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"YAnt. pour objet : " Pï'ooddé de revêtement par extrusion b. oiiuu<1 Il
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La présente invention se rapporte à la techni- que du revêtement et concerne plus en particulier un procédé de revêtement de supports avec des copolymères d'éthylène et d'acide acrylique.
On a depuis longtemps constaté l'intérêt du revêtement de supports avec d polymères et copolymères d'oléfines et ce revêtement a été mis en pratique sur une large échelle. Il est souvent réalisé par applica- tion du procédé dit d'extrusion à chaud. Ce procédé con- siste à faire fondre le polymère d'oléfine, à extruder le polymère fondu à travers une filière à fente de façon à obtenir un film de polymère à l'état pâteux et à dé- poser ce film à l'état pâteux sur le support que l'on désire revêtir. Ce procédé présenta de nombreux inconvé- nients parmi lesquels une faible adhérence entre le po- lymbre et le support.
Or, dans la plupart des applica- tions, on considère comme essentiel d'obtenir une bonne adhésion du polymère sur le support. On a constaté que l'on peut obtenir une meilleure adhésion en mettant en oeuvra le procédé à des températures très élevées, par exemple de 300 à 320 C. On n'en a cependant pas retiré la force d'adhérence souhaitée et cela a en plus pré- senté pour le procédé d'autres problèmes. C'est ainsi que lorsque l'on revêt des supports avec des copolymères d'acide acrylique, les températures élevées provoquent
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une réduct..xjn de la résistance à l'abrasion, une porte
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de poids peu souhaitable et une odeur due à la dégrada-
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titan du copolyméré.
Lorsque l'on utilise des températu: res plus faibles, par exemple de 200 à 250 C, de façon à "r''.W s..,., i/.;x<1,<, ds ffii1.tlèl"e tut la présence d'odeur, la couche de polymère sur le support s'écaille'facilement..
La présente invention élimine complètement ou en grande partie ces inconvénients en ayant pour objet un procédé qui comporte l'extrusion à chaud de copoly- mères d'éthylène et d'acide acrylique à structure aléa- toire à une température de 105 à 250 0, cette extrusion donnant un film mince à l'état pâteux que l'on dépose sur un support tel qu'une feuille ou une pellicule, ce support étant chauffé à une température de 80 à 250 0 avant ou après, ou encore avant et après, avoir appliqué le copolymère d'éthylène sur ce support.
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Par "acide acry3.i;ue" on entend un acide mono- carboxylique mono6thyléoiqument non satur en a, de 3 à ? atomes .3e carbone* On peut cite:- Comtae exemples lucide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acide 6tha crylique, 1?acJde crotonique, l'acide isocrotonique, 1 aci '; n'f et l'acide angiflllque, pariai ecux'-Cj on utilise de p:ré1',h4cnce l'acide acrylique (Glï 2urll-0001l') lui-même.
Les copolymères utilisés dans le procédé con- forme à 1'invention sont des copolymères à structure
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al-5atoire et on peut Ica préparer par les procédés con- nus, par exemple en soumettant un mélange d'éthylène et d'un ac>d<. s ,R.cte des pressions élevées do l'ordre de G.r3i à pl'15 de 100OOO kPa et à des températures .51e8 de l'ordre de 100 à 400 (;. en présence d'un ca-
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talyeeur à radical libre convenable tel que le peroxyde de lauroyle, le peroxyde de di-tert-butyle et l'd, d-iso- bis diisobutyronitrile. Ces copolymères ont des poies moléculaires compris entre environ 600 et 100.000 et il y a de 3 à 20%, de préférence 8%, d'acide acrylique dans le copolymère.
Les supports que l'on peut revêtir par le pro- cédé conforme à l'invention peuvent être des matières non métalliques telles que le bois, le papier, le carton, le papier ondulé, le cuir, le tissu, la cellulose régé- nérée de viscose connue sous le nom commercial de Cello- phane, le verre, une matière plastique cellulaire ou non, ou des matière métalliques telles que l'aluminium et l'a- cier. En utilisant ce procédé, on obtient des revête- ments de polymères d'adhérence sur le support nettement améliorée sans dégradation des propriétés physiques du revêtement).
