Procédé de fabrication d'un stratifié plastique, appareil pour sa mise en aeuvre et stratifié obtenu La présente invention a pour objets un procédé de fabrication d'un stratifié plastique, un appareil pour sa mise en oeuvre et un stratifié plastique obtenu par ce pro cédé.
Dans la présente description, le terme laminage dési gne non seulement le traitement par passage entre des cylindres, mais également la formation de matériels stra tifiés.
Bien que l'on utilise les matières plastiques et en par ticulier les matières plastiques sous forme de feuilles pour des applications très diverses, l'utilisation la plus impor tante est peut-être constituée par l'emballage de matières étant donné que les matières plastiques offrent d'une ma nière générale de nombreux avantages par rapport aux produits en papier. Les matières plastiques résistent par exemple d'une manière générale aux effets nuisibles de l'humidité et aux effets d'autres liquides et gaz qui en dommagent ou détruisent le papier.
Les matières plasti ques les plus courantes utilisées pour l'emballage telles que le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle ne sont pas entièrement satisfaisantes étant donné qu'elles ne sont pas entièrement imperméables à l'humidité sous. forme de vapeur et aux gaz. Certaines des matières plas tiques plus coûteuses telles que le chlorure de polyvinyli- dène sont sensiblement imperméables à l'humidité sous forme de vapeur et aux autres gaz, mais sont plus oné reuses et d'un poids plus élevé.
Le laminage de matières plastiques telles que le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle avec des matières plastiques plus imperméa bles telles que le chlorure de polyvinylidène a été suggéré, mais les frais qui interviennent lors du laminage de feuilles de ces matières plastiques empêchent de manière générale leur utilisation dans des buts d'emballage et le stratifié résultant est naturellement relativement épais et lourd.
Le procédé que comprend l'invention est caractérisé en ce qu'on revêt une feuille plastique avec un liquide dans lequel une matière plastique est distribuée unifor mément, on soumet le revêtement à une radiation infra rouge pour le chauffer, on maintient le côté non revêtu de la feuille à une température suffisante pour éviter une perte de chaleur à partir de la feuille et la maintenir au- dessous de son point de fusion, et on refroidit la feuille revêtue et sèche.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'appareil et du stratifié que com prend l'invention la fig. 1 est une vue schématique d'une première forme d'exécution de l'appareil ; la fig. 2 est une coupe à plus grande échelle suivant 11-11 de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue schématique d'une seconde forme d'exécution de l'appareil; la fig. 4 est une coupe à plus grande échelle suivant 4-4 de la fig. 3 ;
les fig. 5 à 10 sont des vues schématiques d'autres formes d'exécution de l'appareil, et les fig. 11 à 14 sont des coupes de produits cellulaires composés de formes d'exécution du stratifié.
Trois facteurs sont très importants lorsqu'on utilise des matières plastiques pour l'emballage et pour d'autres buts similaires, c'est-à-dire le prix de revient, l'imperméa bilité aux gaz, à la vapeur d'eau et analogue, et la résis tance mécanique. Pour des matériels cellulaires dans les quels une couche plastique est bosselée ou gaufrée et une deuxième couche est scellée sur la couche bosselée de manière à obtenir plusieurs poches d'air, l'utilisation de matières plastiques sensiblement imperméables est d'une importance considérable pour empêcher la diminution de l'effet d'amortissement ou de rembourrage lorsque la ma tière est soumise à une pression constante et prolongée.
Le procédé qui va être décrit permet la production d'un matériel plastique relativement peu cher qui peut être utilisé sous forme de feuilles ou qui peut être traité de manière à obtenir un matériel cellulaire et qui pré sente des avantages qu'on ne pouvait pas obtenir jusqu'à maintenant avec les procédés connus. Il est par exemple possible d'obtenir des stratifiés en matière plastique dans lesquels le matériel de support peut avoir une épaisseur de l'ordre de 12,7 microns à plusieurs dizaines de mi crons et même supérieure, tandis que la couche relative ment imperméable peut avoir une épaisseur de l'ordre de 2,5 microns, bien que l'épaisseur ne soit pas critique.
De cette manière, le poids du stratifié résultant est maintenu à une valeur très faible. Etant donné que la matière im perméable, qui est un produit onéreux en comparaison d'une matière plastique telle que le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle, est utilisée en des quantités très faibles, l'augmentation résultante de frais est faible. En outre, lorsqu'on utilise des procédés et le dispositif selon l'invention, la formation des stratifiés plastiques peut être effectuée à des vitesses de l'ordre de 305 m/mn et il en résulte que les frais de traitement sont également réduits au minimum.
Lors de la fabrication de matériel de rembourrage, il est possible de revêtir une matière plastique d'une cou che imperméable et de traiter immédiatement le stratifié résultant de manière à obtenir un matériel cellulaire. De cette manière, on évite une manipulation intermédiaire des feuilles stratifiées, ce qui réduit davantage le prix de revient du produit fini. En outre, grâce à l'invention, on peut produire une large gamme de matériels cellulaires en utilisant des stratifiés doubles et triples avec des com binaisons désirées quelconques de matières plastiques, de papier revêtu de matière plastique, de tissus et analogues.
En outre, l'invention procure des procédés améliorés de scellage des stratifiés lors de la fabrication du matériel cellulaire.
On se réfère maintenant à la fig. 1, qui représente une forme d'exécution de l'appareil pour le revêtement de feuilles plastiques. Lors de la production du stratifié, une feuille de support 10, en polyéthylène par exemple, est amenée de manière continue à travers le dispositif de laminage et entre dans le dispositif à partir du côté droit. Elle est guidée par une série de rouleaux 11, 12 et 13 vers une paire de rouleaux 14 et 15 qui produisent l'application d'un revêtement en une autre matière plasti que sur l'un des côtés de la feuille 10. Le revêtement peut être constitué par une émulsion, une dispersion ou une solution 17 contenue dans une cuvette 16. Un rouleau 15 d'impression par rotogravure est au moins partiellement immergé dans le liquide 17 et est revêtu à mesure qu'il tourne.
Une raclette 18 est en contact avec la surface du rouleau 15 et élimine l'excès de liquide pouvant y adhé rer. Lorsque le rouleau 15 entre en contact avec la. feuille 10, le liquide 17 est déposé sur la feuille et forme un revê tement 19. Le rouleau 14 agit comme contre-rouleau du rouleau 15 de manière à assurer un dépôt uniforme de la couche 19 sur la feuille. La feuille imprimée est alors amenée autour d'une série de rouleaux 20 à 28 qui sont disposés suivant une configuration en arc de cercle et qui guident la feuille revêtue sur un tambour 29 sur lequel la couche de revêtement en matière plastique est séchée et durcie.
Ce procédé de revêtement permet l'application de couches excessivement minces et uniformes à des vitesses très élevées.
L'appareil représenté à la fig. 1 est en particulier utili sable pour l'application d'un revêtement de chlorure de polyvinylidène sur la feuille de support 10, et l'épaisseur du revêtement ainsi appliqué est régie par la profondeur des dépressions dans le rouleau d'impression 15. Lorsque les dépressions dans le rouleau d'impression 15 sont rela tivement peu profondes, il est possible de recouvrir la feuille 10 d'une couche de chlorure de polyvinylidène ayant une épaisseur de l'ordre de 2,5 microns.
Le liquide de revêtement peut naturellement prendre diverses for mes, bien qu'une forme particulièrement bonne soit cons tituée par un latex dans lequel environ 90 % en poids du chlorure de polyvinylidène et 10 % en poids de l'acryloni- trile ont été copolymérisés ensemble. Ceci produit un revêtement élastique qui peut être gaufré aisément.
Les dimensions de particules de la matière ne doivent de pré férence pas dépasser 0,25 micron et le mélange est alors combiné avec un agent d'émulsionnement et de l'eau de manière à obtenir un latex ayant une viscosité appro priée à l'application sur la feuille 10 au moyen d'un rou leau d'impression comme décrit ci-dessus.
Bien qu'il soit possible d'utiliser un solvant à la place de l'eau et de l'agent d'émulsionnement pour la production de latex liquide, il est important que le solvant n'attaque pas la feuille de support et ne pénètre pas dans celle-ci, étant donné que dans de telles circonstances, la feuille aurait tendance à absorber le solvant et il serait alors difficile d'éliminer ce solvant de la feuille et en outre cela pren drait beaucoup de temps. Dans le cas où la feuille n7ab- sorbe pas le solvant, on peut utiliser une solution de la matière plastique à la place du latex.
A mesure que la feuille 10 avec le revêtement de latex 19 sur sa surface pwsse sur les rouleaux 20 à 28 qui sont de préférence entraînés à une vitesse uniforme, les îlots individuels du latex déposés par le rouleau d'impression 15 s'étalent sur la surface de la matière de support et pro duisent un revêtement uniforme. Le chauffage initial de la pellicule est effectué au moyen de radiateurs à infra rouge 30, 31 et 32 qui chauffent la feuille de support et la couche déposée à une température sensiblement infé rieure à celle du point de fusion de la feuille.
Le tambour 29 autour duquel on amène la feuille 10 revêtue est de préférence maintenu à une température suffisamment élevée pour empêcher une perte excessive de chaleur des stratifiés et pour ne pas faire fondre cependant la couche de support. La couche 19 est durcie et séchée pendant qu'elle passe autour du tambour 29 au moyen de plusieurs jets d'air 33 et 34. Les jets d'air 33 sont obtenus au moyen de plusieurs orifices très voi sins formés dans un tube transversal 35, tandis que les jets 34 sont obtenus au moyen de plusieurs orifices dans un tube adjacent 36 disposé latéralement.
Les tubes 35 et 36 sont reliés à une tubulure centrale 37 et chaque paire de tubes 35 et 36 est logée ensemble avec la tubu lure commune 37 dans une enveloppe 38. On alimente en air chaud plusieurs des tubulures 37 au moyen d'une canalisation maîtresse primaire 39. Grâce à cet agence ment, les jets d'air chaud arrivent sur la couche 19à me sure que la matière passe sur le tambour 29.
Lorsqu'on utilise une émulsion de chlorure de poly- vinylidène la température de l'air provenant des jets 33 et 34 doit de préférence être de l'ordre de 149 à 2040 C.
