Brevet FR2083609A1 — publié le 19711217

-1 - 2083609 L'invention concerne un procédé de production d'un matériau composite, notamment d'emballage, formé de deux couches extérieures de papier, de carton ou d'une autre matière en feuille reliées par un adhésif à une couche intermédiaire de matière plastique comportant de nombreuses occlusions d'air, une couche de granulés de matière plastique étant déversée d'abord en continu sur une feuille formant la couche extérieure inférieure, puis la feuille formant la couche extérieure supérieure étant placée sur la couche de granulés de matière plastique et l'ensemble étant chauffé à la température de formation de mousse dans un espace bien délimité et étant ensuite laissé refroidir. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le matériau composite d'emballage utilisé actuellement de manière très générale est le carton ondulé qui comprend une couche médiane ondulée de papier entre deux couches extérieures également de papier. Le carton ondulé est relativement bon marché et convient donc particulièrement comme matériau d'emballage. Il a une forte résistance à la flexion perpendiculairement aux ondes de la couche intermédiaire, tandis que sa résistance à la flexion parallèlement aux ondulations est bien inférieure de par sa nature même. On a tenté antérieurement de nombreux essais d'utilisation des matières plastiques dans l'industrie de l'emballage. Le remplacement pratique du papier ondulé par des matières plastiques a toujours échoué, jusqu'à présent, car les feuilles de matière plastique proposées en remplacement sont trop chères ou n'ont pas la résistance nécessaire. On a proposé, par exemple, de remplacer les feuilles de papier par des feuilles de matière plastique extrudées. Cependant, le poids spécifique des récipients d'emballage ainsi réalisés est notamment supérieur à celui des récipients de carton et, en outre, le prix de ces feuilles ou plaques de matière plastique est considérablement supérieur à celui du carton ondulé, de sorte que ce dernier est encore actuellement le matériau préféré de réalisation de récipients, boîtes, etc. d'emballages bon marché et rentables. On a également tenté antérieurement de remplacer la couche ondulée intermédiaire du carton ondulé par des matières mousses. On n'est cependant pas parvenu à insérer unifomènent la matière mousse de manière relativement rentable entre les couches extérieures et à la fixer à celles-ci. On a, certes, tenté de découper ou de peler des couches minces dans des blocs ou des rouleaux de matière plastique et à les placer ensuite entre deux feuilles de papier, mais toutefois, le produit final n'a pas la résistance voulue, en particulier parce que le poids spécifique de la couche de matière plastique est partout le même. L'idée théorique de dé-ver- 1 10720 - 2 - 2083609 ser une couche de granulés de matière plastique sur un substrat et de la faire mousser ensuite entre ce dernier et une feuille extérieure n'a pas abouti non plus, jusqu'à présent, à la réalisation de matériaux composites utilisables, en particulier parce que la couche de matière mousse n'est pas régulière et que son adhérence aux feuilles extérieures est insuffisante. L'invention est destinée à permettre de réaliser de manière rentable et efficace un matériau composite résistant et utilisable pour l'emballage, pouvant être dénommé carton mousse, dont le prix soit comparable à celui du carton ondulé connu, mais dont les qualités soient supérieures à celles de ce dernier. Selon une particularité essentielle du procédé de l'invention, une poudre thermoplastique, de préférence fondant à chaud, est ajoutée à la matière plastique devant être transformée en mousse, avant le chauffage de cette dernière, cette poudre étant destinée à former un adhésif de retenue des feuilles extérieures et étant déposée sur les surfaces intérieures de ces dernières, la matière plastique se transformant en mousse entre les deux feuilles extérieures auxquelles elle se fixe étroitement et de manière durable. L'utilisation conforme à l'invention d'une matière première formée de matière plastique ayant subi une transformation initiale en mousse pour la couche intermédiaire du matériau composite pemet d'exécuter le processus final de transformation en mousse, de manière contrSlée, régulière et reproductible, le procédé de l'invention pouvant être ainsi mis en oeuvre de manière rentable. L'addition d'adhésif formé d'une poudre thermoplastique à la matière plastique ayant subi une transformation initiale en mousse avant le processus final de transformation en mousse apporte l'avantage qu'il ne faut placer aucune colle particulière tntre les couches devant être fixées les unes aux autres. La poudre fondant à chaud et constituant l'adhésif est déposée, de préférence, sur la surface inférieure de la feuille continue supérieure et elle est amenée à adhérer partiellement à cette dernière avant sa pose sur la couche de matière plastique devant être transformée en mousse, cette adhérence pouvant être produite,par