Brevet FR2126105A1 — publié le 19721006

i 2126105 Au cours des premiers stades de la miss au peint d'une feuille extrudée en mousse de polystyrène, il était apparu que, si l'on peut conférer à une surface de la feuille des propriétés de haut brillant et de haute résistance mécanique, des assiettes (et 5 articles analogues) peuvent être thermiquement formées et ébar-bées à partir de la feuille ayant une attrayante surface rappelant celle de la porcelaine. Il avait été découvert que l'application d'un revêtement de matière polymère résineuse sur la mousse de polystyrène conférerait à cette mousse les propriétés dé— 10 sirées de résistance mécanique et de brillant. Les propriétés physiques du produit résultant de l'application d'un tel revêtement en matières polymères résineuses sur de la feuille en mousse de polystyrène sont supérieures aux propriétés des deux constituants utilisés séparément, c'est-à-dire soit de la feuille de 15 mousse de polystyrène, soit de la matière polymère résineuse. Le brillant, la rigidité, la résistance à l'abrasion et la résistance à la coupure d'une feuille extrudée en mousse de polystyrène sont considérablement améliorés grâce à un revêtement en matière polymère résineuse et, réciproquement, une pellicule en matière 20 polymère résineuse est notablement améliorée en ce qui concerne ses propriétés isolantes, sa rigidité et sa ténacité quand elle est associée à une sous-couche support en mousse extrudée de polystyrène dans un produit ayant un aspect blanc. L'invention concerne un procédé continu pour appliquer, sur 25 une feuille en mousse de polystyrène, un revêtement en matière résineuse polymère. Le procédé en question consiste essentiellement à chauffer la matière résineuse dans une presse à extruder de l'un quelconque des types communément utilisés dans l'industrie des matières plastiques, et comportant des moyens de chauffage 30 et des moyens de compression. La matière polymère résineuse est fondue dans une presse à extruder, après quoi elle est refoulée à force hors du cylindre de la presse au travers d'une filière à pellicule plate sous une pression comprise entre environ 70 et 2 350 kg/cm . Tel qu'il est utilise au cours de la description et 35 dans les revendications suivantes, le terme "fondue" s'appliquant à la matière polymère résineuse doit s'entendre comme signifiant qu'elle est plastifiée par la chaleur jusqu'à ce qu'elle soit extrudable. Il est avantageux que la filière plate à pellicule ait une ouverture comprise entre environ 0,05 et 2,54 mm d'é-40 paisseur et une largeur effective approximativement égale à la 71 06473 2 2126105 largeur de la feuille de mousse de polystyrène à revêtir. La filière peut être équipée de moyens de chauffage classiques. La matière polymère résineuse fondue est continuellement extrudée au travers de la filière et jusque sur la couche de mousse 5 de polystyrène qu'il convient de déplacer devant la filière. La mousse de polystyrène revêtue est ensuite comprimée entre deux rouleaux, à savoir un rouleau de pincement et un couleur refroi-disseur. Le rouleau de pincement est de préférence chauffé jxis-qu'à une température comprise entre environ 38 et 93°C, tandis ÎO que le rouleau refroidisseur est de préférence refroidi jusqu'à une température comprise entre environ 4 et 27°C. Il convient, que: la température des rouleaux soit réglée de façon telle que la matière résineuse polymère ne soit pas refroidie jusqu'à un point tel qu'elle ne puisse plus fondre une mince couche du polystyrène 15 en mousse et y adhérer en y fusionnant. L'espace entre ces deux rouleaux, qui détermine une compression du stratifié que constitue la mousse de polystyrène revêtue, est communément dénommé "espace de pincement". Lors de la mise en oeuvre de l'invention, la pression de pincement par centimètre linéaire doit être adé-2C quate pour presser le revêtement jusque dans le support en mousse. Une telle pression de pincement est celle généralement suffisante pour comprimer la feuille de mousse revêtue jusqu'à environ la moitié de son épaisseur normale. La mousse, en raison de son élasticité, reprend la majeure partie de son épaisseur initiale 25 après avoir été comprimée. Après compression, le stratifié est maintenu en contact avec le rouleau refroidisseur qui le refroidit et