Ceci produit une élévation de la température du revête ment de polyvinylidène et en même temps le tambour 29 maintient la feuille de support à une température infé rieure au point de fusion de cette matière. En utilisant du polyéthylène comme matière de support, on a trouvé que pour un tambour ayant environ 137 cm de diamètre et pour une matière de support se déplaçant à une vitesse d'environ 305 m par minute, les éléments de chauffage à rayonnement infrarouge 30 à 32 doivent émettre suffi samment de chaleur pour élever la température du revê tement de latex à une valeur qui ne dépasse pas 79,5 C.
Des températures de l'air de 149 à 204 C produisent alors le séchage complet et le durcissement du revête ment. Pour des feuilles de support ayant un point de fusion supérieur, on peut utiliser des températures de chauffage supérieures.
Après que la feuille émerge du dernier jet d'air, elle est enlevée du tambour 29 au moyen d'une série de rou leaux entraînés 40 à 44, les rouleaux 40 et 42 étant refroi dis de manière à amener le stratifié 10' à la température ambiante.
Le stratifié terminé 10' est représenté sur la fig. 2 et on remarquera en ce qui concerne cette vue en coupe fortement agrandie que la couche 19 est très mince en comparaison du matériel de base 10.
Le stratifié 10' ainsi produit peut être utilisé pour la production d'un stratifié à trois couches, la couche cen trale étant imperméable aux gaz et à la vapeur d'eau, tandis que les couches extérieures peuvent être scellables thermiquement à des températures relativement basses. Dans ce but, le stratifié 10' peut comprendre une couche de base relativement mince 10 ayant par exemple une épaisseur de 25,4 microns et la couche de latex 19 peut avoir une épaisseur de l'ordre de 1/10000 de l'épaisseur de la couche de base.
Le stratifié 10' complet peut être enroulé sur une bobine, la couche imperméable étant dirigée vers l'intérieur ou il peut être amené directe ment au dispositif pour la fabrication du matériel cellu laire tel que représenté dans les fig. 7 et 8.
En ce qui concerne l'appareil représenté sur la fig. 3, on assemble deux feuilles du stratifié 10' de manière à former un stratifié à trois couches. L'appareil de la fig. 3 comprend une paire de tambours 45 et 46 qui sont de préférence maintenus à une température nettement infé rieure au point de fusion de la couche de support pou vant être scellée thermiquement des feuilles qu'on assem ble. Dans le cas du polyéthylène, la température ne doit de préférence pas dépasser 821, C.
En dessous du tam bour 45 il y a une série de trois rouleaux 47, 48 et 49 entraînés sur lesquels on amène un stratifié. Un ensemble similaire de rouleaux 50, 51 et 52 est disposé en des sous du tambour 46.
Le stratifié 10'a est amené sur un rouleau de guidage 53, de là vers le haut autour du tambour 45 et autour des rouleaux 47 à 49. Une série d'éléments de chauffage 54 à 58 à chaleur radiante est disposée de manière adja cente au trajet de la pellicule à partir du rouleau 10'A et autour du tambour 45 de manière à chauffer la feuille de support et la couche imperméable, par exemple en chlorure de polyvinylidène, à une température non supé rieure<I>à 79,50 C.</I> On a trouvé que les éléments de chauf fage émettant un rayonnement ayant des longueurs d'onde dans l'infrarouge dans le domaine approximatif de 3,2 à 3,5 microns produisent de bons résultats.
Le stratifié 10'b provenant d'un deuxième rouleau est amené autour d'un rouleau de guidage 59 et de là vers le haut autour du tambour 46 et des rouleaux 50 à 52. Un ensemble similaire d'éléments de chauffage 60 à 64 à chaleur radiante est disposé le long du trajet du stratifié 10'b à partir -du rouleau et autour du tambour 46 de manière à chauffer la feuille de support et la cou che de polyvinylidène de la même manière que celle décrite pour le stratifié 10'a. Les rouleaux 47 à 49 et 50 à 52 sont de préférence refroidis de manière à ame ner la température de la couche de polyvinylidène à environ 160 C, après son chauffage par les éléments de chauffage infrarouges.
Il en résulte que le polyvinylidène devient amorphe et cet état durera pendant des heures.
On fait alors passer les stratifiés 10'a et 10'b sur des rouleaux 65 et 66 et on les amène ensemble entre des rouleaux de pression 67 et 68, les revêtements de poly- vinylidène étant en contact l'un avec l'autre. En opérant ainsi, il y a une adhérence solide et permanente des deux couches l'une sur l'autre, de sorte que les revête ments de polyvinylidène sont assemblés de manière à former en fait une couche unique centrale. La pellicule est alors amenée par des rouleaux 69, 70, 71 et 72 sur une bobine 73 sur laquelle le stratifié terminé est enroulé.
Une vue en coupe transversale fragmentaire du stratifié complet est montrée à la fig. 4 et on observera que la cou che de vinylidène 19' est sensiblement homogène et est relativement mince en comparaison des couches super ficielles. Lorsqu'on utilise des feuilles de base d'une épaisseur de l'ordre de 12,7 microns, l'épaisseur totale du stratifié composite sera légèrement supérieure à 25,4 microns.
Le stratifié ainsi produit peut être réalisé à des vites ses extrêmement élevées de l'ordre de 305 m par minute et il est évident qu'on peut opérer en combinaison avec un appareil tel que représenté sur la fig. 1 pour la pro duction continue du produit stratifié plastique en trois couches sans qu'il soit nécessaire de manipuler le maté riel de base revêtu entre les stades du procédé.
L'appareil de la fig. 5 permet la production d'un stra tifié à trois couches.
Dans cette forme d'exécution, deux tambours 74 et 75 correspondant aux tambours 45 et 46 de la fig. 3 sont disposés de manière adjacente et sont espacés d'une distance légèrement inférieure à la distance totale des deux stratifiés 10'a et 10'b devant être assemblés l'un à l'autre. De cette manière, les deux stratifiés sont soumis à une pression afin d'effectuer l'assemblage.
On fait pas ser les stratifiés 10'a et 10'b autour de rouleaux 76 et 77 respectivement, à partir de là vers le haut autour des tambours 74 et 75 et on fait alors passer le stratifié as semblé autour de rouleaux de refroidissement 78, 79 et 80. Les deux stratifiés 10'a et 10'b sont de préférence amenés sur les tambours 74 et 75 et autour de ces tam bours, le revêtement de polyvinylidène étant sur les côtés extérieurs. Les revêtements et la feuille de support sont chauffés par des éléments de chauffage infrarouges 81 à 87 de manière à élever la température des revêtements au moins à environ 121-135 C.
Lorsque les revêtements de polyvinylidène sur les feuilles sont amenés ensemble dans cet état chauffé, ils adhèrent et les rouleaux 78 à 80 sont refroidis de manière à abaisser immédiatement la température du stratifié de préférence à une température inférieure à 380 C. Le stratifié final passe alors sur des rouleaux 88, 89, 90 et 91 et est enroulé sur une bobine 92.
Dans certains cas, il est désirable d'utiliser un vernis sur la matière de base afin de produire une meilleure adhérence entre le revêtement imperméable et la ma tière de base, par exemple une résine époxy ou une autre résine ayant une base de butadiyne telle que la combinaison de chlorure de polyvinyle et du butadiyne. Dans la plupart des applications, il est désirable d'utili ser une dispersion de la résine dans l'eau bien qu'il soit possible d'utiliser une solution à condition cependant que le solvant n'attaque pas la matière de base ou de support comme décrit ci-dessus.
La formation de stratifiés plastiques en utilisant une première couche de vernis est illustrée par la fig. 6 dans laquelle la matière de support ou de base est désignée par le nombre de référence 93. Elle est amenée à partir d'un rouleau 94 autour de rouleaux 95 et 96 sur un rou leau d'impression 97. Le rouleau d'impression 97 a une partie de son pourtour immergée dans un bain 98 conte nant le vernis précité, et la quantité de vernis qui adhère au rouleau est réglée par une raclette 99 et la profon deur des dépressions dans le rouleau d'impression.
Un rouleau de pression 100 coopère avec le rouleau d'im pression 97 de sorte qu'une certaine pression est appli quée sur le stratifié pour assurer une application uni forme du vernis sur la matière de support ou de base 93. Après revêtement de la matière de support 93, celle-ci passe vers le haut devant des éléments de chauffage 101 et 102 à chaleur radiante et de là autour d'un tambour 103.
Il est préférable de maintenir le tambour 103 à une température inférieure au point de fusion de la matière de support 93 comme décrit en liaison avec les formes d'exécution précédentes. Un élément de construction 104 qui entoure une portion de la périphérie du tambour 103 est identique à l'élément de construction entourant le tambour 29 représenté dans la fig. 1 et fournit plusieurs jets d'air amenant de l'air chauffé sur le revêtement.
Un exemple d'un vernis satisfaisant est constitué par une dispersion de po:lyvinylidène contenant une résine partiellement polymérisée et environ 40 % de solides tels que la silice colloïdale. Après chauffage du revêtement de vernis et refroidissement d'une manière sensiblement identique à celle du revêtement de latex de po:lyvinyli- dène décrite ci-dessus, le stratifié passe sur les rouleaux 106 à 109 pour un revêtement de latex de polyvinylidène comme décrit dans la fig. 1.
L'application du revêtement de polyvinylidène et son durcissement sont réalisés d'une manière identique à celle représentée et décrite en liaison avec la fig. 1, et en con- séquence on a utilisé des nombres de référence avec des signes primes, identiques pour identifier les éléments correspondants des fig. 1 et 6.
Le polyvinylidène est par exemple appliqué par le rouleau d'impression 15' en coopération avec le contre-rouleau 14', la pellicule passe alors sur le rouleau 20' et passe ensuite vers le haut devant les éléments de chauffage 31' et 32' à chaleur radiante et autour du rouleau 29', des jets d'air chaud 33' et 34' frappant pendant cette période de temps la cou che de manière à effectuer le durcissement. Le matériel chauffé est alors enlevé du tambour 29' et se déplace sur le tambour de refroidissement 42' et à partir de là sur les rouleaux 43' et 44' vers la bobine 110.
Le stratifié résultant 111 qui contient une feuille de support avec des revêtements successifs formés d'une première couche de résine et d'une résine imperméable telle que du polyvinylidène peut alors être utilisé sous cette forme pour l'emballage et pour d'autres applica- tions ou on peut assembler deux stratifiés 111 de ce genre de manière à produire un matériel composite au moyen des procédés et dispositifs représentés et décrits en liaison avec les fi-.<B>3</B> et<B>5.</B>
Il est évident à partir de ce qui précède que le stra tifié peut être fabriqué à des vitesses excessivement éle vées et qu'il faut des quantités relativement faibles de résine imperméable afin de produire un stratifié plus efficace présentant simultanément des caractéristiques importantes de résistance et d'aptitude au scellage à chaud.