La description qui va suivre,, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitutifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 illustre schématiquement la pré- paration de supports revêtus suivant un procédé conforme à l'invention.
La figure 2 représente une vue en coupe par- tielle d'une pellicule ou feuille dont le support est recouvert sur une face d'un copolymère d'éthylòne et d'acide acrylique conformément à l'invention.
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Selon le procédé illustra par la figure 1, le support à revêtir 1, qui est une feuille métallique, du tissu ou une feuille de papier, est fourni par une source convenable telle qu'un rouleau 2 et il est amenó à des cylindres de chauffage 3 et 4. Apres avoir été chauffé sur ces cylindres jusqu'à une température com- prise entre environ 80 et 250 C, le support est ensuite
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revêtu d'un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique à l'état fondu et contenu dans une extrudeuse 5.
Celle- ci, de construction classique, fournit de façon continue le copolymère d'éthylène et d'acide acrylique à l'état fondu sur la surface du support sous forme d'une feuille relativement mince 8 par l'intermédiaire d'un orifice 7 managé dans sa filière 6. Le support chauffé 1 passe directement en dessous et au contact immédiat de l'ori- fice 7 de la filière. Il est en général avantageux de maintenir le polymère dans l'extrudeuse à une tempéra- ture suffisamment élevée pour qu'il demeure à l'état pâ-
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teux ap;=1;s> 5&rp passe de 2 a filière sur la surface du support â .'-¯'.,¯..v'ß. lil. est tri y::''zytl. souhaitable que le pc.ljr<:#1.=i; 1. 1, .à i,i xé,vCtI vi:3w.'r dans le réservoir dé" 1 tex....
Yljim.Ft,u:LvJ3w à !,.1.!V,! itij-sféi4riHuL4 w1±..'r 105 à 2500C et qu'il soit ;.\,,,:.$,1. 'b:;'t)!Y'1'nt 1 la !J1êm lempérature lorsqu'il quitte les -tâvres dp le filière. Une telle température permet ait- si au pfil.yù;ér<g d'être à ltét!lt fondu lorsqu'il vient au contact du support chauffé. mais elle n'a pas d'effet nuisible notable sur les propriétés physiques du revête- ment de copolymère.
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Dès qu'il est appliqué sur la surface du sup- @ port, le copolymère subit une aplatissement, et sa cohé- *ion avec le support est ainsi obtenue, en faisant pas- ser le support revêtu 11 entre deux cylindres de pres- sion animés de mouvements de rotation de sens opposée, dont l'un 9 est en acier et l'autre 10 présente une surface de polytétrafluoroéthylène et qui sont entra!- nés par des moyens convenables de façon à tourner dans les sens indiqués par les flèches.
On a constaté que l'utilisation dun cylindre 10 de revêtement de polytétrafluoroéthylène est forte-' ment avantageuse en ce qu'il permet d'obtenir de meil- leurs revêtements et à des vitesses plus élevées tout en permettant d'appliquer des revêtements plus minces à des températures d'extrusion plus faibles, c'est-à-dire pra- tiquement inférieures à 250 0.
Après cette opération de pression, on refroidit et solidifie le support revêtu Il à l'aide de cylindres de refroidissement en acier 12 et 13 qui sont maintenus à une température inférieure au point d'adhérence du poly- mère, cette température étant en général comprise entre environ O et 70 C.
Dans une variante, le cylindre de refroidis- sement 13 peut être remplacé par un cylindre de chauffa- ge en acier. On a constaté qu'un traitement ultérieur à chaud du support revêtu à une température d'environ 80 à 250 0 entraîne une adhérence encore plus importante du revêtement du polymère sur le support et diminue de plus la détérioration de ce revêtement; ce chauffage
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supplémentaire est avantageux, que le support ait été ou non initialement chauffé avant l'application de la cou- che de copolymère d'éthylène sur le support.
