CH623352A5

CH623352A5 - Process for bonding two substrates together with the aid of a heat-activated thermoplastic adhesive and apparatus for making use of this process

Info

Publication number: CH623352A5
Application number: CH875877A
Authority: CH
Inventors: Charles H Scholl; John R Janner Jr; William C Stumphauzer; Duane O Shuster
Original assignee: Nordson Corp
Priority date: 1976-08-02
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1981-05-29
Also published as: FR2361453A1; GB1562562A; SE7708722L; DE2733847C2; NL7708513A; NL180119B; SE437669B; JPS5317645A; JPS603350B2; IT1085599B; AU2723677A; MX145956A; ES461286A1; DE2733847A1; FR2361453B1; DD135505A5; AU514783B2; NL180119C

Description

La présente invention concerne un procédé pour coller ensemble deux substrats à l'aide d'une colle thermoplastique thermo-activée et un appareil pour sa mise en œuvre.

On utilise beaucoup, dans l'industrie, des colles thermoplastiques thermo-activées ou adhérant au chaud, pour le collage de différents produits. L'une des applications les plus courantes est l'emballage et le cartonnage dans lesquels le court temps de durcissement de cette colle est particulièrement avantageux.

L'un des problèmes les plus courants posés par les colles de ce type est celui de la compression de la colle après application afin que le contact entre la colle et le substrat à coller suffise à une bonne liaison. Les propriétés de viscosité relativement élevée, de tension superficielle élevée et de durcissement rapide de ces colles se combinent pour s'opposer à l'étalement de la colle sur une grande surface lorsque la colle est appliquée sous la forme d'un liquide sur le substrat. Le liquide durcit sous la forme d'une perle épaisse au lieu de s'étaler. Même lors d'une compression rapide, par exemple entre deux volets d'un carton, la colle s'étale difficilement. En général, lorsque deux surfaces collées sont écartées, on constate que la liaison se casse à l'interface colle-substrat. En conséquence, plus le contact superficiel ou d'interface est grand et plus la résistance de la liaison est élevée.

Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'un mélange d'un gaz avec la colle thermo-activée, la mise du mélange sous pression afin que le gaz passe en solution dans la colle thermo-activée, et la distribution de la solution à basse pression, de manière que le gaz soit libéré de la solution et forme une mousse de colle, cette mousse de colle étant ensuite comprimée entre deux substrats afin qu'elle forme une liaison entre ceux-ci.

L'augmentation de la résistance de liaison de la colle résulte au moins en partie du fait que la matière s'étale sur une surface au moins égale au double de celle qui est occupée en l'absence de mousse, pour les mêmes conditions de compression. Comme la résistance de la liaison est fonction de la surface recouverte par la liaison, ce moussage assure la formation d'une liaison deux fois plus forte que celle d'une colle sans mousse, pour une même quantité de colle.

Cette plus grande possibilité d'étalement d'une colle mise sous la forme d'une mousse est à attribuer à plusieurs caractéristiques physiques de la mousse. D'abord, les colles fondues classiques thermo-activées sont très visqueuses et analogues à un verre fondu dont l'écoulement nécessite une énergie importante. Au contraire, la colle sous la forme d'une mousse est moins visqueuse et nécessite moins d'énergie. En d'autres termes, un plus grand volume de mousse de colle à l'état fondu peut être aplati et déplacé par une force donnée, par unité de temps, par rapport à la quantité de la même colle fondue déplacée par la même force, mais sans qu'elle forme une mousse. En outre, les colles fondues sont incompressibles alors que les mousses sont compressibles, étant donné la présence de bulles de gaz. Les bulles de la mousse ont tendance à réduire la viscosité et la densité de la colle et celle-ci est facilement compressible.

La mousse de colle a aussi d'autres avantages importants par rapport à une même colle appliquée et utilisée non sous la forme

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d'une mousse. Plus précisément, on constate que le temps d'ouverture pendant lequel la matière conserve sa résistance de liaison après distribution sur un substrat est prolongé. On constate aussi que le durcissement et l'adhérence sont plus rapides lors de la compression entre deux substrats, par exemple deux volets d'un carton. Ces deux caractéristiques sont très souhaitables dans les applications du cartonnage, car elles éliminent la nécessité de la fermeture instantanée des volets après application et permettent la suppression de la pression de serrage appliquée aux faces collées rapidement après application de la pression. Ces deux caractéristiques donnent de plus grandes tolérances de fabrication et accroissent donc la plage d'applications des colles.