L'utilisation de quantités relativement faibles de résine imperméable telle que du polyvinylidène augmente très peu le prix de revient résultant du matériel sous forme de feuilles et la mise en oeuvre réelle a montré que les grands avantages obtenus ont plus que compensé les faibles frais supplémentaires.
Les stratifiés décrits ci-dessus sont relativement lé gers et sensiblement imperméables vis-à-vis des gaz et de la vapeur d'eau. Ces stratifiés sont particulièrement utili sables pour la fabrication de matériels cellulaires, par exemple des stratifiés où au moins l'une des feuilles est bosselée de manière à obtenir plusieurs bosses ou parties saillantes scellées par une feuille dorsale.
L'appareil représenté sur la fig. 7 est particulièrement utile pour la formation de matériels cellulaires avec les stratifiés décrits ci-dessus dans lesquels les couches ayant les points de fusion les plus bas doivent être soudées l'une sur l'autre. Ceci implique naturellement le scellage ou soudage de deux stratifiés à trois couches tels que représentés dans la fig. 4, de deux stratifiés à deux cou ches ou de combinaisons de stratifiés à deux couches et .
à trois couches. Cette forme d'exécution de l'invention peut aussi être utilisée pour du chlorure de polyvinyle revêtu de saran, les surfaces de saran des stratifiés étant soudées l'une à l'autre.
Bien que l'appareil de la fig. 7 ait été représenté comme appareillage distinct, il est évi dent qu'il peut être combiné avec une forme appropriée d'appareillage de revêtement ou de formation de strati fiés tel que représenté dans les fig. 1, 3, 5 et 6 de sorte que les feuilles plastiques sont chacune revêtues et sont ensuite automatiquement amenées dans le dispositif pour la formation du matériel cellulaire, ce qui évite la mani pulation du produit intermédiaire.
En outre, en raison des procédés améliorés de formation de stratifiés tels que représentés dans les figures précédentes, on peut régler la vitesse du procédé de formation du stratifié et la met tre en accord avec la vitesse du dispositif pour la forma tion du matériel cullulaire.
En se référant maintenant à la fig. 7, on voit que des stratifiés de matière plastique 120, 121 devant être trans- formés en matériel cellulaire proviennent de rouleaux 120' et 121' respectivement. La bande plastique prove nant du rouleau 120' est amenée sur un rouleau 122 et à partir de là sur une série de rouleaux 123 à 129 qui sont de préférence des rouleaux entraînés de manière à éviter toutes les contraintes non nécessaires en ce qui concerne la bande à mesure qu'elle est chauffée.
Plusieurs éléments de chauffage 130 à 135 à chaleur radiante sont disposés entre les paires de rouleaux 123 à <B>129</B> et servent à élever graduellement la température du stratifié 120. Les rouleaux 123 à 129 sont tous recouverts d'une matière non conductrice à résistance élevée à la chaleur telle que du .téflon ou une matière analogue pour empêcher toute adhérence possible du stratifié plastique 120 aux rouleaux. Le chauffage des éléments de chauf fage 130 à 135 est également réglé en accord avec le point de fusion de ce stratifié.
Dans le cas du polyéthy lène par exemple la température du stratifié 120 doit être au voisinage de 180 à 200 C au moment où il arrive sur un rouleau terminal 136, laquelle est nette ment inférieure au point de fusion du polyéthylène. Dans le cas de saran et de chlorure de polyvinyle, la tempé rature est un peu plus élevée étant donné que les points de fusion de ces matières plastiques sont supérieurs.
Le stratifié 120 passe alors autour du rouleau 136 et des rouleaux<B>137</B> et 138, tous ces rouleaux étant de pré férence revêtus d'une matière qui empêche l'adhérence de la matière plastique chauffée. On a trouvé que le té- flou était très efficace dans ce but. Les trois rouleaux 136 à 138 sont tous chauffés de préférence à des tempé ratures augmentant graduellement de sorte que la tempé rature du stratifié 120, au moment où il est appliqué sur le rouleau 139 de bossellement ou gaufrage, est telle que la température de la surface extérieure lorsqu'elle se trouve sur le rouleau de bossellement 139 est de préfé rence voisine du point de fusion.
On a trouvé désirable d'éviter d'amener le stratifié 120 à la température de son point de fusion ou à une température supérieure, étant donné qu'on a trouvé que le rouleau 139 effectuant le bossellement au moyen d'un vide peut produire des trous très fins dans la matière plastique lorsque la température est trop élevée au moment où cette matière est appliquée sur le cylindre de bossellement. En dépit de la tempéra ture inférieure du stratifié 120 lorsqu'il est appliqué sur le rouleau 139 de bossellement au moyen du vide, la réu nion par fusion du stratifié bosselé 120 avec la couche dorsale 121 est effectuée d'une manière qui sera décrite.
Le cylindre 139 de bossellement ou de gaufrage peut avoir toutes les dimensions ou toutes les configurations désirées ; il est désirable cependant que sa surface con tienne plusieurs dépressions discrètes ayant les dimen sions et les configurations des bosses ou parties saillantes devant être réalisées dans le stratifié 120, qu'il soit fabri qué en une matière conductrice de la chaleur telle que de l'aluminium ou une matière analogue. En plus, le rou leau comprend un moyen permettant de maintenir sa température à un niveau déterminé pendant tout le pro cédé, qui est inférieur au point de fusion de la couche plastique en contact avec le cylindre.
Une feuille plastique dorsale 121 est amenée à par tir d'un rouleau 121' et on la fait passer sur un rouleau 140 et sur des rouleaux 141 à 145 revêtus de téflon, cha cun de ces rouleaux étant entraîné. Plusieurs éléments de chauffage 146 à 149 à chaleur radiante, qui sont des éléments de chauffage à rayonnement infrarouge élè vent la température de la feuille plastique à une tempé rature un peu inférieure au point de fusion de celle-ci. La feuille 121 est alors amenée autour d'un rouleau 150 de chauffage revêtu de téflon et à partir de là autour d'un rouleau<B>151</B> revêtu de silicone.
Le rouleau<B>151</B> est de préférence maintenu à la température ambiante ou à une température inférieure à la température ambiante et il agit de manière à maintenir le côté arrière de la feuille 121 à une température sensiblement inférieure à son point de fusion. En même temps, un élément de chauf fage<B>152</B> à chaleur radiante, recourbé autour de la sur face du rouleau 151, chauffe la surface extérieure de la feuille 121 à une température sensiblement supérieure à la température de soudage ou scellage de la surface de cette feuille.
En supposant par exemple que les couches plastiques devant être soudées l'une à l'autre au moyen du dispositif représenté sur la fig. 7 aient une tempéra ture de soudage d'environ 151,5 C, le stratifié 120 est de préférence chauffé dans ces conditions à une tempé rature d'environ 1490 C pour l'application sur le cylin dre de bossellement. Cette température est inférieure à la température de soudage ou scellage ce qui empêche la possibilité d'un endommagement de la feuille pendant le procédé de bossellement.
Simultanément, la feuille 121 est chauffée en ce qui concerne sa surface extérieure à une température de 154 C ou supérieure de sorte que la surface de la pellicule peut être à l'état fondu ou très voisine du point de fusion. Cependant la feuille 121 ne subit pas de distorsion ou n'est pas endommagée étant donné que le rouleau 151 maintient le côté arrière de la pellicule à une température qui est bien inférieure à son point de soudage.
Dans ces conditions, la surface chauf fée de la feuille 121 est suffisante pour élever momenta nément la température de la surface extérieure du strati fié 120 lorsqu'il est sur le rouleau de bossellement de sorte que les surfaces de contact des deux feuilles se trouvent à la température d'assemblage par soudage ou à une température supérieure et sont assemblées ensem ble de manière permanente, les parties bosselées du stra tifié 120 étant scellées individuellement.
Un autre facteur important pour effectuer un bon soudage entre les deux éléments 120 et 121 réside dans le réglage de la température du rouleau de bossellement <B>139.</B> On a trouvé que la température optimale pour le rouleau 139 varie selon la vitesse de fonctionnement et l'épaisseur des feuilles. Habituellement, lorsqu'on utilise des feuilles de polyéthylène de 25 microns, la tempéra ture du rouleau 139 peut aller jusqu'à 1800 C lorsque la machine est mise en route. A mesure que la température se stabilise dans la machine, et lorsqu'on opère à une vitesse de l'ordre de 61 m par minute, la température peut être diminuée sensiblement à une température voi sine de 100 C et même à une température inférieure.
Pour des vitesses supérieures, on peut maintenir des températures encore plus basses dans le rouleau 139 et naturellement pour des feuilles plus lourdes, on peut aisément maintenir des températures plus faibles. Il est désirable de maintenir une température aussi faible que possible du rouleau 139 sans influencer défavorablement le soudage entre les deux feuilles étant donné qu'il est désirable d'effectuer un certain refroidissement des bos ses ou parties saillantes tandis qu'elles se trouvent sur le cylindre de bossellement et d'éviter l'accumulation de chaleur dans le cylindre qui peut conduire à un endom magement des parties saillantes.
Le matériel cellulaire terminé 153 est refroidi par des jets d'eau ou d'air 139' et il est enlevé du cylindre 139 au moyen d'une série de rouleaux de refroidissement 154, 155 et 156 qui abaissent encore davantage la température du produit terminé, lequel est amené sur le rouleau 157 et ensuite sur une bobine 158 appropriée.
L'appareil représenté dans la fig. 7 est particulière ment utile pour l'obtention de matériel cellulaire à partir de stratifiés tels que ceux représentés aux fig. 11 et 12 dans lesquelles la matière imperméable est désignée de manière générale dans chaque figure par la lettre I tan dis que la matière de support est désignée par la lettre B et où la matière de support B a habituellement un point de fusion inférieur à celui de la matière imperméa ble I.
