure de polyvinyle et d'acétate de polyvinyle (par exemple dans un rapport d'environ 80 : 20).
Le type de pellicule stratifiée que l'on désire obtenir et les applications auxquelles le produit est destiné déterminent le choix de la matière résineuse synthétique à utiliser dans chaque cas particulier. Si l'on désire obtenir, par exemple, des pellicules destinées à servir de revtements protecteurs, sur des surfaces exposées à l'humidité et à l'action d'alcalis, il conviendra d'utiliser, parexemple, des résines polyesters qui, après durcissement, possèdent une bonne résistance chimique.
Afin d'empcher l'adhérence de la pellicule à la surface de la bande transporteuse métallique, après la solidification (durcissement par polymérisation ou réticulation, etc.), adhérence qui pourrait donner lieu au déchirement de la pellicule lorsque celle-ci est separée de la bande métallique, il est recommandable d'utiliser un agent de séparation ou de démoulage. Cet agent peut tre soit ajouté à la matière résineuse synthétique, avant application de celle-ci sur la bande transporteuse, soit appliqué sous forme de couche mince sur la bande transporteuse.
Comme agent de séparation, on peut utiliser, par exemple, l'acide ortholéique ou l'acide stéarique. Les polysiloxanes, dites résines silicones, peuvent également servir d'agents de séparation que l'on peut appliquer directement sur la bande métallique. Le choix de l'agent de séparation à utiliser dans chaque cas particulier est évidemment déterminé par la matière résineuse synthétique que l'on veut appliquer sur la bande transporteuse.
A titre d'armature, on peut utiliser toute matière poreuse susceptible d'tre imprégnée par une solution ou dispersion d'une matière liante et capable de résister aux températures appliquées pour la solidification ou le durcissement de la matière liante. On peut utiliser des tissus, par exemple des tissus de coton, d'acétate de cellulose, de nylon, de verre ou métalliques, des nappes de fibres agglomérées soit par une action mécanique (compression) soit à l'aide d'un liant, par exemple des nappes de fibres de viscose, de verre ou de laine minérale, ou des papiers perméables, par exemple des papiers du type du papier filtrant.
A titre de matière liante destinée à imprégner l'armature et à faire adhérer celle-ci à la pellicule de matière résineuse synthétique solidifiée ou durcie, on peut utiliser toute matière compatible avec ladite matière résineuse synthétique, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur tout en restant souple et flexible à l'état solidifié et susceptible d'tre appliquée sous forme d'une solution ou dispersion à faible viscosité. On peut utiliser une grande variété de résines synthétiques.
De préférence, on utilise la mme résine que pour la formation de la couche résineuse sur la bande métallique, mais à l'état de viscosité inférieure à celle de la résine appliquée sur la bande métallique, par exemple sous forme d'une solution ou dispersion ayant la consistance d'une huile, additionnée, de catalyseurs et, si nécessaire, d'accélérateurs de polymérisation ou d'agents de durcissement, comme indiqué plus haut.
Afin de faciliter le collage de la pellicule suivant Invention sur une surface à protéger ou à décorer, il est recommandable de saupoudrer la surface supérieure de la pellicule, avant que celle-ci n'entre dans la seconde zone de chauffage, c'est-à-dire avant que la matière liante ne se soit entièrement solidifiée, avec une matière de saupoudrage donnant lieu à la formation d'une surface rugueuse. A titre de matière de saupoudrage, on peut utiliser des substances en poudre ou sous forme de paillettes, des poils ou des fibres. Ainsi, par exemple, on peut utiliser de la poussière de nylon, des fibres de verre finement coupées, de la poudre de silice, de la poudre de talc ou de la poudre d'aluminium. Les substances énumérées ci-dessus ne constituent que quelques exemples d'un grand nombre de matières utilisables pour le saupoudrage.
Pour illustrer la présente invention, on se référera, dans la suite, au dessin annexé qui représente schématiquement une forme d'exécution de la machine suivant l'invention.
La machine représentée par le dessin annexé comprend une bande transporteuse métallique sans fin 1 montée sur deux tambours de guidage 2a et 2b.
Le tambour 2b est commandé par un dispositif moteur (non représenté) destiné à communiquer au tambour 2b, par l'intermédiaire d'un réducteur et d'un variateur de vitesse (non représentés) un mouvement rotatoire de vitesse (non représenté) réglable.
La bande transporteuse 1 est entraînée par le tambour 2b et, elle-mme, entraîne le tambour 2a.
