FR2762862A1

FR2762862A1 - METHOD FOR MANUFACTURING A CALENDERING CYLINDER AND SHEETS OF THERMOPLASTIC FILMS OBTAINED BY ROLLING A THERMOPLASTIC RESIN USING SUCH A CYLINDER

Info

Publication number: FR2762862A1
Application number: FR9705603A
Authority: FR
Inventors: Bernard Bezier
Original assignee: GUIAL
Current assignee: GUIAL
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-06
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: FR2762862B1; WO1998048996A1; AU7436698A

Abstract

The invention concerns a method for making a calender roll whereby after etching the roll (4). superficial metal layer, in particular made of copper, the roll etched metal surface is gated by being subjected to an anode oxidation. Preferably, the roll (4) superficial layer is produced by electroplating, the anode oxidation being carried out in an electrolytic solution (6) derived from the electroplating step. The calender roll is used to obtain, by calendering a thermoplastic resin, a sheet or film comprising at least one matt surface which is more particularly used for making disposable absorbent hygienic articles.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN CYLINDRE DE CALANDRAGE ET
FEUILLES OU FILMS THERMOPLASTIQUES OBTENUS PAR
LAMINAGE D'UNE RESINE THERMOPLASTIQUE AU MOYEN D'UN
TEL CYLINDRE
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage, ainsi que l'utilisation de ce cylindre pour laminer en continu une résine thermoplastique et fabriquer une feuille ou un film présentant au moins une face gaufrée avec une multitude d'irrégularités de surface lui conférant un aspect mat et un toucher textile. Les feuilles ou films gaufrés obtenus trouvent plus particulièrement leur application dans le domaine de la fabrication d'articles d'hygiène absorbants jetables.METHOD FOR MANUFACTURING A CALENDERING CYLINDER AND
THERMOPLASTIC SHEETS OR FILMS OBTAINED BY
LAMINATION OF A THERMOPLASTIC RESIN USING A
SUCH A CYLINDER
The present invention relates to a method of manufacturing a calendering cylinder, as well as the use of this cylinder for continuously laminating a thermoplastic resin and manufacturing a sheet or film having at least one embossed face with a multitude of irregularities of surface giving it a matt appearance and a textile feel. The embossed sheets or films obtained more particularly find their application in the field of the manufacture of disposable absorbent hygiene articles.

II est à ce jour connu de réaliser en continu des feuilles ou films plastiques par laminage à chaud d'une résine thermoplastique entre une ou plusieurs paires successives de cylindres de calandrages. La résine thermoplastique est par exemple extrudée en ligne directement à l'entrée de la première paire de cylindres de calandrage. To date, it is known to produce plastic sheets or films continuously by hot rolling a thermoplastic resin between one or more successive pairs of calendering cylinders. The thermoplastic resin is for example extruded in line directly at the inlet of the first pair of calendering cylinders.

II est également connu de conférer un aspect mat et un toucher textile à un film ou une feuille plastique en réalisant sur au moins l'un des deux faces une multitude de micro-protubérances. A cet effet, on utilise pour l'opération de calandrage, au moins un cylindre de calandrage comportant une surface gravée qui reproduit sous forme d'empreintes en creux la forme des protubérances que l'on cherche à obtenir à la surface du film ou de la feuille plastique. Pour graver la surface du cylindre de calandrage, on utilise à ce jour principalement une molette à pointes de diamants, permettant de graver sur la surface métallique du cylindre de calandrage une pluralité d'empreintes en creux, qui présentent toutes la même forme et la même dimension, et qui sont régulièrement espacées à la surface du cylindre de calandrage, selon une disposition prédéterminée. It is also known to impart a matt appearance and a textile feel to a film or a plastic sheet by producing on at least one of the two faces a multitude of microprotrusions. For this purpose, for the calendering operation, at least one calendering cylinder comprising an engraved surface is used which reproduces, in the form of intaglio prints, the shape of the protuberances which it is sought to obtain on the surface of the film or of the plastic sheet. To engrave the surface of the calendering cylinder, to date we mainly use a diamond-tipped wheel, making it possible to engrave on the metal surface of the calendering cylinder a plurality of indentations, all of which have the same shape and the same dimension, and which are regularly spaced on the surface of the calendering cylinder, according to a predetermined arrangement.

