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"Procédé et appareil pour appliquer, sur les surfaces métalliques de corps creux, une couche adhérente de matière plastique et corps creux ainsi obtenus".
Cette invention concerne la technique du recouvrement des parois de corps creux par une oouohe adhérente de matière plastique. L'invention vise plus spécialement les emballages et plus spécialement encore les fûts métalliques.
On a déjà proposé et appliqué des procédés et appareils dans un même but. Ces procédés peuvent, d'une manière générale, être divisés en deux groupes distincts : premier étant carac- térisé par l'emploi de matières plastiques en solution ou en suspension et le deuxième groupe étant caractérisé par l'emploi d'une matière plastique sèche finement divisée.
L'invention fait partie du second groupe.
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D'une manière générale, on a constaté que l'application d'une couche de matière plastique à partir de solutions ou de suspensions impliquait non seulement un modus operandi complexe et un équipement industriel relativement délicat, mais, surtout, que les résultats étaient précaires en ce que l'application était irrégulière et l'adhérence souvent défectueuse.
Dans les procédés et dispositifs connus pour l'application de la matière plastique sous forme de poudre sèche, l'inconvénient essentiel se trouve dans un manque de continuité, respectivement d'uniformité dans la couche adhérente de matière plastique.
Or, il est bien connu que, notamment pour l'emballage et le transport de certains produits, le moindre contact aveo le métal sous-jacent est susceptible de provoquer des inconvénients dont les conséquences peuvent être graves. D'autre part, dans l'application du revêtement en matière plastique par les moyens du premier ou du second groupe, on rencontre des difficultés sinon une impossibilité de réaliser des couches au delà d'une certaine épaisseur et a fortiori une telle couche relativement épaisse, parfaitement homogène et continue sur toutes les parties de métal à recouvrir.
Un premier objet de l'invention consiste à mettre en oeuvre un procédé qui, non seulement garantit une adhérence extrêmement tenace au métal, mais qui, simultanément, garantit une homogénéité et une continuité absolument totales sur toute létenduede ladite couche adhérente.
Un autre objet d'invention se trouve dans le conditionnement dudit procédé d'une-telle manière que la matière plastique est appliquée pratiquement sans la moindre perte et d'une telle manière que l'épaisseur du revêtement adhérent puisse être dû- ment prédéterminée.
Un autre objet encore de l'invention concerne la mise en
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oeuvre de moyens extrêmement simples permettant d'appliquer industriellement ledit procédé.
Enfin, un autre objet d'invention encore consiste à réaliser des corps creux, respectivement des emballages métal-
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iitilioçt- tinn-t quia moins une naroi. Qnéralement la garni in+d- rieure, est recouverte d'une couche de matière plastique par- faitement adhérente, homogène et continue en toutes 3es parties.
Le procédé de l'invention est basé sur la concomitance de deux phénomènes très particuliers : premier concerne le fait que, lorsque certaines matières plastiques sont mises en contact avec une surface métallique portée à une température sensiblement supérieure à la température de ramollissement ou de fusion de ladite matière plastique, il se produit une très forte adhérence entre cette dernière et le métal.
Les matières plastiques présentant cette caractéristique sont plus spécialement les matières thermoplastiques, thermodurcissa- bles, thermofusibles et similaires, c'est-à-dire d'une manière générale et non limitative, les dérivés cellulosiques, les ré- sines polyvinyliques, les phénoplastes, les aminoplastes, les polyuréthanes, les polythènes, les résines éthoxulines, etc...
Pour plus de facilité, les résines convenantes seront désignées ci-après résines adhérentes. La température à la- quelle se produit l'adhérence entre la résine adhérente et le métal peut varier d'une résine à l'autre, mais l'homme de métier peut aisément déterminer la température optimum par voie expé- rimentale.
Pour plus de précisions, les températures comprises en- tre les limites minimum et maximum entre lesquelles se produit l'adhérence seront désignées ci-après températures d'adhérence.
