Procédé pour faire adhérer deux matières sous forme de feuilles,
dont l'une est une mousse au polyuréthane
L'invention concerne un procédé pour faire adhérer deux matières sous forme de feuilles, dont l'une est une mousse au polyuréthane.
Le procédé selon l'invention a pour but d'éviter l'emploi d'un adhésif, qui présente divers inconvénients. I1 est caractérisé en ce que l'on chauffe une face de la feuille en mousse au polyuréthane audessus du point de fusion de celui-ci pour rendre la surface exposée collante, en ce que l'on amène les deux feuilles en une zone de jonction placée de façon que la matière de ladite face soit, au moment de la jonction, à l'état surfondu et à une température inférieure à celle susceptible d'altérer la matière de l'autre feuille, et en ce que l'on règle la vitesse de déplacement des feuilles de façon à maintenir l'état surfondu dans une partie au moins de la zone de jonction.
Ce chauffage de la mousse au polyuréthane peut être effectué jusqu'à ce que l'épaisseur du corps de la mousse au polyuréthane soit diminué sans autre changement perceptible.
Ce chauffage peut également être effectué jusqu'à ce qu'une couche superficielle de la mousse au polyuréthane soit brûlée sans autre changement perceptible dans la masse du polyuréthane.
La mousse au polyuréthane se distingue par le fait que lorsque sa surface est exposée à une température élevée, cette dernière acquiert un état permettant d'appliquer une autre matière organique sur cette surface sans que cette autre matière soit carbonisée. Cette diminution de la température de fusion de la surface chauffée du polyuréthane n'est pas entièrement comprise et peut être qualifiée de sur fusion ,, l'état de la surface étant un état surfondu . On suppose que cet effet est dû à un réarrangement des molécules du polyuréthane. Ce changement d'état de la surface chauffée du polyuréthane se produit très rapidement, presque immédiatement après que la surface a été retirée du voisinage immédiat de la source de chauffage.
L'expression brûlage telle qu'utilisée dans le présent exposé n'est pas limitée à l'oxydation. Lorsque la mousse au polyuréthane est chauffée notablement au-dessus de sa température de fusion, des vapeurs ou fumées sont émises. Si le chauffage est effectué par une flamme de gaz, une flamme apparaît également sur la surface chauffée. La réaction qui se produit au cours du chauffage d'une surface de polyuréthane notablement au-dessus de son point de fusion n'est pas entièrement élucidée, et on ne sait pas exactement si ces phénomènes sont dus à une oxydation ou à une quelconque autre réaction.
Le produit obtenu peut comprendre une couche de mousse relativement épaisse et une couche de tissu relativement mince qui a uniquement pour rôle d'empêcher l'extension ou la déformation de la couche de mousse. Un tel produit est utile comme dessous isolant de tapis avec le tissu en contact avec la face inférieure du tapis, et présente alors l'avantage supplémentaire de permettre un déplacement facile du tapis par glissement sur le tissu. Il est également utile comme doublure isolante pour vêtements et pour la confection de coussins de sièges rembourrés, comprenant une couche épaisse de polyuréthane et une mince couche de tissu de renfort.
On décrit ci-dessous, à titre d'exemple, quelques mises en oeuvre du procédé selon l'invention, en se référant au dessin annexé dans lequel :
La fig. 1 est une vue schématique d'un appareil destiné à une mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe d'un détail de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une variante du même détail.
La fig. 5 est une vue par-dessous de la variante de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue en perspective, partiellement en coupe, d'une forme d'exécution du produit composé obtenu par le procédé suivant l'invention.
La fig. 7 est une vue schématique, en élévation, d'un appareil destiné à une autre mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 8 est une vue en perspective d'une portion de l'appareil de la fig. 7, certaines parties de l'appareil étant arrachées pour des raisons de clarté.
La fig. 9 est une vue un peu schématique, en élévation latérale, d'un appareil pour une troisième mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, certaines parties de cet appareil étant coupées pour plus de clarté.
La fig. 10 est une vue en plan de l'appareil de la fig. 9, et
la fig. 1 1 est une coupe verticale prise le long de la ligne 11-11 de la fig. 10.
La fig. 1 représente un appareil permettant de former un produit composé comprenant une couche de tissu et une couche de mousse à base de polyuréthane au moins aussi épaisse que la couche de tissu.
Sur la fig. 1, on voit des rouleaux d'alimentation 1 et 2 pour la feuille de mousse 3 au polyuréthane, ces rouleaux étant montés de façon à pouvoir tourner au-dessus de la courroie transporteuse 4 à mailles. Le fait de prévoir deux rouleaux de matière per met-¯au procédé de continuer avec un rouleau plein après avoir vidé l'autre rouleau, tandis qu'on remplace le rouleau vide par un nouveau rouleau. Le matériau provenant du rouleau 1 est étiré sous un rouleau fou 3' (2') et transporté par la courroie transporteuse 4 de la gauche vers la droite. Le matériau est maintenu plan au cours de son transport sur la courroie grâce à une plaque support 4' sous la courroie. On imprime le mouvement à la courroie par des rouleaux 5 et 6 qui sont reliés à des dispositifs d'entraînement convenables (non représentés).
Le matériau 3 est déplacé par la courroie transporteuse 4, sous un dispositif de chauffage, tel qu'un brûleur 7 en réfractaire, du type à rayonnement, montré en détail sur les fig. 2 et 3. Le brûleur 7 comprend un revêtement réfractaire 8 sur une plaque-support métallique 9 et un élément de brûleur 10 à plusieurs ajutages comportant des orifices 11 pour diriger les jets d'un mélange de gaz combustible et air entre des rigoles 12 du revêtement 8.
Le gaz brûle entre les rigoles 12 et la majeure partie du matériau plastique 3 au voisinage du brûlEur est chauffé par radiation provenant du matériau réfractaire du revêtement. Toutefois, on peut chauffer aussi la matière 3 dans une certaine mesure, par flamme directe en maintenant la pression du mélange combustible dans la conduite d'alimentation 13, à une valeur suffisamment élevée pour provoquer la projection des flammes au-delà des bords 14 du brûleur et en contact avec le matériau en 15.