Le but de la présente invention est de proposer une procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage à une surface métallique gravée, qui permet d'améliorer l'aspect mat du film ou de la feuille plastique obtenu après calandrage. The object of the present invention is to propose a method of manufacturing a calendering cylinder with an etched metal surface, which makes it possible to improve the matt appearance of the film or of the plastic sheet obtained after calendering.

Selon le procédé de l'invention, on attaque la surface métallique gravée d'un cylindre, en lui faisant subir une oxydation anodique. According to the method of the invention, the etched metal surface of a cylinder is attacked, by making it undergo anodic oxidation.

Le film ou la feuille obtenu par un laminage avec le cylindre perfectionné de l'invention présente une brillance inférieure à celle du film ou de la feuille qui auraient été obtenus avec le même cylindre de calandrage gravé, mais n'ayant pas subi d'oxydation anodique. Ceci peut s'expliquer par le fait que l'oxydation anodique occasionne une déformation aléatoire des empreintes géométriques qui ont été gravées à la surface du cylindre et permet de casser la régularité géométrique de la gravure du cylindre. On obtient donc après calandrage d'une résine thermoplastique, un film ou une feuille plastique présentant en surface des protubérances ayant des formes aléatoires et variées. Selon toutes vraisemblances, cette hétérogénéité de forme des protubérances due à l'oxydation permet d'obtenir une réflexion aléatoire de la lumière par le film ou la feuille, qui contribue à en renforcer l'aspect mat. The film or sheet obtained by rolling with the improved cylinder of the invention has a lower gloss than that of the film or sheet which would have been obtained with the same engraved calendering cylinder, but which has not undergone oxidation anodic. This can be explained by the fact that the anodic oxidation causes a random deformation of the geometric imprints which have been engraved on the surface of the cylinder and makes it possible to break the geometric regularity of the engraving of the cylinder. After calendering a thermoplastic resin, a film or a plastic sheet is thus obtained which has protuberances having random and varied shapes on the surface. In all likelihood, this heterogeneity of shape of the protuberances due to oxidation makes it possible to obtain a random reflection of the light by the film or the sheet, which contributes to reinforcing the matt appearance.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'un exemple préféré de fabrication d'un cylindre de calandrage et d'utilisation de ce cylindre pour réaliser un film plastique gaufré, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est un diagramme illustrant les trois principales étapes d'un procédé de fabrication conforme à l'invention, - La figure 2 représente schématiquement une installation d'électrolyse utilisée pour réaliser les première et troisième étapes d'électrodéposition et d'oxydation anodique du procédé de la figure 1, - et la figure 3 est une représentation schématique d'une ligne de fabrication d'un film plastique perforé mettant en oeuvre un cylindre de calandrage de l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description below of a preferred example of the manufacture of a calendering cylinder and the use of this cylinder to produce an embossed plastic film, which description is given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawing in which - FIG. 1 is a diagram illustrating the three main stages of a manufacturing process according to the invention, - FIG. 2 schematically represents an installation electrolysis used to carry out the first and third steps of electrodeposition and anodic oxidation of the process of FIG. 1, - and FIG. 3 is a schematic representation of a production line for a perforated plastic film using a calendering cylinder of the invention.

Conformément à la figure 1, dans un exemple préféré de réalisation le procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage se décompose en trois étapes principales successives 1 à 3, qui vont à présent être détaillées , sachant que les deux premières étapes dites d'électrodéposition et de gravure sont déjà connues , et que le perfectionnement apporté par l'invention réside dans l'étape ultime d'oxydation anodique. In accordance with FIG. 1, in a preferred embodiment, the method of manufacturing a calendering cylinder is broken down into three successive main steps 1 to 3, which will now be detailed, knowing that the first two steps, called electrodeposition steps and etching are already known, and that the improvement provided by the invention lies in the ultimate step of anodic oxidation.

La première étape d'électrodéposition consiste à recouvrir la surface externe d'un cylindre 4 d'axe 4a avec un revêtement métallique de faible épaisseur au moyen d'une installation d'électrolyse telle que cela est schématisé sur la figure 2. L'installation d'électrolyse comprend une cuve 5 qui contient une solution électrolytique 6 à base d'ions métalliques. The first electrodeposition step consists in covering the external surface of a cylinder 4 of axis 4a with a thin metal coating by means of an electrolysis installation as shown in FIG. 2. The installation electrolysis system comprises a tank 5 which contains an electrolytic solution 6 based on metal ions.