Le second phénomène mis en oeuvre est basé sur la consta- tation que ladite adhérence ne peut être maximum et parfaitement régulière en tous les points de la couche adhérente qu'à la condition que l'étalement de la couche adhérente sur toute la
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surface métallique s'effectue d'une manière absolument homogène, régulière et continue, c'est-à-dire sans solution de continuité au cours de l'application du procédé entre les grains de résine adhérente.
Dès lors, en vue de garnir superficiellement une surface métallique d'une couche de résine présentant une forte adhérence en même temps qu'une homogénéité et une continuité parfaites sur toute l'étendue de la surface métallique, le procédé selon l'invention consiste substantiellement à porter le métal à la température d'adhérence de la résine à appliquer et à mettre ladite résine en contact avec ladite surface métallique préchauffée, d'une telle manière que la résine adhérente soit dé-. versée sur le métal à l'état sec, en fine division et avec une telle densité de grains de résine adhérente que ceux-ci s'écoulent d'une telle manière que, lorsqu'ils sont en contact avec le métal, ils se soudent mutuellement et adhèrent fortement au métal d'une manière homogène et sans solution de continuité.
Ce groupement jointif desdits grains de résine adhérente est entretenu pendant qu'est provoqué un mouvement relatif entre la surface métallique et ladite masse de résine adhérente avant son contact avec le métal.
Ce mouvement peut être imprimé soit à la pièce métallique, soit à la résine adhérente sèche et finement divisée pendant sa chute, soit encore aux deux.
Mais, quelle que soit la nature du mouvement relatif entre le métal et la résine adhérente avant son contact avec le métal, il est indispensable que ce mouvement soit tel que les grains de résine adhérente restent jointifs lorsqu'ils entrent en contact avec le métal et que la couche adhérente ainsi produite soit parfaitement continue et s'étale progressivement pen-dant toute la durée de ce mouvement relatif.
L'écoulement de la résine adhérente sèche et finement divisée avec grains mutuellement jointifs pourra être aisément
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conditionné, respectivement contrôlé, d'une telle manière que, d'emblée, la couche adhérente sur le métal présente une aisseur constante prédéterminée. Neanmoins, le procédé .l'invention autorise d'augmenter même sensiblement l'épaisseur de ladite couche adhérente en entretenant la. température d'adhérence, l'écoulement de la résine adhérente dans les conditions précitées ainsi que le mouvement relatif entre le métal et la résine adhérente, de manière à multiplier les couches successives, lesquelles, néanmoins, par la nature même des résines adhérentes, forment finalement une couche parfaitement homogène et continue mais d'une épaisseur multiple de la couche initiale.
Plus particulièrement, pour le revêtement adhèrent de la surface intérieure d'une virole, celle-ci sera animée d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal pendant qu'est entretenue la température d'adhérence. La résine adhérente sèche à l'état de fine division pourra être amenée en contact avec le métal soit sur toute la longueur d'une génératrice, soit sur une partie de celle-ci mais, en tout cas, dans de telles conditions que les grains de matière sèche soient maintenus jointifs.
Au cas où le contact entre la résine adhérente et le métal s'effectue sur une partie seulement de la longueur d'une génératrice, il sera introduit un mouvement complémentaire de translation entre le métal et le filet de résina adhérente sèche en fine division, la vitesse de ce mouvement de translation étant réglée d'une telle manière que l'étalement de la couche adhérente sur le métal s'effectue sans aucune solution de continuité. Dans certains cas, le procédé pourra être complété par une phase de finition au cours de laquelle le corps creux garni de sa couche de résine adhérente est soumis à un réchauffage puis au refroidissement.
Complémentairement aux qualités propres de la couche adhérente qu'il produit, le procédé de l'invention présente encore
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l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre par le moyen d'un équipement industriel relativement très simple et de fonctionnement systématique.