Au fur et à mesure que le matériau mousse 3 passe au-dessous du brûleur 7, la surface se ramollit et devient collante. On ne désire qu'un chauffage superficiel rendant la surface molle et collante, sans modifier la structure du reste du matériau. Le degré de chauffage nécessaire peut être obtenu en réglant de façon convenable la vitesse à laquelle le matériau 3 se déplace sous le brûleur. En outre, on peut s'arranger pour contrôler la chaleur fournie à la surface de la feuille de matière en mouvement, en pla çant le dispositif de chauffage à une hauteur réglable, au-dessus de la matière. Comme on le voit, une hotte 16 est prévue au-dessus du brûleur 7 pour évacuer les gaz résultant de la fusion de la matière en feuilles.
A la place d'un brûleur à rayonnement du type décrit, on peut utiliser d'autres types de brûleurs.
Un brûleur du type fournissant un ruban vertical de flamme s'étendant en travers de la feuille et frappant directement la matière, comme représenté. sur les fig.
4 et 5, peut. par exemple être utilisé. Les brûleurs de ce genre comportent un conduit 17 possédant une série d'ouvertures telles -que les rangées 18, 19 et 20, sur sa face inférieure, s'étendant sur toute la longueur, entre les flancs 21 et 22. Lors de l'emploi le brûleur est disposé avec le conduit 17 en travers de la largeur de la matière plastique en mouvement.
Un mélange de gaz combustible sous pression est amené, par un conduit 17 et est expulsé par des ouvertures sur le côté inférieur du conduit, afin d'obtenir un rideau de flammes venant frapper la matière plastique. Un autre moyen de chauffer la matière plastique consiste à disposer un élément chauffé électriquement, comme une barre ou feuille de métal, en contact avec la matière plastique en mouvement.
.La feuille . de matière plastique mousse 3, après passage au-dessous de l'élément chauffant 7, est amenée sous un rouleau 23. Une feuille de tissu 24 provenant d'un rouleau 25, monté de façon à tourner au-dessus de la courroie transporteuse est aussi tiré sous le rouleau 23 qui presse le tissu contre la surface de la matière plastique mousse, alors que la surface de la matière plastique mousse est encore molle et collante, ce qui provoque l'adhérence du tissu à la matière plastique mousse. Le rouleau est de préférence ajusté verticalement, de telle sorte que l'on peut régler la pression avec laquelle le tissu est pressé contre la feuille de matière plastique mousse en polyuréthane.
On peut recouvrir le rouleau 23 avec une matière antiadhésive comme le polytétrafluoroéthylène pour empêcher que de la matière plastique, venant en contact avec le rouleau à travers les pores du tissu n'y adhère à la surface du rouleau. Dans ce but on peut aussi appliquer sur le rouleau 23 un savon, une cire ou autre agent de démoulage.
Le rouleau 23 est séparé du brûleur 7 par un écran 26 en matériau isolant. Le but de cet écran est d'empêcher le grillage du tissu par la chaleur provenant du brûleur. La température de fusion de la matière plastique mousse en polyuréthane est d'environ 230'C de telle sorte qu'il est nécessaire de chauffer la surface de la feuille de matière plastique mousse 3 au-dessus de cette température, c'est-àdire à une température considérablement supérieure à la température à laquelle le tissu commence à griller. La matière plastique mousse à base de polyuréthane présente toutefois la caractéristique de prendre facilement l'état surfondu et, dans cet état, la température de la matière est inférieure à la température de fusion, bien que le matériau soit néanmoins mou et collant.
On applique le tissu sur la matière 3 lorsque la surface de cette matière est à l'état surfondu, à une température inférieure à la température de grillage du tissu. On dispose le rouleau 23 par rapport au brûleur de telle manière que la surface de la matière 3 atteigne les conditions de surfusion après sa sortie du brûleur. Un tel état de surfusion de la surface de la matière est obtenu en un temps très court qui peut être évalué en fractions de seconde, de telle sorte que le rouleau 23 peut être disposé à proximité du brûleur.
Une fois que le tissu 24 a été appliqué par le rouleau sur la matière plastique 3, provoquant l'adhérence du tissu à la matière plastique, on déplace la structure lamellée résultante vers une paire de coupeuses 27 actionnées par un moteur, et traversant une plaque 28, ces coupeuses taillent les bords longitudinaux opposés de la structure lamellée pour empêcher tout recouvrement de matériaux dans le produit fini. La structure lamellée ainsi coupée 29 passe sur une courroie transporteuse 30 qui est supportée par une plaque 31 située dans le même plan commun que la plaque support 4' de la courroie transporteuse 4. La courroie 30 est entraînée par des rouleaux 31' et 32, qui sont reliés à une même source motrice d'entraînement des deux courroies 4 et 30.
La structure lamellée taillée 29 constitue le produit fini et, en tant que tel, est enroulée sur un rouleau 33 au-dessus de la courroie 30, après passage sur une poulie 34. Le produit lamellé peut aussi être entraîné sur un rouleau 35 disposé à une certaine distance du rouleau 33, après passage sur des poulies 34 et 36. L'emploi de deux rouleaux permet le remplacement d'un rouleau plein par un rouleau vide, sans interruption du procédé.
On obtient une liaison satisfaisante seulement lorsque la vitesse de mouvement du convoyeur, la position relative du brûleur 7, du rouleau 23 et la chaleur cédée par le brûleur à la matière plastique sont soigneusement reliés et réglés.
Ces facteurs varieront suivant l'épaisseur de la matière à traiter. Dans la liaison d'un tricot de nylon de 175 millièmes de mm avec une matière plastique à base de polyuréthane mousse, de 3 mm, avec une vitesse de transport de 13,5 m/par minute, on obtient un excellent résultat lorsque le centre du brûleur est placé à 12,5 cm du point le plus proche de la surface du rouleau 23 et à une distance effective de 1,2 cm de la matière plastique, la distance effective étant définie par la position à partir du sommet du cône de la flamme intérieure bleue. Les variations de température dans ces conditions, en faisant varier la pression d'air du brûleur, provoquent les variations suivantes dans la résistance de la liaison et des changements, dans l'épaisseur du produit, dus au brûlage.