Après le refroidissement et la solidification on peut prendre le produit revêtu, qui se trouve alors à la température ambiante, pour toute utilisation vou- lue et au moyen d'éléments convenables tels qu'une mise sous tension à l'aide d'un cylindre de guidage 14 à par- tir duquel le produit revêtu est enroulé sur un cylindre 15 de stockage. On peut naturellement si on veut le sou- mettre directement, sans stockage intermédiaire, à n'im- porte quelle opération ultérieure de mise en oeuvre.
Dans les présents exemples, l'orifice 7 de la filière 6 a de 0,050 à 0,075 cm de large et sa distance au point de contact des cylindres est de 2,5 à 15,2 cm; les vitesses d'extrusion et de revêtement sont suffisan- tes pour donner un revêtement d'une épaisseur de 0,025 mm, mais il faut toutefois noter que l'épaisseur du re- vêtement sur le support peut varier de 0,006 à 0,25 mm ou plus suivant les qualités de protection que l'on de- mande at produitfini et en fonction de son prix.
L'élément revêtu 11 illustré par la figure 2 comporte un revêtement 8 de copolymère d'éthylène et d'acide acrylique adhérant fortement sur un support con- venable 1.
Selon le procédé d'extrisonn à chaud conforme à l'invention, on peut également introduire dans le mé- lange de faibles quantités de matières telles que des colorants, des pigments, des stabilisants, des lubrifiants,
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des résines autres que le copolymère d'éthylène et d'a- cide acrylique ou des fillers.
Dans un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, on préchauffe à 175 C une feuille d'alumi- nium de 40,6 cm de largeur et de 0,2 mm d'épaisseur en la faisant passer entre deux cylindres de chauffage. On la fait passer à une vitesse linéaire de 15 m par minute sous une filière d'extrudeuse en forme de couteau dont les livres appliquent sur cette feuille un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique à l'état fondu et à une tempérance de 218 C.
L copolymère utilisé contient 9,1% d'acide acrylique et son indice de fusion est de 3,58 dg/mn.
On envoie alors la feuille revêtue de copoly- mère entre on rouleau d'appui en acier et 20 cm de dia- mètre et un souleau de pression revêtu de tétrafluoro- éthylène de 5.61 cm de diamètre, le copolymère à l'état fondu se trouvant ainsi soumis à une pression qui le met en contact it. ime avec la feuille. On refroidit alors celle-ci en la failant passer sur deux cylindres de re- froidissement en acor de 20 cm de diamètre et fonction- nant à environ 65 C. près refroidissement on enroule alors sur un cylindre la feuille revêtue qui présente une couche de copolymère bien fixée de 0,05 mm.
Cette feuille pésente une force d'adhéren- ce de 71,4 kg/ m lorsqu'on la mesure par l'essai Perkins - Southwich selon len méthodes TAPPI.
Si, à titre de comparaison, on revêt la feuille d'aluminium de la même façon que ci-dessus, mais en
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supprimant le préchauffage de la feuille, la force d'ad- hérence du revêtement est de 50,89 kg/m. Si l'on aug- mente la température d'extrusion jusqu'à 300 à 301 0 pour améliorer l'adhérence du copolymère, il en ré- suite une diminution de la résistance à l'abrasion et une dégradation du copolymère accompagnée d'une odeur peu agréable.
Dans un second exemple on préchauffe à 120 C une feuille de papier kraft blanchi à 40 livres la rame et de 40,6 cm de largeur en la faisant passer entre deux cylindres de chauffage. On la fait passer à une vitesse linéaire de 15 m/mn sous une filière d'extrudeuse en forme de couteau dont les lèvres appliquent sur cette feuille un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique à l'état fondu et à une température de 260 C.
