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Procédé et machine pour fabriquer des stratifiés soudés à chaud.
La présente invention concerne un procédé et une machine servant à fabriquer un nouveau stratifié soudé à chaud à partir d'une nappe de matière thermoplastique et de nappes de substrat.
En raison des nombreuses propriétés physiques et chimiques souhaitables des matières thermoplastiques, telles que des oléfines et des matières analogues, ces matières ther- moplastiques sont extrêmement intéressantes comme revêtements d'autres matières en vue de fabriquer un stratifié imperméable à l'eau, imperméable à la vapeur d'eau, résistant à la chaleur
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et en substance inerte vis-à-vis de la plapart des produits chimiques. L'industrie de l'emballage et plus particulière- ment l'industrie de l'emballage des produits alimentaires, s'intéressent de plus en plus aux stratifiés faits de matières thermoplastiques et d'autres matières, notamment du papier, du carton, des feuilles de clinquant et d'autres matières plastiques.
Par exemple, pour emballer des articles, tels que du lait, des produits alimentaires congelés et du beurre, on utilise actuellement des bottes en carton revêtues de matières thermoplas- tiques ou des bottes stratifiées car ces matières thermoplastiquesne produisent en général aucun effet chimique ou physique nuisible sur le produit alimentaire avec lequel ils sont en contact.
Le soudage ou la¯réunion de matières thermoplastiques avec d'autres matières semblables ou différentes s'effectue habituellement en collant les matières l'une à l'autre à l'aide d'un adhésoif intermédiaire et, dans certains cas, en exerçant par après une pression accompagnée parfois d'un apport de chaleur suffisant pour activer l'adhésif, mais insuffisant pour faire fondre les matières jointes ou pour les souder à chaud l'une à l'autre.
Cependant, certains types de matières thermoplastiques n'adhèrent ni aux adhésifs ni à d'autres matières de substrat et ne permettent donc pas de réaliser la réunion précitée,
Des machines et des procédés ont été mis au point pour revêtir ou stratifier des matières thermoplastiques avec d'autres matières malgré que les matières thermoplastiques n'adhèrent habituellement pas aux matières de substrat.
Un tel procédé comprend un procédé de revêtement par extrusion dans lequel une matière thermoplastique, telle qu'une polyoléfine est extrudée à une température extrêmement élevée sur un substrat tel qu'une feuille de papier ou l'équivalent. Pen-dant cette opération d'extrusion, la polyoléfine fondue ex- trémement chaude est exposée à l'air qui, en même temps que la
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température extrêmement élevée, oxyde apparemment la surface de la polyoléfine fondue et permet à cette polyoléfine de s'unir à la matière du substrat.
Touten produisant un produit stratifié efficace, ce procédé d'extrusion a certains inconvénients, en particu- lier d'un point de vue économique. Par exemple, les grands appareils de revêtement par extrusion exigent une période de réchauffage prôlongée pour atteindre des températures de tra- vail ainsi qu'une période de temps correspondante pour le re- froidissement. Par conséquent,pendant le réchauffage et le re- froidissement de ces appareils de revêtement par extrusion, une quantité de polyoléfine importante est perdue, les pertes dues à la main-d'oeuvre utilisée et au chômage de la machine étant éga- lement appréciables.
Une autre particularité indésirable du procédé de revêtement par extrusion est que les bords longitu- dinaux du produit revêtu ou stratifié obtenu doivent être rognés car une bavure se forme le long de ces bords pendant l'opération de revêtement. Pendant le rognage, il est néces- saire d'éliminer une petite partie du substrat avec la bavure et les rognures ne peuvent pas être récupérées comme substrat ou comme polyoléfine car ces matières adhèrent l'une à l'antre.
De plus, une autre source de déchets,en ce qui concerne le pro- cédé de revêtement par extrusion,comprend les déchets produits lors du réglage d'épaisseur effectué pendant les phases ini- tiales de ce procédé. On a constaté que,même après avoir amené 'les dispositifs d'extrusion à leurs températures de travail, un laps de temps considérable s'écoule avant que le préposé arrive à obtenir l'épaisseur correcte.On comprendra en effet que chaque variation de largeur, chaque variation de la vitesse des vis, chaque changement du type de polyoléfine, exigent que le préposé procède à un réglage d'épaisseur avant que l'appareil puisse entamer un cycle de production proprement dit.
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onéreux, nais également des processus assez fastidieux.
L'invention a pour but de procurer une machine et ua et un procédé nouveaux pour fabriquer un stratifié soudé
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à chaud à partir d'une nappe thereoplnstique et d'une nappe de substrat.
L' invention a encore pour but de procurer un procède
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et une aachine fonctionnant en continu pour produire un stratifié nulticouches soudé à chaud à partir d'une pelli- cule de matiére plastique non supportée et de nappes de substrat faites de matières différant de la pellicule thermoplastique.
L'invention a également pour but de procurer un
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procédé et une machine éconoz::lt<!1::s.!) trs efficaces et :!'Q::!:ctic.¯r:11t en continu pour :fQ?:"iquer un stratifié soude- à ch!i. z r br d'une pelliculc 1:'3;.1'. tho1\f.iop1astique non supp-1 tlr . ' c'use nappe de Subs,;,\- 'l;: la asopa de substrat étant ch ;'::\ 1 TXie tenpdrature <1<:' 4 <fssle a la température de fusiez ' 1:. pellicule tliermo==1;sviqùe tandis que la pellicule de s.ti ¯ plastique non soute..Ü'i20 esi ïnaintenue à une temp6rature :;1<7:;ale de manière que 8(,- dimensions ne varient pas, 11\ nappe de aubstrat chauffée et le pellicule non chauffée étant
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ensuite j,rta'po3ées sous pressiez en vue de souder a chaud et de stratifier la pellicule et le substrat.
L'invention a encore pour but de procurer un procédé et une machine de grande capaclté fonctionnant en continu pour fabriquer un stratifié soucie à chaud et formé de plusieurs feuilles. l'une de ces feuilles étant faite d'une polyoléfine
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et les su-jres de matières dif'.r;'.h(".;esp telles du papier, du cal't"tl 2 lúquant et 1'&zvllen% la .feuille Ó polyotcficc Gtt pré-activée par oxydation superficielle ou 'd f. ti. ât,. i" r électrique et etam. déplacée sans int!':::"1.ptlon seloxt .:.:: trajet prëdeteraine tout en étant maintenue non chauf-
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fée, les autres feuilles étant simultanément déplacées en passant dans un agent chauffant qui les porte à une température au moins égale à la température de-fusion de la feuille de polyoléfine;
les feuilles étant, par après, rapidement amenées en contact étroit sous une pression extérieure visant à souder les feuilles à chaud et à provoquer la stratification.
L'invention a encore pour but spécifique de procurer un procédé et une machine de grande capacité pour fabriquer un stratifié soudé à chaud à partir d'une pellicule
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thermoplastique non supportée et de nappes de substrat.légères, les nappes de substrat étant chantées pour fournir la chaleur nécessaire pour les sonder à chaud à la pellicule et la pelli-
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cule 8rllioplstiqua étant maintenue non chauffée jusqu'à ce quelle ait été mÜ8Ilée en contact étroit o'fee la nappe de substrat ei##:i>Gïè, le stratifié ét:;u::;;
chaliÎ:fé Jva.l1tage au. ï:l0mel1t ou il passe sur 1a/ne lisse de préférence cylindrique de sort':' f}.1.'3 la pellicule ther.copl.?.stif,u<3 est chauffés us état semi-fluide que la réorientation de la structure moléculaire biaxiale originale s'effectue avec 'un effet de recuit qui ré-
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dnit r.& i:1.ii>.-;;
::i sinon, 4î.Jnin>e touta tcndeJ1Ce du' stra t:t.fié à se r<3 ùt'grà,1.let* TJi i-c:1;<*:;2J.cii ë.-e,.zsî pour but ;le procure?:' un procédé et "nT <.=¯c=i;i¯=z¯> ou? jt,;i;ri,qi#;àr des st# a< 1 ìés soudés-à chaud-du typa spécifié t1a1S lesquels la p;r4-actiiràl;ioJn ùe la pellicule th;>r:.<.p2w#às%ii.g#ie Êi 11 a:Vh d 't:.::19 .flR:::::..e de gaz ou d' U!"'1e décharge él .<àÎri4##:a non se>i'e:n.Bnl 113z.:et tl3 souder la pellicule à chsud à un ;\:nb!:t.iN',(;, :;ais ôc:'].e:.ie#at <-l'i>;priiJei 1.'une de ses races .10zi chauffé de la. ;>a1],icn'e,jiasqia'au posent du soudage à chiti;:1 fi*ns la prei're e:
2prisepej.'Eettant a. 'la pellicule de conserver ses dimensions et supprimant toute déformation des moyens prévus pour étendre la pellicule en vue de la déplisser et permettant' également d'im-
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primer un texte en"petit" après quoi, lorsque la pellicule est étendue, le texte imprimé est étiré aux dimensions voulues.
L'invention a par conséquent trait à un procédé industriel de grande capacité et à une machine pour le mettre en oeuvre en vue de produire des stratifiés soudés à chaud, ce procédé pouvant être appelé "procédé de stratifica- tion à sec" puisqu'on n'utilise ni adhésif ni colle. La nappe du substrat est portée à une température correspondant . au soins à la température de fusion de la pellicule thermoplastique et cette pellicule est maintenue dans un état non chauffé de sorte que ses dimensions restent stables jusqu'à ce qu'on l'amené en contact étroit avec la nappe de substrat dans l'emprise de soudage à chaud, cette nappe fournissant la chaleur nécessaire à l'opération de soudage à chaud.
Au cas où la pellicule thermoplastique comprend une polyoléfine, cette pellicule est pré-acticée par traitement à l'aide d'une flamme de gaz ou d'une décharge électrique de sorte que la surface de polyoléfine non polaire est rendue polaire et est susceptible d'être soudée à chaud à des salières très différentes. Comme
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la pellicule thermoplastique est naintenue non chauffée jusqu' 3 son entrée en contact étroit avec la nappe de substrat chauffée dans l'enprise de soudage; on peut isprincr la pellicule ::a::3 risquer de d{foTI:1er cette impression et or):-peut effectuer l'Impression en "petit", puis l'amener par après aux diI:1EG1Sio::1s voulues en étendant la pellicule ther:aoplastique, ce .........",'t'-. qui su,prime égal'Eaent les faux plis.
Dans certains cas, en particulier lorsqu'on utilise des substrats légers, le stratifié soudé à chaud doit être soumis à une température plus élevée pendant son passage sur
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une surface uniforae.de préférence cylindriaue,visa.,it à rendre la Ratière thermoplastique seai-fluide de sorte que la structure moléculaire de la natiere thermoplastique subit une réorienta-
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tion et élimine tout recoquillage dans le stratifié produit. -
La machine utilisée avec le procédé suivant l'invention est relativement peu onéreuse comparée au prix -de revient d'un appareil utilisé dans un système de revêtement par extrusion courant pour fabriquer à l'échelle industrielle des produits revêtus de natière thermoplastique.
Le procédé de stratifica- tion à sec suivant l'invention a, en outre, de nombreux avan- tages par rapport au système de revêtement par extrusion ainsi qu'au système de collage qui utilise des colles ou d'autres adhésifs. A ce stade, il est à remarquer que le procédé de stratification à sec suivant l'invention réduit au minimum les déchets d'exploitation et permet de réaliser des économies de temps, de main-d'oeuvre et de matériaux appréciables.
Ces buts et avantages de 1-*Invention ainsi que d'au- tres encpre ressortiront clairement de la description détaillée donnée ci-aprés.à titre d'exemple,avec référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 est une vue schématique d'une machine ' servant à mettre en oeuvre le procédé suivant l'invention pour fabriquer un stratifié comprenant une pellicule thermoplastique portant sur ses deux faces un substrat léger collé; la Fig. 2 est une vue schématique d'une variante de l'installation dans laquelle un stratifié à plusieurs couches est formé, et la Fig. 3 est une autre variante dans laquelle un substrat de type plus épais forme un stratifié comportant des feuilles ou pellicules extérieures en matière thermoplastique.
L'invention envisage de manière générale de fabriquer des stratifiés soudés à chaud à partir d'une feuille ou pel- licule thermoplastique et d'une nappe de substrat faite d'une - matière différente de celle de la pellicule thermoplastique.
La pellicule thermoplastique n'est pas supportée, c'est-à-dire
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qu'elle n'est pas attachée à une autre nappe ou qu'elle ne la revêt pas, mais il faut la maintenir dans un état non chauffe pour que ses dimensions restent stables. Cela étant, l'une des particularités importantes de l'invention est que la nappe de substrat est chauffée et fournit la chaleur nécessaire pour effectuer une soudure à chaud entre la pellicule thermoplastique et le substrat. En pratique, la pellicule thermoplastique est maintenue non chauffée jusqu'à ce qu'elle entre en contact ¯ avec le substrat chauffé dans l'emprise de soudage à chaud.
.Puisque le procédé et la machine suivant l'invention n'impliquent pas ou n'exigent pas d'adhésifs tels qu'une colle ou des pro- duits analogues, ce procédé peut être décrit comme un procédé de 'Stratification à sec".Bien qu'il soit préférable que la matière thermoplastique soit une pellicule ou une feuille de polyolé- fine en raison de son prix de revient intéressant, d'autres pellicules thermoplastiques autoportantes telles que le¯poly- (chlorure de vinylidène), l'acétate de vinyle, l'acétate de cellulose, le chlorure de vinyle, le copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle, l'éthylcellulose, le triacétate de cellulose, le caoutchouc chloré "Pliofilm", l'alcool de polyvinyle, le polystyrène,
le polyvinylbutyral, l'acétate de polyvinyle et d'autres pellicules et,.,feuilles de Ratière thermoplastique peuvent être utilisées. Les matières particulières à utiliser pour le substrat dépendent de l'usage particulier auquel le stratifié produit est destiné. Par exemple, dans le domaine des emballages, le substrat peut comprendre du papier kraft, du carton, de la cellophane, de la cellophane revêtue de saran, du papier cristal, du papier au bisulfite, une feuille de papier de bois, diverses feuilles de clinquant, des tôles-et:; d'autres matières d'emballage.