Le plus long temps d'ouverture de la mousse de colle par rapport à la matière ne formant pas de mousse est dû aux petites cellules de la mousse contenant de l'air ou un gaz et formant des barrières isolantes empêchant les pertes de chaleur donc la solidification de la colle liquide. Lorsque la colle sous la forme d'une mousse est ensuite étalée entre les surfaces par application de la pression de serrage, elle s'étale sur une surface double de celle qui est donnée par la colle ne formant pas de mousse, si bien que le contact superficiel plus important permet un refroidissement plus rapide de la mousse de colle que de la colle sans mousse.

On peut constater, lorsque de l'air, ou un gaz tel que l'azote, est bien mélangé à une colle liquide thermo-activée et est mis en solution avec la colle liquide par application d'une pression élevée telle que 2,1 • 106 Pa, que le gaz passe en solution dans la colle. Lorsque de la solution formée est distribuée par un appareil classique à valve, le gaz quitte la solution et est piégé dans la colle sous la forme d'une mousse à cellules fermées ayant les caractéristiques adhésives souhaitables décrites précédemment.

Dans un mode de réalisation, la colle thermoplastique est chauffée et fondue dans un réservoir chauffé. La colle fondue est alors mélangée à de l'air et mise sous pression par une pompe à engrenage à un ou deux étages. Dans cette pompe, le gaz et la colle liquide se mélangent bien et le gaz est mis en solution à la pression de refoulement de la pompe, dans la colle liquide. La solution est alors transmise par un pistolet de distribution à valve ou soupape qui distribue la colle à pression atmosphérique. Lors de la sortie de la buse du distributeur, le gaz s'échappe de la solution et forme de petites bulles qui dilatent la colle. Celle-ci, à l'état non comprimé, durcit sous la forme d'une mousse solide et homogène ayant des cellules fermées contenant de l'air ou un gaz, réparties uniformément dans la colle.

Dans un autre mode de réalisation, le mélange de la colle thermoplastique et de l'agent porogène est chauffé et fondu dans un réservoir chauffé à une température dépassant la température de fusion, mais inférieure à la température de décomposition de l'agent porogène. Le mélange de la colle et de l'agent porogène est alors mis sous pression par une pompe à engrenage et il est transmis à une pression de, par exemple, 2,1 • 106 Pa, à un distributeur de matière chaude. Le mélange est encore chauffé à température plus élevée entre la pompe et la sortie du distributeur, si bien que l'agent porogène se décompose et libère un gaz tel que l'azote qui, à cette pression, passe en solution dans la colle liquide qui peut être alors distribuée comme indiqué précédemment.

On a souvent formé des bulles de grande dimension dans les colles thermoplastiques, mais ces grosses bulles ne sont pas en solution dans la colle et ne provoquent pas la formation d'une mousse uniforme de colle. Au contraire, ces grosses bulles forment simplement des cavités disposées de façon aléatoire dans la colle et accompagnées de petites quantités de colle formant une mousse de gouttelettes séparées et non de poches ou cellules petites et régulièrement disposées créées par extrusion continue dans la colle. En général, chaque fois que de grosses bulles d'air ont été formées dans la colle, jusqu'à présent, elles provenaient soit de la mise à sec du réservoir de colle liquide, soit de la cavita-tion de la pompe, soit de l'incorporation d'eau à la colle qui forme alors des petites poches de vapeur d'eau. Chaque fois que ces conditions se présentent, l'appareil projette et crache la colle par sa buse de sortie et forme un dépôt très irrégulier de colle sur le substrat. Dès l'apparition de cette condition, on tente de remédier à cet inconvénient par élimination de la projection et des bulles.