Le copolymère utilisé pour l'opération de re- vêtement contient 11,9% d'acide acrylique et son indice de fusion est de 4,2 dg/mn,
On fait passer le papier revêtu de copolymre entre un sylindre d'appui en acier de 20 cm de diamètre et un cylindre ce pression revêtu de polytétrafluoroéthy- lène et de 5,71 cm de diamètre, le copolymère à l'état fondu se trouvant ainsi soumis à une pression qui l'applique de façon intime sur le papier. On refroidit alors la feuille revêtue en la faisant passer sur deux cylindres de refroidissement en acier de 20 cm de dia- mètre et portés à une température inférieure au point d'adhérence du copolymère, c'est-à-dire environ 65 C.
Une fois qu'elle est refroidie, on enroule sur un cy-
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lindre de stockage la feuille de papier rev êtue obtenue qui présente une couche de copolymère d'éthy- lène et d'acide acrylique de 0,019 mm fortement solidai- re du papier.
La feuille de papier revêtue du ce polymère d'éthylène et d'acide acrylique présente une résistance à l'éclatement de 209 kPa lorsqu'on la mesure avec l'ap- pareil d'essai de liaison Perkins-Southwich et suivant les méthodes TAPPI.
Si, à titre de comparaison, on revêt le même support de papier de la même façon que décrite ci-dessus, mais en supprimant le préchauffage du support de papier, la résistance à l'éclatement du revêtement est de 184 kPa. ,
Dans un troisième exemple pour lequel on suit le mode opératoire du premier exemple, on préchauffe à 148 C une feuille d'aluminium de 0,2 mm d'épaisseur. A- près avoir été revêtues avec un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique contenant 11,9% d'acide acrylique
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et dont l'indice de fusion est de J..2 d:;/mn, dus \.;n::h,ie6 d'aluminium r-Nvdtu sont soumises à un chuffpga supple'" meptaire dans un four à 250uO et. pédant. den iemig;, d!"- vers indiqués dans le tableau I.
On place alors pendant 1 heure les bandes dans du xylène bouillant de façon à déterminer l'effet de ce chauffage supplémentaire sur la quantité des produits de dégradation à l'état de polymères solubles obtenus au cours de l'opération de revêtement. On constate d'a- près les données du tableau I ci-dessous que chauffer la
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feuille d'aluminium revêtue une fois que le revêtement a été appliqué réduit de façon notable la quantité for- mée de produits polymères de dégradation, cette réduc- %ion étant à une température donnée proportionnelle & la durée du chauffage.
TABLEAU I Durée du chauffage sup- Perte de poids en plémentaire à 205 C polymère (mg) (en minutes)
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<tb> 0 <SEP> 161,7
<tb>
<tb> 1 <SEP> 81,5
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 367,4
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 3,7
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Dans un quatrième exemple pour lequel on suit également le mode opératoire du premier, on applique sur une feuille d'aluminium de 0,18 mm d'épaisseur,. sous une vitesse de 22,5 m/mn, un revêtement de 0,018 mm d'un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique conte- nant 4 % d'acide acrylique et dont l'indice de fusion est de dg/mn. On ne préchauffe cependant pas la feuille d'aluminium et la température du copolymère à l'état piteux au moment de non extruson à travers les lèvres de la filière est de 273 C.
On soumet alors de! bandes de la feuille d'aluminium revêtue à un chauffa- ge supplémentaire dans un four à 250 C et pendant divers intervalles de temps indiques dans le tableau II ci- deasou.
On place pendant 1 heure les bandes d'aluminium
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revêtues dans du pylône bouillant de façon à déterminer la quantité des produits de dégradation à l'état de polymères solubles obtenus au cours de l'opération de revêtement. On constate d'après les données du tableau II ci-dessous que chauffer la feuille d'aluminium revê- tue une fois que le revêtement a été appliqué réduit d'une façon notable la perte par solubilité, cette ré- duction étant à une température donnée proportionnelle à la durée du chauffage.