En effet, ce matériel est essentiellement caractérisé par la combinaison d'un récipient dont la capacité est suffisante pour contenir au moins la quantité de résine adhérente nécessaire pour l'application du procédé à un corps creux déterminé, des moyens pour chauffer le corps métallique à la t empérature d'adhérence et entretenir celle-ci, un moyen pour contrôler la fermeture, respectivement l'ouverture du passage prévu dans ledit récipient pour l'évacuation de la résine adhérente sèche en fine division et des moyens pour provoquer, entre le corps métallique et le filet ou la nappe de résine adhérente sèche finement divisée, un mouvement relatif tel que ladite résine adhérente s'étale sur la surface métallique d'une manière homogène et aosolument continue.
Un tel appareil peut être réalisé sous des formes infiniment variables en sorte d'êtreadepté très correctement au genre d'objets métalliques à recouvrir d'une couche adhérente et aussi au prorata de l'épaisseur de ladite couche adhérente.
C'est donc sans aucune restriction et dans le seul but de mieux faire ressortir les caractéristiques de l'invention qu'un tel appareil est décrit en détail ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels: les figures 1, 2 et 3 schématisent, aussi sommairement que possible, un appareil capable d'appliquer le procédé de l'invention ainsi que trois phases caractéristiques de ce procédé; la figure 4 représente symboliquement la première phase d'une application, par saupoudrage sur une surface métallique portée à la température d'adhérence, d'une résine adhérente sèche finement divisée; la figure 5 représente symboliquement la même application par le procédé de l'invention; la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la fi-
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gure 1;
la figure 7 schématise un dispositif de commande automati- que du volet de contrôle du déversoir de l'appareil; la figure 8 est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne VIII-VIII de la figure 7, le volet étant représenté en position fermée ; la figure 9 est une vue semblable à la figure 8, le volet étant représenté en position ouverte.
Lesdites figures se rapportent toutes à l'application d'une couche adhérente sur la paroi intérieure d'une virole destinée à l'exécution de fats métalliques.
Dans l'exécution représentée dans ces différentes figures, le fat 1 est posé sur des barres ou rouleaux d'entraînement 2-3 susceptibles d'être animés d'un mouvement de rotation par tout moyen connu en soi (non représenté). Lesdits rouleaux d'entraînement sont disposés à l'intérieur d'une chambre 4 présentant une portion de paroi rabat table 2 capable de tourner autour de l'axe 6. Cette chambre 4 est conditionnée soit pour porter le fût 1 à la température d'adhérence, soit pour entretenir cette température du fût, laquelle a été obtenue dans un four spécial. Ladite température peut être produite, respectivement entretenue, par un moyen de chauffage approprié, en l'occurrence schématisé par les rampes à gaz 7-8 disposées vers la partie inférieure du fût entre lesdits rouleaux d'entraînement 2-3.
Ainsi, ledit fût 1 peut être animé d'un mouvement de rotation continu dont la vitesse peut être correctement prédéterminée et sa température optimum peut être durent entretenue pendant toute la durée du procédé.
L'appareil pour appliquer la résine adhérente est constitué, en l'occurrence, par une potence dont le bras 9 porte, en bout, un récipient 10 en forme de tre de. Dans une forme de réalisation, ce récipient est destiné à contenir au moins la quan-
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tité de résine adhérente nécessaire pour le revêtement de la masse intérieure dudit fût 1. Ladite trémie présente un orifice d'évacuation 11 contrôlé par un tiroir 12= Celui-oi est dûment guidé et présente un doigt 13 traversant une lumière 14 de la partis adjacente de la paroi dudit récipient 10. Ce doigt est fixé en bout de la tige 15 d'un piston 16 engagé dans le cylindre 17. Celui-ci est fixé à la partie correspondante du récipient 10 par une patte 18 et un moyen quelconque schématisé par la vis 19.