Un rouleau 3 destiné à l'application de la matière résineuse synthétique sur la bande transporteuse 1 est entraîné par l'intermédiaire du tambour 2a. Une première étuve tunnel 4a destinée à solidifier ou durcir la couche de matière résineuse synthétique appliquée par le rouleau 3 est disposée entre les rouleaux de guidage 2a et 2b. L'étuve 4a présente une plaque de fond chauffante Sa, avec laquelle la bande transporteuse 1 traversant l'étuve 4a est maintenue en contact. Un dispositif 6 destiné à amener l'armature en contact avec la couche de matière résineuse synthétique solidifiée ou durcie transportée par la bande métallique 1 est disposé entre les tambours 2a et 2b, en aval de l'étuve 4a. Le dispositif 6 comporte un rouleau d'alimentation -6a, sur lequel est enroulée l'armature 7, des rouleaux tendeurs 6b et 6c, un rouleau d'application 6d et un contre-rouleau 6c.
Les rouleaux du dispositif 6 sont entraînés par la bande transporteuse 1 portant la couche de matière résineuse synthétique solidifiée ou durcie et passant entre le rouleau d'application 6d et le contre-rouleau 6e.
Un réservoir 8 destiné à recevoir et à délivrer une matière liante pour l'imprégnation de l'armature est disposé en aval du dispositif 6. Une seconde étuve tunnel 4b comprenant une plaque de fond chauffante 5b est disposée entre les tambours 2a et 2b. Sur son parcours à travers l'étuve 4b, la bande transporteuse 1 est maintenue en contact avec la plaque chauffante 5b. Le rouleau récepteur 9, de préférence entraîné par un système à friction pour maintenir la pellicule constamment tendue, sert à enrouler la pellicule stratifiée finie.
Les tambours 2a et 2b sont montés sur des supports à palier 10a et 10b, respectivement. Les supports 10a et 10b sont montés sur des bâtis lla et 1 lb, qui reposent sur des rails à glissières 12. Les tambours 2a et 2b sont déplaçables verticalement à l'aide de vérins 13a et 13b, respectivement, et horizontalement à l'aide de vérins 14a et 14b, respectivement, en vue du montage et démontage ainsi que du réglage de la tension de la bande transporteuse 1.
La fabrication de la pellicule stratifiée se fait entre les points A1 et A2 sur la partie supérieure de la bande transporteuse 1. Il convient de protéger la partie inutilisée, inférieure, de la bande transporteuse 1 par un carter pour empcher l'accès de la poussière et d'autres impuretés.
Pour la bande transporteuse 1, on utilise avantageusement un métal bon conducteur de la chaleur pour obtenir une température uniforme sur toute l'étendue de la bande lors de son passage à travers les étuves. On peut utiliser, par exemple, une bande en aluminium ou ses alliages, en cuivre ou en acier.
De préférence, on utilise une bande en aluminium.
Il convient de choisir une épaisseur de bande aussi élevée que possible en tenant compte de l'obligation d'enrouler la bande métallique sur les tambours.
L'épaisseur de la bande peut varier, par exemple, entre 0,2 et 1,5 mm suivant le métal. Pour protéger la bande métallique ou pour obtenir des effets spéciaux, on peut dérouler une feuille métallique auxiliaire très mince sur la bande transporteuse, par exemple à l'aide d'un rouleau d'alimentation disposé sous le rouleau d'application 3, de manière que la feuille métallique soit entraînée par le tambour 2a et le rouleau d'application 3. La matière résineuse synthétique n'est alors plus appliquée directement sur la bande transporteuse, mais sur la feuille métallique auxiliaire.
L'aspect de l'une des surfaces de la pellicule stratifiée est déterminé par l'état de surface de la bande transporteuse. Pour obtenir une surface lisse, brillante ou mate, il faut utiliser une bande transporteuse, dont la surface qui vient en contact avec la matière résineuse synthétique est parfaitement lisse, hautement polie ou mate. On peut aussi obtenir des dessins gaufrés sur l'une des surfaces de la pellicule stratifiée, en utilisant des bandes portant le négatif du dessin gaufré voulu.
La vitesse d'avancement de la bande transporteuse est fonction de la vitesse de solidification ou de durcissement de la matière résineuse synthétique et de la matière liante. La vitesse de solidification ou de durcissement est elle-mme influencée par différents facteurs tels que le type de résine synthétique utilisée, le type du catalyseur et/ou de l'accélérateur utilisés pour accélérer le durcissement, la température à laquelle le durcissement est effectué, la longueur des zones de chauffage, etc. I1 n'est donc pas possible d'indiquer des limites absolues pour la vitesse d'avancement de la bande transporteuse.
Cette vitesse peut varier, par exemple, entre 0,2. et 0,7 m par minute dans le cas où l'on utilise une résine polyester additionnée de styrène ainsi que d'un catalyseur et d'un accélérateur, à titre de matière résineuse synthétique et de matière liante, et à condition que la première étuve présente une longueur de 1,2 m environ et soit chauffée à une température comprise entre 1000 et 1500 C et que la seconde étuve présente une longueur de 3 m environ et soit chauffée à une température comprise entre 1000 et 1500 C.