peut aussi conférer des caractéristiques superficielles avantageuses à la couche résineuse polymère. Par exemple, si l'on désire que la surface possède un "poli miroir", il convient d'u-30 tiliser un rouleau refroidisseur hautement poli. Les matières résineuses polymères utilisables en vue de la mise en oeuvre de l'invention sont de préférence des polymères d1acrylonitrile-butadiène-styrène, du poly(chlorure de vinyle), du polystyrène cristallin, du polystyrène modifié par du caout-35 chouc, du polystyrène à 1 *acrylonitrile, du polypropylène, du polyéthylène et analogues. Il convient que la température du polymère sortant de la filière soit d'environ 232°C étant donné qu'à cette température il reste chaud assez longtemps pour fondre une mince couche de la feuille de mousse de polystyrène, 40 ce qui lui permet d'y adhérer. 71 06473 3 2126105 Le produit stratifié élaboré par mise en oeuvre de l'invention est utilisable pour réaliser des panneaux dans des appartements, des bâtiments, des remorques pour camions, des remorques de tourisme ou d'habitation du genre "caravane", etc. Il est 5 utilisable pour réaliser des plats, assiettes et récipients d'emballage et de conditionnement. Il est utilisable aussi comme ma— teriau de construction et pour des articles tels que des réfrigérateurs, des glacières et même des jouets et des équipements de j eux. 10 Les dessins ci-annexés représentent schématiquement deux des nombreux modes de réalisation possible de l'invention. La fig. 1 montre une presse à extruder horizontale 13 servant à extruder de la matière résineuse polymère jusque sur une feuille en mousse fusible par la chaleur ; la fig. 2 montre l'utilisa-15 tion d'une presse à extruder 13a du type vertical. Dans l'installation que représente la fig. 1, une feuille 10 en mousse fusible pair la chaleur se déplace à partir d'un poste débiteur 11 en passant par une commande de réglage de tension 12 et sur un rouleau de pincement 14 qui établit des moyens de pincement ou 20 de compression en coopérant avec un deuxième rouleau. La feuille 10 en mousse fusible par la chaleur est ensuite revêtue avec une matière résineuse polymère extrudée au travers d'une filière I» plate 15?à pellicule, attachée à la presse à extruder 13. La feuille revêtue 16 est ensuite transférée à un rouleau refroi- 2 5 disseur 17 qui est un rouleau refroidi agencé en face du rouleau de pincement ; il constitue une partie des moyens de compression et sert aussi à conférer des caractéristiques superficielles désirables au revêtement. La feuille 16 en mousse fusible par la chaleur et qui est revêtue est ensuite transférée à un troisième 30 rouleau 18 qui l'oblige à rester en contact avec le rouleau refroidisseur 17 sur environ une moitié de sa circonférence. La face a revêtir qui vient juste d'être revêtue n'entre pas en contact avec la surface du troisième rouleau 18. Les trois rouleaux décrits ci-dessus sont mécaniquement entraînés extérieure- 3 5 ment pour communiquer le déplacement voulu à la feuille 10 en mousse fusible par la chaleur. La feuille revêtue 16 est ensuite admise a passer dans un autre dispositif 19 de réglage de la tension et est enroulée sur une bobine réceptrice agencée à un poste de rembobinage 20. La bobine réceptrice au poste de rembo-40 binage 20 est elle aussi mécaniquement entraînée par une source 71 06473 4 2126105 d'énergie extérieure pour provoquer un déplacement de la feuille 16 en mousse fusible par la chaleur qui est alors revêtue, afin d'embobiner le produit fini. Dans l'installation que représente la fig. 2, la feuille 10a 5 en mousse fusible par la chaleur se trouve déplacée à partir d'un poste débiteur lia au travers d'une commande 12a de réglage de tension et jusque sur un rouleau de pincement 14a établissant des moyens de pincement ou de compression en coopérant avec un deuxième rouleau. La feuille 10a en mousse fusible par la chaleur 10 est ensuite revêtue avec une matière résineuse polymère extrudée au travers d'une filière plate 15a à pellicule, cette filière é-tant attachée à une presse à extruder 13a. La feuille revêtue est ensuite transférée à un rouleau refroidisseur 17a agencé contre le rouleau de pincement de façon à constituer conjointement avec 15 lui des moyens de compression ; le rouleau refroidisseur 17a sert aussi