Même dans les cas où le point de fusion de la matière de support peut être légèrement supérieur à celui de la matière I, il est possible d'utiliser le dispositif indi qué dans la fig. 7 étant donné que la température du stratifié 120, du fait de l'application sur le cylindre 139 de bossellement, est généralement légèrement inférieure à celle du point de fusion de la couche de matière devant être soudée ou scellée,
tandis que la feuille 121 est refroi die par passage sur le rouleau 151 sur son côté arrière et est chauffée par un élément de chauffage 152 sur le côté extérieur de sorte que la surface au moins de la couche extérieure qui est scellée ou soudée sur la feuille bosselée 120 aura une température qui est de préférence légère ment supérieure à son point de fusion comme décrit ci-dessus.
Lors de la fabrication du matériel cellulaire tel que représenté dans la fig. 11, où la couche imperméable 1 fond à une température supérieure à celle de la couche de support B et est dans un état amorphe, on peut utili ser un mode de soudage plus avantageux des deux cou ches l'une sur l'autre décrit en liaison avec l'appareil représenté dans la fig. 8 du dessin. Dans cette figure, les stratifiés 10'a et 10'b devant être soudés l'un sur l'autre sont formés par exemple comme décrit en liaison avec la fig. 1.
Les stratifiés sont amenés à partir de rouleaux 160 et 161, le stratifié 10'a étant amené autour d'un rouleau 162 et passant ensuite vers le haut devant les éléments de chauffage 163 et 164 à chaleur radiante et à partir de là autour d'un rouleau 165 et d'un grand tambour 166. En supposant que chacun des stratifiés 10'a et 10'b com prend une couche de base de polyéthylène et une cou che superficielle de saran, le saran se trouve alors sur la face gauche du stratifié 10'a comme indiqué dans la fig. 8 et sur le côté droit du stratifié 10'b.
Ainsi, les éléments de chauffage 163 et 164 à chaleur radiante chauffent principalement le saran à une température au voisinage de 82 à 930 C. Le cylindre 166 est chauffé à une tempé rature suffisamment élevée pour amener le revêtement de saran à une température de l'ordre de 101,50 C à 107 C.
La matière chauffée est alors appliquée sur le cylindre de bossellement 167 lequel est chauffé d'une ma nière décrite ci-dessus. Le cylindre de bossellement ou de gaufrage 167 est sensiblement identique au cylindre 139 représenté et décrit dans la fig. 7 et la couche bosselée 10'a est alors refroidie par une courroie de refroidisse ment 168 qui est en contact étroit avec la surface du cylindre de bossellement 167 et est entra"mée par les rou leaux 169, 170, 171, 172 et 173,
ce dernier étant maintenu à une température suffisamment basse pour amener le revêtement de saran jusqu'à la température ambiante et de préférence à une température inférieure à celle-ci et pour amener ainsi ce saran à un état amorphe.
Le deuxième stratifié 10'b qui doit être soudé sur l'extérieur du stratifié bosselé 10'a pendant qu'il se trouve sur le cylindre 167 de gaufrage, est entraîné par le rou leau 174 vers le haut et passe devant des éléments de chauffage 175 et 176 à chaleur radiante et ensuite autour d'une série de rouleaux 177, 178, 179 et 180. Etant donné que la couche de saran sur le stratifié 10'b se trouve sur le côté droit comme on le voit dans la fig. 8, les éléments de chauffage 175 et 176 chauffent le revêtement de saran à une température de l'ordre de 930 C comme dans le cas des éléments de chauffage 163 et 164.
Le rouleau du cylindre 178 est chauffé à une température suffisamment élevée de manière à augmenter la température du saran à environ 101,5 à 1071, C. Le rouleau 178 de même que le rouleau 166 est de préférence revêtu de téflon afin d'empêcher toute adhérence possible des couches sur ces rouleaux de chauffage.
Le stratifié chauffé 10'b quittant le rouleau 178 se déplace autour de rouleaux 179 et 180 qui réduisent la température de la couche de saran au voisinage de la température ambiante et de préférence à une température plus faible, et la matière refroidie qui se trouve alors dans l'état amorphe est amenée autour d'un rouleau 181 et sur le stratifié 10'a gaufré et refroidi.
Etant donné que les deux revêtements de saran sont dans un état amorphe, on obtient un soudage permanent par contact des deux couches et le matériel fini est alors enlevé du cylindre de bossellement au moyen d'une série de rouleaux 182, 183, 184 et 185 et est enroulé sur une bobine appropriée 186.
Le matériel fabriqué grâce au procédé et au disposi tif représentés dans la fig. 8 est représenté dans la fig. 11 et on observera que les couches imperméables 1, qui dans la présente forme d'exécution sont constituées par du saran, sont complètement enfermées dans les couches de base telles que du polyéthylène ou du polyvinyle.
Comme indiqué ci-dessus, certaines formes d'exé cution de l'appareil peuvent être utilisées dans un pro- cédé unique continu pour la fabrication d'un stratifié plastique et la transformation immédiatement subsé quente des stratifiés en un matériel cellulaire. On peut par exemple utiliser le procédé et l'appareil de la. fig. 1 avec le procédé et l'appareil indiqués dans la fig. 7 sous forme d'un procédé unique permettant la fabrication con tinue du matériel cellulaire.
En opérant ainsi, il est pos sible d'éliminer certaines des opérations de chauffage et de refroidissement et d'obtenir ainsi un procédé plus efficace.
Un appareil pour la formation de stratifiés plastiques et la transformation immédiatement subséquente en un matériel cellulaire est représenté dans la fig. 9. Dans la mesure oh certains éléments de la fig. 9 correspondent à des éléments des fig. 1 et 7, on a utilisé des nombres identiques additionnés de 200 pour désigner ces élé ments dans la fig. 9.
Le rouleau d'impression 15 de la fig. 1 est par exemple désigné dans la fig. 9 par 215 et le rouleau de gaufrage ou bossellement 139 de la fig. 7 est désigné par le nombre de référence 339.
L'appareil de la fi-. 9 peut être utilisé pour la fabri cation d'une grande variété de stratifiés et en particulier pour le revêtement de pellicules ou feuilles de polyéthy lène et de chlorure de polyvinyle au moyen d'une matière plastique imperméable telle que du saran. Comme cela deviendra évident,
les revêtements de saran peuvent ou bien être soudés à chaud de manière à assembler deux feuilles en matière plastique à revêtement pour la forma tion d'un matériel cellulaire ou l'assemblage peut être effectué en amenant les revêtements de saran à un état amorphe. Dans la description précédente d'autres for mes d'exécution, les températures et le traitement thermi que pour effectuer l'assemblage des stratifiés plastiques ont été décrits et les mêmes principes s'appliquent dans le cas du dispositif de la fig. 9.
Les feuilles de matière plastique devant être revêtues sont désignées par les nombres 210a et 210b et sont trai tées simultanément. On fait passer la feuille 210a sur des rouleaux 211 et 212 et de là entre un rouleau d'impres sion 215 et un contre-rouleau 214. Le rouleau d'impres sion 215 est immergé dans un bain 216 qui peut être constitué par une émulsion de saran et une raclette 218 élimine l'excès d'émulsion sur la surface du rouleau 215.
La feuille imprimée 210 passe alors sur les rouleaux 220 ,à 228 et en dessous des éléments de chauffage 230 à 232 à chaleur radiante. Le stratifié séché se déplace alors autour du cylindre 229 et le revêtement subit un séchage supplémentaire au moyen de jets d'air chaud provenant d'un logement 239 comme décrit ci-dessus en liaison avec la fig. 1.
Le stratifié, lorsqu'il quitte le cylindre 229 pen dant qu'il est dans un état chauffé, se trouve à une tem pérature inférieure au point de fusion du saran. Afin d'élever la. température du stratifié à une température appropriée de moulage et d'assemblage par fusion, la pellicule passe sur des rouleaux 336, 337 et 338 qui peu vent être chauffés à des températures successivement croissantes, puis on l'amène sur un cylindre 339 de bos sellement au moyen du vide.
La deuxième feuille 210b est traitée d'une manière sensiblement identique à celle de la feuille 210a et les éléments pour le traitement de la feuille 210b sont dési gnés par les nombres correspondants affectés du signe prime.
Après que la feuille 210b a quitté le tambour 229', elle passe sur trois rouleaux de chauffage 336', 337' et 338' et à partir de là autour d'un rouleau refroidi 351 ayant un revêtement élastique 351a de préférence en un caoutchouc de silicone de manière à obtenir une pression de serrage sensiblement uniforme sur toute sa surface de contact avec le cylindre 339 de bossellement ou de gau frage.
Un dispositif final de chauffage 352 entourant une partie de la périphérie du rouleau 351 chauffe la surface extérieure de la feuille 210b à une température supérieure à la température d'assemblage par fusion de manière à effectuer un soudage avec la feuille gaufrée 210a et à obtenir plusieurs cellules scellées. La température du cylindre 339 est de préférence réglée à un niveau infé rieur à la température de bossellement de la feuille 210a. A des vitesses relativement élevées, la température du cylindre 339 peut être réduite à une température de l'or dre de 38 C et même à une température inférieure.
En plus, des jets d'eau ou de gaz 339' de refroidissement peuvent être utilisés pour assurer un refroidissement suf fisant du matériel stratifié ainsi qu'une adhérence perma nente entre les deux pellicules ou feuilles revêtues.. On fait alors passer le matériel fini autour de rouleaux 354, 355 et 356 de refroidissement et on le fait ensuite passer sur un rouleau 357 puis sur la bobine 358. Le matériel fini correspond alors au produit indiqué dans la fig. 11 bien que les bosses ou parties saillantes puissent avoir des configurations autres que des configurations hémisphé riques.
Le dispositif de la fig. 9 peut aussi être utilisé pour un procédé modifié pour le scellage ou soudage des feuilles plastiques revêtues 210a et 210b, lorsque le revê tement appliqué sur les feuilles comporte un état amor phe tel que dans le cas du saran. Ce mode opératoire modifié fait intervenir le chauffage des revêtements de saran au moins à une température de l'ordre de 101,5 C et ensuite le refroidissement rapide des revêtements à une température bien inférieure à la température am biante et de préférence de l'ordre de 40 à 161, C.
Le refroidissement de la feuille 210a peut être effectué par l'utilisation d'une courroie de refroidissement 168 comme indiqué à la fig. 8, laquelle agit de manière à refroidir la feuille bosselée ou gaufrée 210a tandis qu'elle est sur le cylindre de gaufrage ou bossellement 339. La feuille 210b est alors surfondue au moyen de rouleaux 336', 337' et 338' et un rouleau 351 agit uniquement pour amener la feuille 210b en contact de pression avec la feuille 210a sur le cylindre de gaufrage 339. Avec cette disposition, il n'est pas nécessaire de refroidir les rouleaux 354, 355 et 356 mais on peut les maintenir à température ambiante.