Kg-Calories/minuteXcm de longueur de brûleur 2,95 3,90 5,48
Température de la flamme à 1,5mm audessus de la surface de la bande en oC 980 1030 1085
Epaisseur brûlée du produit en mm 0,525 0,7 0,8
Résistance de la liaison en kg/cmo 0,023 0,08 0,115
Pour une vitesse de la bande transporteuse de 30,5 m/par minute, mais en maintenant les autres conditions comme indiqué ci-dessus, y compris une cadence d'apport de calories par le brûleur de 2,95 kg-calories par minute par cm de longueur de brûleur, la température de la flamme à 1,5 mm audessus de la surface du produit est de 9340 C et la résistance de la liaison est de 0,07. Le brûlage est réduit à 0,15 mm.
Les couches de mousse présentent une tendance à se plisser lorsqu'une des faces est chauffée à la température de fusion. Ce plissage est particulièrement prononcé lorsque la couche est mince. L'appareil représenté sur les fig. 7 et 8 permet, en main- tenant une telle couche sous une tension notable dans au moins une direction pendant l'opération, d'éliminer la tendance de la couche à rider ou plisser le produit final.
L'appareil de la fig. 7 comprend un tendeur désigné d'une façon générale par 113, possédant un panneau tendeur 114 qui est au moins aussi long que le produit à fabriquer et légèrement plus large que ce produit. Le panneau 114 est pourvu à ses extrémités, tirant et tirées, de plusieurs pointes qui se dirigent vers le haut à partir de la surface supérieure. Sur la fig. 8, les pointes à l'extrémité tirée du panneau 114 sont représentées en 115. En préparant une couche 111 pour la fabrication du laminé, on presse d'abord la couche vers le bas sur les pointes tournées vers le haut, à une extrémité du panneau 114 et on la tend vers l'autre extrémité du panneau à un degré déterminé d'avance, après quoi on presse la couche 111, vers le bas, sur les pointes à l'autre extrémité. La couche 111 est ainsi maintenue sous une tension, dans le sens longitudinal, déterminée d'avance.
De préférence, la couche 111 est aussi tendue, dans le sens transversal, avant d'être laminée avec une couche 112. Dans ce but, le tendeur 113 est pourvu de dispositifs tendeurs latéraux, désignés d'une façon générale en 116, placés le long de chaque bord latéral du panneau 114. Chaque dispositif tendeur 116, un exemplaire étant représenté sur la fig. 8, comprend une pièce allongée en forme de U, possédant une plaque latérale allongée 117 et des plaques inférieure et supérieure 119 et 120 respectivement, fixées sur la plaque 117, les deux plaques 119 et 120 encadrant le bord du panneau 114. La face supérieure de la plaque 120 est pourvue de plusieurs pointes 121 dirigées vers le haut, disposées de façon à pénétrer dans les bords de la couche 111.
Les pièces 116 sont réglables latéralement par rapport au panneau 114 par des dispositifs comprenant plusieurs vis 122 à papillons, espacées sur la longueur, qui se vissent dans des trous taraudés traversant la pièce 117. Les extrémités intérieures des vis 122 présentent un pied pivot 124 qui coopère avec les bords du panneau.
L'extension, dans le sens longitudinal, décrite ci-dessus de la couche 111, est réalisée de préférence avec les dispositifs tendeurs latéraux 116 dans la position voisine du bord du panneau. Une fois que la deuxième extrémité de la couche 111 a été appliquée, par pression, sur les pointes à l'extrémité postérieure du panneau, on presse les bords latéraux de la couche 111 vers le bas de façon que les pointes 121 pénètrent dans cette couche. Ensuite, on fait tourner les vis à papillons 122, sur les deux côtés de la plaque, dans le sens convenable pour provoquer l'écartement des deux dispositifs tendeurs latéraux 116, ce qui soumet la couche 111 à la tension latérale désirée.
Le tendeur 113 est de préférence pourvu de dispositifs de maintien vers le bas agissant de façon positive sur les bords de la couche 111 pour les empêcher de quitter les pointes du tendeur au cours de l'opération de laminage que l'on va décrire. Un des dispositifs de maintien vers le bas, désigné de façon générale par 126 est représenté sur la fig. 8.
Le dispositif 126 se compose d'une pièce allongée en forme de L, possédant un flan supérieur 127, prévu pour recouvrir les bords latéraux et un flan latéral 129 disposé à l'extérieur de la pièce 117 des dispositifs tendeurs latéraux respectifs. Dans la réalisation montrée, les dispositifs de maintien vers le bas peuvent être enlevés du panneau 114 et montés sur celui-ci une fois la couche 111 appliquée sur les pointes des tendeurs extrêmes et latéraux et tendue comme décrit. Pour retenir les dispositifs 126, on a prévu plusieurs goujons 130, ayant leurs extrémités internes filetées 131, vissées dans les trous taraudés dans la pièce 117. Le flan latéral 129 du dispositif de maintien vers le bas est prévu avec plusieurs fentes 132 s'étendant verticalement, qui reçoivent les vis 130, de telle façon que la pièce 126 puisse être montée comme sur la fig. 8.
La pièce 126, une fois pressée sur la couche 111, est maintenue en place par des flans 134, fixée sur les vis 130 qui recouvrent des portions du flan 129 aux bords des fentes dans les côtés 132.
Lorsque la couche 111 a été ainsi montée sur les dispositifs tendeurs 113, le dispositif tendeur supportant la couche 111 montée est disposée sur un transporteur désigné d'une façon générale par 136, la couche 111 étant tournée vers le haut. Le transporteur amène l'ensemble au-dessous des disr positifs de chauffage indiqués schématiquement en 137, qui sont pourvus d'une hotte 138 convenable pour l'évacuation des gaz. Le dispositif de chauffage 137 possède un tuyau transversal qui s'étend sur toute la largeur de la couche 111, le tuyau étant pourvu, à sa partie basse, d'une buse et d'un grand nombre d'orifices comme on le voit sur la fig. 4, de telle sorte que l'on puisse brûler un mélange combustible pour former une flamme, genre rideau, allongée, qui vient frapper la face supérieure de la couche 111.