Ledit cylindre 17 présente, vers ses deux bouts, c'est- à-dire de part et d'autre du piston 16, une entrée, respective-
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ment une soïuiô u.5 fluide 20-g].. La 11lVt14GL1N ce de lE1ditt:: potence présente un canal axial 23 dans lequel est susceptible de coulisser à frottement doux un tiroir 24 sollicité en permanence par un ressort de rappel 25 et portant inférieurement l'axe 26 d'un galet 27 .
Dans ledit montant 22, d'un côté dudit tiroir 24. débouche le conduit 28-2 venant des orifices, respectivement 20-21, du susdit cylindre 17; de l'autre côté dudit tiroir 24, dans ledit montant 22, débouchent les conduits 30-31 venant
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d'une source ou d' uiïgénérateur de fluide sous pression (non re- présenté). Ledit montant 22 comporte encore un passage latéral 32 mettant le canal axial 23 en communication avec l'atmosphère.
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Le tiroir 24 présente les trois canaux .53-.34-J5. destinés à établir les différentes communications avec ledit cylindre 17 au prorata du développement du procédé.
Sous l'équipage mobile ainsi réalisé est placé un chemin de roulement 36 dont les deux bouts présentent un plan incliné, respectivement 37-38, les dif- férences de niveau présentées par ledit chemin de roulement 36 étant égales à la distance séparant les canaux 33-34 dudit tiroir: 24.
Dans l'appareil ainsi conditionné et décrit à titre d'exemple, le procédé de l'invention est appliqué de la manière
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@ suivante : comme schématisé à la figure 1, au départ, le fût 1. maintenu à la température d'adhérence de la résine adhérente, est mis en rotation continue par les rouleaux d'entraînement 2-3. Le récipient 10 est rempli d'une quantité de résine adhé- rente suffisante pour le recouvrement envisagé à l'état de poudre sèche ou de granulés.
Le tiroir 12 est fermé et le galet 27 de l'équipage mo- bile est à l'origine du premier plan incliné 37. Dans cette position dudit équipage mobile, le tiroir 24 est dans la posi- tion indiquée à la figure 5. Le fluide sous pression amené par le conduit traverse le tiroir 24 par le canal 34 et arrive dans la partie supérieure du cylindre 17 via le conduit 28 et l'entrée 20. En même temps, l'autre partie du oylindre 17 est en communication aveo l'atmosphère via l'orifice 21, le conduit 29, le canal axial 33 dutiroir, le canal axial 23 du montant 22 et le passage latéral 32.
Le tiroir 12 se trouve donc ainsi sollicité en position de fermeture. Pendant que le corps de fût 1 tourne sur lui-même, l'équipage mobile est déplacé à l'intervention d'un moyen appro- prié quelconque (non représenté) en sorte que le récipient 10 se déplace parallèlement à l'axe longitudinal dudit fût. Pen- dant la première partie de ce mouvement de translation de l'équi- page mobile, le bras étant maintenu à niveau constant par des moyens de guidage (non représentés), le galet 27 gravit le plan incliné 37 en repoussant le tiroir 24 à l'encontre du ressort de rappel 25. Lorsque ledit gilet 27 est --- en haut dudit plan incliné 37 (figure 2), l'orifice 11 du récipient 10 se trouve exactement à l'entrée du corps creux 7.
Le tiroir 24 a été re- foulé d'une quantité suffisante pour amener le canal 34 au ni- veau des conduits 30-29 et le canal 25 au niveau du conduit 28.
Il en résulte qu'on a ainsi inversé le sens d'arrivée, respec- tivement de sortie du fluide dans le cylindre 17. Le piston est
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brusquement refoulé vers le haut, entraînant ainsi le tiroir 12 qui ouvre, de la quantité prédéterminée, le déverseur 11. La résine adhérente en forme de poudre sèche ou de granulés s'écoule et tombe sur la partie inférieure du fût en rotation, tout en obtenant que les grains de résine restent en contact mutuel.