Le présent procédé repose sur la création délibérée de petites poches régulièrement espacées d'air ou de gaz dans la colle fondue à chaud, et non de grosses bulles indésirables disposées au hasard et souvent créées par inadvertance ou accidentellement à la suite d'une mauvaise fusion et d'une mauvaise distribution.

Le procédé convient pratiquement à toutes les applications des colles thermo-activées, mais il est particulièrement intéressant dans les applications de l'emballage et du cartonnage dans lesquelles, jusqu'à présent, on a difficilement obtenu un bon mouillage de grandes surfaces de substrat par la colle, étant donné les forces limitées de compression qui peuvent être utilisées. Dans la plupart de ces applications, ce procédé permet une réduction d'au moins 50% de la quantité totale de colle nécessaire pour une même liaison ou une liaison meilleure, et sans que la matière coûte notablement plus cher, car le gaz, ou l'air, utilisé pour la formation de la mousse est disponible à un prix faible ou nul.

Lors de l'utilisation de la colle, la surface nécessaire à l'obtention d'une liaison convenable avec un ou plusieurs substrats nécessite une plus petite masse de mousse de colle que du même type de colle ne formant pas de mousse.

Les avantages de l'invention apparaissent sous la forme d'une réduction du poids de colle appliquée, si bien que la consommation est réduite et le coût est réduit pour le fabricant.

"■ Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description d'exemples qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

la fig. 1 est une perspective avec des parties arrachées d'un appareil d'application de colle;

la fig. 1A est une perspective schématique partielle, avec une partie en coupe, du pistolet de distribution de l'appareil de la fig- 1;

la fig. 1B est une coupe de la pompe à engrenage de la fig. 1 ; la fig. 2 est une perspective partielle avec des parties arrachées d'une partie d'une variante de l'appareil de la fig. 1 ;

la fig. 3 est une perspective schématique, avec des parties en coupe, d'une seconde variante;

la fig. 4 est une perspective d'une buse de distributeur de colle, et elle indique la formation d'une perle de colle sans mousse distribuée par la buse;

la fig. 5 est analogue à la fig. 4, mais elle représente la perle de mousse de colle ;

la fig. 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la fig. 4;

la fig. 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig. 5 ;

la fig. 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la fig. 5 ;

la fig. 9 est une coupe de deux substrats entre lesquels est comprimée une perle d'adhésif sans mousse;

la fig. 10 est une vue analogue à la fig. 9, mais elle montre la plus grande compression obtenue avec une même force pour une même colle que dans le cas de la fig. 9, mais sous la forme d'une mousse, et la fig. 11 est une photographie, grossie 20 fois, d'une coupe de mousse de colle.

La fig. 11 est une photomicrographie d'une mousse 10 de colle thermoplastique thermo-activée réalisée selon le procédé. Cette mousse 10 est formée avec une colle thermo-activée classique Eastabond A-3 qui est une matière à base de polyéthylène fabriquée par Eastman Chemical Company, Rochester, New York. Des cellules fermées 11 contenant de l'air créées par piégeage de bulles d'air dégagées à partir d'une solution d'air dans la colle liquide fondue sont régulièrement réparties dans la mousse 10. Elles sont formées après distribution de la solution de l'air dans l'adhésif liquide par un distributeur classique 12 d'une telle colle sous pression élevée (fig. 1 A). Comme indiqué sur la fig. 11, les

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cellules 11 sont réparties de façon relativement uniforme dans la mousse et ont pratiquement partout la même taille. Dans le mode de réalisation représenté, les cellules ont un diamètre compris entre 0,1 et 0,7 mm. Dans d'autres modes de réalisation, on peut former des mousses de colle satisfaisantes ayant des cellules aussi faibles que 0,1 mm, réparties uniformément dans la colle ou aussi grosses que 0,7 mm. La dimension des cellules dans la mousse n'est pas primordiale dans la mesure où la mousse est homogène et a des cellules régulièrement réparties. Evidemment, les cellules ne peuvent pas être grosses au point que, lorsque la mousse est comprimée ultérieurement entre les substrats, comme représenté sur la fig. 10, elle se brise et laisse des cavités si grandes qu'elles traversent toute l'épaisseur de la colle comprimée.