Il est à remarquer, en outre, que,lors de la mise en oeuvre de l'invention, la pellicule de matière thermoplastique peut être collée par soudage à chaud
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à d'autres matières thermoplastiques de telle sorte que diver- ses combinaisons de matières thermoplastiques peuvent en fait-constituer les couches du stratifié ainsi formé. On comprendra que les nouveaux stratifiés soudés à chaud qui sont fabriqués conformément au procédé suivant l'invention ont un très large champ d'applications en dehors de leur utilité dans le domaine des emballages, comprenant par exemple une utilisation industrielle comme matière isolante thermique et électrique, une matière en rouleau pour le ménage, des re- vêtements ou des recouvrements agricoles, des recouvrements à jeter après usage, etc.
Comme décrit plus haut, il est préférable que la matière thermoplastique soit faite d'une pellicule de poly- oléfine parce qu'une telle pellicule est actuellement fabri- pée en masse par l'industrie et ne coûte pas cher. Cependant, une telle matière en polyoléfine n'adhère normalement pas à d'autres matières même si la pellicule de polyoléfine est soudée par fusion à cette autre matière.-.La surface des pellicules de polyoléfine est non polaire et est, par conséquent, 'chimiquement inerte vis-à-vis des autres matières de sorte que la polyoléfine ne se stratifie généralement pas avec ces autres matières.
Certains procédés ont été mis au point et consistent à réactiver les pellicules de polyoléfine en traitant leurs surfaces par oxydation superficielle et par dé- charge électrique. Lorsque l'on traite la surface d'une pela licule de polyoléfine, telle qu'une pellicule de polyéthylène pour produire une oxydation superficielle, on la soumet à une flamme de gaz non protégée, normalement dans une mesure suf- fisante pour faire fondre cette surface, puis on la laisse durcir. Outre l'oxydation superficielle, on estime que, pendant ce traitement particulier, les molécules superficielles de la pellicule de polyéthylène sont réorientées, la tension super-
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ficielle est brisée et des myriades de chaînes moléculaires sont créées.
Dans le procédé à décharge électrique utilisé pour traiter la surface du polyéthylène, on expose la surface à une décharge électrique produite par un courant électrique à haute tension. Dans certains cas, le bombardement électronique de la surface du polyéthylène implique une décharge corona ou en effluves tout près de la surface traitée. Bien que les mécanismes et les phénomènes impliqués dans le procédé de traitement par décharge électrique soient actuellement indéterminés, on estime que le traitement électrique augmente le nombre de liaisons non saturées dans les molécules super- ficielles du polyéthylène de sorte que la surface traitée acquiert de l'adhérence.
Par les termes "traitement" ou "traité" utilisés dans le présent mémoire, on entend le procédé de décharge électrique ou le procédé d'oxydation à la flamme servant à traiter une surface de corps en polyoléfine, tels que des pellicules ou des feuilles de polyéthylène.
Dans la mise en pratique du procédé suivant l'invention, on entraîne de préférence la pellicule thermoplastique et la ou les nappes de substrat suivant un trajet prédéterminé, la pellicule et la nappe de substrat étant normalement dévidée de rouleaux de matière relativement volumineux.
Si la matière thermoplastique comprend une polyoléfine, telle qu'une pellicule de polyéthylène, cette pellicule est traitée en premier lieu soit par le procédé à décharge électrique, soit par le procédé d'oxydation à la flamme. Evidemment, les rouleaux de pellicule utilisés peuvent être prétraités au mo- ment de leur fabrication. En pratique, le procédé à décharge électrique est préférable et a été représenté schématiquement dans les diverses formes d'exécution représentée aux dessins.
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La nappe de substrat est chauffée ou sa surface à souder à chaud au moins est portée à une température de préférence légérement supérieure à la température de fusion de la surface de la pellicule thermoplastique. La nappe de substrat et la pellicule thermoplastique sont amenées en contact étroit l'une avec l'autre par passage entre des rouleaux pinceurs exerçant une pression suffisante pour souder à chaud la pellicule et le substrat.
La surface traitée de la pellicule thermoplastique, au contact de la surface chauffée
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de la nappe de substrats est portée à sa 'pératuI"e de fusion de sorte que ce±boe o.x; tr<'itëe s6 trouve dans un et-tt V ,tK..".,f...ia,y..i. :.:1 9''1., "...:3 3'Q ç,. 2i-".L sl.:.':.i 4. pour prcrser la p1211:tule et. la L<.;).:) .,'n àlX>lL":c1, à'éf>#i avec loutre do telle ..i7â.t: ;:ut:', ;i 1>\ i!:r::r-'- .;:: ¯. n""n..":4. f:''.>..tt'i...r
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poreuse et dcrc telle que -±:i ç>zJLe:. er.tst.1. d.: l,i cpllo- phire, eu cliRqHcnt eu Vautres "i:tt.ir's3 de ce '.'nre. ia< 'u.ic'Tt ou la<ih4rencc r;Ùcanique seule ces C<"5 serait Jns::fl,fis;*;Le pour assurer la stratification des or, c'est la seule adhérence que 1;
on obtient avec une pel1jCQle de polyoléfine non traitée.
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Dans le cas de substrats fibreux..porc11) et rugueux uni-
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quement., pour améliorer davantage l'adhérence entre la pelli- cule et la nappe de substrat, il est souhaitable d'augmenter la chaleur du stratifié jusqu'à une valeur suffisante pour chauffer la pellicule thermoplastique dans la totalité de son épaisseur à une température correspondant à la température de fusion de la pellicule, puis de faire passer le stratifié dans une ou plusieurs emprises supplémentaires pour-refouler et presser la--pellicule thermoplastique-fondue-dans -lesinter- stices des fibres du substrat et autour de celles-ci afin d'ac- croître davantage la liaison mécanique et d'augmenter la su- perficie de la jonction chimique.
Ce passage dans plusieurs emprises de rouleaux sui- vi du chauffage de la pellicule de polyoléfine après son en- trée en contact avec la nappe de substrat non seulement améliore la jonction chimique et la liaison mécanique des couches, mais est égalenent souhaitable pour supprimer toute tendance'du produit stratifié à se recoquiller lorsque l'on utilise des substrats légers. Pendant la.fabrication d'une pellicule thermoplastique, on extrude cette pellicule dans un état fondu à partir d'une filière et, tandis qu'elle est encore dans un état semi-visqueux, on l'étire jusqu'à une épaisseur et des dimensions choisies.
Ce processus d'étirage étend les chaînes moléculaires enarci- ques semblables à des"boudins hélicoïdaux" de sorte que,lorsque la pellicule est refroidie à l'état solide, des tensions ;et des contraintes sont figées dans sa masse. Par après, lorsque la pellicule est réchauffée à un état visqueux semblable, une force , est exercée par l'orientation moléculaire biaxiale des chaînes moléculaires de sorte que la pellicule fluide tend à se con- tracter.
Dans le procédé de stratification à se{; suivant l'in- vention, la pellicule thermoplastique est déjà fixée à une nappe de substrat lorsqu'elle est chauffée à un état fluide semi-visqueux de sorte que,si on utilise un substrat léger la
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contraction de la pellicule thermoplastique tend à provoquer
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un recoquillage du stratifié.
Cependant, en augmentant la température du strati- fié tout en le maintenant contre une surface lisse de préfé- rence cylindrique, on empêche toute contraction par rapport à la pellicule et,si on laisse la pellicule dans un état semi- fluide pendant une période de temps prédéterminée, une réorien- tation moléculaire se produit. Par après, lorsque la-pellicule
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thersoplastique du stratifié est refroidie à l'état solide, le stratifié n'a plus tendance à se recoquiller.
Suivant l'invention, on naintient à cet effet le stratifié contre la surface d'un tambour chauffé après avoir procédé au soudage à chaud dans la première emprise pendant que le stratifié se déplace autour de ce tambour vers les emprises suivantes. Lorsqu'une traction suffisante est exercée sur le stratifié, il est appliqué à plat contre la surface du
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t;,>j:i1):H1l' chauffé et co chauffage, en l'.Ú:':1e- t2fS que la présence de plsi'3'rs emprises, non seule/nen'' a5UrG le soudage à chaud désiré entra la pellicule et le substrat mais provoque un
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effet de recuit par rapport à la pellicule theroplasiqu et une l' ;0r!.L.".1t:at:!.O1 .-i¯'T-.g :3.3 se produit de sorte que le stratifiJ ;1' t>#:<1 )lu3 2e recoquiller par la suite au notent de son rfr-3Mi.'jr"Mt.
Il est à û:câ-',-,s que- les l}k;l-e-!1 qui 7JL't.'.f.'^t,Ff3:'3V conc'"f'=:3f la :.'r-?"f3.C ±'1 par soudage 3 chaud d'un substrat et d'zae p-::>11ic:Ü,J ,; olY3thylè::1e. Le procédé suivant '.:16'ei2"tion :1:=i''1,.;'..y 12nt u-ne :9''=?..'.r2 de préférence continue au cours Ja laquelle les deux surf;,.ce$ (l't-me pellicule ther;'1op.lastique s>"";nt trai4es de :::. .:".W forser des stratifiés à plusieurs C,)'t1C;:'!"..::.; i.i.i^41.1i 3 à plusieurs couches types conprennent donc un produit comportant un substrat en papier, soud-3 à chaud à l'une des faces d'un; pellicule thermoplastique,
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tandis que l'autre face de la pellicule thermoplastique est soudée à chaud à un substrat fait d'uen feuille de clinquant ou d'une feuille de matière analogue.
En ce qui concerne la forme d'exécution représentée à la Fig. l, une nappe allongée de matière de substrat S telle qu'un papier kraft à parois multiples ou l'équivalent, passe sur des rouleaux fous 10 qui sont espacés les uns des autres.
Il est à remarquer que quoique cela ne soit pas représenté aux dessins, la nappe de substrat S est dévidée d'un rouleau de cette matière monté sur un dévidoir de construction clas- sique muni d'un mécanisme de freinage approprié et d'un dis- positif servant à effectuer des jonctions volantes d'une ma- nière bien connue. Au moins un des rouleaux fous 10 est monté sur un bâti de stratification 11 qui est construit en hauteur et qui comporte plusieurs bras horizontaux. ,,- ce-+-
La forme et la construction du bâti de stratifica- tion 11 sont conçues principalement pour monter de façon com-= ,mode les divers éléments de la machine de stratification d'une mainére compacte, de telle sorte que la machine puisse être logée dans la plupart des bâtiments classiques.
A cet effet, les rouleaux fous 10 sont de préférence montés à une certaine distance du sol d'un tel bâtiment afin de rester facile sent à la portée d'un préposé tout en permettant à ce préposé de se déplacer en dessous des roulcaux. Il est à re- marquer qu'un des rouleaux fous 10 est monté sur le bâti de la machine à proximité immédiate d'un gros cylindre de pré- chauffage toyournant à double paroi 12 qui est formé de deux enveloppes cylindriques en acier espacées concentriquement l'une de l'autre, l'enveloppe extérieure étant de préférence chromée. Le cylindre de préchauffage peut être du type fa- briqué par la Société dite Frank W.
Eager company de summerville, N.J. et est muni d'un mécanisme à chicane héli-
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coidale (non représentée) entre les enveloppes servant à fai- re circuler un liquide chauffé, tel que du glycol ou un li- quide analogue qui chauffe l'enveloppe extérieure à une tempé- rature prédéterminée. Le cylindre de préchauffage 12 sert donc
3'échangeur de chaleur et préchauffe effectivement la nappe de substrat S à mesure que celle-ci avance le long de sa surface.
Un cylindre de préchauffage supplémentaire 12a(représenté en -traits pointillés) peut être prévu et.est de préférence de construction et de dimensions identiques à celles du cylindre de préchauffage 12. Le cylindre de préchauffage supplémentaire ou auxiliaire 12a ne sert pas à augmenter la capacité de chauffe pour le préchauffage de la matière du substrat, mais il. peut être utilisé lorsque la machine de stratification est mise en oeuvre à grande vitesse.
La machine de stratification comprend également un cylindre presseur chauffé relativement volumineux et monté à rotation 13 qui est de'construction semblable àcelledes cylindres de préchauf.fage à double paroi 12 et 12a, mais de dimensions net- tement supérieures à celles de ces cylindres de préchauffage ce cylindre presseur chauffé est doné également un cylindre à double paroi comportant des chicanes hélicoïdales entre ses parois ou enveloppes servant à régir l'écoulement d'un liquide chauf- fé, tel que du glycol ou d'autres liquides de chauffage appro- priés,entre les enveloppes de manière que l'enveloppe extérieure soit portée à une température prédéterminée.
Le cylindre pin- ceur chauffé 13 coopère donc avec le cylindre de préchauffage 12 et, dans certains cas, avec le cylindre de préchauffage auxi- liaire 12a pour porter le substrat S à une température de pré- férence légèrement supérieure à la température de fusion de la pellicule thermoplastique qui doit être soudée à chaud à la nappe de substrat. En pratique, on a constaté que la surface du substrat doit être portée à une température comprise entre
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environ 121 et 204 C pour souder à Chaud la plupart des pellicules thermoplastiques.
La matière thermoplastique représentéeà la Fig. 1 comprend une pellicule de polyéthylène PE qui est dévidée d'un rouleau 14 monté à rotation sur l'un de plusieurs arbres 15 d'un dévidoir du type à tourelle 16. Les arbres supplémentaires 15.du dévidoir à tourelle 16 reçoivent des rouleaux de poly-
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-éthylène supp7.% notaires ou'des'rouleaux d'autres matières ther- moplastiques et des moyens doivent être prévus pour réaliser une jonction volante pendant que la machine est en fonctionnement.
