Brevet FR2159492A1 — publié le 19730622

La présente invention concerne un stratifié et un procédé de production d'un stratifié freinant la combustion comprenant un substrat, une feuille de revêtement et une couche d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle présentant une faible vitesse de propagation de la flamme. Des stratifiés de mats ou nappes de fibres de verre auxquels adhère un revetement tel qu'un clinquant ont été produits en utilisant des adhésifs présentant une faible vitesse de propagation de la flamme pour obtenir un produit freinant la combustion. Deux types d'adhésifs utilisés comprennent des dispersions dans un solvant et des émulsions dans l'eau. Les adhésifs ont été appliqués par pulvérisation ou enduisage au rouleau. Une difficulté majeure que présente l'utilisation des adhésifs liquides est due à leur maintien sur les surfaces à enduire. La nature fluide des adhésifs leur permet souvent de couler à partir de l'objet à enduire. Cet écoulement de l'adhésif. est la cause d'une perte et ne peut pas être toléré sur une chaîne de fabrication en continue à cause de l'encrassement de l'appareillage qui peut en résulter. Une autre difficulté est due à la vitesse limitée à laquelle les adhésifs peuvent etre appliqués. En comparaison de la vitesse de déplacement de la matière sur une channe de production, la vitesse d'application des adhésifs par pulvérisation ou au rouleau est lente et aurait pour effet de limiter la vitesse de fabrication de la chaîne si l'adhésif était appliqué sur cette dernière. Les difficultés ci-dessus se traduisent par une application des adhésifs (en dehors de la channe pour produire les stratifiés, en nécessitant une manutention supplémentaire k la fois des revêtements et de la nappe formant le substrat. Un autre problème que pose l'utilisation des adhésifs ci-dessus est l'élimination de l'eau ou du solvant qui doit disparattre pour assurer une liaison complète du stratifié. Normalement, l'eau ou le solvant est chassé par application de chaleur. Ce processus de chauffage ou de séchage exige une quantité d'énergie et un temps supplémentaires. Le présent stratifié est réalisé en utilisant un adhésif sec présentant une faible vitesse de propagation de la flamme soit sous forme de poudrewsoit sous forme d'une pellicule pour obtenir une liaison entre le revêtement et le substrat. L'adhésif sec est activé par application de chaleur afin de ramollir et/ou de faire fondre l'adhésif à l'état collant, par exemple juste avant de mettre le revêtement en contact avec le substrat. Par conséquent, l'adhésif ne nécessite pas de chaleur pour l'élimination des solvants. L'adhésif peut être chauffé à l'état collant avant le poste de collage de façon que la durée de séjour dans ce dernier poste ne soit pas limitée par la durée de chauffage.En outre, l1adhé- sif sec est propre et peut être appliqué à des vitesses correspondant à la vitesse de la channe de production pour permettre d'appliquer le revêtement à un substrat sur cette chat- ne sans en limiter la vitesse. En conséquence, la présente invention concerne un stratifié et un procédé de production d'un stratifié freinant la combustion comprenant un substrat, une feuille de revete- ment et une couche d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle présentant une faible vitesse de propagation de la flamme, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer le substrat le long d'un premier trajet, à répartir uniformément une couche du copolymère sur une surface du substrat, à chauffer la couche du copolymère sur le substrat pour ramollir la couche à l'état collant, à faire avancer la feuille de revêtement le long d'un second trajet, à faire converger la feuille de revêtement et le substrat vers un trajet commun pour former un stratifié, à appliquer une pression au stratifié de manière à mettre la feuille de revêtement, la couche du copolymère et le substrat en contact intime, et à maintenir une pression sur le substrat pendant qu'il se refroidit pour faire durcir la couche du copolymère et coller la feuille de revêtement au substrat. Etant donné qu'il suffit d'une variation de température dans une étroite plage pour faire passer l'adhésif de l'état solidifie à l'état collants la liaison peut être réalisée dans des postes de chauffage et de refroidissement de longueur commode aux vitesses de dépla cernent de la channe de production. Un autre procédé de production du stratifié consisterait à faire avancer la feuille de revêtement le long d'un premier trajet et une pellicule d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle le long d'un second trajet. Le substrat est avancé le long dlun troisième trajet et le substrat, la feuille de revêtement et la couche du copolymère convergent ensuite vers un quatrième trajet, la