De manière usuelle , le cylindre 4 est en partie immergé dans la solution électrolytique 6, et est équipé de moyens (non représentés) pour sa mise en rotation selon son axe 4a. L'installation d'électrolyse comprend en outre une électrode conductrice 7 reliée à une source de tension continue 8. La surface du cylindre 4 est reliée à la polarité opposée de la source 8 et fait ainsi office également d'électrode. Usually, the cylinder 4 is partly immersed in the electrolytic solution 6, and is equipped with means (not shown) for its rotation along its axis 4a. The electrolysis installation further comprises a conductive electrode 7 connected to a DC voltage source 8. The surface of the cylinder 4 is connected to the opposite polarity of the source 8 and thus also acts as an electrode.

Dans la première étape d'électrodéposition, ,tel qu'illustré sur la figure 2, la différence de potentiel appliquée entre l'électrode 7 et la surface du cylindre 4 est positive, I'électrode 7 constituant une anode et la surface du cylindre 4 une cathode. On réalise alors une électrolyse continue de la solution 6, qui se traduit par le dépôt d'une couche métallique à la surface du cylindre 4 en rotation par réduction des ions métalliques de la solution électrolytique 6. In the first electrodeposition step, as illustrated in FIG. 2, the potential difference applied between the electrode 7 and the surface of the cylinder 4 is positive, the electrode 7 constituting an anode and the surface of the cylinder 4 a cathode. Continuous electrolysis of the solution 6 is then carried out, which results in the deposition of a metal layer on the surface of the rotating cylinder 4 by reduction of the metal ions of the electrolytic solution 6.

Dans un exemple précis de réalisation, le cylindre 4 était en acier; la solution électrolytique 6 était à base d'ions Cu2+, et consistait plus particulièrement dans une solution acide de sulfate de cuivre. A l'issue de l'étape d'électrodéposition , la couche superficielle déposée à la surface du cylindre 4 formait un revêtement en cuivre d'épaisseur comprise approximativement enter i mm et 2mm. De préférence, le revêtement en cuivre du cylindre 4 subissait en final un polissage afin d'améliorer son état de surface. II revient à l'homme du métier de régler les différents paramètres (tension appliquée entre les deux électrodes concentration en ions Cu2+ et température de la solution électrolytique, vitesse de rotation du cylindre, durée de l'électrolyse...) pour optimiser le procédé d'électrodéposition par ailleurs déjà connu en soi. In a specific embodiment, the cylinder 4 was made of steel; the electrolytic solution 6 was based on Cu2 + ions, and more particularly consisted of an acidic solution of copper sulphate. At the end of the electrodeposition step, the surface layer deposited on the surface of the cylinder 4 formed a copper coating of thickness between approximately i mm and 2mm. Preferably, the copper coating of the cylinder 4 was finally polished in order to improve its surface condition. It is up to the person skilled in the art to adjust the various parameters (voltage applied between the two electrodes concentration of Cu2 + ions and temperature of the electrolytic solution, speed of rotation of the cylinder, duration of the electrolysis ...) to optimize the process. plating otherwise already known per se.

Une fois le revêtement métallique superficiel du cylindre 4 formé par électrodéposition, dans la deuxième étape dite de gravure , on grave ce revêtement par exemple à l'aide d'une molette à pointe diamants en sorte de réaliser dans ce revêtement des empreintes en creux qui ont une forme géométrique prédéterminée correspondant à la forme de chaque pointe diamant, et qui sont réparties à la surface du cylindre 4 selon une configuration prédéfinie. La géométrie des pointes diamants pourra être variée. Dans un exemple précis de réalisation chaque pointe diamant formait une pyramide régulière à base carrée. Once the surface metal coating of the cylinder 4 has been formed by electrodeposition, in the second so-called etching step, this coating is etched for example using a diamond-tipped dial so as to produce in this coating hollow imprints which have a predetermined geometric shape corresponding to the shape of each diamond point, and which are distributed over the surface of the cylinder 4 according to a predefined configuration. The geometry of the diamond points may be varied. In a specific embodiment, each diamond point formed a regular pyramid with a square base.