TABLEAU II Durée du chauffage sup- Perte en polymères après ébul- plémentaire à 250 C (en mn) lition dans le xylène (en %)
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<tb> 1 <SEP> 92,7
<tb>
<tb> 2 <SEP> 65,7
<tb>
<tb> 10 <SEP> 56,2
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A titre de comparaison, une feuille d'alumi- nium revêtue de la même façon que le même copolymère d'éthylène et d'acide acrylique, mais sans préchauffage ni chauffage supplémentaire, présente une perte en poly- mère de 99,9% lorsqu'on le fait bouillir dans du xylène pendant 1 heure.
Dane un cinquième exemple pour lequel on suit également le mode opératoire du premier, on préchauffe à 160 c une feuille d'aluminum de 0,2 mm d'épaisseur.
On revêt cette feuille avec un copolymère d'éthylène et d'acide acrylique contenant 11,9% d'acide acrylique et dont l'indice de fusion est de 4,2 dg/mn. La températu- re du copolymère à l'état fondu extrudé par la filière est de 218 C.
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On revêt la feuille d'aluminium avec un revê- tement de 0,06 mm de copolymère que l'on soumet à un chauffage supplémentaire à 250 C. On soumet à des essais la feuille revêtue pour déterminer ses résistances à l'abrasion et au déchirement.
On détermine la résistance à l'abrasion en utilisant un appareil d'essai d'abrasion Taber classique avec des poids de 1000 g. Toutes les 25 révolutions de l'appareil on contrôle l'état de piqûre au sulfate cui- vrique. Si l'on soumet à un double essai deux fouilles revêtues, on doit dans chaque cas attendre 1200 révolu. tions sur l'appareil avant qu'un état de piqûre ne se présente sur le revêtement de copolymère.
On détermine la résistance aux rayures en uti- lisant un appareil d'essai de dureté de Hoffman. On sou- met à un essai une bande d'aluminium revêtue d'un copoly- mère d'éthylène et d'acide acrylique et l'on constate qu'il faut 5 g pour traverser le revêtement.
A titre de comparaison, une feuille d'alumi- nium r"vêtue de la même façonnée le même copolymère, mais sans préchauffage ni chauffage supplémentaire, ne demande qu'une pression de 4 g pour que le revêtement soit traverse.
On peut, d'une façon analogue à celle du cin- quième exemple, revêtir n'importe quel support métallique, tel que du fer, de l'acier ou de l'étain,ou n'importe quel support non métallique mentionné plus haut avec des copolymères d'éthylène et d'acide acrylique de façon à obtenir des supports revêtus dont le revêtement présente une forte adhérence.
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The present invention relates to the art of coating and more particularly relates to a process for coating supports with copolymers of ethylene and acrylic acid.
The value of coating supports with olefin polymers and copolymers has long been recognized and this coating has been practiced on a large scale. It is often carried out by applying the so-called hot extrusion process. This process consists of melting the olefin polymer, extruding the molten polymer through a slot die so as to obtain a film of polymer in the pasty state and depositing this film in the pasty state. on the support you want to coat. This process had many drawbacks among which was poor adhesion between the polymer and the support.
However, in most applications, it is considered essential to obtain good adhesion of the polymer to the support. It has been found that better adhesion can be obtained by carrying out the process at very high temperatures, for example from 300 to 320 C. However, the desired adhesion strength has not been obtained therefrom and this has in consequence. more presented for the method of other problems. For example, when coating supports with acrylic acid copolymers, the high temperatures cause
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a reduction in abrasion resistance, a door
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of undesirable weight and odor due to degradation
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titanium of the copolymer.
When lower temperatures are used, for example from 200 to 250 ° C., so as to "r". W s ..,., I / .; x <1, <, ds ffii1.tlèl " In the presence of odor, the polymer layer on the support flakes easily.
The present invention completely or largely eliminates these drawbacks by providing for a process which comprises the hot extrusion of copolymers of ethylene and acrylic acid of random structure at a temperature of 105 to 250 0, this extrusion giving a thin film in the pasty state which is deposited on a support such as a sheet or a film, this support being heated to a temperature of 80 to 250 0 before or after, or even before and after, have applied the ethylene copolymer on this support.
