Brevet FR2003974A1 — publié le 19691114

la présente invention concerne l'application par extrusion d'enduits résineux sur des "substrats qui se présentent sous forme de bande continue,comme le papier ou des feuilles métalliques. Les compositions résineuses qui conviennent particulièrement 5 à l'enduction du papier ou d'autres substrats sous forme de bande continue sont nombreuses et variées et comportent des polymères d'oléfines 1, comme le polyéthylène. l'enduction de papier avec du polyéthylène, par exemple, est bien connue et des pfogrès considérables ont été réalisés dans le procédé d'application de ces 10 enduits, lorsqu^on désire appliquer les revêtements à des vitesses élevées et, en particulier, pour des revêtements de faible poids, il est classique de limiter ce procédé à l'utilisation d'un polyéthylène ayant une densité inférieure à 0,93 environ, du type appelé communément polyéthylène basse densité ou haute pression» 15 II existe de nombreux autres polymères,tels que le polyéthylène haute densité et les polypropylènes cristallisés, qui pourraient avoir une grande valeur dans la technique de l'enduction par extrusion., mais qui présentent de telles insuffisances dans l'aptitude à la transformation et à 1'extrusion que leur utilisation 20 est limitée. Ces deux polymères ont, par exemple, une meilleure résistance à la pénétration des huiles ou de l'humidité et une meilleure résistance à l'abrasion que le polyéthylène basse densité. Ils constituent toutefois une catégorie qui est beaucoup plus difficile à extruder aux vitesses et aux poids de revêtement néces-25 saires pour l'enduction de substrats tels que le papier.lorsqu'ils sont extrudés aux vitesses et aux poids de revêtement que l'on rencontre dans l'enduction du papier, ces polymères présentent le phénomène connu sous le nom de 11 vagues ", qui se traduit par un aspect onduleux des bords et, par conséquent, par un enduit non 30 uniforme. Des tentatives ont été faites en vue d'obtenir les avantages du polyéthylène haute densité et des polypropylènes cristallisés dans l'enduction par extrusion, en modifiant leurs propriétés, soit chimiquement, soit par des additifs, ou simultanément par ces 35 deux méthodes. Toutefois, ces tentatives sacrifient,au moins dans ime certaine mesure, les propriétés désirables de ces polymères. Suivant l'invention, on a constaté que si l'on exirude un polyéthylène haute densité ou un polypropylène cristallisé sous forme de revêtement mixte, c'est-à-dire en combinaison avec un po-40 lymère facilement extrudable, comme un polyéthylène basse densité, 69 07064 2003974 l'enduction par extrusion peut être réalisée à des vitesses commercialement admissibles, même si le polyéthylène haute densité ou le polypropylène constituent une partie importante, voire la plus grande partie du revêtement mixte. Par extrusion mixte,on 5 entend un procédé dans lequel on extrude deux polymères différents, ou davantage, à travers une filière unique,de telle façon que les polymères sortent de la filière sous forme de couches distinctes, intimement liées l'une à l'autre. Les procédés d'extrusion mixte sont maintenant bien connus dans la technique. Le plus souvent, 10 1'extrusion mixte est utilisée pour la fabrication de films laminaires sans support. Toutefois, 1'extrusion mixte est utilisée, dans une mesure limitée, pour l'enduction, spécialement pour appliquer des couches résineuses à un support de pellicule photographique. On ne s'est pas rendu compte, jusqu'ici, que 1'extrusion 15 mixte peut être appliquée à la technique d'enduction de la manière prescrite dans le procédé de l'invention, pour permettre l'utilisation de polymères difficilement extrudables. ' L'enduction par extrusion peut être décrite d'une manière générale en disant que le polymère fondu est extrudé à travers 20 une filière dont l'ouverture est en forme de fente,à une température élevée, tandis que,à l'état fondu, il est étiré en passant avec le substrat entre deux rouleaux. Une pression est exercée par les rouleaux pour obtenir la lamification, un des rouleaux étant refroidi à l'eau pour solidifier le polymère et l'autre 25 rouleau, qui est traditionnellement fait de caoutchouc ou d'une matière compressible similaire, agissant pour maintenir le substrat contre le polymère. Les rouleaux sont placés le plus près possible de la filière et sont disposés de façon à ce que le polymère entre en contact avec le substrat juste avant l'étran-30 glement entre les rouleaux. Le rouleau refroidisseur est refroidi de façon à ce que la température de sa surface soit inférieure à celle à laquelle le polymère devient collant.De plus, il est équipé d'une commande à vitesse variable,pour que le polymère extrudé puisse être étiré à l'épaisseur désirée.L'enduc-35 tion par extrusion mixte selon le procédé de l'invention s'effectue de la manière décrite ci-dessus, sauf que deux polymères, ou davantage, sont extrudés à travers la filière avec un écoulement laminaire, d'où il résulte qu'un enduit laminaire est appliqué au substrat * 40 De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide 69 07064 2003974 de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé,représentant,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Fig.1 est une vue schématique de 1'ensemble du dispositif ; 5 - Fig.2 est une vue en coupe transversale de la filière d'extrusion *ixte Représentant le courant laminaire sortant de la filière et entrant en contact avec le substrat juste avant de passer dans l'étranglement entre le rouleau refroidisseur et le rouleau pinceur. 