couche du copolymère se trouvant entre la feuille de revttement et le substrat.La chaleur et la pression sont appliquées au stratifié ainsi produit à la surface de la feuille de rev#te- ment pour ramollir et/ou faire fondre la couche du copolymère à ltétat collant, la pression maintenant la feuille de revêtement, le substrat et la couche du copolymère en contact intime. La pression est maintenue sur le stratifié pendant son refroidissement pour fixer, solidifier, durcir, congeler ou rendre non collante la couche du copolymère et lier la feuille de revêtement au substrat. Le stratifié ci-dessus peut être produit en continue sur une chatne de fabrication d'un substrat grâce à son application facile et rapide. Le copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle est beaucoup plus stable que les adhésifs liquides en assurant une opération propre qui peut Qtre exécutée sur une chatne de production. Le stratifié réalisé en utilisant le copolymère ci-dessus présente une faible vitesse de propagation de la flamme qui le rend utile comme agent freinant la combustion. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une élévation schématique d'une partie d'une channe de production d'une nappe ou mat de fibres de verre recouvert d'un rev & ement, représenté sur un#transpor- teur continu avec un dispositif d'alimentation en matière de liaison appliquée sous forme de petites masses individuelles, un dispositif de chauffage pour activer la matière de liaison et un appareil de support et de guidage pour appliquer un revêtement à la nappe ou mat selon le procédé de la présente invention et l'objet produit ;; la figure 2 est une élévation schématique de la channe de production représentée sur la figure 1 qui est modifiée pour appliquer la matière de liaison sous forme d'une pellicule qui colle le revêtement à la nappe ou mat ; et la figure 3 est une coupe transversale * #rande échelle d'un stratifié selon la présente invention. Les figures 1 à 3 représentent un appareil de production et un produit réalisé par ce dernier qui a la propriété de freiner la combustion et qui est destiné en particulier à être produit en continu sur une channe de production d'un substrat. La figure 3 représente une forme de réalisation préférée du produit sous forme d'un stratifié tO dans lequel le substrat est une nappe t2 de fibres de verre dont le liant est mari pour quelle conserve sa forme. La couche intermédiaire 14 est en un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle qui colle une feuille de revêtement constituée par un clinquant d'aluminium 16 à la nappe 12, le stratifié 10 étant constitué par les trois couches ou épaisseurs. La couche d'adhésif 14 peut être soit continuewsoit discontinue. Le stratifié 10 peut être constitué par d'autres feuilles de revêtement, telle utun clinquant d'ettaib par exemple, ou d'autres substrats convenables comprenant des mats et panneaux de fibres de verre ainsi que des produits non fibreux. Le stratifié 10 convient tout particulièrement comme agent freinant la combustion à cause de sa faible vitesse de propagation de la flamme. L'utilisation de la couche 14 de copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle comme liant adhésif confère au stratifié 10 la propriété de ne propager la flamme que sur une longueur de 4,5 mètres. La dis tance de propagation de la flamme est mesurée dans un tunnel de propagation de 7,5 mètres suivant la méthode ASTM E 84-61. Le clinquant est exposé à la flamme et est fendu au centre le long du stratifié 10 qui est étendu sensiblement sur toute la longueur du tunnel. Les résultats obtenus se comparent favorablement avec ceux d'un stratifié lié par un adhésif liquide comportant le même clinquant de revêtement et le meAme substrat de fibres de verre qui assurent également une propagation de la flamme de 4,5 mètres dans les mêmes conditions d'essai. Par conséquent, le stratifié 10 est utile comme matériau pour cloison pare-feu et convient comme matériau d'isolement pour des constructions à l'épreuve du feu. En plus de la propriété de freiner la combustion du stratifié ci-dessus, la couche 14 du copolymère ci-dessus assure une excellente liaison entre le clinquant 16 et la nappe 12. Par conséquent, le stratifié 10 résiste également à une déstratification et à un gondolage du clinquant 16 par rapport à la nappe 12. Un avantage du stratifié 10 réside dans le fait que la couche de copolymère 14 est une matière sèche qui peut eAtre activée à l'état collant par la chaleur appliquée au moment du collage ou d'une façon générale immédiatement avant ce dernier. Le reste du temps, la couche du copolymère sec est chimiquement et physiquement stable et est plus facile à manipuler que les adhésifs liquides précédemment utilisés pour coller les composants d'un stratifié freinant