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By "acry3.i; ue acid" is meant a monocarboxylic acid mono6ethyléoiqument unsaturated in α, from 3 to? 3rd carbon atoms * We can cite: - Comtae examples lucid acrylic, methacrylic acid, 6tha crylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 1 aci '; n'f and angiflllque acid, pariai ecux'-Cj, p: ré1 ', h4cnce acrylic acid (Gli 2urll-0001l') itself is used.
The copolymers used in the process according to the invention are structural copolymers.
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al-5 and can be prepared by known methods, for example by subjecting a mixture of ethylene and ac> d <. s, R.cte high pressures of the order of G.r3i to pl'15 of 100000 kPa and at temperatures .51e8 of the order of 100 to 400 (;. in the presence of a ca-
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A suitable free radical analyzer such as lauroyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, and d, d-iso-bis diisobutyronitrile. These copolymers have molecular weights of between about 600 and 100,000 and there is 3 to 20%, preferably 8%, acrylic acid in the copolymer.
The substrates which can be coated by the process according to the invention can be non-metallic materials such as wood, paper, cardboard, corrugated paper, leather, fabric, regenerated cellulose. of viscose known under the trade name Cellophane, glass, a cellular or non-cellular plastic material, or metallic materials such as aluminum and steel. By using this process, significantly improved adhesion to the substrate polymer coatings are obtained without degradation of the physical properties of the coating).
The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples, will make it clear how the invention can be put into practice.
FIG. 1 schematically illustrates the preparation of coated supports according to a process according to the invention.
FIG. 2 shows a partial sectional view of a film or sheet the support of which is coated on one side with a copolymer of ethylene and acrylic acid in accordance with the invention.
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According to the method illustrated in Fig. 1, the support to be coated 1, which is a metal foil, fabric or a sheet of paper, is supplied by a suitable source such as a roller 2 and it is fed to heating cylinders. 3 and 4. After having been heated on these cylinders to a temperature between about 80 and 250 C, the support is then
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coated with a copolymer of ethylene and acrylic acid in the molten state and contained in an extruder 5.
This, of conventional construction, continuously supplies the copolymer of ethylene and acrylic acid in the molten state on the surface of the support in the form of a relatively thin sheet 8 through an orifice 7. managed in its die 6. The heated support 1 passes directly below and in immediate contact with the orifice 7 of the die. It is generally advantageous to maintain the polymer in the extruder at a temperature sufficiently high so that it remains in the pale state.
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teux ap; = 1; s> 5 & rp passes from 2 a die on the surface of the support â .'- ¯ '., ¯..v'ß. lil. is sort y :: '' zytl. desirable that the pc.ljr <: # 1. = i; 1. 1,. To i, i xed, vCtI vi: 3w.'r in the tank d "1 tex ....
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As soon as it is applied to the surface of the support, the copolymer undergoes flattening, and its cohesion with the support is thus obtained, by passing the coated support 11 between two pressure rollers. animated with rotational movements in opposite directions, one of which 9 is made of steel and the other 10 has a surface of polytetrafluoroethylene and which are driven by suitable means so as to rotate in the directions indicated by the arrows.
It has been found that the use of a polytetrafluoroethylene coating cylinder 10 is highly advantageous in providing better coatings and at higher speeds while allowing thinner coatings to be applied. at lower extrusion temperatures, that is to say practically less than 250 ° C.
After this pressing operation, the coated support II is cooled and solidified by means of steel cooling cylinders 12 and 13 which are maintained at a temperature below the point of adhesion of the polymer, this temperature generally being included. between about O and 70 C.
Alternatively, the cooling cylinder 13 may be replaced by a steel heating cylinder. It has been found that a subsequent heat treatment of the coated support at a temperature of about 80 to 250 ° C. results in an even greater adhesion of the polymer coating to the support and furthermore reduces the deterioration of this coating; this heating
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further is advantageous whether or not the support has been initially heated prior to the application of the ethylene copolymer layer to the support.