Dans la zone de stratification, on a prévu un rouleau 145, qui peut être entraîné par des dispositifs non représentés, qui s'étend perpendiculairement audessus du transporteur et guide la couche 112 provenant d'une source convenable en contact avec la face supérieure de la couche 111. Pour isoler effectivement la zone de chauffage de la zone de stratification, on peut prévoir un écran 144 entre elles comme on le voit sur la fig. 7. Une fois que les couches 111 et 112 ont été pressées ensemble par un rouleau 145, la matière de la face de la couche 111 qui a été fondue se solidifie et ainsi lie solidement les couches entre elles. Les dispositifs tendeurs 113 avec le produit composite résultant sont déchargés sur une table 146, sur laquelle la partie étendue de la couche 111 peut être séparée de l'extrémité, tirée, du produit composite et le produit enlevé du tendeur 113.
Les lisières du produit, engagées dans les dispositifs tendeurs latéraux, peuvent être séparées en les coupant avec des cisailles.
Le produit composé stratifié ainsi obtenu pos sède des propriétés que l'on peut faire varier de façon appréciable, en changeant la tension exercée sur la couche de mousse.
I1 est bien entendu que l'on peut apporter diffé rents changements au mode opératoire ci-dessus décrit. Ainsi, par exemple, une couche de matériau 112 peut être liée simultanément ou successivement à la couche de mousse au polyuréthane 111 sur les deux côtés de cette dernière par l'emploi de dispositifs tendeurs sous forme d'un cadre ouvert permettant l'accès aux deux faces de la couche 111.
L'appareil des fig. 9 à 1 1 possède un cadre sous forme d'une table présentant une plate-forme horizontale supérieure 210 et une plate-forme horizontale inférieure 211, fixées par deux paires de mon tants 212 et 214 qui sont reliés par des entretoises comme on le voit sur la fig. 10.
L'appareil est prévu, comme on va le décrire, pour l'alimentation con trôlée d'une bande en mousse de polyuréthane élastique flexible 215 à une zone de stratification allongée sur un tambour de stratification 229 conditionnant séparément la surface de liaison de la bande 215 immédiatement avant la zone de stratification d'alimentation d'une bande 216 en tissu de support ou de renforcement à la zone de stratification, le chauffage à part de la surface de liaison de la bande 216 et l'enlèvement du produit stratifié résultant, à partir de l'extrémité de sortie de la zone de stratification.
Un rouleau d'alimentation 219 pour la bande 215 est supporté par un arbre central 220 qui est tourillonné dans les pièces verticales 212, adjacentes au rouleau guide supérieur 221, monté sur un arbre transversal 222 qui est tourillonné dans les pièces 212, au-dessus du rouleau 219. La partie de la bande 215 entre le rouleau guide 221 et le tambour de stratification 229 est mise sous une tension convenable qui l'étire dans le sens longitudinal, grâce à un dispositif retardateur de déroulement réglable, agissant sur le rouleau 221. Ce dispositif retardateur comprend un tambour-frein 224 fixé à une extrémité de l'arbre 222 et un ruban de frein 225 frottant sur le tambour de frein. Une extrémité du ruban 225 est fixée sur une potence 226 montée sur le cadre de l'appareil.
L'autre extrémité du ruban, pendant librement, est pourvue d'un poids réglable, de telle sorte que le frottement retardateur sur le rouleau 222 peut être modifié à la demande.
Dans son déplacement à partir de son rouleau 222 vers le tambour 229, la bande 215 est guidée par un alignement précis des bords et étirée dans le sens transversal, dans une certaine mesure. Pour obtenir ce résultat, l'appareil est pourvu d'un dispositif de type connu, de guidage des bords et tendeur dans le sens transversal, désigné d'une façon générale en 230. Le dispositif guide les bords et en même temps applique la tension pour tendre légèrement dans le sens transversal au fur et à mesure que la bande se déplace en avant et qu'elle soit engagée sur le tambour 229. Suivant une variante, on peut employer des dispositifs séparés pour le guidage des bords du tissu, en combinaison avec un tendeur de tissu habituel.
Le résultat de l'emploi de l'un ou de l'autre des tendeurs de bande indiqués est de déplacer les bords de la bande latéralement en dehors du tendeur, la bande continuant à se déplacer, à l'état tendu dans le sens transversal, vers le tambour de stratification 229, et autour de ce dernier. Sur la fig. 10, on voit la bande 215 travaillée par des rouleaux inclinés 233, et tendue vers l'extérieur dans une zone 231 s'étendant à partir des rouleaux 233 aux rouleaux, coopérant avec les bords 234, du guide.
Le rouleau de stratification 229 est monté sur un arbre transversal 235 tourillonné dans les pièces latérales 236 du cadre de la plate-forme supérieure 210. Le tambour 229 est entraîné par un moteur électrique 237 au moyen d'un dispositif réducteur de vitesse 239. Une courroie d'entraînement 240 entraînée en passant sur une poulie motrice 241, commandée par un réducteur de vitesse, et une poulie plus large 242 fixée à l'arbre 235, relie le moteur et le tambour. Le tambour 229 est de préférence refroidi par exemple par une circulation d'un liquide de refroidissement, tel que l'eau, à l'intérieur, grâce à des dispositifs non représentés, de façon à empêcher une augmentation progressive de la température du tambour. La température du fluide de refroidissement peut être réglée par thermostat, si on le désire.
Le tissu support ou de renforcement 216, qui est plus mince que la bande 215, est alimenté à partir d'un rouleau d'alimentation 244 monté sur un arbre 245 qui est tourillonné entre les montants 214 du cadre. En quittant le rouleau 244, le tissu 216 monte vers un rouleau guide horizontal 246 et entoure partiellement ce dernier qui est tourillonné dans le cadre de la plate-forme 210. En quittant le rouleau 246, le tissu 216 se déplace horizontalement vers un deuxième rouleau guide 254 tourillonné de la même façon entre les poutres latérales de la plateforme 210. Le rouleau 254 est de préférence placé de telle sorte que, pour des raisons indiquées ci-après sa surface adjacente au tambour 229 soit écartée de la surface du tambour d'une quantité au moins légèrement supérieure à l'épaisseur combinée des bandes 215 et 216.