Pour l'application de la matière résineuse synthétique, on peut utiliser un rouleau revtu de caoutchouc et dont la pression est réglable par des vis, ce rouleau étant enduit de matière résineuse. L'application de la matière peut toutefois se faire, par d'autres moyens, par exemple par pulvérisation, par coulage ou par extrusion.
Le dessin annexé ne comprend qu'un seul dispositif d'application d'armature. On peut toutefois appliquer 2 ou plusieurs plis d'armature, ce qui nécessite l'utilisation de plusieurs dispositifs d'application du type représenté sur le dessin. On peut, en outre, remplacer le dispositif d'application représenté par un autre mécanisme approprié. La nature, l'épaisseur et le nombre des plis d'armature sont fonction des caractéristiques, telles que rigidité ou souplesse, transparence ou opacité, résistance ou déchirement, etc. que l'on veut communiquer au produit fini.
La machine suivant l'invention peut en outre comprendre un dispositif de saupoudrage, par exemple un tamis secoueur, disposé en amont de la seconde étuve, pour l'application de la matière de saupoudrage sur l'armature imprégnée.
Les températures maintenues dans les zones de chauffage sont fonction du type des matières résineuses utilisées, de la vitesse d'avancement de la bande transporteuse, de la proportion de catalyseur et/ou d'accélérateur ajoutés à la matière résineuse et d'autres variables. Ces températures peuvent varier entre une température ne dépassant que faiblement la température ambiante et 1500 C environ. Suivant le type de matières résineuses utilisées, on peut augmenter la température dans les zones de chauffage au-delà de 1500 C. Dans ce cas, il y a toutefois lieu de munir la machine suivant l'invention de dispositifs de refroidissement pour refroidir la bande métallique à sa sortie des étuves.
Les distances entre le point A1 et l'entrée de la première zone de chauffage, entre l'entrée et la sortie de la première zone de chauffage, entre la sortie de la première zone de chauffage et le point d'application de l'armature, entre ce dernier et l'entrée de la seconde zone de chauffage, entre l'entrée et la sortie de la seconde zone de chauffage et entre la sortie de la seconde zone de chauffage et le point AS, dans la machine représentée par le dessin annexé, sont variables dans de larges limites et peuvent tre, à titre indicatif respectivement de 1 m, 1,2 m, 1 à 2 m, 1,2 m, 3 m et 1 m.
Pour obtenir des pellicules stratifiées renforcées d'un caractère décoratif, on peut pigmenter ou co lorer la matière résineuse synthétique destinée à former la couche résineuse sur la bande métallique.
Une autre méthode convenable consiste à appliquer un pigment ou un colorant sur la couche résineuse, soit à la main, à la brosse, au pistolet, au rouleau, au cylindre ou au cadre. On peut également soumettre un ou plusieurs plis d'armature, soit préalablement soit lors de leur déroulement, à un traitement de pointure, de coloration, de teinture ou d'im- pression. On peut encore colorer la matière liante servant à l'imprégnation de l'armature et/ou la matière de saupoudrage. Il est ainsi possible d'obtenir de nombreux effets décoratifs.
L'épaisseur des pellicules stratifiées que l'on peut fabriquer par le procédé suivant l'invention varie dans de larges limites, par exemple entre 0,2 et 1,5 mm, à titre indicatif. La couche résineuse peut tre très mince par rapport à la couche constituée par le ou les plis d'armature imprégnés.
Le procédé suivant l'invention permet de fabriquer, de manière très simple et sans la nécessité d'utiliser des presses, des pellicules stratifiées renforcées qui présentent, dun côté, un fini de surface particulier, par exemple brillant, mat ou gaufré, et de l'autre côté une surface rugueuse facilitant le collage sur un grand nombre de matériaux.
REVENDICATIONS
I. Procédé pour la fabrication, en production continue, d'une pellicule stratifiée renforcée, caractérisé en ce qu'on applique une couche continue d'une matière résineuse synthétique à l'état non solide, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur, sur une bande transporteuse métallique sans fin entraînée à une vitesse constante, on fait passer la couche résineuse transportée par la bande métallique à travers une première zone de chauffage pour solidifier la matière résineuse, on amène, en aval de la première zone de chauffage, au moins une couche d'armature continue en contact avec la couche résineuse solidifiée, ladite couche d'armature ayant été enduite d'une matière liante à l'état non solide, capable de se solidifier sous l'action de la chaleur et compatible avec la matière résineuse solidifiée,
on fait passer les couches réunies transportées par la bande métallique à travers une seconde zone de chauffage pour solidifier la matière liante, on laisse refroidir la pellicule stratifiée sortant de la seconde zone de chauffage et on sépare la pellicule stratifiée de la bande métallique.