10 A la figure 1 ,les trémies 1_,2 et £ alimentent respectivement les extrudeuses Jj|,2a et ^a. et 6 désignent le parcours du polymère fondu à sa sortie des extrudeuses la,2a et *>a. Un adap-teur multicouch.e 2 es^ associé à la filière d'extrusion mixte 8. La matière extrudée qui est laminaire, c'est-à-dire faite de 15 plusieurs couches superposées, sort de la filière 8 et entre en contact avec le substrat 10,qui provient d'une bobine d'alimentation 11., en un point qui est situé juste avant 11 étranglement entre le rouleau refroidisseur et le rouleau pinceur 12.La matière extrudée et le substrat se joignent l'un à l'autre dans 20 l'étranglement précité et en sortent sous la forme d'un substrat enduit 14-«qui est enroulé sur un rouleau d'enroulement ^5. 16 est une vis de réglage, qui peut être utilisée pour faire varier la largeur de l'ouverture de la filière. Il va de soi que le fonctionnement de 1'appareil décrit en 25 référence au dessin permet d'amener aux trémies 1_,2 et 2, Ie même polymère ou des polymères différents. L'invention exige l'emploi de deux polymères différents et, lorsqu'on utilise l'appareil précité, il est préférable que le polymère difficilement extruda "ble soit amené à la trémie 2 et que le polymère plus facilement 30 extrudàble soit amené aux trémies 1. et Toutefois, il est évident que l'appareil n'est pas limité au système à trois couch.es représenté dans le dessin,mais qu'il peut fonctionner avec un effet presque égal avec un système à deux couches.Bien qu'une filière pour 1'extrusion de deux couches n'ait pas été représen 35 tée,ce type de filière est bien connu dans ce domaine de la technique. On peut employer comme polymère difficilement extrudàble,dans le procédé de l'invention, soit un polyéthylène haute densité, soit un polymère cristallisé du propylène. Le polymère haute densité,qui est caractérisé en ce que sa densité est 40 supérieure à 0,94-, est préparé soit suivant le procédé 69 07064 4 2003974 dib.Ziegler, soit suivant celui connu sous le nom. de procédé Phillips, le premier procédé employant un composé métallique de transition, comme le trichlorure de titane en combinaison avec un composé organoaluminique, comme système catalyseur,tandis que 5 le dernier utilise comme catalyseur un oxyde de chrome distribué sur un support tel que la silice. Les polymères de propylène qui peuvent être employés dans le procédé de l'invention comprennent le polypropylène cristallisé, connu encore sous le nom de poly-propylène isotactique, et des copolymères cristallisés du propy-10 lène et de jusqu'à 25 moles pour cent environ d'éthylène,copolymères qui peuvent être soit stdistiques, soit séquencês et qui peuvent être obtenus par des procédés bien connus dans- ce domaine de la technique. Comme polymères facilement extrudables utilisables dans le 15 procédé de 1*invention, il est préférable d'employer un polyéthylène basse densité, par exemple, un polyéthylène à chaîne relativement fortement ramifiée, ayant une densité maximale d'environ 0,94. Parmi les autres polymères facilement extrudables qui peuvent être employés, on peut citer des copolymères de l'éthylène 20 et d'une faible proportion d'acétate de vinyle et les polymères de l'éthylène connus sous le nom d'ionomères. Le procédé de l'invention peut être utilisé pour enduire n'importe quel type de substrat susceptible d'être revêtu de polyéthylène basse densité, ces substrats les plus courants étant le 25 papier et les feuilles métalliques. G-énéralement, cette enduc-tion est effectuée à une vitesse de 121,92 m par minute ou plus, et l'épaisseur des revêtements varie entre 3,175 microns et 50,8 microns environ,suivant l'usage auquel est destiné le revêtement. L'enduction peut être effectuée dans des buts nombreux et 30 variés.Par exemple, l'enduit peut être destiné à rendre le substrat soudable à chaud, ou à le rendre imperméable aux huiles,à l'humidité ou aux gaz. Pour obtenir les avantages du procédé de l'invention,il est désirable que le polymère difficilement extrudable représente 35 un pourcentage minimal en volume de 10$, ou de préférence,de 20$, du revêtement total. Lorsqu'on applique un enduit à trois couches, on obtient les meilleurs résultats lorsque le polymère difficilement extrudable forme la couche intermédiaire, car ceci donne une vitesse d'enduction optimale et présente l'avantage supplémen-40 taire que le polymère en contact avec le substrat est le polymère 69 07064 2003974 plus facilement extrudable, lequel présente une meilleure adhérence aux substrats courants. Dans un système d'enduction à deux couches, il est habituellement désirable que le polymère difficilement extrudable forme la couche extérieure et que le polymère 5 facilement extrudable forme la couche intérieure, en contact avec le substrat. On bénéficie ainsi de la meilleure adhérence inhérente au polymère facilement extrudable et de la meilleure résistance à l'abrasion, ainsi que des meilleures propriétés de surface de polymère difficilement extrudable. 