La pellicule de polyéthylène passe sur un rouleau j'ou
17 fixé au bâti de support 11 de la machine de stratification,, le rouleau fou étant de préférence un rouleau en aluminium dont la surface a été sablée afin de présenter un pouvoir de trac- tion déterminé. La pellicule de polyéthylène passe ensuite sur deux rouleaux entraînés 18 qui tournent à une vitesse prédéterminée de manière à maintenir une traction constante sur le polyéthyléne et qui servent' également à dévider de la pellicule du rouleau 14.
Les rouleaux de traitement 18 sont de préférence recouverts d'une matière plastique diélectrique vendue sous la -marque de fabrique "Hypolon" et qui est utilisée avec le pro- . cessus de décharge électrique pour traiter des surfaces de
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pellicule en polyo1éfine':-=---': . 'h . ."'''' J1tilo"!W-'".....".,
Il est à remarquer qu?un mécanisme d'électrode 19 est disposé légèrement en dessous du premier rouleau de trai- tement 18 et à proximité immédiate de celui-ci et qu'un autremécanisme d'électrode 19 est disposé au-dessus du second rouleau de traitement 18 et à proximité immédiate de celui-ci.
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Ces mécanismes d"é1ectrode 19 sont alimentés d'un courant élec- trique à haute fréquence et à haute tension par des conduc-teurs électriques appropriés (non représentés) et ils servent à soumettre les surfaces opposées de¯la pellicule de polyolé- - -
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fine à un bombardement électronique en vue d'accroître ses propriétés adhésives. Comme décrit plus haut, le procédé à décharge électrique est bien connu et une description détaillée de ce procédé ainsi que du procédé d'oxydation au moyen d'une flamme de gaz paraît inutile pour le présent mémoire.
La pellicule de polyéthylène traitée passe ensuite autour de deux rouleaux étaleurs-20 également de préférence en aluminium,qui présentent une surface extérieure à chevrons, ces rouleaux étaleurs servant à maintenir la pellicule dans un état déplissé pendant son passage vers l'emprise de soudage à chaud.
La pellicule de polyoléfine traitée PE pénètre ensuite dans l'emprise de soudage à chaud délimitée par le cylindre pinceur chauffé 13 et le rouleau presseur recouvert de caoutchouc auxsilicones21 qui tourillonne également dans le bâti de support 11 de la machine. Le caoutchouc aux silicones du rouleau pinceur 21 possède des propriétés
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anti-adhésives vis-à-vis de la pellicule de polyéthylène non chauffée lorsque celle-ci est introduite dans l'emprise, mais ce rouleau pinceur 21 tend à être chauffé par la chaleur pro- duite par le cylindre pinceur chauffé 13.
Cela étant, un con-' tre-cylindre de refroidissement 22 est prévu et. comprend deux enveloppes comme le cylindre de préchauffage 12 et le cylindre presseur chauffé 13, une chicane hélicoïdale étant prévue entre les deux enveloppes ou parois pour régir l'écoulement ou la circulation de l'eau froide introduite dans l'espace volumétrique séparant ces enveloppes. Il est à remarquer qu'il faut --maintenir le rouleau pinceur 21 dans un état non chauffé car la pellicule de polyéthylène s'échauffe tellement au contact d'un rouleau chauffé qu'elle fond, s'étire et, dans certains cas, se rompt.
Cela étant, le rouleau pinceur 21 est refroidi
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par coopération avec le contre-cylindre de refroidissement 22 et la pellicule de polyéthylène est maintenue dans un état non chauffé jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec la nappe de substrat chauffée lors de son entrée dans l'emprise.
La pression exercée entre le cylindre pinceur chauffé 13 et le rouleau pinceur 21 doit être d'environ 12,5 kg par cm d'emprise et cette pression doit être exercée à l'aide de vérins-pneumatiques (non représentés) car l'air forme un matelas élastique sensible aux pressions exercées par les inégalités d'épaisseur de la matière résultant de faux plis et d'inégalités analogues. Cela étant, comme l'emprise est soumise à des pressions non uniformes, il faut non seulement que le cylindre pinceur chauffé 13 soit sollicité par des vérins pneumatiques appropriés, mais également que le contre-cylindre de refroidissement 22 soit également sollicité par des vérins pneumatiques.
Grâce à cet agencement particulier, le rouleau pinceur 21 peut en fait flotter dans sa position relative entre le contre-cylindre de refroidissement 22
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et le cylindre pinceur chauffé 230 ' --- -- '" """"'" "'""" - " "
La machine à stratifier présente également une seconde emprise qui, dans la forme d'exécution représentée aux dessins, est opposée diamétralement à la première et cette seconde emprise est formée par le cylindre pinceur chauffé 13 et un second rouleau pinceur 21a. Le second rouleau pinceur 21a est identique au rouleau pinceur 21, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un rouleau en caoutchouc aux silicones refroidi par un contre-cylindre de refroidissement 22a identique au contrecylindre de refroidissement 22.
Cette seconde emprise est essentielle pour fabriquer un papier doublure à parois multiples utilisé dans l'industrie de l'emballage, et pour appliquer un re- vêtement sur toutes les nappes de substrat à surface rugueuse à des vitesses élevées,pour les raisons suivantes.
La seconde
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.,'iâ3a¯:: sa':3".' f:1r le rouleau pinceur 21a (.,t le cylindre )irieC:'5i! c;:-¯f1.-"\ ;.3 cc-nfere t:1l ..'ini f!l2.t à la surface de la 'gei , 2 tfL,-:::,:;t1t).l:J.Bt;:Iqth (lG srie que cette oelllcule !.11;Le r!f.f¯.ç1r'rBt, ;llr 1 (?2";O 1>G11dtin):, ëos ")1}(,\1 tlolJ (1< :f.1.i)1"1:e:rt?a¯:I : paroi.: ::9 ,ß.¯.;:' . ¯ ' -.!. tout accrochage a ;: ... ¯ ¯ ¯ ¯, .. ',=y.. ¯ :s4 L3 "j.h:flf11S;:: e1l:.t1.d. ot o (-:1D 1lr'e ¯¯ ... ï4 . ..h-'.-r-.n :;ùUl1\ dl:l:Jlnep l,,}s faux ?liR '11¯:1-
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quant.
Ce clinquant pénètre ensuite dans une emprise formée par un rouleau pinceur recouvert ae caoutchouc aux silicones 21b identique aux rouleaux pinceurs recouverts de caoutchouc aux silicones 21 et 21 a et coopérant avec un contre-cylindre de refroidissement approprié 22b.
Le contre-cylindre de refroidissement 22b est également de con- struction identique à celle des contre-cylindres de refroidis- sement 22 et 22a et il est à remarquer que le clinquant F pénè-
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-tre dans le!i1prlse dans un état-non chauffé. cependant, puisque
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la pellicule thersoplastique est dans un état semi-fluide lors- qu'elle passe dans la première emprise, le clinquant ne doit pas être chauffé pour être soudé à chaud à la pellicule thermoplastique.
L'emprise formée par le rouleau pinceur 21a et le cylindre pinceur chauffé 13 sert,en outre, à augmenter la liaison mécanique et chimique entre la pellicule thermoplastique et le clinquant lorsque celui-ci constitue l'une des cou- ches d'un stratifié à plusieurs couches.
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Si l'en iszire i1 y.fi.î?r. us rtrctifiê u1 cr?1 comportant au soins deux couches de pellicule de polyéthylène,, un second rouleau 14a de pellicule de polyéthyléne est monté à rotation sur un arbre 15a tourillonnant dans un dévidoir du type à tourelle 16a semblable au dévidoir 16. Ce dévidoir à . tourelle 16a peut également porter plusieurs bobines vides destinées à recevoir des rouleaux de matière supplémentaires, des moyens étant prévus pour pouvoir effectuer une jonction
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volante pendant le fonctionnement de leinstallation de strati- fication.
La pellicule de polyéthylène passe autour de deux rouleaux de traitement 18a de construction semblable aux rouleaux de traitement 18 et qui sont chacun recouverts de la matiére plastique diélectrique vendue sous la marque de fabrique
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"ypolon". Ces rouleaux de tràitement 18 sont 4galetnnt équipets d'un dispositif à'entraîne1Ient approprié servant.à les faire tourner à une vitesse prédéterminée de manière que la pel-
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licule soit dévidée du rouleau 14a et à tendre la pellicule de polyéthylène sous une traction prédéterminée.
Chaque rou- leau de traitement 18a comporte un mécanisme d'électrode 19a qui y est associé et qui est connecté par des conducteurs électriques appropriés à une alimentation de courant électri- que à haute tension et à haute fréquence. La pellicule de polyéthylène PE qui est dévidée du rouleau 14a est donc trai- tée des deux côtés par le'processus a décharge électrique vi- sant à rendre ses surfaces plus adhérentes.
La pellicule de polyéthylène traitée passe ensuite sur les rouleaux étaleurs en aluminium à surface en chevrons
20a visant à éliminer les faux plis de la pellicule avant de l'introduire dans l'emprise forcée par le rouleau pinceur 21a et le cylindre pinceur chauffé 13. Cette pellicule de poly- éthylène traitée est soudée à chaud à une surface du clinquant
F lorsqu'une couche de clinquant est utilisée,la surface in- terfaciale du clinquant étant chauffée par son contact dans l'emprise avec la première pellicule de polyéthylène et par le cylindre pinceur chauffé 13.
Par conséquent, la machine représentée à la Fig. 1 permet de fabriquer un stratifié soudé à chaud à partir d'une seule pellicule de matière thermoplastique et d'une nappe de substrat ou, en variante, un stratifié à plusieurs couches.
La fig.2 est une vue schématique d'une machine légèrement modifiée pour fabriquer un stratifié à plusieurs couches du type semblable aux produits à plusieurs couches fabriqués par l'installation de revêtement par extrusion.
La machine représentée à la Fig. 2 comprend donc un rouleam 40 d'une nappe de substrat appropriée S, par exemple du paier à sachets ou une ratiére analogue, qui est largement utilisée dans l'embllage. La naupe de substrat F traverse
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un dispositif tendeur comprenant un rouleau fixe 41 de pré- férence en un métal approprié, tel que de l'acier, de l'alu- minium ou un métal analogue et un rouleau en caoutchouc sou- ple monté à pivot 42 et rappelé par un ressort. Le rouleau pivotant à.ressort 42 sert non seulement à tendre la nappe S nais également à dévider la nappe du rouleau 40.
Ce rouleau pivotant à ressort 42 peut être écarté ou dégagé de-la position dans laquelle il est en contact sous pression avec le rouleau fixe 41 par un Mécanisme de dégage- ment du type à came ou à levier, les rouleaux 40 et 41 exer- çant entre eux une pression suffisante pour permettre l'exé- cution d'une jonction volante tandis que ?'appareil fonction- ne. A cet effet, un rouleau de réserve 43 de la nappe de sub- strat S est monté à proximité immédiate du rouleau 40 et à proxité immédiate des rouleaux fixe: et pivotant 41 et 42 respectivement.
Lorsque la nappe de substrat S a franchi le dis-' positif tendeur, elle passe autour ce plusieurs rouleaux fous en aluminium 44, dont l'un est placé à proximité immédiate d'un tambour chauffant relativement crâna 45 qui est équipe d'une pompe appropriée servant à débiter un fluide de transmission de chaleur, tel que du glycol ou un fluide analogue par lequel la surface -du- tambour est portée à une température comprise entre 54 et 149 C. Ce tambour chauffant 45 est muni d'un arbre approprié 46 monté à rotation et en- traîné ?ar un dispositif d'entraine,ment approprié de sorte que le tambour tourne à une vitesse prédéterminée dans le sens des aiguilles d'ur.e contre sur la Fig. 2.
La nappe de substrat S du papier à sachets est ainsi chauffée pendant qu'elle avance . le long de la -surface du tambour en direction de la premiére emprise.
Un rouleau de matiére thermoplastique 47 qui, dans
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la forme (Inexécution représentée, comprend un rouleau de pel- licule de polyéthylène PE de 0,0127 mm d'épaisseur est monté à un endroit approprié et la pellicule de polyéthylène PE ¯traverse un dispositif tendeur comprenant un rouleau métallique fixe 48 et un rouleau en caoutchouc souple monté à pivot et rappelé nar ressort 49 qui sont en substance identiques aux rouleaux fixe et pivotant 41 et 42. Un rouleau de réserve 50 de pellicule de polyéthyléne de 0,
0127 mm d'épaisseur PE est également monté à proximité immédiate des rouleaux fixe et pivotant 48 et 49 de sorte qu'une jonction volante peut être effectuée lorsque le rouleau 47 est' épuisé.
La pellicule de polyéthylène passe ensuite autour de deux rouleaux de traitement 51 qui sont recouverts d'une matière plastique diélectrique vendue sous la marque de fabri- que "Mylar", les rouleaux 51 étant des rouleaux fais et compor- tant chacun un mécanisme d'électrode 52 qui est connecté par des conducteurs appropriés à une alimentation de courant électrique à haute tension et à haute fréquence permet- tant de traiter les deux faces de la pellicule de poly- éthylène PE.
La pellicule de polyéthylène traitée passe ensuite autour d'un rouleau étaleur à chevrons 53 qui sert à aplatir et à déplisser la pellicule de polyéthylène avant qu'elle pénètre dans l'emprise. La première emprise est formée par le tambour chauffant 45 et un rouleau pinceur 54 de préférence fabriqué en caoutchouc aux silicones et attaquant un contrecylindre de refroidissement 55 du type à double paroi muni d'une chicane hélicoïdale entre ces parois servant à guider un agent de refroidissement, tel que de l'eau, mis en circu- lation de la me maniére que dans les cylindres de refroidissement de la forme d'exécution représentée à la Fig. 1.