On se réfère à la fig. 1, qui représente un mode de réalisation avantageux de l'appareil qui comprend un réservoir de fusion 15, une pompe à engrenage 16, une réserve de gaz ou d'air 17, un filtre 18 et un distributeur 12. En pratique, la colle thermoplastique solide sous forme de pastilles, de morceaux ou de blocs est placée dans le réservoir 15, puis fondue par les dispositifs 19 logés dans la paroi inférieure du réservoir. La colle fondue passe alors par gravité à l'entrée 10 (fig. 1B) de la pompe 16. Un gaz à basse pression, par exemple de l'air à pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, est amené de la réserve 17, par l'intermédiaire d'une canalisation 21, à une entrée de gaz 21a (fig. 1B) de la pompe 16. Le courant d'air et de colle passe à l'intérieur de la pompe 16 dans laquelle les dents coopérantes de deux pignons 36a, 37a provoquent un mélange poussé de la colle fondue et du gaz (de la même manière que l'air est mélangé à la crème sous forme de crème fouettée), le gaz étant introduit sous pression dans la colle liquide et formant avec elle une solution 10. Celle-ci sort alors de la pompe par un conduit 22, le filtre 18, et parvient à des conduits de sortie 23 d'un bloc de distribution 24 et des tuyauteries souples 25 du pistolet 12 de distribution. La pompe 16 peut alors augmenter la pression du mélange du gaz et de la colle fondue à une valeur d'environ 2,1 ■ 106 Pa, maintenue dans les conduits 23 du bloc 24 et les tuyauteries 25 vers le pistolet 12. A cette pression, l'air, ou le gaz, de la colle reste en solution dans celle-ci, jusqu'à la distribution par le pistolet 12.

Le pistolet 12 a un piston pneumatique 12P fixé à une soupape 26 de commande. Lorsque de l'air sous pression est transmis par la canalisation d'entrée 27 du pistolet, il repousse le piston 12P vers le haut et comprime un ressort 28, si bien que la soupape 26 est ouverte et la colle fondue peut sortir du pistolet à une pression de 2,1 ■ 106 Pa. La solution forme un courant liquide mince et limpide qui se dilate rapidement, car de minuscules bulles de gaz apparaissent. Celles-ci deviennent visibles et la solution prend l'aspect d'une mousse à une distance d'environ 13 mm de la sortie de la buse. Les bulles minuscules grossissent et sont piégées dans la colle qui se solidifie et forme ainsi une mousse ayant la structure cellulaire de la fig. 11.

Le réservoir chauffé 15 et la pompe 16 de l'appareil 13 sont placés dans un boîtier 30 en tôle métallique. Celui-ci comprend deux parties; une partie de commande 31 et une partie 32 comprenant le réservoir. Les deux parties sont séparées par une cloison d'isolation 33 qui protège l'appareillage électrique de la partie 31 contre la chaleur dégagée par le réservoir 15. La partie de commande comprend les thermostats habituels de réglage de la température ainsi que les jauges de mesure et de réglage de température.

Le réservoir 15 est ouvert à sa partie supérieure et a des parois inférieures 34 et 35 qui sont inclinées vers un orifice 20 d'entrée de la pompe 16. Les parois inférieures du réservoir contiennent les dispositifs de chauffage 19 qui assurent le chauffage de la matière thermoplastique solide à une température qui dépasse légèrement la température de fusion. Celle-ci est habituellement de 80 à 175°C, dans le cas de la plupart des colles thermo-activées.

La pompe 16 est une pompe classique à engrenage à un seul étage ayant des dents d'engrenage en prise qui jouent le rôle de nombreux petits pistons qui aspirent le liquide entrant dans la pompe, le mettent sous pression et le distribuent à la sortie. De telles pompes créent une aspiration à l'orifice d'entrée, si bien qu'elles aspirent le liquide. Dans le mode de réalisation représenté, le gaz tel que l'air, ou l'azote, parvient aussi à l'entrée 21a de la pompe par le tube 21.

Les deux pignons 36a, 37a en prise de la pompe 16 sont montés sur deux arbres parallèles 36,37. L'un des arbres 36 est entraîné par un moteur, par exemple un moteur pneumatique 38, et l'autre peut tourner librement.