L'appareil représenté à la fig. 10 permet un procédé continu pour revêtir simultanément quatre feuilles plasti ques séparées d'une matière plastique contenant du saran ou une matière analogue, de transformer en stratifiés deux paires de feuilles de manière à obtenir un matériel à trois couches comme décrit en liaison avec la fig. 3 et de réaliser ensuite un matériel cellulaire à partir des deux stratifiés de manière à obtenir un produit fini qui est sensiblement identique à celui indiqué par exemple dans la fig. 12 du dessin.
Les quatre feuilles qui sont traitées simultanément sont désignées par les nombres de référence 410a, 410b, 410c et 410d. La feuille 410a est amenée par l'intermé diaire des rouleaux 411a et 412a sur un rouleau d'im pression 413a comportant une raclette 414a. Le rouleau d'impression 413a est partiellement immergé dans un bain 415a contenant un latex tel que la combinaison de polyvinylidène et d'acrylonitrile comme décrit précédem ment. Un contre-rouleau 416a coopère avec le rouleau d'impression 413a de manière à déposer le latex sur la pellicule 410a.
La feuille revêtue passe alors sur les rou leaux 417a à 423a et les éléments de chauffage 424a, 425a et 426a à infrarouge agissent de manière à éliminer une partie de l'humidité du revêtement comme décrit en liaison avec la fig. 1. La feuille passe alors autour d'un tambour 427a comportant un dispositif 428a à jets d'air correspondant au dispositif 39 décrit en liaison avec la fig. 1. Celui-ci produit le séchage final du revêtement et la feuille plastique revêtue 410a est alors enlevée du tambour 427a au moyen de rouleaux chauffes 429a, 430a, 431a et 432a.
Les feuilles 410b, c et d sont traitées simultanément à la feuille 410a de la même manière et les éléments correspondants de l'appareillage de traitement de ces trois pellicules sont désignés par des nombres correspon dants comportant les suffixes b, c et d respectivement.
Les feuilles revêtues 410a et 410b sont réunies, les revêtements étant chauffés à une température de sou dage et elles passent entre les rouleaux de pression 433a et 433b, ce dernier comportant de préférence un revête ment élastique en un caoutchouc de silicone ou analo gue. Ceci produit un stratifié à trois couches qui est sen siblement comme indiqué dans la fig. 4 du dessin et qui est désigné dans la fig. 10 par le nombre de référence 410'. Le stratifié est alors amené sur les rouleaux 434 à 439 et en dessous des éléments de chauffage 440, 441 et 442 à chaleur radiante infrarouge de manière à chauf fer le stratifié 410'.
Le stratifié passe alors autour de rouleaux de chauffage 443, 444, 445 et 446 et à partir de là sur le cylindre de gaufrage 447.
Un deuxième stratifié 410" à trois couches est alors réalisé à partir des feuilles revêtues 410c et 410d de ma nière similaire et les éléments de l'appareil pour effectuer la formation du stratifié correspondent aux éléments de l'appareil pour former le stratifié à partir des feuilles 410a et 410b et sont désignés par des nombres identiques comportant le signe prime. Toutefois les rouleaux 445 et 446 pour chauffer le stratifié 410' sont remplacés par un rouleau 448 unique à revêtement élastique de manière à obtenir une pression uniforme s'exerçant sur un cylin dre de gaufrage 447 de sorte qu'un soudage efficace est obtenu entre les deux stratifiés.
Le revêtement sur le rou leau 448 est de préférence en caoutchouc de silicone ou en une matière analogue comme dans le cas du rouleau <B>151</B> de la fig. 7. Le matériel cellulaire stratifié sur le cylindre 447 de gaufrage ou bossellement est alors re froidi au moyen de jets d'air froid ou d'eau 449 et le matériel refroidi est alors enlevé au moyen de rouleaux de refroidissement 450, 451 et 452. Le matériel est alors guidé autour d'un rouleau 453 et est enroulé sur la bobine 454.
L'appareil de la fig. 10 peut être modifié pour la for mation des stratifiés à partir des feuilles plastiques revê tues 410a et b et 410c et d par utilisation du procédé de surfusion. Dans ce but, des rouleaux 429a, 430a et 431a sont refroidis à la température de surfusion afin de refroidir rapidement le revêtement de manière à l'amener à un état amorphe. Les rouleaux 429b, 430b et 431b sont amenés de manière similaire à une température de sur fusion afin de refroidir le revêtement sur la feuille 410b. Lorsque les feuilles à revêtement surfondu sont réunies entre les rouleaux 433a et 433b, elles adhèrent immédia- tement avec formation d'un stratifié à trois couches.
Le procédé de chauffage et de bossellement du stratifié à trois couches 410' est ensuite le même que celui décrit ci-dessus. On utiliserait le même procédé pour la for mation d'un stratifié à partir des feuilles revêtues 410c et 410d par refroidissement des rouleaux 429c, 430c, 431c, 429d, 430d et 431d.
Il est évident à partir de ce qui précède qu'on peut naturellement utiliser des combinaisons d'appareil pour obtenir le produit résultant. Il est par exemple possible de revêtir au moyen d'un procédé continu des feuilles plastiques et de former un stratifié à trois couches et ensuite de combiner le stratifié à trois couches avec un stratifié à deux couches de manière à former un matériel cellulaire.
Les produits sont représentés dans les fig. 11 à 14 et dans chaque cas les matières de support ou de base ont été désignées par la lettre B tandis que la matière dépo sée sur le support est désignée par la lettre I. Dans la fig. 11, on a utilisé des stratifiés à deux couches, la cou che imperméable I étant enfermée et protégée par la ma tière de base.
La matière de base peut naturellement être du chlorure de polyvinyle ou du polystyrène par exem ple, tandis que la matière imperméable peut comprendre une combinaison de chlorure de polyvinylidène et d'acry lonitrile, bien que d'autres matières plastiques appro priées à l'obtention des mêmes résultats puissent être uti lisées. On observera que lorsque les couches. 1 sont sou dées ensemble de manière à former les cellules elles con duisent à une structure sensiblement homogène permet tant la fermeture permanente des cellules.
La fig. 12 représente une variante dans laquelle on utilise des stratifiés à trois couches. On observera que dans chacun des stratifiés, la matière imperméable I est enfermée entre des couches extérieures de la matière de base.
Les fig. 13 et 14 représentent des variantes faisant intervenir l'utilisation de stratifiés à deux couches et à trois couches.
Dans la représentation des produits dans les fig. 11 à 14, on a accentué les épaisseurs des couches pour des rai sons de clarté ; la matière de base peut avoir une épais seur de l'ordre de 25 à 50 microns, tandis que le revête ment en matière imperméable peut avoir une épaisseur de l'ordre du 1/10 de l'épaisseur de la matière de base et les cellules peuvent être de dimensions et de configura- tions désirables quelconques.
Method of manufacturing a plastic laminate, apparatus for its implementation and laminate obtained The present invention relates to a method of manufacturing a plastic laminate, an apparatus for its implementation and a plastic laminate obtained by this process. .
In the present description, the term rolling denotes not only the treatment by passing between rolls, but also the formation of laminated materials.
Although plastics and in particular plastics are used in sheet form for a wide variety of applications, perhaps the most important use is in the packaging of materials as plastics generally offer many advantages over paper products. Plastics are generally resistant, for example, to the detrimental effects of moisture and to the effects of other liquids and gases which damage or destroy the paper.
The most common plastics used for packaging such as polyethylene and polyvinyl chloride are not entirely satisfactory as they are not entirely impermeable to moisture under. form of vapor and gas. Some of the more expensive plastics such as polyvinylidene chloride are substantially impermeable to moisture in the form of vapor and other gases, but are more expensive and heavier in weight.
Laminating plastics such as polyethylene and polyvinyl chloride with more impermeable plastics such as polyvinylidene chloride has been suggested, but the expense of laminating sheets of these plastics generally precludes their use for packaging purposes and the resulting laminate is naturally relatively thick and heavy.
The process which the invention comprises is characterized by coating a plastic sheet with a liquid in which a plastic material is uniformly distributed, the coating is subjected to infrared radiation to heat it, the uncoated side is kept. the sheet at a temperature sufficient to prevent heat loss from the sheet and maintain it below its melting point, and the coated sheet is cooled and dried.
The accompanying drawing shows, by way of example, embodiments of the apparatus and of the laminate which the invention comprises in FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the apparatus; fig. 2 is a section on a larger scale on 11-11 of FIG. 1; fig. 3 is a schematic view of a second embodiment of the apparatus; fig. 4 is a section on a larger scale on 4-4 of FIG. 3;
figs. 5 to 10 are schematic views of other embodiments of the apparatus, and FIGS. 11-14 are sections of cellular products composed of embodiments of the laminate.
Three factors are very important when using plastics for packaging and other similar purposes, viz. Cost, impermeability to gases, water vapor and analogue, and mechanical resistance. For cellular materials in which a plastic layer is embossed or embossed and a second layer is sealed over the embossed layer so as to obtain several air pockets, the use of substantially impermeable plastics is of considerable importance to prevent the reduction of the cushioning or cushioning effect when the material is subjected to constant and prolonged pressure.
The process which will be described allows the production of a relatively inexpensive plastic material which can be used in sheet form or which can be processed into cellular material and which has advantages which could not be achieved. until now with the known methods. It is for example possible to obtain plastic laminates in which the support material can have a thickness of the order of 12.7 microns to several tens of microns and even greater, while the relatively impermeable layer can have a thickness of the order of 2.5 microns, although the thickness is not critical.
In this way, the weight of the resulting laminate is kept very low. Since the impermeable material, which is an expensive product compared to a plastic material such as polyethylene and polyvinyl chloride, is used in very small amounts, the resulting increase in cost is small. In addition, when using methods and apparatus according to the invention, the formation of plastic laminates can be carried out at speeds of the order of 305 m / min and as a result, the processing costs are also reduced over time. minimum.
In the manufacture of cushioning material, it is possible to coat a plastic material with an impermeable layer and immediately process the resulting laminate to obtain a cellular material. In this way, intermediate handling of the laminated sheets is avoided, which further reduces the cost price of the finished product. Further, by the invention, a wide variety of cellular materials can be produced using double and triple laminates with any desired combinations of plastics, plastics coated paper, fabrics and the like.