Il est à remarquer également que le rouleau pinceur 54 et le contre-
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cylindre de refroidissement 55 sont munis chacun d'un vérin pneumatique de sorte que la pression exercée dans l'emprise est comprise entre 8,94 et 14,3 kg par cm de largeur contre le tambour chauffant 45.
La pellicule de polyéthylène PB est donc maintenue dans un état non chauffé jusqu'à ce qu'elle arrive en contact étroit avec la nappe de substrat S de papier à sachets dans l'em- -prise. Cette nappe de-substrat s -de papier à sachets a été préchauffée à une température de préférence légèrement supérieure à la température de fusion de la pellicule de polyéthylène et sa chaleur a été transférée à la pellicule de polyéthylène dans l'emprise pour réaliser un lien mécanique et chimique soudé à chaud à cet endroit. L'avancement du stratifié qui se poursuit autour de la surface du tambour chauffant 45 ramène la pellicule de polyéthylène dans un état semi-fluide pendant une période de temps suffisante pour réorienter la pellicule et ainsi sup- primer toute tendance du stratifié à se recoquiller.
Un rouleau 56 de clinquant d'aluminium de 0,0089 mm
F passe autour d'un rouleau fou 57, puis autour de deux rou- leaux étaleurs espaceurs du type à chevrons 58 avant de pénétrer dans l'emprise en vud d'être stratifé avec la pellicule de polyéthylène. On rouleau de réserve approprié 59 du clinquant d'aluminium F est également prévu pour permettre à la machine de stratification de continuer à fonctionner lorsque le rouleau
56 est épuisé. Il est à remarquer que le clinquant F reste non chauffé jusqu'à ce qu'il pénètre dans l'emprise formée par le tambour chauffant 45 et le rouleau pinceur recouvert de caoutchouc aux silicones 60.
Le rouleau pinceur 60 est refroidi par un contre-cylindre de refroidissement approprié
61 qui est identique au point de vue construction au contre- cylindre de refroidissement 55 associé au rouleau pinceur 54.
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Comme la pellicule de polyéthylène PE qui a été précédemment appliquée sur la nappe de substrat S de papier à sachets se trouve dans un état semi-fluide, le clin- quant F est soudé à chaud à la pellicule de polyéthylène lors- qu'il est amené en contact étroit avec la pellicule dans l'em- prise. Le stratifié qui est formé et qui comprend la nappe de substrat S en papier à sachets, la pellicule de polyéthylène PE de 0,0254 mm et lé clinquant F est alors déplacé le long de la surface du tambour chauffant 45 dans le sens des aiguilles d'une montre et continue, par conséquent, à être chauffé.
Le produit stratifié fabriqué dans la machine représentée à la Fig. 2 est également recouvert d'une couche de 0,0254 mm de polyéthylène sur sa face côté clinquant. A cet effet, un rouleau 62 d'une pellicule de polyéthylène de 0,0254 mm
PE est prévu et la pellicule traverse un dispositif tendeur comprenant un rouleau métallique fixe 63 et un rouleau en caoutchouc souple monté à pivot et sollicité par ressort 64 qui sont semblables aux autres dispositifs tendeurs. Un rou- leau de réserve 65 de la pellicule de polyéthylène est égale- ment prévu pour permettre à la machine de stratification de continuer à fonctionner lorsque le rouleau 62 est épuisé.
La pellicule de polyéthylène passe autour d'un rouleau de traitement recouvert de "Mylar" 66 qui comporte un mécanisme d'électrode 67 disposé à proximité immédiate pour traiter une surface de la pellicule de polyéthylène à l'aide d'un courant électrique à haute tension et à haute fréquence.
Ce mécanisme d'électrode 67 est connecté par un conducteur ap- proprié à une alimentation de courant électrique à haute ten- sion et à haute fréquence et la surface de la pellicule de po- lyéthylène traitée est rendue plus adhérente-pour 1-*opéra----:- tion de soudage à chaud. La pellicule de polyéthylène passe ensuite autour de deux rouleaux étaleurs du type à surface à
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chevrons 68 qui non seulement tendent la pellicule de poly- éthylène. mais la déplissent.
La pellicule de polyéthylène est ensuite introduite dans l'emprise formée par le tambour chauffant 45 et un rou- leau pinceur en caoutchouc aux silicones 69. Ce rouleau pinceur en caoutchouc aux silicones 69 est en contact de roulement avec le contre-cylindre de refroidissement 70 de construction sem- blable aux contre-cylindres de refroidissement 55 et 61 et servant à refroidir le. rouleau pinceur 69. La surface traitée de la pellicule de polyéthylène est donc amenée en contact étroit avec le clinquant chauffé dans l'emprise pour souder à chaud par vole mécanique et chimique la pellicule et la feuille ae clinquant. Il est à remarquer que la pellicule de polyéthy- lène est maintenue dans un état non chauffé jusqu'au moment où elle entre en contact avec le clinquant F.
Le rouleau pinceur
69 et le contre-cylindre de refroidissement 70 sont chacun munis de vérins pneumatiques appropriés qui sollicitent norma- lement ces rouleaux vers le tambour chauffant 45 de sorte que la pression produite dans l'emprise est comprise entre 8,94 et 14,3 kg par cm de largeur de nappe contre le tambour chauffant.
Le stratifié L est donc déplacé dans le sens des ai- guilles d'une montre sur 'la 'surface chauffée du tambour chauffant 45 pendant une période de temps prédéterminée et passe ensuite autour de deux rouleaux refroidis à l'eau qui sont de construction semblable aux rouleaux refroidisseurs 23 de la forme d'exécution représentée à la Fig. 1. Le stratifié est refroidi par les rouleaux refroidisseurs et passe ensuite autour d'un rouleau fou 72 pour s'envider finalement sur une bobine de renvidage afin de former un rouleau 73 qui est convenablement supporté par un renvidoir du type à tourelle 74.
Pour faciliter le fonctionnement du système représenté à la Fig. 2 et comme les rouleaux de pellicule thermoplastique et
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de nappe de ::.mbr.tr1t sont disposes des endroits espaces du pl:tnd,f:r du butinent dans 'c zz33 lu machine est installée, des plrltcs-forL'1E>:J 75 sont prévues pour les ouvriers à des en-
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droits appropries.
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La fïr.. :3 Montre une variante do la sachine servant à ::mettre en oeuvre le procède de stratificatiua à sec
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suivant l'invention et cette machine se prête particu-
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lièrement au revêtement des faces opposées 4"u-n substrat relat1ve;:ent épais, par exemple 'du carton utilisé pour fabriquer des cartons à lait et des récipients La nappe de substrat S cor,prtnd du carton brut. et non revêtu qui est dil'Ivîch!. d'\:.:1 roulcnu rclative-.cnt Yol-;;i1'}(::X 103 Mj î;',.ttû .':afi=rc !r.CI1tJ rur 1f1 i.!'i:Ç,:.i.:. :(: c:'\:1!;tl..t,-:.;i./JIl .-¯i-:::,[3';K 1.:. ai')"4 da subr-'.r'-.t. in dlp'itif t''..'i k".',2" .C'll'.":" dé c!<}'.tx !"'.\U- 1(. !lX 3::t'trFS t'37 L'aja..I.;::;Jl2l¯' 101 t 102 qui. ;():1t I"i." d'un d 1 s ;--=.:: i t 1. f d 1 e'; t:r. :;:"':'''''-:' t :.<-rv&r!t A f.p.ire 1:1 L,"wr é'.?.' :: ':1'. ,', ::,,-:
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appliquée sur une nappe de substrat si cette couche de fond s'avère nécessaire dans l'opération de stratification. Un ventilateur d'évacuation 106 est branche sur le four 105 et la nappe de substrat S sort par une sortie 107 située à l'ex- trémité inférieure du four vertical.
La machine de stratification comprend une emprise
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de3$aive pax '<:n rouleau pincel]!" ;:oc::':':'-:r't't de eé*-1atct:ôae 103 qui est 33i9,s^:,ia'"v. d"g.F""''"p &a C'',=..a de li<>7eze:it :Y'le as C33:r-C.f ', ie â:''''..#' e .' '..::- ¯?Q ,3r es f;r!$ :.:.G,i.:..i:â :,,--...:1 :5::-;i)", r-'J 0 =. - ;=¯ce;.,:5* .:ns 2:- := priée -est de :;:-;4=r,:-':iÇ2 ,;,--=r\",28 c }:::-I.-. i-3J <:<= >t Ià± %.,i .ir w3 -..-'xii i ..::;; 1: ,......"'t"'\.")r..r::. - 4."\ jt-?e-c:"l:'C:2"2 J' .-..1'1I-+1/1$-:..'.;.nf""... lix#a3re é:, É?#rprL?e* ...". xJ:a1=re=ùi;?.:' é?"# #<#S=iiùijsa- ::-!?nt c.?t fixe '?3 ;#i-:s ,sx n ne ;1:<- -:-1± 3rs FJ1c; #1# des vérins f.tL;ka"d5ai:
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Le rouleau pinceur 108 est normalement refroidi par un contre-rouleau 113 immergé en partie dans un agent de refroidissement, tel que de l'eau qui remplit en partie un récipient 112. Un rouleau épongeur 114 est également disposé en contact dappui avec le rouleau pinceur 108 et sert à
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éliminer 3 ecéâent d'eau du rouleau pinceur pendant le ronctionneent de la nachine de stratification. Le contre-rouleau et le rouleau .épongeur sont tous deux de préférence faits .1-lune matière métallique appropr14e et C041J1ortent chacun une surface chromée, ces rouleaux étent tous deux sollicites en contact d'appui avec le rouleau pinceur 108 par des vérins pneumatiques appropriés.
L'emprise délimitée par le rouleau pinceur 108
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coopère donc avec le contre-rouleau de refroidissement 113 et le rouleau épongeur 114 et peut être ouverte et fermée par des vérins pneumatiques qui y sont associés.
Il est à remarquer que le contre-rouleau de refroi- dissement et le rouleau épongeur sont entrainés tous deux pour éliminer toute résistance par friction qui pourrait être exercée sur le rouleau pinceur 108 pendant le fonctionnement de la machine destratification.
Dans certains cas, il peut être souhaitable de refroidir davantage le rouleau pinceur 108 et, à cet effet, un mécanisme à rampe d'arrosage approprié 110 est prévu pour projeter de l'eau directement sur le rouleau pinceur lorsqu'il
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le faut. Un nécanisse régulateur de te pératnre électrique ap- proprié 115 est prévu pour régler la température de Peau contenue dans le récipient 112 de sorte que 1 eau est maintenue
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dans une garage de températures pr é;ét:.^:i.ée.
Le contre-cylindre de rea'oi di sse:zt l09,qui, avec le rouleau 108 forrie 3,'euprise, est susceptible d'abaisser la température du stratifié à une valeur comprise entre z7 Pat 93"C. Conne décrit plus haut, la température ue la 'surface de la nappe de substrat S peut atteindre l'l'rle lorsque le substrat sort du four 105.
La nappe de substratS est revêtue des deux cotes
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d '''110 cl11,"cule ther.::1Jplast.lqe qui" ?-R.,i,.r, 3:'f':'e3.fß'. aux dessins, ?r,t ch po lY'3th:rlÈ":1e.. Les Ci:;et.n: ::'311i:11es de :}oJ.y.thy1èe PS sont :;i,.:Üt-:,nS1:::.8nt d4vides de de:::': rouleaux 116 et 116a sons Inaction de dispositifs tendeurs appropriés dont 1'trn c.o;2.'n"e>,'1d un rouleau td eÎltr C,iSëi'¯'::2 c'-. en caoutchouc de référence entraîné 117 <3t un rouleau tendeur a ressort 113. L'autre de ces dispositifs tendeurs semblable comprend un rouleau d'entratne"J!nt en -jaontchouc entraîné 117a et un rouleau tendeur pivotant 118a.
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Ces dispositifs tendeurs exécutent de multiples fonctions et notamment ils exercent une pression suffisante dans l'emprise pour permettre l'exécution d'une jonction volante à l'aide d'un ruban sensible à la pression classique ou d'autres adhésifs tandis que l'appareil est en fonctionnement. De plus, ces dispositifs tendeurs sont conçus pour exercer une traction constante sur la pellicule quel que soit le diamètre du rouleau dévidé et, à cet effet, un mécanisme de freinage approprié peut être prévu pour permettre une introduction précise de la pellicule dans la machine de stratifi-
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Les dispositifs tendeurs sont également agencés et construits de manière non seulement à tendre la pellicule en vue de la déplisser, mais à coopérer avec d'autres éléments de la machine pour étirer la pellicule suffisamment pour amener les impressions forcées sur cette pellicule à la distension voulue.
Afin d'effectuer cette mise sous tension et cet étirage désirés de la pellicule à son entrée dans la machine de stratification, il est préférable que les rouleaux 117 et Il'la des dispositifs tendeurs respectifs soient entraînés à une vitesse sous-estiLiée par rapport à celle du rouleau pinceur 108 et du contrecylindre de refroidissement 109. Les rouleaux du dispositif tendeur maintiennent donc fermmement la pellicule et sont entraînés à une vitesse légèrement inférieure à la vitesse de la nappe de substrat pour étirer la pellicule de telle sorte qu'un texte en "petit" sur la pellicule soit étiré à 'la dimension au à la longueur voulue.
Dans la forme d'exécution que 3.'on décrit actuellement, les rouleaux 116a et 119a partent une impression à l'envers., cette impression étant. imprimée en "petit" de manière
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à pouvoir être étendue à la dimension désirée. On comprendra qu'il est préférable que le véhicule ou le liant résineux de l'encre soit du type thermoplastique qui, au contact de la nappe de substrat chauffée S y adhère. Ces en- cres peuvent comprendre une encre riche en gomme laque qui réagit de cette façon.