After cooling and solidification, the coated product can be taken, which is then at room temperature, for any desired use and by means of suitable elements such as tensioning with a cylinder. guide 14 from which the coated product is wound onto a storage cylinder 15. Naturally, if you want to submit it directly, without intermediate storage, to any subsequent processing operation.
In the present examples, the orifice 7 of the die 6 is 0.050 to 0.075 cm wide and its distance from the point of contact of the rolls is 2.5 to 15.2 cm; the extrusion and coating rates are sufficient to give a coating having a thickness of 0.025 mm, however it should be noted that the thickness of the coating on the support can vary from 0.006 to 0.25 mm or more according to the protective qualities that are required at the finished product and according to its price.
The coated element 11 illustrated in FIG. 2 comprises a coating 8 of copolymer of ethylene and acrylic acid adhering strongly to a suitable support 1.
According to the hot extrusion process according to the invention, it is also possible to introduce into the mixture small amounts of materials such as dyes, pigments, stabilizers, lubricants, etc.
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resins other than the copolymer of ethylene and acrylic acid or fillers.
In a first exemplary implementation of the invention, an aluminum sheet 40.6 cm wide and 0.2 mm thick is preheated to 175 ° C. by passing it between two heating cylinders. . It is passed at a linear speed of 15 m per minute under a knife-shaped extruder die, the books of which apply to this sheet a copolymer of ethylene and acrylic acid in the molten state and at a temperature of 218 C.
The copolymer used contains 9.1% acrylic acid and its melt index is 3.58 dg / min.
The copolymer-coated sheet is then sent between a 20 cm diameter steel backing roller and a 5.61 cm diameter tetrafluoroethylene coated pressure roller, the copolymer in the molten state being present. thus subjected to a pressure which puts it in contact with it. ime with the leaf. The latter is then cooled by passing it over two acor cooling cylinders 20 cm in diameter and operating at about 65 ° C. near cooling, the coated sheet which has a layer of copolymer is then wound up on a cylinder. well fixed 0.05 mm.
This sheet had an adhesion strength of 71.4 kg / m 2 when measured by the Perkins - Southwich test according to the TAPPI methods.
If, for comparison, the aluminum foil is coated in the same way as above, but in
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eliminating preheating of the sheet, the adhesion strength of the coating is 50.89 kg / m. If the extrusion temperature is increased to 300 to 301 0 to improve the adhesion of the copolymer, the result is a decrease in abrasion resistance and degradation of the copolymer accompanied by an unpleasant odor.
In a second example, a sheet of kraft paper bleached at 40 pounds per ream and 40.6 cm wide is preheated to 120 ° C. by passing it between two heating cylinders. It is passed at a linear speed of 15 m / min under a knife-shaped extruder die, the lips of which apply to this sheet a copolymer of ethylene and acrylic acid in the molten state and at a temperature of 260 C.
The copolymer used for the coating operation contains 11.9% acrylic acid and its melt index is 4.2 dg / min,
The copolymer-coated paper is passed between a steel backing cylinder 20 cm in diameter and a pressure cylinder coated with polytetrafluoroethylene and 5.71 cm in diameter, the copolymer in the molten state thus being present. subjected to a pressure which applies it intimately on the paper. The coated sheet is then cooled by passing it over two steel cooling rolls 20 cm in diameter and brought to a temperature below the point of adhesion of the copolymer, that is to say about 65 ° C.
Once it has cooled down, it is wound on a cy-
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Storage liner the resulting coated sheet of paper which has a 0.019 mm layer of ethylene acrylic acid copolymer strongly bonded to the paper.
The sheet of paper coated with this ethylene acrylic acid polymer exhibited a burst strength of 209 kPa when measured with the Perkins-Southwich bond test apparatus and according to TAPPI methods. .