Le tissu 216 est tendu dans le sens longitudinal sur son parcours allant du rouleau 246 au et autour du rouleau de laminage 229. Une telle tension du tissu est réalisée par un dispositif retardateur comprenant un rouleau-frein 249 fixé sur un arbre 247 qui porte le rouleau 246 et un ruban de frein 250 qui coopère avec le tambour-frein. Une extrémité du ruban 250 est fixée au cadre en 251, l'autre extrémité du ruban, pendant librement, supporte un poids réglable 252. On voit, que chacune des bandes 215 et 216 peut être soumise séparément, de façon convenable, à une tension, dans le sens de la longueur, sur les parcours allant au/et partiellement autour du tambour de stratification à la zone à laquelle le produit composite est retiré du tambour.
Bien que pour des raisons de simplicité, on n'ait représenté aucun mécanisme pour étaler et tendre le tissu 216 latéralement, en avant du rouleau 229, de tels dispositifs, qui peuvent être les mêmes que ceux décrits ci-dessus pour le guidage et l'extension de la bande 215, peuvent être prévus, si on le désire, de façon à régler le mouvement horizontal du tissu avant le rouleau 254.
On voit que, dans l'appareil représenté, la bande 215 s'engage d'abord à la surface périphérique du tambour 229 en un point nettement au-dessus du diamètre horizontal de celui-ci et que le tissu 216 touche la bande 215 sur le rouleau 229 en un point approximativement sur le diamètre horizontal. Le trajet de la bande 215 sur le rouleau 229 avant la zone du premier contact L et le parcours du tissu 216 après le rouleau 254, peuvent être considérés comme formant un V tourné vers le haut, un tel V présentant un angle au sommet petit.
Cette configuration et orientation des bandes, au fur et à mesure qu'elles s'approchent l'une de l'autre, présente des avantages pour de nombreuses raisons, dont l'une est qu'il est possible de soumettre la face extérieure de la bande 215 et le tambour à l'action de la chaleur, immédiatement avant la zone L sans chauffer de façon appréciable la face supérieure du tissu 216.
Un dispositif convenable 262 pour un tel chauffage de la surface de la bande 215 consiste en un appareil de chauffage au gaz du type à buse transversale. Comme on le voit, l'appareil de chauffage 262 possède un tuyau transversal 265 que l'on peut alimenter avec un mélange convenable de gaz combustible et d'oxygène. Une buse allongée dirigée vers le bas, possède une extrémité extérieure disposée au-dessus du rouleau 254 et près de la surface au cours du trajet de la bande 215 sur le tambour 229.
Le gaz sort du tuyau 265 par un grand nombre d'orifices 267 dans la buse où il est enflammé pour donner une flamme 269 qui arrive sur la surface de la bande 215. Une telle disposition de la buse, tout en réalisant efficacement le chauffage de la surface de la bande 215, permet d'éviter tout chauffage notable du tissu 216 du fait de la tendance inhérente des produits de combustion chauds à monter et ainsi à s'écarter du trajet du tissu 216 descendant du rouleau 254 vers la zone L.
Pour assurer un réchauffage de la surface supérieure du tissu 216, on emploie un dispositif chauffeur 271 qui agit sur le tissu 216 pendant son déplacement vers le rouleau 254. Dans l'appareil représenté, un réchauffeur 271 est constitué par une chambre allongée, disposée transversalement à l'appareil sur la plate-forme 210. Le réchauffeur 271 est du type à air soufflé chauffé électriquement, la cham- bre contenant des résistances électriques (non représentées). On introduit de l'air sous
Process for adhering two materials in the form of sheets,
one of which is polyurethane foam
A method of adhering two sheet materials, one of which is a polyurethane foam.
The object of the method according to the invention is to avoid the use of an adhesive, which has various drawbacks. It is characterized in that one side of the polyurethane foam sheet is heated above the melting point thereof to make the exposed surface tacky, in that the two sheets are brought into a junction zone placed so that the material of said face is, at the time of joining, in the supercooled state and at a temperature lower than that liable to alter the material of the other sheet, and in that the speed of movement of the sheets so as to maintain the supercooled state in at least part of the junction zone.
This heating of the polyurethane foam can be carried out until the body thickness of the polyurethane foam is decreased without any other noticeable change.
This heating can also be carried out until a surface layer of the polyurethane foam is burnt off without any other noticeable change in the mass of the polyurethane.
Polyurethane foam is distinguished by the fact that when its surface is exposed to a high temperature, the latter acquires a state allowing another organic material to be applied to this surface without this other material being carbonized. This decrease in the melting temperature of the heated surface of the polyurethane is not fully understood and can be qualified as over melting, the state of the surface being a supercooled state. It is believed that this effect is due to a rearrangement of the molecules of the polyurethane. This change in the state of the heated polyurethane surface occurs very quickly, almost immediately after the surface has been removed from the immediate vicinity of the heat source.
The term burning as used herein is not limited to oxidation. When the polyurethane foam is heated significantly above its melting point, vapors or fumes are emitted. If the heating is carried out by a gas flame, a flame also appears on the heated surface. The reaction which takes place upon heating a polyurethane surface to significantly above its melting point is not fully understood, and it is not clear whether these phenomena are due to oxidation or some other reason. reaction.
The product obtained may comprise a relatively thick foam layer and a relatively thin fabric layer which only functions to prevent expansion or deformation of the foam layer. Such a product is useful as an insulating underside of carpet with the fabric in contact with the underside of the carpet, and then has the additional advantage of allowing easy movement of the carpet by sliding over the fabric. It is also useful as an insulating lining for clothing and for making upholstered seat cushions, comprising a thick layer of polyurethane and a thin layer of reinforcing fabric.
A few implementations of the method according to the invention are described below, by way of example, with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 is a schematic view of an apparatus intended for implementing the method according to the invention.
Fig. 2 is a sectional view of a detail of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a sectional view of a variant of the same detail.
Fig. 5 is a view from below of the variant of FIG. 4.