Des moyens sont également prévus pour permettre un réglage automatique des dispositifs tendeurs de manière que ces dispositifs étendent ou étirent la pellicule imprimée dans la mesure désirée. Conne une seule pellicule de poly- éthylène porte une impression dans la machine représentée à la Fig. 3, ce système de réglage n'agit par conséquent que sur un seul dispositif tendeur. A cet effet, le système de réglage comprend un mécanisme de commande du type à oeil électrique 127 disposé de manière à explorer ou à balayer le stratifié L lorsque celui-ci sort des rouleaux refroidis- seurs. Le stratifié peut présenter un oc elle qui actionne un dispositif éclair d'une manière bien connus, l'éclair étant reçu par l'oeil électrique.
Ce.dernier est muni d'un réticule approprié de sorte que l'ocelle ou l'éclair peut être rapporté à deux axes de référence. Les ocelles peuvent être espacés en des endroits prédéterminés le long du stra- tifié et,si l'ocelle apparaît par exemple au-dessus du réticule, la pellicule est trop étirée tandis que si l'ocel- le ou l'éclair apparaît en dessous du réticule, la tension à laquelle la pellicule est soumise est insuffisante.
Cosse la pellicule de polyéthylène est maintenue dans un état refroidi, non seulement ses dimensions restent stables jusqu'à ce qu'elle atteigne l'emprise, mais la tendance du texte Imprimé éventuel à se déformer est faible ou nulle
On a constaté qu'il est très avantageux au point de
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vue économique d'utiliser une pellicule thermoplastique im- primée dans le procédé et la machine de stratification à sec suivant l'invention au lieu d'appliquer l'impression sur le substrat, puis de revêtir ce substrat d'une pellicule on d'essayer d'imprimer le stratifié après sa fabrication.
Au cas où l'on utilise une pellicule de polyéthylène ou d'une autre polyoléfine comme matière de revêtement, les surfaces
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--de la- pellicule de polyoléfine--doivent-nécessairement étre-traitées par le processus de décharge électrique ou d'exposition à une flamme de gaz de manière que l'impression y adhère. Il peut être souhaitable de soumettre la pellicule à un autre traitement superficiel en vue d'effectuer un lien mécanique et chi- mique robuste avec la nappe de substrat. A cet effet, une des pellicules de polyéthylène passe sur un rouleau de traitement.
120 tandis que l'autre pellicule passe sur le rouleau de traitement en substance identique 120a. Chacun de ces rouleaux est un rouleau fou et est recouvert d'une matière plastique diélectrique, de préférence une pellicule de polyester vendue sous la marque de fabrique "mylar". Ces rouleaux de traitement fous 120 et 120a sont également mis à la masse et chacun d'eux est associé à un mécanisme d'électrode. Le rouleau 120 com- porte un mécanisme d'électrode 121 placé à proximité immédiate de sa surface tandis que le rouleau de traitement 120a com- porte un mécanisme d'électrode 121a juxtaposé en place.
Ces mécanismes d'électrode sont connectés par des conducteurs appropriés à une source de courant à hatue tension et à haute fréquence et sounettent les surfaces opposées de la pellicule- de polyéthylène à une décharge électrique suffisante pour aug- menter ses propriétés adhérentes.
La pellicule de polyéthylène est, par conséquent, maintenue dans un état non chauffé jusqu'à ce qu'elle pénètre dans l'emprise formée par le rouleau pinceur 108 et le cy-
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lindre de refroidissement 109. Le substrat chauffé porte les pellicules de polyéthylène à la température de fusion de sorte que la pression de pinçage est suffisante pour produire un lien chimique et mécanique très efficace. Cependant, à mesure que le stratifié en continuant à progresser avance sur la sur- face du cylindre de refroidissement 109, sa température descend -dans une gamme cmprise entre 27 et 93 C Le stratifié passe --ensuite-sur-un rouleau ou cylindre refrodiisseur 123 où sa tempé- rature est suffisaient abaissée pour qu'on puisse le faire pas- ser autour de plusieurs rouleaux fous 124.
Il est à remarquer que le rouleau refroidisseur 123 est de préférence du type à double paroi et comporte une chicane hélicoïdale entre ces parois formant un passage dans lequel un agent de refroidissement tel que de, l'eau est mis en circulation. Le stratifié L est fi-. nalement envidé sur un dispositif renvideur 125 .qui est entraîné indépendamment ou qui est accouplé à la machine de stratification.
Au cas où le dispositif renvideur est accouplé au dispositif d'entraïnement de la machine de stratification, un accouplement patinant approprié est prévu.
Dans les formes d'exécution des installations re- . présentées aux dessins, la matière dthermoplastique utilisée est une polyoléfine et plus spécifiquement une pellicule de poly- éthylène. Il est à remarquer à nouveau que d'autres matières thermoplastiques soudables à chaud peuvent être utilisées telles que du Saran, un copolymère de poly(chlorure de vinyle), acétate de vinyle, etc. Dans certaines pellicules thermoplasti- ques, il est inutile de traiter les surfaces de la pellicule pour effectuer un lien mécanique et chimique avec des nappes de substrat. Dans d'autres cas, la nappe de substrat elle-même peut comprendre la matière thermoplastique qui peut
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être unie au polyéthylène ou à certaines autres matières sou- dables à chaud.
Par exemple, si une pellicule de polyéthylène est soudée à chaud à du poly(chlorure de vinyle), la surface du polyéthylène doit être traitée par le processus de décharge électrique ou par le processus d'exposition à une flamme de gaz tandis que la surface.de la nappe de substrat en vinyle doit être traitée à l'aide d'une couche d'ancrage appropriée.
- Il existe de nombreuses couches -d'ancrage disponibles ac- tuellement dans le commerce et que l'on peut utiliser pour revêtir la surface de ces substrats en matière plastique afin de permettre une stratification par soudage à chaud et ces couches d'ancrage peuvent comprendre des polyéthylène imines, des trinitrates en solution, etc.
Il convient de signaler que, dans le cas où l'on utilise une pellicule de polyéthylène, cette pellicule peut être traitée préalablement par le processus à décharge élec- trique ou par exposition à une flamme de gaz de manière à éviter la nécessité d'associer cet appareil de traitement à la machine de stratification. Cela étant, le procédé ,suivant l'invention envisage non seulement d'utiliser une pellicule de polyoléfine non traitée à laquelle on fait subir un traitement au cours du procédé, nais également une pellicule traitée préalablement,
Il est à remarquer que si l'on utilise une pellicule de polyoléfine non traitée, cette pellicule doit être d'un type dont la surface à traiter soit dépourvue de tout agent de glissement.
On comprendra qu'un tel agent de glissement forme un revêtement ou une surface sur la pellicule de polyol éfine et qu'un traitement au moyen d'une flamme de gaz ou d'une décharge électrique ne peut habituellement pas être effectué au moyen d'une opération continue et à grande vitesse. Si l'on utilise un agent de glisse-
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monte il est préférable que la pellicule soit prétraitée à
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l'aide de procèdes à d4cliarge électrique ou à flassse de gaz . de !:lanière qu'un traitement ne soit plus nécessaire pendant l'opération de stratification par soudage à chaud.
Il est clair que l'on a réalisé un nouveau procède et une nouvelle machine pour fabriquer des stratifiés soudas à chaud à partir d'une pellicule de matiére thermoplastique et d'une nappe de substrat faite d'une matière différente de celle de la pellicule thermoplastique. Il est à remarquer que le procède de soudage à chaud suivant Invention permet de travailler à grande vitesse et présente donc une
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ca,aclt 61evfe, qu'il est pàrticnliéi,<1#.>it adapta à un usage industriel.
Il convient de noter que le procéda et la Machine
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suivit l'invention pe2.mtt<'nt <t'ut.ilà cer de nombreux dispositifs de contrôle dde qualité afin de donner un praduit
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.5t':'éttifi.5 d'1 hate qualité.
Il convient de signaler que le proc4dô et la ; aci#ii;>z *=Ui;.= t linvntion bien çu'ét.ant ertiêsic.i<nt in14r<es- s*r% d>.ns les <;i:;oeall.ijes, ùet.,u#t.t.i=i;t éiiil.e#;oent de f'i=1.;#ij.q>,#<ùc dis µro- j <ià,t;:. rtrztiii<Ôs "1!"'""""'''''\'''". une ,gat;.:>i ;l'c<,ili#i:atio z extre-J':-* <*n- 1±À'i;e. A".i.') ....",...)",-..JI Lrt:.O.",""'" lÂo.l. z.>""-"' \.A J..,. --f;.7I. L......t-""... .."",i.......t.. nnt II est r6'mrq':er <Ùcalé<1;>it que p>1;*e4#1=Ù r.=i- chine suix>ant l'in:rentà.on -i<L;;ettoe.nt l 'utà,lisati<Jn àe substrats en feuille plut3t u'cn rouleau. A cet effet; le > ;abst=*<> utilisa <ians 1+as erbal'aù<is qui est, 'par z;.=z-,:pl,i, en papior,e? carton ou en :r'tire est souvent t'ab#1,jia4 en feuilles de cis:ension.s préiét<ii;in4es et livrets à plat.
Ces feuille:; doivent également être chauffées à une t."3?-5r!.lt're correspondant à la température de soudare cmud jeune face de la pellicule ther.3o?lasuicue conne dans les for,nes d'ezicution décrites plus haut avec r4fért:.mc"3 aux des-
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sins annexés. Une pellicule thermoplastique elle-même est fournie en rouleau et doit être soudée à chaud aux feuilles de substrat chauffées, un moyen étant prévu pour faire progresser pas à pas la stratification de la pellicule de matière thermoplastique sur chaque feuille.
Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux détails d'exécution décrits auquels divers changement et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.
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Method and machine for making hot-welded laminates.
The present invention relates to a method and a machine for making a novel heat-welded laminate from a web of thermoplastic material and webs of substrate.
Because of the many desirable physical and chemical properties of thermoplastics, such as olefins and the like, these thermoplastics are extremely valuable as coatings for other materials for making a waterproof, waterproof laminate. water vapor, heat resistant
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and substantially inert vis-à-vis the majority of chemicals. The packaging industry, and more particularly the food packaging industry, is increasingly interested in laminates made from thermoplastics and other materials, including paper, cardboard, foils of foil and other plastics.
For example, for packaging articles, such as milk, frozen food products and butter, cardboard bundles coated with thermoplastic materials or laminated bundles are currently used because these thermoplastics generally do not produce any chemical or physical effects. harmful to the food product with which they come in contact.
Welding or joining of thermoplastics with other similar or different materials is usually accomplished by bonding the materials together with an intermediate adhesive and, in some cases, by applying pressure. after pressure, sometimes accompanied by a supply of heat sufficient to activate the adhesive, but insufficient to melt the joined materials or to heat-weld them together.
However, certain types of thermoplastic materials do not adhere to adhesives or other substrate materials and therefore do not allow the aforementioned joining to be achieved.
Machines and methods have been developed for coating or laminating thermoplastics with other materials although thermoplastics usually do not adhere to substrate materials.
One such process includes an extrusion coating process in which a thermoplastic material, such as a polyolefin is extruded at an extremely high temperature onto a substrate such as a sheet of paper or the like. During this extrusion operation, the extremely hot molten polyolefin is exposed to air which, together with the
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extremely high temperature, apparently oxidizes the surface of the molten polyolefin and allows that polyolefin to bond with the substrate material.
While producing an effective laminate product, this extrusion process has certain drawbacks, particularly from an economic point of view. For example, large extrusion coating machines require an extended warm-up period to reach working temperatures as well as a corresponding period of time for cooling. Therefore, during the reheating and cooling of these extrusion coating apparatuses, a significant amount of polyolefin is lost, the losses due to the manpower used and the unemployment of the machine being also appreciable.
Another undesirable feature of the extrusion coating process is that the longitudinal edges of the resulting coated or laminate product must be trimmed as a burr forms along these edges during the coating operation. During trimming, it is necessary to remove a small part of the substrate with the burr and the trims cannot be recovered as a substrate or as a polyolefin because these materials adhere to each other.
In addition, another source of waste, with respect to the extrusion coating process, includes the waste produced during the thickness adjustment carried out during the initial stages of this process. It has been found that even after bringing the extrusion devices to their working temperatures, a considerable time elapses before the attendant arrives at obtaining the correct thickness. It will be understood that each variation in width , every change in screw speed, every change in the type of polyolefin, requires the attendant to make a thickness adjustment before the machine can begin a proper production run.
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expensive, but also rather tedious processes.
The object of the invention is to provide a novel machine and a process for manufacturing a welded laminate.
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hot from a thereoplnstique web and a substrate web.
Another object of the invention is to provide a process
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and a continuously operating machine for producing a heat sealed multilayer laminate from unsupported plastic film and substrate webs made of materials other than thermoplastic film.
The invention also aims to provide a
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process and a machine econoz :: lt <! 1 :: s.!) very efficient and:! 'Q ::!: ctic.¯r: 11t continuously for: fQ?: "icing a ch-welded laminate! i. zr br of a film 1: '3; .1'. tho1 \ f.iop1astique non supp-1 tlr. 'this layer of Subs,;, \ -' l ;: the asopa of substrate being ch ; ':: \ 1 TXie tenpdrature <1 <:' 4 <fssle at fusiez temperature '1 :. tliermo film == 1; sviqùe while the unsupported plastic s.ti ¯ film..Ü'i20 esi maintained at a temperature:; 1 <7:; ale so that 8 (, - dimensions do not vary, 11 \ layer of heated substrate and the unheated film being
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then j, rta'po3ées under pressure in order to heat seal and laminate the film and the substrate.
A further object of the invention is to provide a method and a large capacity continuously operated machine for manufacturing a hot and multi-sheet laminate. one of these sheets being made of a polyolefin
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and the su-jres of dif'.r; '. h (".; esp such paper, cal't" tl 2 lúquant and 1' & zvllen%. the polyotcficc Gtt sheet pre-activated by surface oxidation or 'd f. ti. ât ,. i "r electric and etam. moved without int!' :::" 1.ptlon seloxt.:. :: predeterain route while being kept not heated
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fairy, the other sheets being simultaneously moved by passing through a heating agent which brings them to a temperature at least equal to the melting temperature of the polyolefin sheet;
the sheets being, thereafter, rapidly brought into close contact under an external pressure aimed at heat sealing the sheets and causing lamination.