Further, the invention provides improved methods of sealing laminates in the manufacture of cellular material.
Reference is now made to FIG. 1, which shows an embodiment of the apparatus for coating plastic sheets. In the production of the laminate, a backing sheet 10, for example of polyethylene, is continuously fed through the laminator and enters the device from the right side. It is guided by a series of rollers 11, 12 and 13 to a pair of rollers 14 and 15 which produce the application of a coating of another plastic material than on one side of the sheet 10. The coating may be an emulsion, dispersion or solution 17 contained in a cuvette 16. A rotogravure printing roll 15 is at least partially immersed in liquid 17 and is coated as it rotates.
A squeegee 18 is in contact with the surface of the roller 15 and removes excess liquid which may adhere thereto. When the roller 15 comes into contact with the. sheet 10, the liquid 17 is deposited on the sheet and forms a coating 19. The roller 14 acts as a counter-roller of the roller 15 so as to ensure uniform deposition of the layer 19 on the sheet. The printed sheet is then fed around a series of rollers 20 to 28 which are arranged in an arcuate configuration and which guide the coated sheet onto a drum 29 on which the plastic coating layer is dried and cured.
This coating process allows the application of excessively thin and uniform coats at very high speeds.
The apparatus shown in FIG. 1 is particularly useful for applying a coating of polyvinylidene chloride to the backing sheet 10, and the thickness of the coating so applied is governed by the depth of the depressions in the printing roller 15. depressions in the printing roller 15 are relatively shallow, it is possible to cover the sheet 10 with a layer of polyvinylidene chloride having a thickness of the order of 2.5 microns.
The coating liquid can naturally take various forms, although a particularly good form is a latex in which about 90% by weight of the polyvinylidene chloride and 10% by weight of the acrylonitrile have been copolymerized together. . This produces an elastic coating which can be easily embossed.
The particle sizes of the material should preferably not exceed 0.25 microns and the mixture is then combined with an emulsifying agent and water to obtain a latex having a viscosity suitable for the application. on sheet 10 by means of a printing roller as described above.
While it is possible to use a solvent in place of water and emulsifying agent for the production of liquid latex, it is important that the solvent does not attack the backsheet and penetrate not therein, since in such circumstances the sheet would tend to absorb the solvent and then it would be difficult to remove this solvent from the sheet and furthermore it would take a long time. In the event that the sheet does not absorb the solvent, a solution of the plastic material can be used in place of the latex.
As the sheet 10 with the latex coating 19 on its surface spreads over the rollers 20 to 28 which are preferably driven at a uniform speed, the individual islands of latex deposited by the printing roll 15 spread over the surface. surface of the support material and produce a uniform coating. The initial heating of the film is effected by means of infrared heaters 30, 31 and 32 which heat the support sheet and the deposited layer to a temperature substantially lower than that of the melting point of the sheet.
The drum 29 around which the coated sheet 10 is brought is preferably maintained at a temperature sufficiently high to prevent excessive heat loss from the laminates and yet not to melt the backing layer. The layer 19 is hardened and dried as it passes around the drum 29 by means of several air jets 33 and 34. The air jets 33 are obtained by means of several very close orifices formed in a transverse tube 35. , while the jets 34 are obtained by means of several orifices in an adjacent tube 36 arranged laterally.
The tubes 35 and 36 are connected to a central tube 37 and each pair of tubes 35 and 36 is housed together with the common tube 37 in a casing 38. Several of the tubes 37 are supplied with hot air by means of a main line. primary 39. Thanks to this arrangement, the hot air jets arrive on the layer 19 to ensure that the material passes over the drum 29.
When using a polyvinylidene chloride emulsion the temperature of the air from jets 33 and 34 should preferably be in the range of 149-2040 ° C.
This produces a rise in the temperature of the polyvinylidene coating and at the same time the drum 29 maintains the backing sheet at a temperature below the melting point of this material. Using polyethylene as a support material, it has been found that for a drum about 137 cm in diameter and for a support material moving at a speed of about 305 m per minute, the infrared radiant heaters 30 to 32 must emit sufficient heat to raise the temperature of the latex coating to a value not exceeding 79.5 C.
Air temperatures of 149 to 204 C then produce complete drying and hardening of the coating. For carrier sheets having a higher melting point, higher heating temperatures can be used.
After the sheet emerges from the last jet of air, it is removed from drum 29 by means of a series of driven rollers 40-44, rollers 40 and 42 being cooled so as to bring the laminate 10 'to the bottom. ambient temperature.
The finished laminate 10 'is shown in FIG. 2 and it will be noted with respect to this greatly enlarged sectional view that the layer 19 is very thin compared to the base material 10.
The laminate 10 'thus produced can be used for the production of a three-layer laminate, the core layer being impermeable to gases and water vapor, while the outer layers can be heat sealable at relatively low temperatures. . For this purpose, the laminate 10 'may comprise a relatively thin base layer 10 having, for example, a thickness of 25.4 microns and the latex layer 19 may have a thickness of the order of 1/10000 of the thickness of. the base layer.
The complete laminate 10 'can be wound on a spool with the impermeable layer facing inward or it can be fed directly to the device for the manufacture of cellular material as shown in Figs. 7 and 8.
With regard to the apparatus shown in FIG. 3, two sheets of the laminate 10 'are joined to form a three-layer laminate. The apparatus of FIG. 3 comprises a pair of drums 45 and 46 which are preferably maintained at a temperature well below the melting point of the heat-sealable support layer of the sheets being assembled. In the case of polyethylene, the temperature should preferably not exceed 821, C.
Below the drum 45 there is a series of three driven rollers 47, 48 and 49 on which a laminate is brought. A similar set of rollers 50, 51 and 52 is disposed at the underside of drum 46.
The laminate 10'a is fed onto a guide roller 53, thence upwards around the drum 45 and around the rollers 47 to 49. A series of radiant heat heating elements 54 to 58 is arranged adjacently. to the path of the film from roll 10'A and around drum 45 so as to heat the backing sheet and the impermeable layer, for example of polyvinylidene chloride, to a temperature not greater than <I> than 79.50 C. </I> It has been found that heating elements emitting radiation having infrared wavelengths in the approximate range of 3.2 to 3.5 microns produce good results.
Laminate 10'b from a second roll is fed around a guide roll 59 and thence upward around drum 46 and rollers 50 to 52. A similar set of heaters 60 to 64 to Radiant heat is disposed along the path of laminate 10'b from the roll and around drum 46 so as to heat the backing sheet and polyvinylidene layer in the same manner as described for laminate 10'a . The rollers 47 to 49 and 50 to 52 are preferably cooled so as to bring the temperature of the polyvinylidene layer to about 160 ° C., after it has been heated by the infrared heating elements.
As a result, the polyvinylidene becomes amorphous and this state will last for hours.
The laminates 10'a and 10'b are then passed over rollers 65 and 66 and brought together between pressure rollers 67 and 68, the polyvinylidene coatings being in contact with each other. By doing so, there is a strong and permanent adhesion of the two layers to each other, so that the polyvinylidene coatings are joined together to in fact form a single central layer. The film is then fed by rollers 69, 70, 71 and 72 onto a spool 73 on which the finished laminate is wound.
A fragmentary cross sectional view of the complete laminate is shown in FIG. 4 and it will be observed that the vinylidene layer 19 'is substantially homogeneous and is relatively thin compared to the surface layers. When using base sheets of the order of 12.7 microns in thickness, the total thickness of the composite laminate will be slightly more than 25.4 microns.
The laminate thus produced can be produced at extremely high speeds of the order of 305 m per minute and it is obvious that one can operate in combination with an apparatus as shown in FIG. 1 for the continuous production of the three-layer plastic laminate product without the need for handling the coated base material between process steps.
The apparatus of FIG. 5 enables the production of a three-layer laminate.
In this embodiment, two drums 74 and 75 corresponding to the drums 45 and 46 of FIG. 3 are arranged adjacent and are spaced a distance slightly less than the total distance of the two laminates 10'a and 10'b to be joined to each other. In this way, the two laminates are subjected to pressure in order to effect the assembly.
Laminates 10'a and 10'b are passed around rollers 76 and 77 respectively, from there up around drums 74 and 75 and the laminate as appeared is then passed around cooling rolls 78, 79 and 80. The two laminates 10'a and 10'b are preferably fed over the drums 74 and 75 and around these drums with the polyvinylidene coating being on the outer sides. The coatings and the backsheet are heated by infrared heaters 81-87 so as to raise the temperature of the coatings to at least about 121-135 C.
When the polyvinylidene coatings on the sheets are brought together in this heated state, they adhere and the rolls 78-80 are cooled so as to immediately lower the temperature of the laminate preferably to a temperature below 380 C. The final laminate then passes. on rolls 88, 89, 90 and 91 and is wound on a spool 92.
In some cases, it is desirable to use a varnish on the base material in order to produce better adhesion between the impermeable coating and the base material, for example an epoxy resin or other resin having a butadiyne base such as the combination of polyvinyl chloride and butadiyne. In most applications it is desirable to use a dispersion of the resin in water although it is possible to use a solution provided, however, that the solvent does not attack the base or support material. as described above.
The formation of plastic laminates using a first coat of varnish is illustrated in fig. 6 wherein the support or base material is designated by the reference numeral 93. It is fed from a roll 94 around rollers 95 and 96 onto a printing roll 97. The printing roll 97 has part of its periphery immersed in a bath 98 containing the aforementioned varnish, and the quantity of varnish which adheres to the roller is regulated by a squeegee 99 and the depth of the depressions in the printing roller.
A pressure roller 100 cooperates with the impression roller 97 so that a certain pressure is applied to the laminate to ensure a uniform application of the varnish on the support or base material 93. After coating the material. of support 93, this passes upwards past radiant heat heating elements 101 and 102 and thence around a drum 103.
It is preferable to maintain the drum 103 at a temperature below the melting point of the support material 93 as described in connection with the preceding embodiments. A building element 104 which surrounds a portion of the periphery of the drum 103 is identical to the building element surrounding the drum 29 shown in FIG. 1 and provides several air jets bringing heated air to the coating.