exemple, par fusion à la chaleur ou par pulvérisation dans un champ électrostatique. La poudre fondant à chaud a un poids spécifique supérieur à celui de la matière plastique ayant subi une transformation initiale en mousse et relativement légère, de sorte que cette poudre tombe rapidement à l'intérieur de la couche de matière plastique, qui est encore intimement brassée avant le chauffage. La'poudre fond dans la zone de chauffage à la température 10720 - 3 - 2083609 de traitement, de sorte que la feuille inférieure se fixe à la couche de matière plastique transformée en mousse. Une partie de la poudre fondant à chaud étant cependant restée fixée à la surface intérieure de la feuille supérieure, la chaleur de traitement de la zone correspondante permet également à cette partie de la poudre de constituer un adhésif, car elle se ramollit et forme ainsi un lien entre la surface supérieure de la couche de matière mousse et la feuille supérieure. La couche fondant à chaud renforce également les zones limites de la couche de matière plastique, qui se densifient à proximité des feuilles extérieures, ce phénomène étant très favorable à la stabilité et à la résistance à la flexion du produit final. La zone centrale de la couche de matière plastique mousse ne contient, par contre, pratiquement pas de poudre fondant à chaud, de sorte qu'elle ne subit aucun renforcement complémentaire, qui, au reste, n'est pas nécessaire, car la région centrale de la couche de matière plastique est celle qui subit les charges les plus faibles. La couche de matière plastique est, de préférence portée peu à peu à la température maximale de transformation finale en-mousse d'environ 95°C et ensuite, on la laisse refroidir peu à peu à la température ambiante. La montée en température est, de préférence, linéaire, de-même que la diminution de la température. La température initiale est d'environ 18°C, c'est-à-dire correspond à la température ambiante. Aucune climatisation spéciale des ateliers n'est cependant nécessaire, car le procédé de l'invention opère indépendamment des fluctuations climatiques et il suffit, en effet, que la courbe des températures de chauffage et de refroidissement reste dans une plage déterminée d'environ i 2 à 5°G. ' Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, l'arrivée de matière plastique ayant subi une transformation initiale en mousse est réglée en fonction'd'une retenue de matière formant un entassement devant l'étage de chauffage,c'est-à-dire que la matière se trouve toujours en quantité suffisante immédiatement devant l'étage de chauffage pour que l'interstice se trouvant dans ce dernier se remplisse conçlètement de matière devant s'expanser. L'entassement de matière subit un certain brassage par le mouvement de transfert des feuilles extérieures, la poudre fondant à chaud se répartissant ainsi de la manière voulue dans la matière ayant subi urie transformation initiale en mous se. Lorsque l'entassement de "matière-a at-. teint une quantité-déterminée,un détecteur.ou autre arrête l'arrivée de la màtière plastique ayant'subi une transformation initiale en mousse jusqu'au -moment où l'entassement retombe au-dessous'd'un niveau déterminé. De toute manière, le processus d'expansion est provoqué dans un'espace prédéterminé, c'est-à-dire déterminé de toutes.parts, de manière 1 10720 - 4 - 2083609 que le matériau composite produit conserve une épaisseur et une résistance exactement définies. Les frais de fabrication de ce matériau composite sont très avantageux et sont comparables à ceux du carton ondulé ou sont même inférieurs. L'invention se rapporte, par ailleurs, à un dispositif destiné à la mise en oeuvre de ce procédé et comprenant deux rouleaux, dont sont extraites les feuilles continues supérieure et inférieure, un dispositif de déversement en quantité dosée de matière plastique ayant subi un stade initial de mise en moussé, un dispositif de chauffage et un dispositif de dimensionnement formant un interstice prédéterminé de passage et destiné'à fixer les dimensions du produit final. Ce dispositif de dimensionnement est relié au dispositif de chauffage et règle le processus d'expansion par une contre-pression extérieure,de manière que le produit composite réalisé ait une résistance uniforme sur sa longueur et sur sa largeur totales. Deux cylindres disposés devant le dispositif de chauffage formé de plaques chauffantes forment le dispositif de dimensionnement, de retenue et de brassage des granulés de matière plastique et de la poudre thermo-plastique. ■ D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé illustrant un mode de réalisation donné à titre explicatif, et nullement limitatif. Sur ce dessin, la figure unique est une vue en élévation latérale schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour la production en continu de papier mousse. Le dispositif comprend une table 1 de guidage d'une feuille continue 4 de papier extraite d'un rouleau 2 et passant sur un cylindre 3 de renvoi. Une trémie 5 disposée au-dessus de la table 1 