A further specific object of the invention is to provide a method and a large capacity machine for manufacturing a heat-sealed laminate from a film.
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unsupported thermoplastic and lightweight substrate webs, the substrate webs being sung to provide the heat necessary to hot probe them to the film and film.
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the 8rllioplstiqua being kept unheated until it has been placed in close contact with the substrate web ei ##: i> Gïè, the laminate is:; u :: ;;
chaliÎ: fé Jva.l1tage au. ï: l0mel1t where it passes on 1a / ne smooth preferably cylindrical sort ':' f} .1.'3 the film ther.copl.?.stif,u<3 is heated in a semi-fluid state as the reorientation of the original biaxial molecular structure takes place with an annealing effect which re-
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dnit r. & i: 1.ii> .- ;;
:: i otherwise, 4î.Jnin> e touta tcndeJ1Ce du 'stra t: t.fié à se r <3 ùt'grà, 1.let * TJi ic: 1; <* :; 2J.cii ë.-e, .zsî for goal; provides it ?: 'a process and "nT <. = ¯c = i; ī = z¯> or? jt,; i; ri, qi #; from welded st # a <1 ìs -warm-of the specified type t1a1S which the p; r4-actiiràl; ioJn ùe the film th;> r:. <. p2w # às% ii.g # ie Êi 11 a: Vh d 't:. :: 19 .flR ::::: .. e gas or U! "'1st electric discharge <to îri4 ##: a non se> i'e: n.Bnl 113z.: and tl3 weld the film to chsud to a; \: nb!: t.iN ', (;,:; ais ôc:']. e: .ie # at <-l'i>; priiJei 1.'one of its races .10zi heated from the. ;> a1], icn'e, jiasqia'au pose chiti welding;: 1 fi * ns the first:
2prisepej. 'the film to retain its dimensions and eliminating any deformation of the means provided for extending the film in order to unfold it and also allowing' im-
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primer a text as "small" after which, when the film is stretched, the printed text is stretched to the desired dimensions.
The invention therefore relates to a large-capacity industrial process and to a machine for carrying it out for producing heat-sealed laminates, which process may be called a "dry lamination process" since it is possible to call this process a "dry lamination process". does not use adhesive or glue. The web of the substrate is brought to a corresponding temperature. care at the melting temperature of the thermoplastic film and this film is maintained in an unheated state so that its dimensions remain stable until brought into close contact with the substrate web in the nip hot welding, this sheet providing the heat necessary for the hot welding operation.
In case the thermoplastic film comprises a polyolefin, this film is pre-activated by treatment with a gas flame or electric discharge so that the non-polar polyolefin surface is made polar and is susceptible to damage. 'be heat welded to very different salt shakers. As
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the thermoplastic film is kept unheated until it comes into close contact with the heated substrate web in the solder socket; we can print the film :: a :: 3 risk d {foTI: 1st this print and or): - can print "small", then bring it afterwards to the diI: 1EG1Sio :: 1s wanted in extending the film ther: aoplastic, this ......... ", 't'-. qui, prime equal' Eaent the creases.
In some cases, particularly when using lightweight substrates, the heat-sealed laminate must be subjected to a higher temperature while it is being passed over.
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a uniform surface, preferably cylindrical, aimed., it to make the thermoplastic dobby seai-fluid so that the molecular structure of the thermoplastic material undergoes a reorienta-
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tion and eliminates re-shelling in the laminate produced. -
The machine used with the process according to the invention is relatively inexpensive compared to the cost price of an apparatus used in a common extrusion coating system for manufacturing thermoplastic coated products on an industrial scale.
The dry laminating process according to the invention furthermore has many advantages over the extrusion coating system as well as over the sizing system which uses glues or other adhesives. At this stage, it should be noted that the dry lamination process according to the invention minimizes operating waste and allows appreciable savings in time, labor and material.
These objects and advantages of the invention as well as other embodiments will emerge clearly from the detailed description given hereinafter by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of a machine 'for carrying out the process according to the invention for manufacturing a laminate comprising a thermoplastic film carrying on its two faces a light bonded substrate; Fig. 2 is a schematic view of a variant of the plant in which a multilayer laminate is formed, and FIG. 3 is another variation in which a thicker type substrate forms a laminate comprising outer sheets or films of thermoplastic material.
The invention generally contemplates making heat-sealed laminates from a thermoplastic film or film and a substrate web made of a material different from that of the thermoplastic film.
The thermoplastic film is not supported, i.e.
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that it is not attached to another sheet or that it does not cover it, but it must be maintained in an unheated state so that its dimensions remain stable. However, one of the important features of the invention is that the substrate web is heated and provides the heat necessary to perform a heat seal between the thermoplastic film and the substrate. In practice, the thermoplastic film is kept unheated until it comes into contact ¯ with the heated substrate in the hot weld nip.
Since the method and the machine according to the invention do not involve or require adhesives such as glue or the like, this method can be described as a "dry lamination" method. Although it is preferable that the thermoplastic material is a polyolefin film or sheet because of its attractive cost, other self-supporting thermoplastic films such as poly (vinylidene chloride), acetate vinyl, cellulose acetate, vinyl chloride, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, ethyl cellulose, cellulose triacetate, chlorinated rubber "Pliofilm", polyvinyl alcohol, polystyrene,
polyvinyl butyral, polyvinyl acetate and other films and,., thermoplastic dobby sheets can be used. The particular materials to be used for the substrate will depend on the particular use for which the laminate produced is intended. For example, in the field of packaging, the substrate may include kraft paper, cardboard, cellophane, saran coated cellophane, glassine, bisulfite paper, a sheet of wood paper, various sheets of paper. foil, sheets-and :; other packaging materials.
It should be noted, in addition, that, during the implementation of the invention, the film of thermoplastic material can be bonded by heat welding.
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to other thermoplastics so that various combinations of thermoplastics may in fact constitute the layers of the laminate so formed. It will be understood that the new hot-welded laminates which are manufactured in accordance with the process according to the invention have a very wide field of applications outside their utility in the field of packaging, comprising for example industrial use as thermal and electrical insulating material. , a roll material for household use, agricultural coverings or covers, disposable covers, etc.
As described above, it is preferable that the thermoplastic material is made of a polyolefin film because such film is currently mass-produced by industry and is inexpensive. However, such a polyolefin material does not normally adhere to other materials even if the polyolefin film is fusion bonded to that other material. The surface of the polyolefin films is non-polar and therefore is. chemically inert to other materials so that the polyolefin generally does not laminate with these other materials.
Certain methods have been developed which consist in reactivating the polyolefin films by treating their surfaces by surface oxidation and by electrical discharge. When treating the surface of a polyolefin film, such as a polyethylene film to produce surface oxidation, it is subjected to an unprotected gas flame, normally to an extent sufficient to melt this film. surface and then allowed to harden. In addition to the surface oxidation, it is believed that during this particular treatment the surface molecules of the polyethylene film are reoriented, the surface tension.
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ficial is broken and myriads of molecular chains are created.
In the electric discharge process used to treat the surface of polyethylene, the surface is exposed to an electric discharge produced by a high voltage electric current. In some cases, electron bombardment of the polyethylene surface involves corona or corona discharge very close to the treated surface. Although the mechanisms and phenomena involved in the electric discharge treatment process are currently unknown, it is believed that the electric treatment increases the number of unsaturated bonds in the surface molecules of polyethylene so that the treated surface acquires l adhesion.
By the terms "treatment" or "treated" as used herein is meant the electric discharge process or the flame oxidation process for treating a surface of polyolefin bodies, such as films or sheets of polyolefin. polyethylene.
In practicing the process according to the invention, the thermoplastic film and the substrate web (s) are preferably driven along a predetermined path, the film and the substrate web normally being unwound from relatively bulky rolls of material.
If the thermoplastic material comprises a polyolefin, such as a polyethylene film, this film is first treated either by the electric discharge process or by the flame oxidation process. Obviously, the film rolls used can be pretreated at the time of manufacture. In practice, the electric discharge process is preferable and has been shown schematically in the various embodiments shown in the drawings.
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The substrate web is heated or at least its surface to be hot-welded is brought to a temperature preferably slightly above the melting temperature of the surface of the thermoplastic film. The substrate web and the thermoplastic film are brought into close contact with each other by passage between nip rolls exerting sufficient pressure to heat seal the film and the substrate.
The treated surface of the thermoplastic film, in contact with the heated surface
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of the web of substrates is brought to its fusion peratuI "e so that this ± boe ox; tr <'itëe s6 is in an et-tt V, tK .."., f ... ia, y. .i. :.: 1 9''1., "...: 3 3'Q ç ,. 2i -". L sl.:.':.i 4. to preset p1211: tule and. la L <.;). :)., 'n àlX> lL ": c1, à'éf> #i with otter do such ..i7â.t:;: ut:',; i 1> \ i !: r :: r -'-.; :: ¯. n "" n .. ": 4. f: ''.> .. tt'i ... r
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one obtains with a pel1jCQle of untreated polyolefin.
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In the case of fibrous substrates ... pork11) and uni-
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However, to further improve the adhesion between the film and the substrate web, it is desirable to increase the heat of the laminate to a value sufficient to heat the thermoplastic film throughout its thickness to a temperature. corresponding to the melting temperature of the film, then passing the laminate through one or more additional nips to upset and press the - thermoplastic-film-melted-into -the inter- sties of the fibers of the substrate and around them in order to further increase the mechanical bond and increase the area of the chemical junction.
This passage through several roll nips followed by heating of the polyolefin film after it has come into contact with the substrate web not only improves chemical bonding and mechanical bonding of the layers, but is also desirable to suppress any tendency. 'of the layered product to re-shell when using lightweight substrates. During the manufacture of a thermoplastic film, this film is extruded in a molten state from a die and, while still in a semi-viscous state, it is stretched to thickness and thickness. chosen dimensions.
This stretching process stretches the enarcic molecular chains similar to "helical strands" so that when the film is cooled to a solid state, stresses and stresses are fixed in its mass. Subsequently, when the film is warmed to a similar viscous state, a force is exerted by the biaxial molecular orientation of the molecular chains so that the fluid film tends to contract.
In the lamination process to be {; according to the invention, the thermoplastic film is already attached to a substrate web when it is heated to a semi-viscous fluid state so that, if a lightweight substrate is used the
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contraction of the thermoplastic film tends to cause
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re-shelling of the laminate.
However, by increasing the temperature of the laminate while maintaining it against a smooth, preferably cylindrical surface, contraction with respect to the film is prevented and, if the film is left in a semi-fluid state for a period of time. predetermined time, molecular reorientation occurs. Afterwards, when the film
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thersoplastic of the laminate is cooled to the solid state, the laminate no longer tends to re-shell.
According to the invention, for this purpose, the laminate is held against the surface of a heated drum after having carried out the heat welding in the first socket while the laminate moves around this drum to the following grooves. When sufficient traction is exerted on the laminate, it is applied flat against the surface of the
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t;,> j: i1): H1l 'heated and co heating, in l':': 1e- t2fS that the presence of plsi'3'rs grips, not only / nen '' a5UrG the desired hot welding penetrates the film and the substrate but causes a
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annealing effect with respect to the thermoplastic film and a l '; 0r! .L. ". 1t: at:!. O1.-ī'T-.g: 3.3 occurs so that the laminate > #: <1) lu3 2nd to recollect thereafter to the note of his rfr-3Mi.'jr "Mt.
It is at û: ca - ', -, s que- les l} k; le-! 1 qui 7JL't.'. F. '^ T, Ff3:' 3V conc '"f' =: 3f la: .'r -? "f3.C ± '1 by hot welding 3 a substrate and dzae p - ::> 11ic: Ü, J,; olY3thylé :: 1st. The following process'.: 16'ei2 "tion: 1: = i''1,.; '.. y 12nt u-ne: 9' '=? ..'. R2 preferably continues in the course of which both surf;,. ce $ (the t-me film ther; '1op.lastic s> ""; nt trai4es de :::..: ". W forcing multi-C laminates,)' t1C ;: '! ".. ::.; iii ^ 41.1i 3 typical multi-layered products therefore comprise a product comprising a paper substrate, heat-welded to one side of a thermoplastic film,
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while the other side of the thermoplastic film is heat sealed to a substrate made of a foil sheet or the like.
With regard to the embodiment shown in FIG. 1, an elongated web of substrate material S such as multi-walled kraft paper or the like passes over idle rolls 10 which are spaced apart from each other.
It should be noted that although this is not shown in the drawings, the web of substrate S is unwound from a roll of this material mounted on a reel of conventional construction provided with an appropriate braking mechanism and a disc. - positive used to make flying junctions in a well-known manner. At least one of the idle rollers 10 is mounted on a laminating frame 11 which is constructed in height and which has several horizontal arms. ,, - this - + -
The shape and construction of the laminating frame 11 are designed primarily to conveniently mount the various elements of the laminating machine in a compact hand, so that the machine can be accommodated in most. classic buildings.
For this purpose, the idle rollers 10 are preferably mounted at a certain distance from the floor of such a building in order to remain easily within reach of an attendant while allowing this attendant to move under the rollers. It should be noted that one of the idle rollers 10 is mounted on the frame of the machine in the immediate vicinity of a large double-walled preheating cylinder 12 which is formed of two cylindrical steel casings spaced concentrically l 'one from the other, the outer casing preferably being chromed. The preheating cylinder may be of the type manufactured by the so-called Frank W.