10 les exemples ei-après sont donnés pour illustrer le procé dé de 1'invention. Exemples L'appareil employé est similaire à celui représenté dans le dessin. L'extrudeuse J_a est une extrudeuse Davis Standard,de 15 63,5mm, équipée de vis ayant un rapport longueur/diamètre de 26/1, et l'extrudeuse 2a est une extrudeuse Beloit de 114,3mm, équipée d'une vis ayant un rapport longueur/diamètre de 24/1«La température du rouleau refroidisseur est de 13,9°C et la distance entre la filière et le rouleau pinceur est d'environ 101,6mm. 20 Chaque extrudeuse fonctionne avec une température de la matière d'environ 304,4°C et avec une contre-pression de 71,343 kg/cm2. En utilisant cet appareil, on enduit du papier kraft d'un revêtement à triple couche, dont les deux couches extérieures sont constituées par une résine de polyéthylène basse densité, 25 ayant un indice de fusion de 12 ( suivant la norme américaine ASTM-D-^25Ô52T) et une densité de 0,916, tandis que la couche intermédiaire est constituée par un polypropylène isotactique ayant une densité de 0,905 et un indice de fusion de 8,4. Les vitesses relatives d'extrusion des deux polymères sont telles que le revê-30 tement contient 25$ en volume de polyéthylène basse densité dans chacune des couches extérieures et 50$ en volume de polypropylène dans la couche intermédiaire. La vitesse de défilement de la bande continue de papier est augmentée de temps en temps jusqu'à ce que soit atteint le point où il commence à se former des " vagues ".Les 35 résultats sont donnés dans le tableau ci-après : Tableau 1 Vitesse d'en- poids de Epaisseur de Aptitude à duction l'enduit l'enduit l'enduction par 10 m/»in kg/rame microns extrusion 42,672 14,197 55,88 bonne 85,344 6,668 26,416 " 69 07064 2003974 Tableau 1 (suite) 114,30 4,581 18,031 bonne 152,40 3,719 14,732 " 198,12 2,268 8,89 " >198,12 ——- la formation de vagues commence Pour illustrer les avantages du procédé de l'invention, on fait fonctionner l'appareil de la même manière sauf que le polypropylène précité est améné aux trois extrudeuses et constitue ainsi la totalité du revêtement. Les résultats sont les suivants : Tableau 2 Vitesse d'en- Poids de Epaisseur de Aptitude à 1'enduc-duction m/min l'enduit l'enduit tion par extrusio* kg/rame microns 15 42,672 11,430 45,72 légères vagues 85,344 — fortes vagues 10 20 Si l'on renouvelle l'exemple en utilisant du polyéthylène haute densité à la place du polypropylène, on obtient des résultats similaires* On peut obtenir une vitesse d'enduction de 121,92 m par minute,alors qu'en utilisant du polyéthylène haute densité seul, la formation de vagues a lieu à 60,96 m par minute. Ses résultats similaires & celui de l'exemple 25 sont obtenus lorsqu'on utilise un appareil semblable à celui représenté dans le dessin pour enduire du papier kraft d'un revêtement mixte à deux couches, en extrudant du polypropylène dans l'extrudeuse Ij. et du polyéthylène basse densité dans les extrudeuses 2a et 3a, la couche de polyéthylène étant en contact 30 avec le papier. L'utilisation d'une feuille d*aluminium à la place du papier kraft comme substrat donne des résultats satisfaisants. 69 07064 7 2003974 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'enduction, par extrusion, de substrats tels que du papier ou des feuilles métalliques, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder conjointement, sous forme de revête-5 ment mixte, un polymère difficilement extrudable,choisi dans le groupe constitué par les polyéthylènes haute densité et les polypropylènes cristallisés, et un polymère facilement extrudable choisi dans le groupe constitué par des polyéthylènes basse densité et des copolymères de l'éthylène et de l'acétate de 10 vinyle. 2.- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le polymère difficilement extrudable est un polyéthylène haute densité. 3»- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce 15 que le polymère difficilement extrudable est un polypropylène isotactique. 4»— Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère facilement extrudable est un polyéthylène basse densité. 20 5»- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le substrat est du papier. 6.- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le substrat est une feuille métallique. 7»- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce 25 que le polymère difficilement extrudable constitue au moins 10 % en volume du revêtement mixte. 8.- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce que le revêtement mixte est extrudé sous forme de revêtement à trois couches, la couche intermédiaire étant constituée par le 30 polymère difficilement extrudable et les deux couches extérieures étant constituées par le polymère facilement extrudable. 9.- Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce qye le revêtement est extrudé sous forme de revêtement mixte à deux couches.