à conférer des caractéristiques superficielles désirables au revêtement. La feuille revêtue 16a en mousse fusible par la chaleur est ensuite transférée à un troisième rouleau 18a qui l'oblige à rester en contact avec le rouleau refroidisseur 17a 20 sur environ une moitié de sa circonférence. La face revêtue qui vient juste de recevoir son revêtement n'entre pas en contact avec la surface du troisième rouleau 18a. Les trois rouleaux décrits ci-dessus sont mécaniquement entraînés extérieurement pour communiquer le déplacement voulu à la feuille 10a en mousse 25 fusible par la chaleur. La feuille revêtue 16a est ensuite admise à passer dans un autre dispositif 19a de réglage de la tension et est enroulée sur une bobine réceptrice agencée à un poste de rembobinage 20a. La bobine réceptrice au poste de rembobinage 20a est elle aussi mécaniquement entraînée par une source d'éner-30 gie extérieure pour provoquer un déplacement de la feuille 16a en mousse fusible par la chaleur, qui est alors revêtue, afin d'embobiner le produit fini. La presse à extruder préférée comporte un cylindre, des moyens de chauffage et des moyens de compression. Les moyens de ■i5 compression de la presse à extruder comprennent essentiellement une vis d'Archimède contenue à l'intérieur du cylindre et comportant 18 à 30 filets (tours du plan hélicoïdal incliné le long de la longueur du cylindre). Les moyens de chauffage comprennent essentiellement un élément chauffant, soit électrique, soit à 40 huile, agencé à l'extérieur et le long du cylindre pour créer 71 06473 5 2126105 des zones de chaleur indépendamment réglées a l'intérieur du cylindre. Des quantités notables de chaleur sont aussi dégagées par le travail de la matière dans les moyens de compression à vis d'«.rchimède. Il convient que la température du cylindre soit ré-5 glee entre environ 204 et 246°C, le cylindre ayant un diamètre intérieur compris entre environ 25 mm et environ 317,5 mm. La matière résineuse polymère peut ainsi être extrudée au cours d'une opération continue. II est considéré comme préférable que l'extrusion s'effectue 10 au travers d'une filière plate chauffée pour extruder une pellicule. La température de la filière est maintenue entre environ 190°C et environ 260°C au moyen d'un élément chauffant soit é-lectrique, soit à huile. La pression à l'intérieur de la filière peut généralement se trouver comprise entre environ 70 et 350 kg/ 2 15 cm selon la matière résineuse polymère utilisée. La pression 2 dans la filière est de préférence d'environ 105 kg/cm . L'ouverture de l'a filière mesure approximativement de 0,05 à environ 2,54 mm d'épaisseur, de préférence environ 0,25 mm, la largeur de la filière variant selon la largeur de la feuille en mousse 20 de polystyrène sur laquelle il s'agit d'appliquer un revêtement. En vue de l'obtention des meilleurs résultats, il est important que la matière résineuse fondue destinée à constituer le revêtement entre en contact avec la feuille en mousse de polystyrène pendant que cette feuille se trouve encore sur le rouleau 25 de pincement. Une mise en contact des deux matières en ce point garantit que la matière polymère résineuse entrera en contact avec la feuille en mousse pendant que celle-ci est maintenue lisse et exempte de plissements. Le produit final sera alors lui-même exempt de plissements et autres imperfections superficiel-30 les. On a aussi constaté que le fait de faire tourner le rouleau de pincement entre 0 et 10% plus lentement (sur la base de la vitesse superficielle ou tangentielle dti rouleau) que le rouleau refroidisseur et de faire tourner le troisième rouleau entre 0 et 10% plus vite (sur la base de la vitesse superficielle du j5 rouleau) que le rouleau refroidisseur a pour résultat l'obtention d'un produit final plus lisse et plus uniforme. On a trouvé qu'une variation d'environ 2% de la vitesse (sur la base de la vitesse superficielle du rouleau) est la valeur optimale. De plus, la tension sur la feuille en mousse de polystyrène est 40 réglée par deux commandes de tension (représentées sur les figu 71 06473 6 2126105 res et décrites ci-dessus). La tension préférée sur la feuille revêtue à sa sortie des rouleaux est comprise entre environ 360 et 3600 grammes par centimètre linéaire. La vitesse linéaire de la feuille