Eager company of Summerville, N.J. and is fitted with a heli- baffle mechanism
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coidal (not shown) between the casings for circulating a heated liquid, such as glycol or the like which heats the outer casing to a predetermined temperature. The preheating cylinder 12 therefore serves
3 'heat exchanger and effectively preheats the substrate web S as it advances along its surface.
An additional preheating cylinder 12a (shown in dotted lines) may be provided and is preferably of the same construction and dimensions as the preheating cylinder 12. The additional or auxiliary preheating cylinder 12a is not used to increase capacity. heater for preheating the substrate material, but it. can be used when the laminating machine is operated at high speed.
The laminating machine also includes a relatively large, rotatably mounted heated press roll 13 which is similar in construction to those of the double-walled preheating rolls 12 and 12a, but significantly larger in size than these preheating rolls. this heated pressing cylinder is also given a double-walled cylinder comprising helical baffles between its walls or envelopes serving to control the flow of a heated liquid, such as glycol or other suitable heating liquids, between the envelopes so that the outer envelope is brought to a predetermined temperature.
The heated pinch cylinder 13 therefore cooperates with the preheating cylinder 12 and, in some cases, with the auxiliary preheating cylinder 12a to bring the substrate S to a temperature preferably slightly above the melting temperature of the thermoplastic film which must be heat sealed to the substrate web. In practice, it has been found that the surface of the substrate must be brought to a temperature between
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about 121 and 204 C for Hot Sealing most thermoplastic films.
The thermoplastic material shown in FIG. 1 comprises a polyethylene PE film which is unwound from a roll 14 rotatably mounted on one of several shafts 15 of a turret-type reel 16. The additional shafts 15. of the turret reel 16 receive rolls of. poly-
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Additional ethylene or rolls of other thermoplastic materials and means must be provided for making a flying junction while the machine is in operation.
The polyethylene film passes on a roll i or
17 fixed to the support frame 11 of the laminating machine, the idler roll preferably being an aluminum roll the surface of which has been sanded in order to present a determined tensile power. The polyethylene film then passes over two driven rollers 18 which rotate at a predetermined speed so as to maintain a constant tension on the polyethylene and which also serve to unwind film from the roll 14.
The process rollers 18 are preferably covered with a dielectric plastic material sold under the trade name "Hypolon" and which is used with the pro. electric shock cessation to treat surfaces of
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polyolefin film ': - = ---':. 'h. . "'' '' J1tilo"! W - '".....".,
Note that an electrode mechanism 19 is disposed slightly below and in close proximity to the first process roller 18 and another electrode mechanism 19 is disposed above the second roller. treatment 18 and in the immediate vicinity thereof.
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These electrode mechanisms 19 are supplied with high frequency, high voltage electrical current through suitable electrical conductors (not shown) and serve to subject the opposing surfaces of the polyolefin film.
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fine to electron bombardment in order to increase its adhesive properties. As described above, the electric discharge process is well known and a detailed description of this process as well as the oxidation process by means of a gas flame appears unnecessary for the present specification.
The treated polyethylene film is then passed around two spreader rollers, also preferably of aluminum, which have a herringbone outer surface, these spreader rollers serving to maintain the film in an unfolded state during its passage to the weld nip. hot.
The PE-treated polyolefin film then penetrates into the hot-welding nip delimited by the heated nip roll 13 and the silicone-rubber-covered pressure roll 21 which also pivots in the support frame 11 of the machine. The silicone rubber of the nip roller 21 has properties
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non-stick to the unheated polyethylene film when the latter is introduced into the grip, but this nip roller 21 tends to be heated by the heat produced by the heated nip roll 13.
However, a cooling counter cylinder 22 is provided and. comprises two envelopes like the preheating cylinder 12 and the heated pressing cylinder 13, a helical baffle being provided between the two envelopes or walls to control the flow or the circulation of the cold water introduced into the volumetric space separating these envelopes. It should be noted that it is necessary to --maintain the nip roller 21 in an unheated state because the polyethylene film heats up so much on contact with a heated roller that it melts, stretches and, in some cases, breaks.
This being the case, the nip roller 21 is cooled.
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by cooperation with the cooling counter cylinder 22 and the polyethylene film is maintained in an unheated state until it comes into contact with the heated substrate web as it enters the nip.
The pressure exerted between the heated nip cylinder 13 and the nip roller 21 must be approximately 12.5 kg per cm of grip and this pressure must be exerted using pneumatic cylinders (not shown) because the air forms an elastic mattress sensitive to the pressures exerted by the inequalities in thickness of the material resulting from creases and similar inequalities. However, as the grip is subjected to non-uniform pressures, it is not only necessary that the heated pinch cylinder 13 is stressed by suitable pneumatic cylinders, but also that the cooling counter-cylinder 22 is also stressed by pneumatic cylinders. .
Thanks to this particular arrangement, the nip roller 21 can in fact float in its relative position between the cooling counter-cylinder 22
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and the heated pinch cylinder 230 '--- -' "" "" "'" "'" "" - ""
The laminating machine also has a second grip which, in the embodiment shown in the drawings, is diametrically opposed to the first and this second grip is formed by the heated nip roll 13 and a second nip roll 21a. The second nip roller 21a is identical to the nip roller 21, i.e. it is a silicone rubber roller cooled by a cooling counter-cylinder 22a identical to the cooling counter-cylinder 22.
This second grip is essential for making multi-wall liner paper used in the packaging industry, and for coating all rough-surface substrate webs at high speeds, for the following reasons.
The second
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., 'iâ3ā :: sa': 3 ". ' f: 1r the nip roller 21a (., t the cylinder) irieC: '5i! c;: - ¯f1 .- "\; .3 cc-nfere t: 1l ..' ini f! l2.t on the surface de la 'gei, 2 tfL, - :::,:; t1t) .l: J.Bt;: Iqth (lG series that this celllcule! .11; Le r! ff¯.ç1r'rBt,; llr 1 ( ? 2 "; O 1> G11dtin) :, ëos") 1} (, \ 1 tlolJ (1 <: f.1.i) 1 "1: e: rt? À: I: wall .: :: 9 , ß.¯.;: '. ¯' -.!. any snap a;: ... ¯ ¯ ¯ ¯, .. ', = y .. ¯: s4 L3 "jh: flf11S; :: e1l :. t1.d. ot o (-: 1D 1lr'e ¯¯ ... ï4. ..h -'.- r-.n:; ùUl1 \ dl: l: Jlnep l ,,} s false? liR '11 ¯: 1-
<Desc / Clms Page number 21>
quant.
This foil then enters a grip formed by a nip roller covered with silicone rubber 21b identical to the nip rollers covered with silicone rubber 21 and 21a and cooperating with an appropriate cooling counter-cylinder 22b.
The cooling counter-cylinder 22b is also of identical construction to that of the cooling counter-cylinders 22 and 22a and it should be noted that the foil F penetrates
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-be in the! i1prlse in an unheated-state. however, since
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the thersoplastic film is in a semi-fluid state when it passes through the first nip, the foil does not need to be heated to be heat sealed to the thermoplastic film.
The grip formed by the nip roller 21a and the heated nip roll 13 further serves to increase the mechanical and chemical bond between the thermoplastic film and the foil when the latter constitutes one of the layers of a laminate. multi-layered.
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If the en iszire i1 y.fi.î? R. us rtrctifiê u1 cr? 1 comprising care two layers of polyethylene film, a second roll 14a of polyethylene film is rotatably mounted on a shaft 15a journalled in a reel of the turret type 16a similar to the reel 16. This reel to . turret 16a can also carry several empty reels intended to receive additional rolls of material, means being provided to be able to make a junction
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flywheel during operation of the laminating system.
The polyethylene film passes around two process rollers 18a similar in construction to process rollers 18 and which are each covered with the dielectric plastic material sold under the trade name.
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"ypolon". These processing rollers 18 are fitted with a suitable drive device for rotating them at a predetermined speed so that the roller can be rotated at a predetermined speed.
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licule is unwound from the roll 14a and tension the polyethylene film under a predetermined tension.
Each treatment roller 18a has an electrode mechanism 19a associated therewith and which is connected by suitable electrical conductors to a high voltage and high frequency electrical current supply. The polyethylene PE film which is unwound from roll 14a is therefore treated on both sides by the electric discharge process to make its surfaces more adherent.
The treated polyethylene film then passes over the aluminum spreader rolls with herringbone surface
20a aimed at eliminating the creases of the film before introducing it into the grip forced by the nip roller 21a and the heated nip cylinder 13. This treated polyethylene film is heat-welded to a surface of the foil
F when a foil layer is used, the interfacial surface of the foil being heated by its contact in the grip with the first polyethylene film and by the heated pinch roll 13.
Therefore, the machine shown in FIG. 1 enables a heat-welded laminate to be made from a single film of thermoplastic material and a web of substrate or, alternatively, a multilayer laminate.
Fig. 2 is a schematic view of a slightly modified machine for making a multi-layered laminate of the type similar to multi-layered products produced by the extrusion coating plant.
The machine shown in FIG. 2 therefore comprises a roll 40 of a web of suitable substrate S, for example, bagged paper or a similar dobby, which is widely used in assembly. Substrate mole F crosses
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a tensioning device comprising a fixed roller 41 preferably made of a suitable metal, such as steel, aluminum or the like, and a flexible rubber roller pivotally mounted 42 and recalled by a spring. The pivoting spring roll 42 serves not only to tension web S but also to unwind the web from roll 40.
This spring loaded swivel roller 42 can be moved apart or released from the position in which it is in pressurized contact with the stationary roller 41 by a cam or lever type release mechanism, the rollers 40 and 41 exerted. pressing between them sufficient pressure to permit the execution of a flying junction while the apparatus is in operation. To this end, a reserve roll 43 of the layer of substrate S is mounted in the immediate vicinity of the roller 40 and in the immediate vicinity of the fixed and pivoting rollers 41 and 42 respectively.
When the web of substrate S has passed the tensioning device, it passes around this several idle aluminum rollers 44, one of which is placed in the immediate vicinity of a relatively cranial heating drum 45 which is fitted with a pump. suitable for delivering a heat transfer fluid, such as glycol or the like by which the surface of the drum is brought to a temperature between 54 and 149 C. This heating drum 45 is provided with a suitable shaft 46 rotatably mounted and driven by a suitable drive device so that the drum rotates at a predetermined speed clockwise against in FIG. 2.
The substrate web S of the bagging paper is thus heated as it advances. along the surface of the drum towards the first right-of-way.
A roll of thermoplastic material 47 which, in
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the form (Not shown, comprises a roll of 0.0127 mm thick polyethylene PE film is mounted in a suitable place and the polyethylene PE film passes through a tensioning device comprising a fixed metal roller 48 and a roller flexible rubber pivotally mounted and recalled to the spring 49 which are in substance identical to the fixed and pivoting rollers 41 and 42. A reserve roll 50 of 0, polyethylene film
0127 mm thick PE is also mounted in close proximity to the fixed and swivel rollers 48 and 49 so that a fly-joint can be made when the roll 47 is used up.
The polyethylene film is then passed around two process rollers 51 which are covered with a dielectric plastic material sold under the trade name "Mylar", the rollers 51 being formed rolls and each having a dielectric mechanism. electrode 52 which is connected by suitable conductors to a high-voltage, high-frequency power supply for processing both sides of the polyethylene PE film.
The treated polyethylene film is then passed around a herringbone spreader roller 53 which serves to flatten and unravel the polyethylene film before it enters the nip. The first grip is formed by the heating drum 45 and a nip roller 54 preferably made of silicone rubber and driving a cooling counter-cylinder 55 of the double-wall type provided with a helical baffle between these walls serving to guide a cooling agent. , such as water, circulated in the same way as in the cooling cylinders of the embodiment shown in FIG. 1.
It should also be noted that the nip roller 54 and the counter
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cooling cylinder 55 are each provided with a pneumatic cylinder so that the pressure exerted in the grip is between 8.94 and 14.3 kg per cm of width against the heating drum 45.
The polyethylene PB film is therefore kept in an unheated state until it comes into close contact with the sachet paper substrate web S in the nip. This sachet paper substrate web has been preheated to a temperature preferably slightly above the melting temperature of the polyethylene film and its heat has been transferred to the polyethylene film in the grip to provide a bond. mechanical and chemical heat welded at this location. The advancement of the laminate which continues around the surface of the heating drum 45 returns the polyethylene film to a semi-fluid state for a period of time sufficient to reorient the film and thereby suppress any tendency of the laminate to re-shell.
One roll 56 of 0.0089mm aluminum foil
F passes around an idle roller 57, then around two spacer rollers of the herringbone type 58 before entering the nip vud to be laminated with the polyethylene film. A suitable reserve roll 59 of the aluminum foil F is also provided to allow the laminating machine to continue to operate when the roll
56 is sold out. It should be noted that the foil F remains unheated until it enters the grip formed by the heating drum 45 and the nip roller covered with silicone rubber 60.
The nip roller 60 is cooled by a suitable cooling counter cylinder
61 which is identical in construction to the cooling counter-cylinder 55 associated with the nip roller 54.
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Since the polyethylene PE film which was previously applied to the pouch paper substrate web S is in a semi-fluid state, the foil F is heat sealed to the polyethylene film when it is released. brought into close contact with the film in the socket. The laminate which is formed and which comprises the pouch paper substrate web S, the 0.0254 mm polyethylene PE film and the foil F is then moved along the surface of the heating drum 45 in a clockwise direction. watch and therefore continues to be heated.
The laminate product produced in the machine shown in FIG. 2 is also covered with a layer of 0.0254 mm of polyethylene on its foil side. For this purpose, a roll 62 of a 0.0254 mm polyethylene film
PE is provided and the film passes through a tensioning device comprising a stationary metal roller 63 and a spring loaded, pivotally mounted flexible rubber roller 64 which are similar to other tensioning devices. A reserve roll 65 of the polyethylene film is also provided to allow the laminator to continue to operate when the roll 62 is exhausted.