et comportant un clapet réglable 6 de sortie déverse sur la feuille 4 de papier une couche ? de matière plastique ayant subi une transfarmatiorv initiale an mousse. Cette matière est déversée dans la trémie 5 d'un silo 8 dans lequel elle est entreposée 24 à 48 heures après le processus de .transformation initiale en mousse. La matière plastique est préalablement extraite d'un silo 9 par un transporteur 10 à vis sans fin, qui l'envoie dans un récipient 11 de transformation initiale en mousse à l'aide de vapeur d'eau, un agitateur 12 placé dans ce récipient étant commandé par un moteur 13. A la fin du processus de transformation initiale en mousse, la matière plastique quitte le récipient 11 par une sortie l4 et parvient par un conduit 15 dans le silo 8 de réserve. Lorsque la couche 7 de matière ayant subi le processus de trans 1 10720 2083609 - 5 - formation initiale en mousse a été déversée sur la feuille inférieure 4 de papier, celle-ci parvient entre deux cylindres 16 et 17 qui couvrent sa largeur totale, et dont la distance qui les sépare est réglée de manière qu'une partie de la couche de matière plastique déversée ne puisse pas passer par l'interstice 18 de dosage déterminé par cette distance. H se forme donc devant les cylindres 16 et 17 un amoncellement 19 de matière qui peut être détecté, par exemple, optiquement ou mécaniquement, l'arrivée de la matière provenant de la trémie 5 de déversement pouvant être ainsi réglé en fonction de l'importance de cet amoncellement. Une autre feuille continue 21 de papier extraite d'un rouleau 20 et arrivant par le haut passe sur un cylindre 22 de renvoi, un renvoi 23 et le cylindre 17- Les feuilles continues k et 21 de papier forment derrière les cylindres 16 et 17 les feuilles supérieure et inférieure extérieures du matériau composite à réaliser. La feuille supérieure 21 de papier est sensiblement horizontale et sa surface intérieure est orientée vers le haut entre le cylindre 22 de renvoi et l'autre renvoi 23. Un dispositif 2h de pulvérisation ou d'atomisation placé au-dessus de cette surface intérieure de cette feuille répartit régulièrement sur cette dernière une couche mince de poudre fondant à chaud. Le renvoi 23 est porté, par exemple, à une température de 200°C, de sorte qu'une partie de la poudre fond lorsque la l feuille 21 de papier passe sur ce renvoi et le reste de cette poudre forme une couche meuble sur la feuille 21, dont elle tombe dans la matière plastique ayant subi une transformation initiale en mousse lorsque la feuille de papier passe sur le cylindre 17. Les particules de la poudre, qui n'ont pas été fondues, tombent rapidement à l'intérieur de la couche 7 de la matière plastique, car elles sont considérablement plus lourdes que les particules de cette matière plastique, qui a subi un processus initial de transformation en mousse et.qui est légère. Le stratifié ayant passé entre les cylindres 16 et 17 et formé des deux feuilles 4- et 21 de papier et de la couche 7 de matière plastique interposée et ayant subi une transformation initiale en mousse passe ensuite entre deux plaques chauffantes 25 et 26 portees à une temperature de 100 à 115°C, la matière plastique étant portée de manière sensiblement linéaire à environ 95°C entre ces plaques. Cette température maximale est atteinte à l'extrémité des plaques chauffantes 25 et 26, d'où la température de la couche intermédiaire, ainsi complètement transformée en mousse»retombe de manière sensiblement linéaire à température ambiante. La surface des plaques chauffantes 25 et 26 est, de préférence, fortement alliée et très polie, de manière que, d'une part, elles transfèrent bien la chaleur et 1 10720 - 6 - 2083609 que, d'autre part, elles freinent peu ou pas les feuilles k et 21 de papier. Deux bandes sans fin 27 et 28 de transport du matériau composite sont disposées derrière les plaques chauffantes 25 et 26. Ces bandes passent sur des cylindres de renvoi 29 et JO d'extrémité, de diamètre relativement grand , un dispositif complémentaire 31 d'appui permettant au tronçon de chacune de ces bandes de prendre appui sur sa longueur totale sur le matériau composite terminé et d'absorber la pression de la matière de ce dernier,qui achève sa transformation en mousse.Ce dispositif d'appui est for mé, par exemple, d'un train tournant sans fin 32 de rouleaux rotatifs 33 montés individuellement entre des chaînes placées à leurs extrémités, ainsi que d'une plaque centrale 3k d'appui. Lorsque la couche de matière plastique a un poids spécifique extrêmement faible, et donc que la pression produite par le processus de transformation finale en mousse est très faible, il suffit cependant d'un dispositif d'appui formé de rouleaux de guidage montés dans des éléments fixes ou mime de plaques à surface lisse , si un frottement légèrement supérieur est admissible. Le matériau composite terminé 35 passe derrière les bandes transporteuses 27 et 28 sur une autre table 36 à surface légèrement convexe et parvient finalement dans un dispositif 37 de découpe transversale et