Fig. 6 is a perspective view, partially in section, of an embodiment of the compound product obtained by the process according to the invention.
Fig. 7 is a schematic view, in elevation, of an apparatus intended for another implementation of the method according to the invention.
Fig. 8 is a perspective view of a portion of the apparatus of FIG. 7, some parts of the apparatus being torn off for reasons of clarity.
Fig. 9 is a somewhat schematic view, in side elevation, of an apparatus for a third implementation of the method according to the invention, certain parts of this apparatus being cut away for clarity.
Fig. 10 is a plan view of the apparatus of FIG. 9, and
fig. January 1 is a vertical section taken along line 11-11 of FIG. 10.
Fig. 1 shows an apparatus for forming a compound product comprising a fabric layer and a polyurethane foam layer at least as thick as the fabric layer.
In fig. 1, feed rollers 1 and 2 are shown for the polyurethane foam sheet 3, these rollers being mounted so as to be able to rotate above the conveyor belt 4 with meshes. Providing two rolls of material allows the process to continue with a full roll after emptying the other roll, while replacing the empty roll with a new roll. The material from roll 1 is stretched under idle roll 3 '(2') and transported by conveyor belt 4 from left to right. The material is kept flat during its transport on the belt thanks to a support plate 4 'under the belt. Movement is imparted to the belt by rollers 5 and 6 which are connected to suitable driving devices (not shown).
The material 3 is moved by the conveyor belt 4, under a heating device, such as a refractory burner 7, of the radiation type, shown in detail in FIGS. 2 and 3. The burner 7 comprises a refractory lining 8 on a metal support plate 9 and a burner element 10 with several nozzles having orifices 11 for directing the jets of a mixture of fuel gas and air between channels 12 of the nozzle. coating 8.
The gas burns between the channels 12 and the major part of the plastic material 3 in the vicinity of the burner is heated by radiation coming from the refractory material of the coating. However, the material 3 can also be heated to a certain extent, by direct flame while maintaining the pressure of the combustible mixture in the supply line 13, at a value high enough to cause the flame to project beyond the edges 14 of the. burner and in contact with the 15 material.
As the foam material 3 passes below the burner 7, the surface softens and becomes sticky. Only surface heating is desired, making the surface soft and sticky, without changing the structure of the rest of the material. The necessary degree of heating can be obtained by suitably adjusting the speed at which the material 3 moves under the burner. Further, one can arrange to control the heat supplied to the surface of the moving sheet of material by placing the heater at an adjustable height above the material. As can be seen, a hood 16 is provided above the burner 7 to discharge the gases resulting from the melting of the sheet material.
Instead of a radiation burner of the type described, other types of burners can be used.
A burner of the type providing a vertical ribbon of flame extending across the sheet and directly striking the material as shown. in fig.
4 and 5, can. eg be used. The burners of this type comprise a duct 17 having a series of openings such as the rows 18, 19 and 20, on its underside, extending over the entire length, between the flanks 21 and 22. During the Use the burner is arranged with the duct 17 across the width of the moving plastic.
A mixture of pressurized fuel gas is supplied, through a duct 17 and is expelled through openings on the underside of the duct, in order to obtain a curtain of flames impinging upon the plastic material. Another way to heat plastic is to have an electrically heated element, such as a bar or sheet of metal, in contact with the moving plastic.
.Leaf . of foam plastic 3, after passing under the heating element 7, is fed under a roller 23. A sheet of fabric 24 coming from a roller 25, mounted so as to rotate above the conveyor belt is also pulled under the roller 23 which presses the fabric against the surface of the foamed plastic material, while the surface of the foamed plastic material is still soft and sticky, causing the fabric to adhere to the foamed plastic material. The roller is preferably adjusted vertically, so that the pressure with which the fabric is pressed against the sheet of polyurethane foam plastics material can be adjusted.
The roll 23 may be covered with a release material such as polytetrafluoroethylene to prevent plastic material which comes into contact with the roll through the pores of the fabric from adhering to the surface of the roll. For this purpose it is also possible to apply to the roller 23 a soap, a wax or other mold release agent.
The roller 23 is separated from the burner 7 by a screen 26 made of insulating material. The purpose of this screen is to prevent scorching of the fabric by the heat coming from the burner. The melting temperature of the polyurethane foam plastic material is about 230 ° C, so that it is necessary to heat the surface of the foam plastic sheet 3 above this temperature, i.e. at a temperature considerably higher than the temperature at which the fabric begins to grill. The polyurethane-based foam plastic material however has the characteristic of easily assuming the supercooled state and, in this state, the temperature of the material is below the melting temperature, although the material is nevertheless soft and sticky.
The fabric is applied to the material 3 when the surface of this material is in the supercooled state, at a temperature below the roasting temperature of the fabric. The roller 23 is placed relative to the burner in such a way that the surface of the material 3 reaches the supercooling conditions after it leaves the burner. Such a supercooled state of the material surface is obtained in a very short time which can be evaluated in fractions of a second, so that the roller 23 can be arranged near the burner.
After the fabric 24 has been applied by the roller to the plastic 3, causing the fabric to adhere to the plastic, the resulting laminated structure is moved to a pair of motor-driven cutters 27 passing through a plate. 28, these cutters trim the opposing longitudinal edges of the laminate structure to prevent overlap of material in the finished product. The laminated structure thus cut 29 passes over a conveyor belt 30 which is supported by a plate 31 situated in the same common plane as the support plate 4 'of the conveyor belt 4. The belt 30 is driven by rollers 31' and 32, which are connected to the same motor source for driving the two belts 4 and 30.
The cut laminated structure 29 constitutes the finished product and, as such, is wound on a roller 33 above the belt 30, after passing over a pulley 34. The laminated product can also be driven on a roller 35 arranged at the same time. a certain distance from the roller 33, after passing over pulleys 34 and 36. The use of two rollers allows the replacement of a full roll by an empty roll, without interrupting the process.
A satisfactory bond is obtained only when the speed of movement of the conveyor, the relative position of the burner 7, of the roller 23 and the heat transferred by the burner to the plastic material are carefully connected and regulated.