An example of a satisfactory varnish is a dispersion of po: lyvinylidene containing a partially polymerized resin and about 40% solids such as colloidal silica. After heating the varnish coating and cooling in a manner substantially identical to that of the polyvinylidene latex coating described above, the laminate runs over rollers 106-109 for a polyvinylidene latex coating as described in fig. 1.
The application of the polyvinylidene coating and its curing are carried out in a manner identical to that shown and described in connection with FIG. 1, and consequently reference numbers with prime, identical signs were used to identify the corresponding elements of FIGS. 1 and 6.
The polyvinylidene is for example applied by the impression roller 15 'in cooperation with the backing roller 14', the film then passes over the roller 20 'and then passes upwards in front of the heating elements 31' and 32 'to radiant heat and around the roller 29 'hot air jets 33' and 34 'striking during this period of time the layer so as to effect the hardening. The heated material is then removed from drum 29 'and travels over cooling drum 42' and from there on rollers 43 'and 44' to spool 110.
The resulting laminate 111 which contains a backsheet with successive coatings formed of a first resin layer and an impermeable resin such as polyvinylidene can then be used in this form for packaging and other applications. It is also possible to assemble two such laminates 111 to produce a composite material by means of the methods and devices shown and described in connection with fi-. <B> 3 </B> and <B> 5. </ B>
It is evident from the above that the laminate can be manufactured at excessively high speeds and that relatively small amounts of impermeable resin are required in order to produce a more efficient laminate simultaneously exhibiting important characteristics of strength and durability. heat sealability.
The use of relatively small quantities of impermeable resin such as polyvinylidene increases the cost price resulting from the material in sheet form very little and actual use has shown that the great advantages obtained have more than compensated for the small additional costs.
The laminates described above are relatively light and substantially impermeable to gases and water vapor. These laminates are particularly useful for the manufacture of cellular materials, for example laminates where at least one of the sheets is embossed so as to obtain several bumps or protrusions sealed by a backing sheet.
The apparatus shown in FIG. 7 is particularly useful for forming cellular materials with the laminates described above in which the layers having the lowest melting points are to be bonded to each other. This naturally involves the sealing or welding of two three-layer laminates as shown in fig. 4, two two-layer laminates or combinations of two-layer laminates and.
three-layered. This embodiment of the invention can also be used for polyvinyl chloride coated with saran, the saran surfaces of the laminates being welded together.
Although the apparatus of FIG. 7 has been shown as a separate apparatus, it is obvious that it can be combined with a suitable form of coating or laminating apparatus as shown in Figs. 1, 3, 5 and 6 so that the plastic sheets are each coated and are then automatically fed into the device for the formation of the cellular material, which avoids the handling of the intermediate product.
In addition, due to the improved laminate forming processes as shown in the previous figures, the speed of the laminate forming process can be adjusted and matched with the speed of the device for forming cell material.
Referring now to fig. 7, it is seen that plastic laminates 120, 121 to be made into cellular material originate from rollers 120 'and 121' respectively. The plastic web from roll 120 'is fed onto roll 122 and from there onto a series of rollers 123 to 129 which are preferably driven rollers so as to avoid any unnecessary stress on the web. as it is heated.
Several radiant heat heaters 130 to 135 are disposed between the pairs of rollers 123 to 129 and serve to gradually raise the temperature of the laminate 120. The rolls 123 to 129 are all covered with a material. High heat resistance nonconductive such as teflon or the like to prevent possible adhesion of the plastic laminate 120 to the rollers. The heating of the heating elements 130 to 135 is also adjusted in accordance with the melting point of this laminate.
In the case of polyethylene, for example, the temperature of the laminate 120 should be in the region of 180 to 200 ° C. by the time it arrives on an end roll 136, which is clearly below the melting point of the polyethylene. In the case of saran and polyvinyl chloride, the temperature is a little higher since the melting points of these plastics are higher.
Laminate 120 then passes around roll 136 and rolls 137 and 138, all of these rolls preferably being coated with a material which prevents adhesion of the heated plastic. Tele-blur has been found to be very effective for this purpose. The three rolls 136 to 138 are all preferably heated to gradually increasing temperatures so that the temperature of the laminate 120, as it is applied to the embossing or embossing roll 139, is such that the temperature of the surface. when on the embossing roll 139 is preferably near the melting point.
It has been found desirable to avoid bringing the laminate 120 to its melting point temperature or higher, since it has been found that the roll 139 performing the embossing by means of a vacuum can produce negative effects. very fine holes in the plastic when the temperature is too high when this material is applied to the denting cylinder. Despite the lower temperature of the laminate 120 when applied to the emboss roll 139 by means of the vacuum, the fusion bonding of the embossed laminate 120 with the backing layer 121 is effected in a manner which will be described.
The embossing or embossing cylinder 139 can be of any size or configuration desired; it is desirable, however, that its surface contain several discrete depressions having the dimensions and configurations of the bumps or protrusions to be made in the laminate 120, whether it is made of a heat conductive material such as aluminum or the like. In addition, the roller comprises a means for maintaining its temperature at a determined level throughout the process, which is below the melting point of the plastic layer in contact with the cylinder.
A backing plastic sheet 121 is fed through by firing a roll 121 'and passed over a roll 140 and over teflon coated rollers 141 to 145, each of these rolls being driven. Several radiant heat heaters 146 to 149, which are infrared radiant heaters, raise the temperature of the plastic sheet to a temperature somewhat below the melting point thereof. The foil 121 is then fed around a Teflon coated heating roll 150 and from there around a silicone coated roll <B> 151 </B>.
The roll <B> 151 </B> is preferably maintained at room temperature or a temperature below room temperature and acts to maintain the back side of the sheet 121 at a temperature substantially below its point of departure. fusion. At the same time, a radiant heat <B> 152 </B> heating element, curved around the surface of the roll 151, heats the outer surface of the sheet 121 to a temperature substantially above the welding temperature or sealing the surface of this sheet.
Assuming for example that the plastic layers to be welded to each other by means of the device shown in FIG. 7 have a weld temperature of about 151.5 ° C., the laminate 120 is preferably heated under these conditions to a temperature of about 1490 ° C. for application to the embossing roll. This temperature is lower than the welding or sealing temperature which prevents the possibility of damage to the sheet during the denting process.
Simultaneously, the sheet 121 is heated with respect to its outer surface to a temperature of 154 ° C or higher so that the surface of the film may be in the molten state or very close to the melting point. However, the sheet 121 is not distorted or damaged as the roll 151 maintains the back side of the film at a temperature which is well below its seal point.
Under these conditions, the heated surface of the sheet 121 is sufficient to momentarily raise the temperature of the outer surface of the laminate 120 when it is on the embossing roll so that the contact surfaces of the two sheets are at welded assembly temperature or higher and are permanently assembled together, the embossed portions of the laminate 120 being individually sealed.
Another important factor in achieving a good weld between the two members 120 and 121 is the temperature setting of the embossing roll <B> 139. </B> The optimum temperature for the roll 139 has been found to vary depending on the temperature. operating speed and sheet thickness. Usually, when using 25 micron polyethylene sheets, the temperature of the roll 139 can be up to 1800 ° C when the machine is started. As the temperature stabilizes in the machine, and when operating at a speed of the order of 61 m per minute, the temperature can be reduced substantially to a temperature of around 100 ° C. and even to a lower temperature.
For higher speeds even lower temperatures can be maintained in roll 139 and of course for heavier sheets lower temperatures can easily be maintained. It is desirable to keep the temperature of the roll 139 as low as possible without adversely affecting the welding between the two sheets since it is desirable to effect some cooling of the bones or protrusions while they are on the sheet. cylinder denting and avoid heat build up in the cylinder which can lead to damage to the protrusions.
The finished cellular material 153 is cooled by water or air jets 139 'and is removed from cylinder 139 by means of a series of cooling rollers 154, 155 and 156 which further lower the temperature of the finished product. , which is fed onto roll 157 and then onto a suitable spool 158.
The apparatus shown in fig. 7 is particularly useful for obtaining cellular material from laminates such as those shown in FIGS. 11 and 12 in which the impermeable material is generally designated in each figure by the letter I, whereas the support material is designated by the letter B and where the support material B usually has a lower melting point than that of the waterproof material I.
Even in cases where the melting point of the support material may be slightly higher than that of the material I, it is possible to use the device shown in fig. 7 since the temperature of the laminate 120, due to the application to the embossing cylinder 139, is generally slightly lower than that of the melting point of the layer of material to be welded or sealed,
while the sheet 121 is cooled by passing over the roll 151 on its back side and is heated by a heater 152 on the outer side so that at least the surface of the outer layer which is sealed or welded to the sheet dent 120 will have a temperature which is preferably slightly above its melting point as described above.
During the manufacture of the cellular material as shown in fig. 11, where the impermeable layer 1 melts at a temperature higher than that of the support layer B and is in an amorphous state, a more advantageous method of welding the two layers to each other described in connection with the device shown in fig. 8 of the drawing. In this figure, the laminates 10'a and 10'b to be welded to each other are formed, for example, as described in connection with fig. 1.
The laminates are fed from rollers 160 and 161, the laminate 10'a being fed around a roll 162 and then passing upward past the radiant heaters 163 and 164 and from there around. a roll 165 and a large drum 166. Assuming that each of the laminates 10'a and 10'b com takes a base layer of polyethylene and a surface layer of saran, the saran is then on the left side of the laminate 10'a as shown in fig. 8 and on the right side of the laminate 10'b.
Thus, the radiant heat heating elements 163 and 164 primarily heat the saran to a temperature in the region of 82 to 930 C. The cylinder 166 is heated to a temperature high enough to bring the saran coating to a temperature of about 82 to 930 C. range from 101.50 C to 107 C.
The heated material is then applied to the boss cylinder 167 which is heated in a manner described above. The embossing or embossing cylinder 167 is substantially identical to the cylinder 139 shown and described in FIG. 7 and the embossed layer 10'a is then cooled by a cooling belt 168 which is in close contact with the surface of the embossing cylinder 167 and is driven by the rollers 169, 170, 171, 172 and 173,
the latter being maintained at a temperature sufficiently low to bring the saran coating to room temperature and preferably to a temperature below this and thus to bring this saran to an amorphous state.
The second laminate 10'b which is to be welded to the outside of the embossed laminate 10'a while it is on the embossing cylinder 167, is driven by the roll 174 upwards and passes past heating elements. 175 and 176 with radiant heat and then around a series of rollers 177, 178, 179 and 180. Since the saran layer on the laminate 10'b is on the right side as seen in fig. 8, the heating elements 175 and 176 heat the saran coating to a temperature of the order of 930 C as in the case of the heating elements 163 and 164.