Une fois le cylindre 4 gravé en superficie, on fait subir au revêtement de ce cylindre dans une troisième et ultime étape, une oxydation anodique (encore appelée attaque anodique) au moyen de l'installation d'électrolyse qui avait été utilisée lors de la première étape d'électrodéposition. A cet effet, on positionne le cylindre 4 gravé de nouveau dans la cuve 5 de la même manière que pour la première étape, en le plongeant dans la solution électrolytique 6 contenue dans la cuve 5 à l'issue de la première étape d'électrodéposition, puis on inverse les polarités de la surface du cylindre 4 et de l'électrode 7. Le revêtement métallique du cylindre 4 fait à présent office d'anode et l'électrode 7 de cathode. On observe alors une oxydation du revêtement métallique qui se traduit par une attaque non uniforme du revêtement, et aboutit à une déformation aléatoire de la géométrie des empreintes en creux qui avaient été formées lors de l'étape précédente de gravure. A l'issue de l'étape d'oxydation anodique on obtient un cylindre 4 avec un revêtement superficiel métallique, qui dans un exemple précis de réalisation est en cuivre,qui comprend une pluralité d'empreintes ayant des géométries irrégulières et variables d'une empreinte à l'autre. Once the cylinder 4 is etched in surface, the coating of this cylinder is subjected in a third and final step, anodic oxidation (also called anodic attack) by means of the electrolysis installation which had been used during the first electroplating step. To this end, the cylinder 4 engraved is positioned again in the tank 5 in the same manner as for the first step, by immersing it in the electrolytic solution 6 contained in the tank 5 at the end of the first electrodeposition step. , then the polarities of the surface of the cylinder 4 and of the electrode 7 are reversed. The metal coating of the cylinder 4 now acts as an anode and the electrode 7 as a cathode. An oxidation of the metallic coating is then observed, which results in a non-uniform attack on the coating, and results in a random deformation of the geometry of the indentations which had been formed during the previous etching step. At the end of the anodic oxidation step, a cylinder 4 is obtained with a metallic surface coating, which in a specific embodiment is made of copper, which comprises a plurality of imprints having irregular and variable geometries of a imprint on the other.

Plus la durée de I' étape d'oxydation anodique est importante, et plus le phénomène de déformation aléatoire de la géométrie régulière des empreintes en creux sera important. The longer the duration of the anodic oxidation step, the more the phenomenon of random deformation of the regular geometry of the indentations will be significant.

Dans un exemple précis de réalisation, la durée de l'étape d'oxydation anodique représentait approximativement entre 5% et 20% de la durée de la première étape d'électrodéposition. In a specific embodiment, the duration of the anodic oxidation step represented approximately between 5% and 20% of the duration of the first electrodeposition step.

Le procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage de l'invention n'est pas limité à un revêtement en cuivre mais pourra s'appliquer à tout métal , la solution électrolytique 6 étant dans ce cas à base d'ions métalliques correspondants. La gravure de la surface du cylindre pourra être effectuée par tout moyen approprié connu de l'homme du métier et permettant de réaliser des empreintes ayant une forme géométrique déterminée. La première étape d'électrodéposition n'est pas nécessaire, le cylindre pouvant être réalisé dans un métal unique, et pourra par ailleurs être remplacée par tout procédé connu de formation d'un revêtement superficiel métallique. The method of manufacturing a calendering cylinder of the invention is not limited to a copper coating but can be applied to any metal, the electrolytic solution 6 in this case being based on corresponding metal ions. The engraving of the surface of the cylinder may be carried out by any suitable means known to a person skilled in the art and making it possible to make imprints having a determined geometric shape. The first step of electrodeposition is not necessary, the cylinder being able to be made of a single metal, and could moreover be replaced by any known process for forming a metallic surface coating.

Si l'on se réfère à la figure 3, le cylindre de calandrage 4 de l'invention est par exemple mis en oeuvre dans une ligne de fabrication en continu d'un film plastique perforé. A l'entrée de la ligne de fabrication, le cylindre 4 est associé à un cylindre de calandrage 4' lisse. Referring to Figure 3, the calendering cylinder 4 of the invention is for example implemented in a continuous production line of a perforated plastic film. At the entrance to the production line, the cylinder 4 is associated with a smooth calendering cylinder 4 '.

A la périphérie du cylindre 4 on dépose une résine thermoplastique 9 en sortie d'extrudeuse 10. Cette résine thermoplastique peut être une résine de polyéthylène, de polyamide, d'EVA, de polypropylène , ou d'un mélange de ces matières. La résine est laminée entre les deux cylindres 4 et 4' pour former un film thermoplastique 9'.At the periphery of the cylinder 4, a thermoplastic resin 9 is deposited at the extruder outlet 10. This thermoplastic resin can be a resin of polyethylene, polyamide, EVA, polypropylene, or a mixture of these materials. The resin is laminated between the two cylinders 4 and 4 'to form a thermoplastic film 9'.