Une telle pompe à engrenage 16 est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3964645. Elle comprend deux pignons en prise dont les dents jouent le rôle de multiples petits pistons qui aspirent le liquide pénétrant dans la pompe, le mettent sous pression et le distribuent à la sortie.

La fig. 2 représente une variante dans laquelle la canalisation d'entrée 21 et l'entrée 21a de la pompe sont supprimées et l'air est simplement aspiré dans la pompe à partir de la chambre placée au-dessus de la colle fondue.

Dans cette variante, les ailettes imbriquées 41 fixées aux moyeux 42,43 sont fixées sur l'arbre moteur 36 et l'arbre fou 37 sans pouvoir tourner. Lors du fonctionnement, les ailettes 41 tournent et passent au-dessus du canal 20 d'entrée de la pompe 16 lors de la rotation des deux arbres 36, 37. Lors du passage sur le canal 20, les ailettes empêchent la formation d'un tourbillon d'air et aspirent l'air lorsqu'une quantité suffisante de liquide n'est pas présente dans la pompe. En d'autres termes, les ailettes 41 brisent tout tourbillon d'air et chassent le liquide qui doit pénétrer dans le canal d'entrée avec l'air aspiré dans le canal par la dépression créée par les engrenages de la pompe.

Lors du fonctionnement de l'appareil de la fig. 1 ou de la fig. 2, la colle thermoplastique solide sous forme de granulés, de morceaux ou de blocs est placée dans le réservoir 15 dans lequel elle fond et forme une réserve de matière fondue. Cette dernière descend sur les parois inférieures inclinées 34, 35 du réservoir vers le canal d'entrée 20 de la pompe 16. Selon la fig. 1, l'air, ou l'azote, ou un gaz quelconque inerte en présence de la colle liquide, est transmis à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, par exemple à 3,5-104 Pa ou moins, par le conduit 21 vers l'entrée d'air 21a. Dans le cas de la variante de la fig. 2, l'air est aspiré dans le canal 20 à partir de la chambre qui se trouve au-dessus de la colle liquide du réservoir. Le liquide et le gaz qui pénètrent simultanément sont alors soigneusement mélangés dans la pompe 16 et chassés sous pression par la sortie de la pompe dans le conduit de fluide 22. Dans ce dernier, la combinaison du gaz et du liquide est à une pression relativement élevée de l'ordre de 2,1 • 106 Pa, et on constate que le gaz passe en solution dans le liquide à cette pression. La solution formée passe alors dans le filtre 18, les conduits 23 et la tuyauterie 25 vers le pistolet distributeur 12. Après ouverture de la soupape 26 du pistolet, la solution s'échappe sous forme transparente et limpide. Avant que la solution se soit beaucoup éloignée de la buse, à 13 mm environ, la solution forme une mousse ayant de minuscules bulles de gaz dans le liquide qui se transforme en une mousse blanchâtre. La fig. 5 représente cette condition, l'interface 44 du liquide limpide 45 et de la mousse 46 étant représentée au-dessus du point d'application du courant de colle sur un substrat 47. Les bulles continuent à grossir et à se multiplier lorsque le courant s'éloigne de la buse. Même après dépôt de la perle de colle sous la forme d'une mousse sut le substrat, la perle continue à grossir en largeur et en hauteur pendant un temps important, par exemple 1 mn après contact avec le substrat 47. Les fig. 7 et S illustrent cette croissance.

Cette mousse conserve sa chaleur et a un temps d'ouverture (pendant lequel elle conserve des caractéristiques d'adhérence) nettement supérieur à celui d'une perle 49 (fig. 4) de même colle distribuée dans les mêmes conditions, mais sans bulles d'air ou de gaz dans le liquide. Ce long temps d'ouverture permet l'application et l'adhérence de la mousse de colle à un substrat pendant un