The roll of the cylinder 178 is heated to a sufficiently high temperature so as to increase the temperature of the saran to about 101.5 to 1071, C. The roll 178 as well as the roll 166 is preferably coated with Teflon in order to prevent any interference. possible adhesion of the layers on these heating rollers.
The heated laminate 10'b leaving roll 178 moves around rollers 179 and 180 which reduce the temperature of the saran layer to around room temperature and preferably to a lower temperature, and the cooled material which is then found. in the amorphous state is brought around a roll 181 and over the embossed and cooled laminate 10'a.
Since both saran coatings are in an amorphous state, a permanent contact weld of the two layers is obtained and the finished material is then removed from the embossing cylinder by means of a series of rollers 182, 183, 184 and 185 and is wound on a suitable coil 186.
The material manufactured using the process and device shown in fig. 8 is shown in FIG. 11 and it will be observed that the waterproof layers 1, which in the present embodiment consist of saran, are completely enclosed in the base layers such as polyethylene or polyvinyl.
As indicated above, certain embodiments of the apparatus can be used in a single continuous process for the manufacture of a plastic laminate and the immediately subsequent transformation of the laminates into cellular material. One can for example use the method and apparatus of. fig. 1 with the method and apparatus shown in fig. 7 in the form of a single process allowing the continuous manufacture of cellular material.
By doing so, it is possible to eliminate some of the heating and cooling operations and thus obtain a more efficient process.
An apparatus for the formation of plastic laminates and the immediately subsequent transformation into cellular material is shown in fig. 9. To the extent that certain elements of FIG. 9 correspond to elements of FIGS. 1 and 7, identical numbers added to 200 have been used to designate these elements in FIG. 9.
The printing roller 15 of FIG. 1 is for example designated in FIG. 9 by 215 and the embossing or embossing roll 139 of FIG. 7 is designated by the reference number 339.
The apparatus of the fi. 9 can be used for the manufacture of a wide variety of laminates and in particular for coating polyethylene and polyvinyl chloride films or sheets with an impervious plastic material such as saran. As will become evident,
the saran liners can either be heat welded so as to join two coated plastic sheets to form a cellular material or the assembly can be effected by bringing the saran liners to an amorphous state. In the preceding description of other embodiments, the temperatures and the heat treatment to effect the assembly of the plastic laminates have been described and the same principles apply in the case of the device of FIG. 9.
The plastic sheets to be coated are designated by the numbers 210a and 210b and are processed simultaneously. The sheet 210a is passed over rollers 211 and 212 and thence between a printing roll 215 and a counter roll 214. The printing roll 215 is immersed in a bath 216 which may be an emulsion. saran and a squeegee 218 removes excess emulsion on the surface of the roller 215.
Printed sheet 210 then passes over rollers 220, 228, and below radiant heat heaters 230-232. The dried laminate then moves around cylinder 229 and the coating undergoes further drying by means of hot air jets from housing 239 as described above in connection with FIG. 1.
The laminate, as it leaves cylinder 229 while in a heated state, is at a temperature below the melting point of saran. In order to raise the. temperature of the laminate at a suitable temperature for molding and fusion assembly, the film is passed over rolls 336, 337 and 338 which can be heated to successively increasing temperatures, then it is fed onto a cylinder 339 of solid by means of vacuum.
The second sheet 210b is processed in a manner substantially identical to that of the sheet 210a and the elements for the processing of the sheet 210b are designated by the corresponding numbers assigned the sign prime.
After sheet 210b leaves drum 229 ', it passes over three heating rollers 336', 337 'and 338' and from there around a cooled roll 351 having an elastic coating 351a preferably of a rubber. silicone so as to obtain a substantially uniform clamping pressure over its entire contact surface with the denting or embossing cylinder 339.
A final heater 352 surrounding a part of the periphery of the roll 351 heats the outer surface of the sheet 210b to a temperature above the melt assembly temperature so as to weld with the embossed sheet 210a and achieve multiple sealed cells. The temperature of cylinder 339 is preferably set lower than the denting temperature of sheet 210a. At relatively high speeds, the temperature of cylinder 339 can be reduced to an order temperature of 38 C and even a lower temperature.
In addition, water or gas cooling jets 339 'can be used to provide sufficient cooling of the laminate material as well as permanent adhesion between the two coated films or sheets. The finished material is then passed through. around cooling rollers 354, 355 and 356 and it is then passed on a roller 357 and then on the reel 358. The finished material then corresponds to the product indicated in fig. 11 although the bumps or protrusions may have configurations other than hemispherical configurations.
The device of FIG. 9 can also be used for a modified process for sealing or welding coated plastic sheets 210a and 210b, when the coating applied to the sheets has an amor phe state such as in the case of saran. This modified procedure involves heating the saran coatings at least to a temperature of the order of 101.5 ° C. and then the rapid cooling of the coatings to a temperature well below room temperature and preferably of the order of from 40 to 161, C.
The cooling of the sheet 210a can be effected by the use of a cooling belt 168 as shown in FIG. 8, which acts to cool the embossed or embossed sheet 210a while it is on the embossing or embossing cylinder 339. The sheet 210b is then supercooled by means of rollers 336 ', 337' and 338 'and a roll 351 acts only to bring the sheet 210b into pressure contact with the sheet 210a on the embossing cylinder 339. With this arrangement, it is not necessary to cool the rolls 354, 355 and 356 but they can be kept at room temperature.
The apparatus shown in FIG. 10 allows a continuous process for simultaneously coating four separate plastic sheets with a plastic material containing saran or the like, to laminate two pairs of sheets so as to obtain a three-layer material as described in connection with FIG. . 3 and then producing a cellular material from the two laminates so as to obtain a finished product which is substantially identical to that shown for example in FIG. 12 of the drawing.
The four sheets which are processed simultaneously are designated by reference numbers 410a, 410b, 410c and 410d. Sheet 410a is fed through rollers 411a and 412a onto an impression roll 413a having a squeegee 414a. The printing roller 413a is partially immersed in a bath 415a containing a latex such as the combination of polyvinylidene and acrylonitrile as described above. A backing roller 416a cooperates with the printing roller 413a so as to deposit the latex on the film 410a.
The coated sheet then passes over the rolls 417a to 423a and the infrared heating elements 424a, 425a and 426a act to remove some of the moisture from the coating as described in connection with FIG. 1. The sheet then passes around a drum 427a comprising a device 428a with air jets corresponding to the device 39 described in connection with FIG. 1. This produces the final drying of the coating and the coated plastic sheet 410a is then removed from the drum 427a by means of heated rollers 429a, 430a, 431a and 432a.
The sheets 410b, c and d are treated simultaneously with the sheet 410a in the same manner and the corresponding elements of the apparatus for processing these three films are designated by corresponding numbers with the suffixes b, c and d respectively.
The coated sheets 410a and 410b are brought together, the coatings being heated to a welding temperature and they pass between the pressure rollers 433a and 433b, the latter preferably comprising an elastic coating of a silicone rubber or the like. This produces a three layer laminate which is substantially as shown in fig. 4 of the drawing and which is designated in FIG. 10 by the reference number 410 '. The laminate is then fed over the rollers 434 to 439 and below the infrared radiant heat heaters 440, 441 and 442 so as to heat the laminate 410 '.
The laminate then passes around heating rolls 443, 444, 445 and 446 and from there onto embossing roll 447.
A second three-layer laminate 410 "is then made from the coated sheets 410c and 410d in a similar manner and the elements of the apparatus for effecting the formation of the laminate correspond to the elements of the apparatus for forming the laminate from the laminates. sheets 410a and 410b and are designated by identical numbers with the sign prime. However the rollers 445 and 446 for heating the laminate 410 'are replaced by a single roll 448 with elastic coating so as to obtain a uniform pressure acting on a embossing roll 447 so that efficient welding is obtained between the two laminates.
The coating on the roll 448 is preferably of silicone rubber or the like as in the case of the roll <B> 151 </B> of FIG. 7. The cellular material laminated to the embossing or embossing cylinder 447 is then re-cooled by means of jets of cold air or water 449 and the cooled material is then removed by means of cooling rolls 450, 451 and 452. The material is then guided around a roll 453 and is wound onto the spool 454.
The apparatus of FIG. 10 can be modified for the formation of laminates from the coated plastic sheets 410a and b and 410c and d by using the supercooling process. For this purpose, rollers 429a, 430a and 431a are cooled to the supercooling temperature in order to rapidly cool the coating so as to bring it to an amorphous state. Rollers 429b, 430b and 431b are similarly brought to an over melt temperature in order to cool the coating on sheet 410b. When the supercooled coated sheets are brought together between the rollers 433a and 433b, they adhere immediately forming a three layer laminate.
The method of heating and embossing the three-layer laminate 410 'is then the same as that described above. The same process would be used for forming a laminate from the coated sheets 410c and 410d by cooling the rolls 429c, 430c, 431c, 429d, 430d and 431d.
It is evident from the above that, of course, combinations of apparatus can be used to obtain the resulting product. For example, it is possible to coat plastic sheets by a continuous process and form a three-layer laminate and then combine the three-layer laminate with a two-layer laminate so as to form a cellular material.
The products are shown in fig. 11 to 14 and in each case the carrier or base materials have been designated by the letter B while the material deposited on the carrier is designated by the letter I. In fig. 11, two-layer laminates were used, the impermeable layer I being enclosed and protected by the base material.
The base material can of course be polyvinyl chloride or polystyrene for example, while the impermeable material can include a combination of polyvinylidene chloride and acrylonitrile, although other plastics suitable for obtaining. the same results can be used. It will be observed that when the layers. 1 are welded together so as to form the cells they lead to a substantially homogeneous structure allowing both the permanent closure of the cells.
Fig. 12 shows an alternative in which three-layer laminates are used. It will be observed that in each of the laminates the impermeable material I is enclosed between outer layers of the base material.
Figs. 13 and 14 show variations involving the use of two-layer and three-layer laminates.
In the representation of the products in fig. 11 to 14, the thicknesses of the layers have been accentuated for reasons of clarity; the base material may have a thickness of the order of 25 to 50 microns, while the impermeable material coating may have a thickness of the order of 1/10 the thickness of the base material and cells can be of any desirable size and configuration.