Comme la vitesse de ce mouvement de rotation et la vitesse de translation dudit équipage mobile, respectivement du récipient 10, ont été dament prédéterminées, on obtient que la résine ad- hérente entre en contact avec le métal se trouvant à la tempéra- ture d'adhérence et y adhère fermement, la couche étant ainsi ap- pliquée d'une manière continue et hélicoïdalement (figure 3) jus- qu'au moment où le réservoir 10 atteint l'autre bout du fût 1.
A ce moment, le galet 27 descend le second plan incliné 38 et, lorsqu'il est au pied de celui-ci, le tiroir 24 est revenu dans sa position intiale; les mouvements du fluide dans le cylindre 11 ont à nouveau été inversés et le tiroir 12 a été ramené brus- quement dans sa position de fermeture. A ce moment, il suffit de dégager l'équipage mobile et d'enlever le fat 1 pour recommen- cer l'opération avec un autre fût.
Exemple pratique: sur les rouleaux 2-3 est posé un fût en acier laminé d'un millimètre d'épaisseur dont la capacité est de 60 litres, c'est-à-dire présentant un diamètre de 400 mm et une hauteur de 660 mm. Le fût tourne par l'intermédiaire des- dits rouleaux 2-3 à la vitesse de 40 t/min. Il est maintenu, pendant l'application du procédé, à une température de + 200 C.
Le récipient 10 a été rempli par du polythène haute pression dont la température de fusion est comprise entre + 105 et 125 C.
12 Le tiroir a été ouvert d'une quantité telle que ledit polythène sec et en fine division s'écoule sous la forme d'un ruban ou nappe étroite continue et relativement dense, d'une telle ma- nière que les grains de résine adhérente entrant en contact avec le métal sont mutuellement jointifs, réalisant ainsi, par fusion
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quasi instantanée, une couche fortement adhérente au métal et s'étalant progressivement au prorata de la vitesse du mouvement relatif produit entre les fats en rotation et le récipient 10 en translation. La vitesse de ce mouvement de translation est strictement déterminée par la condition impérative de ne pro- duire aucune solution de continuité pendant l'étalement progres- sif de la couche adhérente.
Cette dernière, dans ce cas pra- tique, a présenté une épaisseur de 500 microns et une homogénéi- té et une continuité absolument parfaites sur toute l'étendue de la surface métallique. Les qualités de la couche adhérente ainsi obtenue résultent essentiellement de la forme relativement compacte sous laquelle les grains de résine adhérente entrent en contact avec le métal porté à la température d'adhérence.
Symboliquement, on peut expliquer la cause majeure de ces qua- lités exceptionnelles par comparaison aux résultats qui seraient produits par un simple saupoudrage, par exemple au travers d'un tamis. A cet effet, dans la figure 4 on a schématisé une sur- face unitaire a d'une pièce métallique portée à la température d'adhérence. En b sont schématisés les grains de résine adhé- rente sèche à l'instant où ils vont entrer en contact avec la- dite surface chaude a et, en c on a représenté l'étalement indi- viduel de chacun desdits grains b. On observe que, par saupou- drage, les grains b, tout au moins dans la première phase, sont mutuellement éloignés d'une telle manière que, même après leur étalement individuel provenant de leur mise en fusion quasi instantanée, ils se trouvent encore mutuellement éloignés.
Pour obtenir une surface d d'apparence continue, il faut poursuivre le saupoudrage d'une telle manière que de nouveaux grains.b viennent se placer entre les précédents pour que, fina- lement, par étalement individuel de chacun des petits grains, toute la surface métallique se trouve recouverte comme indiqué @ figure symboliquement par les hachures de ladite/4. Par ce moyen, on
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réalise bien un recouvrement complet de la surface a mais la couche ± est hétérogène et d'une adhérence très variable de place en place. Ce manque d'homogénéité provient de l'entrée en contact à des moments différents des grains b ultérieurement soudés l'un à l'autre, le saupoudrage entraînant une densité de grains hétérogène de place en place.