If, for comparison, the same paper backing was coated in the same way as described above, but with the elimination of preheating of the paper backing, the burst strength of the coating was 184 kPa. ,
In a third example for which the procedure of the first example is followed, a 0.2 mm thick aluminum foil is preheated to 148 ° C. A- after having been coated with a copolymer of ethylene and acrylic acid containing 11.9% acrylic acid
EMI10.1
and whose melt index is J..2 d:; / mn, due \ .; n :: h, ie6 aluminum r-Nvdtu are subjected to an additional chuffpga '"meptaire in an oven at 250uO and . pedant. den iemig ;, d! "- verses indicated in table I.
The strips are then placed for 1 hour in boiling xylene so as to determine the effect of this additional heating on the amount of degradation products in the form of soluble polymers obtained during the coating operation. It can be seen from the data in Table I below that heating the
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Coated aluminum foil once the coating has been applied significantly reduces the amount of polymer degradation products formed, this reduction being at a given temperature proportional to the time of heating.
TABLE I Duration of additional heating Weight loss in addition to 205 C polymer (mg) (in minutes)
EMI11.1
<tb> 0 <SEP> 161.7
<tb>
<tb> 1 <SEP> 81.5
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 367.4
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 3.7
<tb>
In a fourth example for which the operating mode of the first is also followed, is applied to an aluminum foil 0.18 mm thick. at a speed of 22.5 m / min, a coating of 0.018 mm of a copolymer of ethylene and acrylic acid containing 4% acrylic acid and whose melt index is dg / min. The aluminum foil is not preheated, however, and the temperature of the poor state copolymer at the time of non-extrusion through the die lips is 273 C.
We then submit! strips of the coated aluminum foil upon further heating in an oven at 250 ° C. and for various time intervals shown in Table II below.
The aluminum strips are placed for 1 hour
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coated in a boiling pylon so as to determine the amount of degradation products in the form of soluble polymers obtained during the coating operation. It can be seen from the data in Table II below that heating the coated aluminum foil after the coating has been applied markedly reduces the solubility loss, this reduction being at a temperature. data proportional to the duration of heating.
TABLE II Duration of additional heating Loss of polymers after boiling at 250 C (in min) lition in xylene (in%)
EMI12.1
<tb> 1 <SEP> 92.7
<tb>
<tb> 2 <SEP> 65.7
<tb>
<tb> 10 <SEP> 56.2
<tb>
For comparison, an aluminum foil coated in the same way as the same copolymer of ethylene and acrylic acid, but without preheating or additional heating, exhibits a polymer loss of 99.9% when. it is boiled in xylene for 1 hour.
In a fifth example for which the procedure of the first is also followed, a 0.2 mm thick aluminum sheet is preheated to 160 ° C.
This sheet is coated with a copolymer of ethylene and of acrylic acid containing 11.9% acrylic acid and whose melt index is 4.2 dg / min. The temperature of the melt copolymer extruded from the die is 218 ° C.
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The aluminum foil was coated with a 0.06 mm coating of copolymer which was subjected to additional heating to 250 ° C. The coated foil was tested for its abrasion and abrasion resistance. tear.
Abrasion resistance was determined using a conventional Taber abrasion tester with weights of 1000 g. Every 25 revolutions of the apparatus the condition of the stinging with cupric sulfate is checked. If two coated excavations are subjected to a double test, in each case one must wait for 1200 years. on the apparatus before a pitting condition occurs on the copolymer coating.
Scratch resistance is determined using a Hoffman hardness tester. An aluminum strip coated with a copolymer of ethylene and acrylic acid was tested and found to require 5 g to pass through the coating.
For comparison, an aluminum foil coated in the same shape of the same copolymer, but without preheating or additional heating, requires only 4 g of pressure for the coating to pass through.
It is possible, in a manner analogous to that of the fifth example, to coat any metallic support, such as iron, steel or tin, or any non-metallic support mentioned above. with copolymers of ethylene and of acrylic acid so as to obtain coated supports whose coating exhibits strong adhesion.