The polyethylene film is passed around a "Mylar" coated treatment roll 66 which has an electrode mechanism 67 disposed in close proximity to treat a surface of the polyethylene film with a high electric current. voltage and high frequency.
This electrode mechanism 67 is connected by a suitable conductor to a high voltage and high frequency power supply and the surface of the treated polyethylene film is made more adherent. ----: - hot welding tion. The polyethylene film is then passed around two spreader rollers of the surface type.
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chevrons 68 which not only stretch the polyethylene film. but unfold it.
The polyethylene film is then introduced into the nip formed by the heating drum 45 and a silicone rubber nip roller 69. This silicone rubber nip roller 69 is in rolling contact with the cooling counter-cylinder 70. similar in construction to the cooling counter-cylinders 55 and 61 and serving to cool the. nip roll 69. The treated surface of the polyethylene film is therefore brought into close contact with the heated foil in the nip to mechanically and chemically heat seal the film and the foil. Note that the polyethylene film is maintained in an unheated state until it comes into contact with the foil F.
The nip roller
69 and the cooling counter-cylinder 70 are each provided with suitable pneumatic cylinders which normally urge these rollers towards the heating drum 45 so that the pressure produced in the nip is between 8.94 and 14.3 kg per cm of web width against the heating drum.
The laminate L is therefore moved clockwise over the heated surface of the heater drum 45 for a predetermined period of time and then passed around two water-cooled rollers which are of similar construction. to the chill rollers 23 of the embodiment shown in FIG. 1. The laminate is cooled by the chill rolls and then passes around an idle roll 72 to finally unwind onto a take-up spool to form a roll 73 which is suitably supported by a turret-type winder 74.
To facilitate the operation of the system shown in FIG. 2 and as the thermoplastic film rolls and
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of ::. mbr.tr1t tablecloths are placed spaces of the pl: tnd, f: r of the foraging in 'c zz33 the machine is installed, plrltcs-forL'1E>: J 75 are provided for workers at in-
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appropriate rights.
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La fïr ..: 3 Shows a variant of the sachine used to :: implement the dry stratification process
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according to the invention and this machine lends itself particularly
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Thirdly, by coating the opposing faces 4 "with a thick relative substrate, for example cardboard used to make milk cartons and containers. The substrate web S is made from raw and uncoated cardboard which is dil ' Ivîch !. d ':.: 1 rollcnu rclative-.cnt Yol - ;; i1'} (:: X 103 Mj î; ',. ttû.': Afi = rc! R.CI1tJ rur 1f1 i.! ' i: Ç,:. i.:. :(: c: '\: 1!; tl..t, -:.; i./JIl.-¯i - :::, [3'; K 1. :. ai ') "4 da subr -'. r '-. t. in dlp'itif t' '..' ik". ', 2 ".C'll'.": "de c! <} ' .tx! "'. \ U- 1 (.! lX 3 :: t'trFS t'37 l'Aja..I.; ::; Jl2l¯' 101 t 102 qui.; (): 1t I" i . "of a d 1 s; - =. :: it 1. fd 1 e '; t: r.:;:"': '' '' '-:' t:. <- rv & r! t A fpire 1: 1 L, "wr é '.?.' :: ': 1'., ', :: ,, -:
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applied to a web of substrate if this primer is necessary in the lamination operation. An exhaust fan 106 is connected to the oven 105 and the substrate web S exits through an outlet 107 located at the lower end of the vertical oven.
The laminating machine includes a grip
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The nip roll 108 is normally cooled by a counter roll 113 submerged in part in a cooling medium, such as water which partially fills a container 112. A sponge roll 114 is also disposed in bearing contact with the nip roll. 108 and serves to
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remove 3% of water from the nip roll while the laminating machine is operating. The backing roller and the sponge roller are both preferably made of an appropriate metallic material and C041J1 each have a chrome surface, these rollers are both urged into bearing contact with the nip roller 108 by suitable pneumatic cylinders. .
The grip delimited by the nip roller 108
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therefore cooperates with the cooling counter-roller 113 and the sponge roller 114 and can be opened and closed by pneumatic cylinders which are associated therewith.
Note that the coolant backing roll and the sponge roll are both driven to eliminate any frictional resistance which might be exerted on the nip roll 108 during operation of the destratification machine.
In some cases, it may be desirable to further cool the nip roll 108 and, for this purpose, a suitable spray bar mechanism 110 is provided to spray water directly onto the nip roll as it is
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must. A suitable electrical regulator 115 is provided to regulate the temperature of the water contained in the container 112 so that the water is maintained.
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in a garage of ready temperatures:. ^: i.ée.
The counter-cylinder of rea'oi di sse: zt 109, which, together with the roller 108 forrie 3, 'euprise, is capable of lowering the temperature of the laminate to a value between z7 Pat 93 "C. Conne described above , the temperature of the surface of the substrate web S can reach l'rle when the substrate leaves the oven 105.
The substrate layer is coated on both sides
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d '' 110 cl11, "cule ther.::1Jplast.lqe qui"? -R., i, .r, 3: 'f': 'e3.fß'. to the drawings,? r, t ch po lY'3th: rlÈ ": 1e .. The Ci:; et.n: :: '311i: 11es of:} oJ.y.thy1èe PS are:; i,.: Üt - :, nS1 :::. 8nt empty of de ::: ': rollers 116 and 116a sounds Inaction of appropriate tensioning devices including 1'trn co; 2.'n "e>,' 1d a roller td eÎltr C, iSëi '¯' :: 2 c'-. Reference rubber driven 117 <3t a spring tension roller 113. The other such tensioning device comprises a driven entrainment roller 117a and a pivoting tension roller 118a.
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These tensioning devices perform multiple functions and in particular they exert sufficient pressure in the grip to allow the execution of a fly joint using a conventional pressure sensitive tape or other adhesives while the device is in operation. In addition, these tensioning devices are designed to exert a constant traction on the film regardless of the diameter of the unwound roll and, for this purpose, a suitable braking mechanism can be provided to allow precise introduction of the film into the machine. laminate
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cation. '¯ ¯.
K¯ ¯ z.,. ¯ cation. .., Î -. -
The tensioning devices are also arranged and constructed so as not only to tension the film for the purpose of unfolding it, but to cooperate with other parts of the machine to stretch the film sufficiently to bring the forced prints on that film to the desired stretch. .
In order to effect this desired tensioning and stretching of the film as it enters the laminating machine, it is preferable that the rollers 117 and IIa of the respective tensioners are driven at an underestimated speed with respect to the film. that of the nip roll 108 and the cooling counter-cylinder 109. The rollers of the tensioning device therefore firmly hold the film and are driven at a speed slightly lower than the speed of the substrate web to stretch the film so that text in it. "small" on the film is stretched to size at the desired length.
In the embodiment which is currently described, the rollers 116a and 119a leave an upside-down print, this print being. printed in "small" so
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to be able to be extended to the desired dimension. It will be understood that it is preferable that the vehicle or the resinous binder of the ink is of the thermoplastic type which, in contact with the heated substrate web S adheres thereto. These inks may include an ink rich in shellac which reacts in this way.
Means are also provided to allow automatic adjustment of the tensioning devices so that these devices stretch or stretch the printed film to the desired extent. A single polyethylene film is imprinted in the machine shown in FIG. 3, this adjustment system therefore only acts on a single tensioning device. For this purpose, the adjustment system comprises an electric eye type control mechanism 127 arranged to explore or sweep the laminate L as it exits the chill rolls. The laminate may have a lens which operates a flash device in a well known manner, the flash being received by the electric eye.
This last is provided with a suitable reticle so that the ocellus or the flash can be referred to two reference axes. The ocelli can be spaced at predetermined locations along the laminate and, if the ocelli appears, for example, above the reticle, the film is stretched too far, while if the ocelli or lightning appears below of the reticle, the tension to which the film is subjected is insufficient.
Thimble the polyethylene film is kept in a cooled state, not only does its dimensions remain stable until it reaches the grip, but there is little or no tendency of the eventual Printed text to warp.
It has been found to be very advantageous to the point of
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Economical view of using a printed thermoplastic film in the dry laminating process and machine according to the invention instead of applying the print to the substrate, then coating this substrate with a film or trying to print the laminate after its manufacture.
If a film of polyethylene or other polyolefin is used as the coating material, the surfaces
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- polyolefin film - must necessarily be treated by the process of electric discharge or exposure to a gas flame so that the print adheres to it. It may be desirable to subject the film to further surface treatment in order to provide a strong mechanical and chemical bond with the substrate web. For this purpose, one of the polyethylene films is passed over a treatment roll.
120 while the other film passes over the substantially identical processing roll 120a. Each of these rolls is an idle roll and is covered with a dielectric plastic material, preferably a polyester film sold under the trademark "mylar". These idle process rollers 120 and 120a are also grounded and each of them is associated with an electrode mechanism. Roller 120 has an electrode mechanism 121 placed in close proximity to its surface while process roll 120a has an electrode mechanism 121a juxtaposed in place.
These electrode mechanisms are connected by suitable conductors to a high voltage, high frequency current source and subject the opposing surfaces of the polyethylene film to sufficient electric discharge to enhance its adhesive properties.
The polyethylene film is therefore kept in an unheated state until it enters the nip formed by the nip roll 108 and the cy-
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cooling liner 109. The heated substrate brings the polyethylene films to the melting temperature so that the clamping pressure is sufficient to produce a very effective chemical and mechanical bond. However, as the laminate continuing to advance advances over the surface of cooling roll 109, its temperature drops - within a range of 27 to 93 ° C. The laminate passes - then - onto a roll or cooling roll. 123 where its temperature is sufficiently lowered for it to be able to pass it around several idle rollers 124.
It should be noted that the chill roll 123 is preferably of the double-walled type and comprises a helical baffle between these walls forming a passage in which a cooling agent such as water is circulated. Laminate L is fi. nalement envée on a winding device 125. which is driven independently or which is coupled to the laminating machine.
In the event that the winding device is coupled to the drive device of the laminating machine, a suitable slip coupling is provided.
In the forms of execution of re- installations. shown in the drawings, the thermoplastic material used is a polyolefin and more specifically a polyethylene film. It should again be noted that other heat weldable thermoplastics can be used such as Saran, poly (vinyl chloride) copolymer, vinyl acetate, etc. In some thermoplastic films, it is unnecessary to treat the film surfaces to effect a mechanical and chemical bond with substrate webs. In other cases, the substrate web itself may include the thermoplastic material which may
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be united with polyethylene or certain other hot-weldable materials.
For example, if a polyethylene film is heat sealed to poly (vinyl chloride), the surface of the polyethylene should be treated by the process of electric discharge or by the process of exposure to a gas flame while the surface The vinyl substrate web should be treated with a suitable anchor layer.
- There are many anchor layers currently commercially available which can be used to coat the surface of these plastic substrates to enable heat seal lamination and these anchor layers can be used for coating the surface of these plastic substrates. include polyethylene imines, trinitrates in solution, etc.
It should be pointed out that in the case where a polyethylene film is used, this film can be pre-treated by the electric discharge process or by exposure to a gas flame so as to avoid the need for combining this laminating machine processing apparatus. However, the process according to the invention not only envisages using an untreated polyolefin film to which a treatment is subjected during the process, but also a pretreated film,
It should be noted that if an untreated polyolefin film is used, this film should be of a type whose surface to be treated is free of any slip agent.
It will be understood that such a slip agent forms a coating or surface on the fine polyol film and that treatment by means of a gas flame or electric discharge cannot usually be carried out by means of a gas flame. continuous and high speed operation. If you use a slip agent
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mounted it is preferable that the film is pretreated with
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using electric or gas flashing procedures. of !: lanyard that no further treatment is required during the heat-sealing laminating operation.
It is clear that a new process and a new machine has been made for making hot-welded laminates from a film of thermoplastic material and a substrate web made of a material different from that of the film. thermoplastic. It should be noted that the hot welding process according to the invention makes it possible to work at high speed and therefore has a
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ca, aclt 61evfe, that it is pàrticnliéi, <1 #.> it adapted to industrial use.
It should be noted that the process and the Machine
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followed the invention pe2.mtt <'nt <you are cer many quality control devices in order to give a product
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.5t ':' ettifi.5 of 1 high quality.
It should be noted that the proc4dô and the; aci # ii;> z * = Ui;. = t the well-designed invention being.ant ertiêsic.i <nt in14r <es- s * r% d> .ns les <; i:; oeall.ijes, ùet., u # tti = i; t éiiil.e #; oent de f'i = 1.; # ij.q>, # <ùc dis µro- j <ià, t;:. rtrztiii <Ôs "1!" '"" ""' '' '' \ '' '". a, gat;.:> i; l'c <, ili # i: atio z extre-J': - * <* n- 1 ± À'i; e. A ".i. ') ....", ...) ", - .. JI Lrt: .O.", ""' "lÂo.l. z.> "" - "'\ .A J ..,. --f; .7I. L ...... t -" "... .." ", i ....... t .. nnt II is r6'mrq ': er <Ùcalé <1;> it that p> 1; * e4 # 1 = Ù r. = i- chine suix> ant in: rentà.on -i <L ;; ettoe.nt l 'utà, lisati <Jn ae sheet substrates rather a roll. For this purpose; the>; abst = * <> used <ians 1 + as erbal'aù <is which is,' by z;. = z - ,: pl, i, in papior, e? carton or in: r'tire is often t'ab # 1, jia4 in sheets of cis: ension.s preiet <ii; in4es and flat booklets .
These sheet :; must also be heated to a t. "3? -5r! .lt're corresponding to the temperature of the young cmud Soudare face of the film ther.3o? lasuicue conne in the for, nes of ejection described above with r4fert: .mc "3 to the des-
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sins annexed. A thermoplastic film itself is supplied on a roll and must be heat sealed to the heated substrate sheets, with means being provided to step by step the lamination of the thermoplastic film on each sheet.
Of course, the invention is in no way limited to the details of execution described to which various changes and modifications can be made without departing from its scope.