L'épaisseur de la couche est irrégulière et des grains de résine adhérente viennent, dans les phases successives du saupoudrage en vue d'atteindre une densité suffisante, en contact indifféremment soit avec le métal chauffé, soit avec d'autres grains en fusion. Au contraire, comme schématisé à la figure 5, le procédé de l'invention substitue, à l'insécurité du saupoudrage, un moyen nouveau par lequel le filet ou la nappe de grains est telle que, comme schématisé symboliquement à la figure 5, tous les grains b d'une section du filet ou la nappe de déversement entrent simultanément en contact avec le métal chauffé à la température d'adhérence, d'une telle manière que, simultanément aussi, les grains étalés c se soudent instantanément l'un à l'autre, d'une façon régulière et continue, sans aucune solution de continuité,
en sorte que la couche adhérente d est régulière dans son épaisseur, dans sa masse et dans son adhérence avec le métal sous-jacent.
Dans certaines applications, on pourra aisément multiplier le nombre de passages, respectivement de déversements de la résine adhérente de manière à augmenter l'épaisseur de la couche adhérente.
Dans une forme d'application de ce processus à répétition, on pourra, par exemple, utiliser les courses aller et retour de l'équipage mobile pour réaliser ainsi une couche adhérente en deux phases successives. Egalement, on pourrait, plus spécialement pour des corps creux de petites dimensions, utiliser un réservoir 10 s'étendant sur toute la longueur du corps creux. Ce réservoir présenterait, dans sa partie inférieure
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une lumière étroite s'étendant sur toutla longueur du corps creux et, tout comme il a été décrit précédemment, la fermeture, respectivement l'ouverture de ces lumières, seraient contrôlées par un volet adéquat.
La résine adhérente sèche et en fine division serait déversée, à la fois, tout au long d'une paroi du corps creux et ce dernier serait mis en rotation comme exposé précédemment.
Conformément au procédé, les grains de matière sèche seraient déversés de manière à être maintenus jointifs en sorte de ne créer aucune solution de continuité dans la couche adhérente.
Dans ce cas, l'application du procédé à répétition se ferait simplement en maintenant la chute de la résine adhérente sèche et finement divisée pendant un nombre de révolutions du corps creux dépendant de l'épaisseur de la couche adhérente à réaliser.
Les appareils capables d'appliquer le procédé de l'invention peuvent évidemment être complétés par Tout équipement ou tout dispositif complémentaire capable de favoriser l'application normale du procédé. A cet égard, dans certains cas, on fera avantageusement usage de moyens capables de mettre en vibration un ou plusieurs organes de l'appareil en sorte de favoriser l'écoulement continu et compact de la résine adhérente sèche et finement divisée. Cette mise en vibration pourra notamment éviter, dans le récipient 10, les effets de voûte pouvant provenir du tassement et capables de contrarier l'écoulement régulier de la résine adhérente.
Sont aussi essentiellement variables les moyens de chauffage ainsi que les moyens pour assurer l'exécution automatique des phases successives d'un cycle opérationnel. A cet égard, on pourra notamment faire usage du moyen de programmation automatique actuellement bien connu.
Il va également de soi que le procédé de l'invention
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et les appareils permettant d'appliquer ce procédé ne sont pas limités à l'application d'une couche adhérente sur les parties internes de corps creux, ledit procédé étant prévu pour être appliqué sur toute surface métallique.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé poar appliquer, sur les surfaces métalliques de corps creux préalablement portées à la température d'adhérence, une couche d'une résine adhérente appliquée sèche et à l'état de fine division, caractérisé en ce que la résine adhérente sèche à l'état de fine division est amenée en contact avec le métal porté à la température d'adhérence, d'une telle manière que ses grains entrant quasi instantanément en fusion se plaoent jointivement sur le métal auquel ils adhèrent fortement et en ce qu'un mouvement relatif est introduit entre la pièce métallique et laaite résine adhérente avant son contact avec ladite pièce métallique, d'une telle manière que la couche adhérente s'étale progressivement sur toute la surface métallique d'une manière parfaitement homogène et continue.