longitudinale qui sectionne dans la feuille continue du matériau 35 des plaques individuelles placées en une pile 38. Le produit final peut avoir toute épaisseur voulue et, pour cette raison seule, peut remplacer tous les cartons ondulés connus. La couche médiane de liaison a un poids spécifique très bas pouvant atteindre 20 kg/m?, H est absolument impossible d'atteindre ces poids spécifiques avec des plaques extrudées de matière plastique et il est très difficile de les obtenir mime pour du carton ondulé. Des essais pratiques ont montré, par ailleurs, que le matériau conçiosite de l'invention est le premier à satisfaire aux exigences imposées en pratique à la solidité et à la dura-bilité des matériaux composites comprenant de la matière plastique mousse. Il va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, et nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes, sans sortir de son cadre. 10720 - 7 - 2083609 REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un matériau composite, notamment d'emballage, formé de deux feuilles extérieures de papier, de carton ou d'autre matière en feuille reliées à l'aide d'un adhésif à une couche centrale de matière plastique comportant- de nombreuses occlusions d'air, une couche de granulés de matière plastique étant d'abord déversée en continu sur la feuille extérieure inférieure, puis la feuille extérieure supérieure étant placée sur cette couche de granulés et l'ensemble étant porté à la température de transformation en mousse dans un espace bien délimité et étant ensuite laissé refroidir, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'une poudre thermoplastique, de préférence fondant à chaud, formant un adhésif, est placée sur les surfaces intérieures des feuilles extérieures avant le chauffage des granulés de matière plastique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité totale nécessaire de poudre thermoplastique est déposée d'abord sur la surface intérieure de la feuille extérieure supérieure. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poudre thermoplastique placée sur la surface intérieure -de la feuille extérieure supérieure est amenée à adhérer partiellement à cette dernière avant sa mise en place sur la couche de granulés de matière plastique. k. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie de la poudre thermoplastique qui n'adhère pas à la surface intérieure de la feuille extérieure supérieure et qui tombe de cette dernière lors de son apposition sur la couche de granulés de matière plastique est mélangée à un entassement de cette matière produit devant le dispositif de chauffage, de préférence par des cylindres, et elle est amenée à retomber en majeure partie sur la surface intérieure de la feuille extérieure inférieure. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à k, caractérisé en ce que lës granulés utilisés de matière plastique ont subi un-processus initial de transformation en mousse. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les granulés de matière plastique devant être transformés en mousse sont portés progressivement à la température nécessaire de transformation finale en mousse. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la couche de granulés de matière plastique est portée à la température de transformation en mousse dans le dispositif de chauffage, puis est dirigée ensuite immédiatement dans une zone d'achèvement de la transformation en mousse et de refroidissement, dans laquelle l'épaisseur finale voulue du matériau composite est également fixée par limitation de l'espace'dans lequel s'achève le processus de transformation en mousse. 71 10720 - 8 - 2083609 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant des rouleaux dont sont extraites les feuilles continues extérieures supérieure et inférieure, un dispositif de déversement assurant le dosage des granulés de matière plas- 5 tique et de la poudre thermoplastique, ainsi qu'un dispositif de chauffage, caractérisé en ce que deux cylindres disposés devant le dispositif de chauffage forment un dispositif de limitation du passage, de 1'amoncellement et de brassage des granulés de matière plastique. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par un 10 dispositif de pulvérisation de la poudre thermoplastique sur la surface intérieure de la feuille extérieure supérieure. 10. Dispositif selon la revendication 9» caractérisé en ce qu'un dispositif de chauffage de la feuille extérieure supérieure, formé de préférence d'un renvoi chauffé et disposé derrière le dispositif de pul-15 vérisation de la poudre thermoplastique,est destiné à faire fondre une partie de cette poudre. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce-qu'un dispositif de transport placé à la suite du dispositif de chauffage et formé de deux bandes transporteuses placées 20 face à face et dont le revers des surfaces de travail tournées l'une vers l'autre passe sur un appui est destiné à limiter le déploiement en épaisseur des granulés de matière plastique se transformant en mousse. ■>