These factors will vary depending on the thickness of the material to be treated. In the bonding of a nylon knit of 175 thousandths of a mm with a plastic material based on foam polyurethane, of 3 mm, with a transport speed of 13.5 m / per minute, an excellent result is obtained when the center burner is placed 12.5 cm from the point closest to the surface of the roller 23 and at an effective distance of 1.2 cm from the plastic material, the effective distance being defined by the position from the top of the cone of the blue inner flame. Temperature variations under these conditions, by varying the burner air pressure, cause the following variations in bond strength and changes in product thickness due to burning.
Kg-Calories / minuteXcm burner length 2.95 3.90 5.48
Flame temperature 1.5mm above the strip surface in oC 980 1030 1085
Burnt thickness of the product in mm 0.525 0.7 0.8
Bond strength in kg / cmo 0.023 0.08 0.115
For a conveyor belt speed of 30.5 m / per minute, but maintaining the other conditions as indicated above, including a rate of calorie supply by the burner of 2.95 kg-calories per minute per cm of burner length, the flame temperature 1.5 mm above the product surface is 9340 C, and the bond strength is 0.07. Burning is reduced to 0.15 mm.
Foam layers exhibit a tendency to wrinkle when one side is heated to the melting temperature. This pleating is particularly pronounced when the layer is thin. The apparatus shown in FIGS. 7 and 8 allows, by keeping such a diaper under significant tension in at least one direction during operation, to eliminate the tendency of the diaper to wrinkle or crinkle the final product.
The apparatus of FIG. 7 comprises a tensioner generally designated 113, having a tensioning panel 114 which is at least as long as the product to be manufactured and slightly wider than that product. Panel 114 is provided at its pulling and pulling ends with a plurality of spikes which point upward from the top surface. In fig. 8, the spikes at the pulled end of the panel 114 are shown at 115. In preparing a layer 111 for the manufacture of the laminate, the layer is first pressed down onto the upward facing spikes at one end of the laminate. panel 114 and stretched towards the other end of the panel to a predetermined degree, after which the layer 111 is pressed downwardly over the spikes at the other end. The layer 111 is thus maintained under a tension, in the longitudinal direction, determined in advance.
Preferably, the layer 111 is also tensioned, in the transverse direction, before being laminated with a layer 112. For this purpose, the tensioner 113 is provided with lateral tensioning devices, generally designated 116, placed on the side. along each side edge of panel 114. Each tensioning device 116, one example being shown in FIG. 8, comprises an elongated U-shaped piece, having an elongated side plate 117 and lower and upper plates 119 and 120 respectively, fixed to the plate 117, the two plates 119 and 120 framing the edge of the panel 114. The upper face of the plate 120 is provided with several points 121 directed upwards, arranged so as to penetrate into the edges of the layer 111.
The pieces 116 are laterally adjustable with respect to the panel 114 by devices comprising several butterfly screws 122, spaced lengthwise, which thread into tapped holes passing through the piece 117. The inner ends of the screws 122 have a pivot foot 124 which cooperates with the edges of the panel.
The extension, in the longitudinal direction, described above of the layer 111, is preferably carried out with the lateral tensioning devices 116 in the position close to the edge of the panel. Once the second end of the layer 111 has been applied, by pressure, to the tips at the posterior end of the panel, the side edges of the layer 111 are pressed downwards so that the tips 121 penetrate this layer. . Next, the butterfly screws 122, on both sides of the plate, are rotated in the proper direction to cause the two side tensioners 116 to move apart, which subjects the layer 111 to the desired lateral tension.
The tensioner 113 is preferably provided with downward holding devices which act positively on the edges of the layer 111 to prevent them from leaving the points of the tensioner during the rolling operation which will be described. One of the down-holding devices, generally designated 126, is shown in FIG. 8.
The device 126 consists of an elongated L-shaped piece, having an upper blank 127, provided to cover the side edges and a side blank 129 disposed outside the piece 117 of the respective side tensioning devices. In the embodiment shown, the down holding devices can be removed from panel 114 and mounted thereon after layer 111 has been applied to the tips of the end and side turnbuckles and tensioned as described. To retain the devices 126, several studs 130 are provided, having their internal threaded ends 131, screwed into the threaded holes in the part 117. The side blank 129 of the downward holding device is provided with several slots 132 extending. vertically, which receive the screws 130, so that the part 126 can be mounted as in FIG. 8.
The part 126, once pressed on the layer 111, is held in place by blanks 134, fixed on the screws 130 which cover portions of the blank 129 at the edges of the slots in the sides 132.
When the layer 111 has thus been mounted on the tensioning devices 113, the tensioning device supporting the mounted layer 111 is disposed on a conveyor generally designated 136, the layer 111 facing upward. The conveyor brings the assembly below the heating devices indicated schematically at 137, which are provided with a hood 138 suitable for the evacuation of gases. The heater 137 has a transverse pipe which extends over the entire width of the layer 111, the pipe being provided, at its bottom part, with a nozzle and a large number of orifices as seen on fig. 4, so that a combustible mixture can be burned to form an elongated curtain-like flame which strikes the upper face of layer 111.
In the lamination zone, there is provided a roller 145, which can be driven by devices not shown, which extends perpendicularly above the conveyor and guides the layer 112 from a suitable source into contact with the upper face of the conveyor. layer 111. To effectively isolate the heating zone from the stratification zone, a screen 144 can be provided between them as seen in FIG. 7. Once the layers 111 and 112 have been pressed together by a roller 145, the material of the face of the layer 111 which has been melted solidifies and thus firmly binds the layers together. The tensioners 113 with the resulting composite product are unloaded onto a table 146, on which the extended portion of the layer 111 can be separated from the pulled end of the composite product and the product removed from the tensioner 113.
The edges of the product, engaged in the side tensioning devices, can be separated by cutting them with shears.
The layered composite product thus obtained possesses properties which can be varied appreciably by changing the tension exerted on the foam layer.
It is understood that different changes can be made to the procedure described above. Thus, for example, a layer of material 112 can be bonded simultaneously or successively to the layer of polyurethane foam 111 on both sides of the latter by the use of tensioning devices in the form of an open frame allowing access to the polyurethane foam. two sides of layer 111.