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temps bien supérieur à celui qui est permis par la même colle distribuée sans mousse. En outre, comme indiqué sur les fig. 9 et 10, lorsque la mousse de colle ouverte est comprimée entre les substrats 47, 47A, la plus grande partie du gaz est chassée de la mousse et la colle s'étale sur une largeur W qui est à peu près égale au double de la largeur W' obtenue avec une perle de la même colle distribuée par la même buse, mais sans gaz dissous, puis par compression avec une même force des deux substrats 49, 49A. Cette compressibilité supplémentaire de la mousse de colle par rapport à la colle sans mousse est particulièrement avantageuse dans les applications telles que l'emballage et le cartonnage dans lesquelles une pression limitée seulement peut être appliquée au substrat, par exemple les volets de carton lisse ou ondulé qui doivent être collés. Dans de nombreuses applications, la compressibilité accrue de la mousse de colle, qui peut être comprimée à une épaisseur aussi faible que 0,23 mm sous une pression de 2,6-104 Pa, permet la formation d'une liaison égale ou meilleure entre deux substrats que celle qui est obtenue avec la même quantité de colle sans mousse, pour la moitié de la quantité totale de colle.

La fig. 3 représente une autre variante. Dans celle-ci, la colle fondue thermo-activée 50 est transmise d'un réservoir 51 par un canal d'entrée 52 à une pompe à engrenage à deux étages 54. Comme dans le mode de réalisation de la fig. 1, de l'air, ou un gaz à pression relativement faible, par exemple 3,5-104 Pa, parvient par le canal 52 à la pompe 54 simultanément avec la colle fondue 50. Dans le premier étage de la pompe, le gaz et la colle se mélangent et ils sont transmis par un conduit 56 à l'entrée 57 du second étage 58 de la pompe 54. Ce second étage 58 a une capacité supérieure à celle du premier étage. Il transmet une solution d'air ou de gaz dans la colle fondue au canal de sortie par un conduit qui rejoint un bloc 55 de distribution. Celui-ci a un trou permettant la disposition des conduits 61 et 62 l'un dans l'autre. Le conduit interne 61 transmet la solution de la colle liquide contenant l'air au bloc 65 du pistolet distributeur à recyclage. Le bloc 65 a un conduit 66 de circulation de colle fondue vers la soupape 70 de sortie du pistolet 71. Il existe aussi des passages 73 de retour qui peuvent renvoyer la solution par le conduit externe 62, le bloc 55 et la tuyauterie souple 75, à l'entrée de la pompe 54. Ce recyclage a deux rôles: il permet l'introduction d'une plus grande quantité d'air ou de gaz dans la solution, et il donne une meilleure solution qu'un appareil sans recyclage.

Comme dans le cas de l'appareil des fig. 1 et 2, l'appareil de la fig. 3 forme une mousse de colle à partir d'une colle thermoplastique solide disposée dans le réservoir 51. Dans ce dernier, la matière solide est chauffée par des résistances électriques 81, placées au fond du réservoir. La colle fondue 50 quitte alors ce dernier par le conduit 52 et parvient à l'entrée de la pompe 54. Simultanément, un gaz tel que l'air, l'anhydride carbonique, ou l'azote, parvient à une pression d'environ 3,5 -104 Pa ou moins à la même entrée. L'aspiration de la pompe assure l'entrée d'air ou de gaz et de liquide dans le premier étage qui assure un mélange poussé des matières. Le mélange est transmis par le conduit 56 au second étage 58. Dans celui-ci, le mélange est à une pression suffisante pour que le gaz passe en solution. Ensuite, la solution est transmise par les conduits 61 et 66 à la soupape 70 du pistolet 71 de distribution. Après commande d'un moteur pneumatique 82 de ce pistolet, la soupape 70 s'ouvre, si bien que la solution est distribuée par la buse 80. Peu après la sortie de la buse et lorsque la solution est à la pression atmosphérique, le gaz de la solution se sépare et forme de minuscules bulles fermées dans la colle. A ce moment, cette dernière a l'aspect d'une mousse qui continue à s'élargir et grandir, comme indiqué sur les fig. 7 et 8 lors de la croissance des bulles. Lorsque la colle s'est solidifiée, on constate que les bulles ont un diamètre compris entre 0,1 et 0,7 mm.