en mousse de polystyrène 5 au cours de son déplacement à partir du poste débiteur jusqu'au poste de rembobinage dépend de 1'épaisseur de la matière résineuse polymère à appliquer, de la capacité de production de la presse à extruder débitant la pellicule de matière résineuse polymère et des capacités des postes débiteur et de rembobinage 10 décrits ci-dessus en se référant aux figures. Les vitesses en question peuvent être comprises entre environ 30 et environ 60s: mètres à la minute selon les valeurs de ces variables. Diverses feuilles en mousse fusible par la chalçuç peuvent du procédé servir de support lors de la mise en oeuvre/pour l'application 15 d'un revêtement selon l'invention. Ci-après sont donnés quelques exemples, bien entendu non limitatifs, des mousses les plus importantes sur lesquelles on peut appliquer de tels revêtements : polystyrène, copolymères de styrène, polyéthylène, polypropylè-ne et poly(chlorure de vinyle). Il convient de noter toutefois 20 que des feuilles en mousse de polyéthylène et de polypropylène ne sont utilisables comme support que lorsqu'on y applique un revêtement constitué respectivement par du polyéthylène et par du polypropylène. Similairement, le polyéthylène et le polypropylène ne sont efficaces comme matériaux de revêtement que lors-25 que des feuilles en mousse de polyéthylène et en mousse de polypropylène constituent les supports respectifs. La compression de la matière résineuse polymère sur le support en feuille constituée par de la mousse de polystyrène est réalisable sans compression par pincement en accroissant la ten-30 sion linéaire du support en mousse, ce qui a pour effet de provoquer une légère compression de la matière polymère pendant qu'elle s'enroule entre le rouleau de pincement et le support en mousse. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de - 35 ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 71 06473 7 212.6105 REVENDICATIONS 1. Procédé pour former d'une manière continue un revêtement sur une feuille en mousse fusible par la chaleur, comprenant les opérations élémentaires au cours desquelles (1) on fait fondre 5 une matière polymère résineuse ; (2) on extrude ladite matière polymère résineuse au travers d'une filière plate à pellicule ; (3) on met une feuille en mousse fusible par la chaleur en contact avec la matière polymère résineuse, et- (4) on comprime les-dites feuille en mousse fusible par la chaleur et matière poly-10 mère résineuse dans des moyens à rouleaux de compression, lesdits moyens à rouleaux de compression et un rouleau de rembobinage imposant un déplacement à la feuille en mousse fusible par la chaleur pendant qu'elle suit son parcours au travers desdits moyens à rouleaux et par la suite jusque sur le rouleau de rembo-15 binage, le procédé en question étant en outre tel qu'un contact entre la matière polymère résineuse et la feuille en mousse fusible par la chaleur se trouve réalisé après le passage de ladite feuille en mousse fusible par la chaleur au travers des moyens à rouleaux dans lesquels un stratifié se trouve formé, les mo-20 yens à rouleaux de compression comprenant (i) un rouleau de pincement, (ii) un rouleau refroidisseur et (iii) un troisième rouleau, lequel procédé est caractérisé en ce que l'on fait fonctionner le rouleau de pincement jusqu'à 10% plus lentement que le rouleau refroidisseur (sur la base de la vitesse superfi-25 cielle du rouleau refroidisseur) et le troisième rouleau jusqu'à 10% plus vite que le rouleau refroidisseur (sur la base de la vitesse superficielle du rouleau refroidisseur). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que • I 'or. fait tourner le rouleau de pincement environ 2% plus lente— 30 ment que le rouleau refroidisseur (sur la base de la vitesse superficielle du rouleau refroidisseur), et on fait tourner le troisième rouleau environ 2% plus vite que le rouleau refroidisseur (sur la base de la vitesse superficielle du rouleau refroidisseur). 3d 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, comme matériau constitutif de la feuille en mousse fusible par la chaleur, du polystyrène, des copolymères de styrène, ou du poly(chlorure de vinyle). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 40 l'on utilise, comme matière polymère résineuse, un copolymère 71 06473 8 2126105 d'acrylonitrile-butadiène-styrène, du poly(chlorure de vinyle), du polystyrène cristallin, un polystyrène modifié par du caoutchouc ou un acrylonitrile-polystyrène. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 5 l'on extrude la matière polymère résineuse à une température d'environ 232°C. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on maintient le rouleau de pincement à une température comprise entre 38 et S3°C. 10 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on extrude la matière résineuse polymère au travers d'une filière plate à pellicule sous une pression comprise entre 70 et 3 50 kg/cm^. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ic l'on extrude la matière résineuse polymère au travers de la fi- 2 lière plate à pellicule sous une pression d'environ 105 kg/cm . 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, comme matériau constitutif de la feuille en mousse fusible par la chaleur, du polyéthylène et, comme matière poly- 20 mère résineuse, du polyethylène. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, comme matériau constitutif de la feuille en mousse fusible par la chaleur, du polypropylène et, comme matière polymère résineuse, du polypropylène. 25 11. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que le rouleau refroidisseur sert en outre à refroidir la feuille en mousse fusible par la chaleur revêtue et à conférer des caractéristiques superficielles désirables à la face revêtue de cette feuille. 30 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on maintient le rouleau refroidisseur à une température comprise entre 4 et 27°C. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on déplacé la feuille en mousse fusible par la chaleur à une 35 vitesse linéaire comprise entre environ 30 et 600 mètres à la minute. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on exerce sur la feuille une tension comprise entre 360 et 3600 grammes par centimètre linéaire. ,p 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 71 06473 9 2126105 l'on comprime suffisamment la matière polymère resineuse et la feuille en mousse fusible par la chaleur pour que ladite matière pénètre jusque dans ladite feuille. 16. Procédé pour former d'une manière continue un revêtement 5 sur une feuille en mousse fusible par la chaleur comprenant les opérations élémentaires au cours desquelles (1) on fait fondre une matière polymère resineuse ; (2) on extrude ladite matière polymère resineuse au travers d'une filière plate à pellicule j (3) on met une feuille en mousse fusible par la chaleur en con-10 tact avec la matière polymère résineuse, et (4) on comprime les-dites feuille en mousse fusible par la chaleur et matière polymère résineuse, la mise en oeuvre du procédé étant rendue continue grâce à l'utilisation de moyens à rouleaux mécaniquement entraînés extérieurement et d'un rouleau de rembobinage mécanique-15 ment entraîné extérieurement, lesdits moyens à rouleaux et rouleau de rembobinage imposant un déplacement à la feuille en mousse fusible par la chaleur pendant qu'elle suit son parcours au travers desdits moyens à rouleaux et par la suite jusque sur le rouleau de rembobinage, le procédé en question étant en outre tel 20 qu'un contact entre la feuille en mousse fusible par la chaleur et la matière polymère résineuse se trouve réalisé après le passage de ladite feuille en mousse fusible par la chaleur au travers desdits moyens à rouleaux dans lesquels elle est comprimée par contact simultané sur chacune de ses faces par lesdits mo-25 yens a rouleaux, lesquels_moyens à rouleaux comprennent un rouleau de pincement, un rouleau refroidisseur et un troisième rouleau, lequel procédé est caractérisé en ce que, par suite du contact ainsi réalisé, la feuille en mousse fusible par la chaleur se trouve maintenue plane et lisse sur la surface du rou-30 leau de pincement avant qu'elle soit comprimée par lesdits moyens à rouleaujtet que ladite matière résineuse polymère se trouve fusionnée jusque dans ladite feuille en mousse fusible par la chaleur au cours de son contact avec elle et de la compression ultérieure. 2 17. Article caractérisé en ce qu'il est constitué au moins en partie a partir d'une feuille stratifiée obtenue par mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.