The apparatus of FIGS. 9 to 1 1 has a frame in the form of a table having an upper horizontal platform 210 and a lower horizontal platform 211, fixed by two pairs of uprights 212 and 214 which are connected by spacers as can be seen in fig. 10.
The apparatus is provided, as will be described, for the controlled feeding of a flexible resilient polyurethane foam web 215 to an elongated laminating region on a laminating drum 229 separately conditioning the bonding surface of the web. 215 immediately prior to the laminating area feeding a web 216 of backing or reinforcing fabric to the laminating area, heating apart from the bonding surface of the web 216 and removing the resulting laminate, from the exit end of the stratification zone.
A feed roller 219 for the web 215 is supported by a center shaft 220 which is journaled in the vertical pieces 212, adjacent to the upper guide roller 221, mounted on a cross shaft 222 which is journaled in the pieces 212, above. of the roller 219. The part of the strip 215 between the guide roller 221 and the laminating drum 229 is put under a suitable tension which stretches it in the longitudinal direction, thanks to an adjustable delay device, acting on the roller 221 This delay device comprises a brake drum 224 fixed to one end of the shaft 222 and a brake tape 225 rubbing against the brake drum. One end of the tape 225 is attached to a bracket 226 mounted on the frame of the apparatus.
The other end of the freely hanging tape is provided with an adjustable weight, so that the retarding friction on the roller 222 can be changed on demand.
In its movement from its roll 222 to drum 229, web 215 is guided by precise alignment of the edges and stretched in the transverse direction to some extent. To obtain this result, the apparatus is provided with a device of known type, for guiding the edges and tensioning in the transverse direction, generally designated 230. The device guides the edges and at the same time applying the tension. to tension slightly in the transverse direction as the web moves forward and is engaged on the drum 229. Alternatively, separate devices for guiding the edges of the fabric can be employed in combination with a usual fabric tensioner.
The result of using either of the indicated belt tensioners is to move the edges of the belt sideways out of the tensioner, with the belt continuing to move, in a tensioned condition in the transverse direction. , to and around laminating drum 229. In fig. 10, we see the strip 215 worked by inclined rollers 233, and stretched outwardly in a zone 231 extending from the rollers 233 to the rollers, cooperating with the edges 234, of the guide.
The laminating roller 229 is mounted on a cross shaft 235 journalled in the side pieces 236 of the frame of the upper platform 210. The drum 229 is driven by an electric motor 237 by means of a speed reduction device 239. A speed reduction device 239. Drive belt 240 driven by passing over a drive pulley 241, controlled by a speed reducer, and a wider pulley 242 attached to the shaft 235, connects the motor and the drum. The drum 229 is preferably cooled, for example, by circulating a cooling liquid, such as water, inside, by means of devices not shown, so as to prevent a gradual increase in the temperature of the drum. The coolant temperature can be thermostatically controlled, if desired.
The backing or reinforcing fabric 216, which is thinner than the web 215, is fed from a supply roll 244 mounted on a shaft 245 which is journaled between the frame posts 214. On exiting roll 244, fabric 216 ascends to horizontal guide roll 246 and partially surrounds the latter which is journaled as part of platform 210. On leaving roll 246, fabric 216 moves horizontally to a second roll. guide 254 likewise journaled between the side beams of platform 210. Roller 254 is preferably positioned such that, for reasons indicated below, its surface adjacent to drum 229 is spaced from the surface of the drum. an amount at least slightly greater than the combined thickness of the strips 215 and 216.
The fabric 216 is tensioned in the longitudinal direction along its path from the roll 246 to and around the lamination roll 229. Such tension of the fabric is achieved by a delay device comprising a brake roll 249 attached to a shaft 247 which carries the fabric. roller 246 and a brake tape 250 which cooperates with the brake drum. One end of the tape 250 is attached to the frame at 251, the other end of the freely hanging tape supports an adjustable weight 252. It will be seen that each of the bands 215 and 216 can be suitably separately subjected to tension. , lengthwise, along the paths to / from and partially around the laminating drum to the area where the composite is withdrawn from the drum.
Although for the sake of simplicity, no mechanism has been shown for spreading and tensioning the fabric 216 laterally, in front of the roll 229, such devices, which may be the same as those described above for guiding and tensioning the fabric. The extension of the web 215, can be provided, if desired, to adjust the horizontal movement of the fabric before the roll 254.
It is seen that, in the apparatus shown, the web 215 first engages the peripheral surface of the drum 229 at a point well above the horizontal diameter thereof and the fabric 216 touches the web 215 over roll 229 at a point approximately on the horizontal diameter. The path of the web 215 on the roll 229 before the area of the first contact L, and the path of the fabric 216 after the roll 254, can be viewed as forming an upward-facing V, such V having a small apex angle.
This configuration and orientation of the bands, as they approach each other, has advantages for many reasons, one of which is that it is possible to subject the outer face of the strip. the web 215 and the drum to the action of heat, immediately before the zone L without appreciably heating the upper face of the fabric 216.
A suitable device 262 for such heating of the surface of the web 215 is a gas heater of the cross nozzle type. As can be seen, the heater 262 has a cross pipe 265 which can be supplied with a suitable mixture of fuel gas and oxygen. An elongated, downwardly directed nozzle has an outer end disposed above roll 254 and near the surface during the path of web 215 over drum 229.
The gas exits from pipe 265 through a large number of orifices 267 in the nozzle where it is ignited to give a flame 269 which hits the surface of the strip 215. Such an arrangement of the nozzle, while effectively effecting the heating of the nozzle. the surface of the strip 215 makes it possible to avoid any appreciable heating of the fabric 216 due to the inherent tendency of the hot combustion products to rise and thus to deviate from the path of the fabric 216 descending from the roll 254 towards the zone L.
To ensure warming of the upper surface of the fabric 216, a heating device 271 is employed which acts on the fabric 216 as it moves towards the roller 254. In the apparatus shown, a heater 271 is constituted by an elongated chamber, arranged transversely. to the apparatus on the platform 210. The heater 271 is of the electrically heated blown air type, the chamber containing electrical resistances (not shown). We introduce air under