Tant que l'appareil de la fig. 3 fonctionne, une partie de la solution passant dans le conduit 61 circule dans les passages 37 du bloc 65 vers les conduits 62, 74, 75 rejoignant le canal'd'entrée de la pompe. La solution qui revient est alors mélangée à la colle liquide chaude provenant du réservoir 51. Ce courant continu de colle dans le bloc 65 et le conduit 74 du pistolet assure la présence dans la solution transmise au pistolet d'une quantité de gaz suffisante pour qu'il se forme une mousse dès la sortie de la buse du pistolet, la solution ne restant jamais dans la tuyauterie 61 pendant un temps qui suffit à la séparation du gaz de la solution.

L'avantage essentiel du procédé décrit est qu'il permet la formation peu coûteuse d'une mousse de colle thermo-activée sans gaz coûteux et sans utilisation d'un appareillage coûteux. Le gaz utilisé pour la mousse est soit l'air qui est disponible gratuitement, soit l'azote qui est relativement peu coûteux. Tout autre gaz inerte en présence de la colle liquide convient aussi.

Lorsqu'on utilise des agents porogènes, on place un mélange de 100 parties en poids de colle thermoplastique solide thermo-activée et une partie en poids de poudre d'agent porogène dans le réservoir 15, et les dispositifs de chauffage 10 du fond du réservoir font fondre la colle. Celle-ci et l'agent porogène sont choisis afin que ce dernier ne se décompose pas ou ne dégage pas de gaz à la température de fusion de la colle. Le mélange de la colle et de l'agent porogène solide en poudre descend par gravité à l'entrée 20 de la pompe 16. Le mélange passe par l'entrée 20 à l'intérieur de la pompe 16 et les dents en prise des deux pignons (non représentés) mettent le mélange à une pression élevée telle que 2,1 -106 Pa, le mélange étant pompé à cette pression de la sortie de la pompe au conduit 22, au filtre 18, aux conduits 23 de sortie du bloc 24 et dans le conduit chauffé 25 jusqu'au pistolet 12 de distribution. Le conduit 25 est un conduit souple ou non chauffé de façon classique.

Dans un mode de réalisation avantageux, on utilise la colle Eastabond A-3 fabriquée par Eastman Chemical Company, Rochester, New York, comme colle thermo-activée. On mélange 100 parties en poids de cette colle sous forme de granulés avec une partie en poids de Celogen AZ qui est un agent porogène du commerce fabriqué par Uniroyal Chemical Division, Uniroyal, Inc. La colle précitée a une température de fusion comprise entre 82 et 93°C et une température d'application de 188°C environ. La matière Celogen AZ se décompose et dégage de l'azote gazeux entre 180 et 210°C. Ces deux matières, la poudre d'agent porogène et les granulés de colle, sont mélangées dans le rapport indiqué, à l'état solide. Les matières solides mélangées sont placées dans le réservoir 10 qui chauffe le mélange à 121°C environ. A cette température, la colle fond et forme une masse de colle fondue et d'agent porogène dans le réservoir 15. La colle descend le long des fonds inclinés 34, 35 vers l'entrée 20 de la pompe 16. Celle-ci chasse le mélange à la sortie dans le conduit 22. Dans ce dernier, le mélange est à pression relativement élevée de l'ordre de 2,1 ■ 106 Pa qui est maintenue jusqu'à la distribution par la buse du distributeur. Le mélange du conduit 22 passe dans le filtre 18 et les conduits 23 vers le tuyau souple chauffé 25, puis le pistolet 12. Lors du passage dans le tuyau 25, le mélange est encore chauffé jusqu'à la température d'application d'environ 190°C. Lorsque le mélange atteint 180°C, l'agent porogène commence à se décomposer et libère de l'azote gazeux. A la pression du mélange dans le conduit 25, l'azote passe immédiatement en solution dans la colle. Cette solution reste sous cette forme jusqu'à distribution par le piston 12.

L'appareillage utilisé est peu coûteux et correspond, pour la plus grande partie, à l'appareillage utilisé pour la fusion et la distribution des colles thermo-activées. En conséquence, le coût d'appareillage supplémentaire nécessaire est peu important.