La face 9'a de ce film qui a été en contact avec le revêtement du cylindre 4 présente une multitude de protubérances ayant des formes géométriques irrégulières et variées d'une protubérance à l'autre. Une analyse comparée des brillances, montre que le film 9' qui est obtenu après calandrage avec un cylindre 4 selon l'invention présente une brillance inférieure à celle du film qui aurait été obtenu dans les mêmes conditions mais avec un cylindre 4 n'ayant pas subi la troisième étape d'oxydation anodique. The face 9 ′ a of this film which has been in contact with the coating of the cylinder 4 has a multitude of protuberances having irregular and varied geometric shapes from one protuberance to another. A comparative analysis of the glosses shows that the film 9 ′ which is obtained after calendering with a cylinder 4 according to the invention has a lower gloss than that of the film which would have been obtained under the same conditions but with a cylinder 4 having no underwent the third step of anodic oxidation.

Le film 9' est ensuite perforé de manière usuelle par passage sur un cylindre Il qui est mis en dépression et dont la surface est constituée par une grille i la, en sorte de claquer le film 9' au droit des perforations de la grille lia. Une buse soufflante 12 est en outre prévue à la périphérie du cylindre 11 pour injecter un air chaud sur le film 9'. En sortie du cylindre 11, on obtient un film plastique perforé 9" qui est enroulé pour son stockage et son transport sur un mandrin rotatif 13. The film 9 ′ is then perforated in the usual way by passing over a cylinder II which is placed under vacuum and the surface of which is constituted by a grid i la, so as to snap the film 9 ′ in line with the perforations in the grid 11 a. A blowing nozzle 12 is also provided at the periphery of the cylinder 11 for injecting hot air onto the film 9 '. At the outlet of the cylinder 11, a perforated plastic film 9 "is obtained which is wound up for storage and transport on a rotary mandrel 13.

Le film perforé 9" trouve avantageusement son application dans la confection d'articles d'hygiène absorbants jetables. S'agissant de couche-culotte, il est par exemple utilisé comme feuille support du coussin absorbant, la face 9"a gaufrée étant orientée vers l'intérieur de l'article, c'est-à-dire venant au contact de l'usager. Dans les protections féminines, il est utilisé comme feuille entourant le coussin absorbant.Dans les deux cas , la face gaufrée 9"a du film 9 obtenu par calandrage au moyen d'un cylindre de calandrage 4 selon l'invention présente avantageusement un aspect mat lui conférant un aspect textile et un toucher fibreux plus agréable pour l'utilisateur comparativement à un film plastique perforé dont la face 9"a serait lisse. The perforated film 9 "advantageously finds its application in the manufacture of disposable absorbent hygiene articles. As a diaper, it is for example used as a support sheet for the absorbent pad, the embossed face 9" being oriented towards inside the article, that is to say coming into contact with the user. In female protections, it is used as a sheet surrounding the absorbent pad. In both cases, the embossed face 9 "has film 9 obtained by calendering by means of a calendering cylinder 4 according to the invention advantageously has a matt appearance. giving it a textile appearance and a fibrous feel more pleasant for the user compared to a perforated plastic film whose face 9 "a would be smooth.

Dans le cadre de l'invention, il est également possible d'utiliser pour l'opération de calandrage deux cylindres selon l'invention. Dans ce cas le film plastique 9' comporte deux faces gaufrées d'aspect mat. In the context of the invention, it is also possible to use for the calendering operation two cylinders according to the invention. In this case, the plastic film 9 ′ has two embossed faces with a mat appearance.

Claims

1. A method of manufacturing a calendering cylinder according to which the metal surface layer of a cylinder (4) is etched, characterized in that the etched metal surface of the cylinder is attacked by making it undergo anodic oxidation.

2. Method according to claim 1 characterized in that the metal surface layer of the cylinder (4) being produced by electrodeposition, the anodic oxidation is carried out in the electrolytic solution resulting from the electrodeposition step.

3. Method according to claim 2 characterized in that the duration of the anodic oxidation step represents between 5% and 20% of the duration of the electrodeposition step.

4. Method according to claim 1 characterized in that the surface layer of the cylinder (4) is made of copper.

5. Thermoplastic sheet or film (9 ′, 9 ") obtained by laminating a thermoplastic resin using at least one calendering cylinder (4), which was produced according to the process referred to in one of the claims 1 to 4.