L'avantage essentiel du procédé décrit est le produit collant résultant. La mousse de colle créée a un poids spécifique qui est de l'ordre de la moitié de celui de la colle ne formant pas de mousse. La surface de coopération avec le substrat est accrue par rapport à la même colle ne formant pas de mousse. Le temps

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d'ouverture est aussi accru par rapport à la colle sans mousse. Ces caractéristiques permettent une réduction du coût de la colle, dans de nombreuses applications, d'au moins 50% sans réduction de la résistance de fixation des surfaces collées.

Un autre avantage est la propriété thixotrope de la mousse de colle. Lorsqu'une colle ordinaire est appliquée sur une surface verticale, elle a tendance à couler le long de cette surface comme une goutte d'eau appliquée à un substrat vertical. Lorsqu'elle descend le long de. cette surface verticale, elle constitue un mince film à la partie supérieure et un film d'épaisseur croissante vers le bas de la gouttelette ou du courant. Etant donné la variation d'épaisseur de la matière, le temps d'ouverture est variable, si bien que la liaison a une qualité variable. Par contre, la mousse de colle, étant donné son caractère thixotrope plus accentué, présente moins de risques de déformation ou d'écoulement sur une surface s verticale et forme donc une liaison de qualité plus constante ou régulière sur une surface.

On a considéré, dans le présent mémoire, que la colle était une colle thermoplastique thermo-activée. Cette expression recouvre toutes les colles ne contenant pas de solvant et qui sont appliquées io à l'état fondu et forment une liaison après refroidissement à l'état solide.

R.

4 feuilles dessins

Claims

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REVENDICATIONS

1. Procédé pour coller ensemble deux substrats à l'aide d'une colle thermoplastique thermo-activée, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'un mélange d'un gaz avec la colle thermo-activée, la mise du mélange sous pression afin que le gaz passe en solution dans la colle thermo-activée, et la distribution de la solution à basse pression, de manière que le gaz soit libéré de la solution et forme une mousse de colle, cette mousse de colle étant ensuite comprimée entre deux substrats afin qu'elle forme une liaison entre ceux-ci.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est placé à une pression d'au moins 6,3 • 105 Pa afin que le gaz passe en solution.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est placé à une pression d'environ 2,1 • 106 Pa afin que le gaz passe en solution.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est formé par agitation mécanique d'une matière fondue en présence d'un gaz.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange est formé par chauffage d'une colle solide et d'un agent porogène.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on laisse refroidir la mousse de colle après l'avoir comprimée entre les deux substrats.
7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend la distribution de la solution à la pression atmosphérique.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la solution est distribuée sur un premier substrat à la pression atmosphérique.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une pression de 2,8 ■ 104 Pa est appliquée à la mousse de colle afin qu'elle soit réduite sous forme d'un film d'environ 0,23 mm d'épaisseur placé entre les substrats.
10. Appareil pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif destiné à former un mélange de colle thermoplastique thermo-activée et d'un gaz, un dispositif de mise du mélange sous pression afin que le gaz passe en solution dans la colle, et un dispositif de distribution de la solution à une pression inférieure à la pression de maintien du gaz en solution.
11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de chauffage du mélange de la colle thermoplastique solide et de l'agent porogène.
12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'agitation du gaz dans la matière fondue.
13. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de mise sous pression comprend une pompe à engrenage.
14. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un réservoir chauffé est destiné à recevoir et à faire fondre la colle thermoplastique solide.
15. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de distribution comprend un pistolet ayant une buse de sortie et une soupape qui peut être ouverte sélectivement et qui règle l'éjection de la mousse de colle par le pistolet.
16. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le second dispositif de chauffage comprend un dispositif logé dans le pistolet distributeur.
17. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif d'agitation et de mise sous pression comprend une pompe à engrenage à deux étages.
18. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que le pistolet de distribution est à écoulement continu et assure la circulation constante de la solution de gaz et de colle liquide dans le pistolet lorsque la soupape est fermée.
19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que le pistolet à circulation constante comprend deux tubes de circulation de la solution du gaz et de la colle liquide entre le dispositif de mise sous pression et le pistolet.
20. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'un des tubes est placé à l'intérieur de l'autre.
21. Objet obtenu par le procédé selon la revendication 1.