la combustion. En outre, la couche de copolymère 14 permet une application plus rapide du clinquant 16 à la nappe 12 que les adhésifs liquides, car la couche 14 peut être réglée avec précision pendant son application à des matières se déplaçant à grande vitesse.Pour les raisons ci-dessus, la couche de copolymère 14 s'est avérée convenir pour etre appliquée à la nappe 12 en continu pendant la production de cette dernière. On dispose de deux modes d'application de la couche d'adhésif 14. Un mode applique la couche de copolymère 14 sous forme d'une poudre et l'autre sous forme d'une pellicule. La figure 1 représente une opération de production à la chaîne en utilisant le copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle sous la forme d'une poudre, dans laquelle la poudre est stockée dans une trémie 18 au-dessus de la nappe 12. Cette dernière est supportée par un transporteur 20, par exemple du type perforé continu, qui fait avancer la nappe 12 dans le sens de la flèche en regard de la trémie 18. A mesure que la nappe 12 passe sous la trémie 18, la poudre est déposée sur la surface supérieure de la nappe 12 sur toute sa largeur. Le débit de la poudre est coordonné avec la vitesse d'avance de la nappe 12 pour répartir la poudre sous forme d'une couche uniforme 14 répartie sur toute la surface supérieure de la nappe 12.A mesure que la nappe 12 con- tinue son avance, la couche de copolymère 14 déposée sur la nappe 12 passe sous un dispositif de chauffage 22 qui chauffe la couche de copolymère 14 de manière à la ramollir. A l'état ramolli, la couche de copolymère 14 est collante, ce qui lui donne les caractéristiques d'un adhésif. La température de ramollissement de la couche de copolymère 14 est comprise dans la plage de 1490in 182oC dans laquelle la matière devient collante mais ne fond pas. La fusion de la couche de copolymère 14 nécessite une température plus élevée qui sera donnée ciaprès et assure l'agglomération de la couche de copolymère 14 pour lui permettre de s'écouler plus facilement sur et contre les couches en contact du stratifié 10.A l'état ramolli, la couche de copolymère 14 peut être facilement façonnée de manière à etre moulée sur les couches en contact du stratifié sous une légère pression, mais elle ne peut pas couler. Entre les plages de ramollissement et de fusion, il existe apparemment une zone de transition dans laquelle les deux états existent simultanément. L'état fondu nécessite plus de chaleur mais moins de pression de liaison, tandis que l'état ramolli nécessite moins de chaleur et est physiquement plus stable, en réduisant au minimum les difficultés d'alignement et de repérage des couches. Par conséquent, chaque état a ses avantages particuliers et chaque état de la couche de copolymère 14 lui permet de jouer le rôle d'un adhésif pour coller les cou ches du stratifié 10.La quantité de chaleur est appliquée à la couche de copolymère 14 en réglant la température du dispositif de chauffage 22 par rapport à la vitesse d'avance de la nappe 12. En plus de leurs excellentes caractéristiques adhésives et de leurs propriétés de freiner la combustion, les copolymères de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ont l'avantage de posséder des caractéristiques physiques favorables pour des procédés de liaison ou de collage et une plage avantageuse de températures de collage lorsqu'ils sont appliqués à des panneaux ou mats de fibres de verre. Habituellement, on utilise des résines phénoliques dans de tels panneaux et mats, en imposant ainsi une limite supérieure de température d'environ 260tC auX rocédés de fabrication auxquels elles doivent être soumises.Les copolymères présentent une plage de fusion comprise entre 2040 et 232OC, la limite inférieure dépendant directement du poids moléculaire du copolymère et en outre du fait que le copolymère est plastifié ou non. La limite supérieure correspond à la dégradation qui se produit à la température correspondant au début du dégagement de chlore par le copolymère. Dans ces limites de température, le ramollissement et la liquéfaction du copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle donnent une matière qui s'écoule facilement pour venir en contact adhésif avec le revêtement et les fibres de verre sans nécessiter une forte pression. Il suffit d'une faible chute de température dans cette plage pour solidifier la matière. Les limites de pression sont déterminées par la nature du substrat, en particulier sa résistance à la compression. Ceci signifie qu'une pression suffisamment forte pour endommager les liaisons entre les fibres de la masse de verre est indésirable car le verre ne retrouve pas son épaisseur lorsque l'application de la pression est supprimée et, par conséquent, ses qualités calorifuges sont altérées. 2 En pratique, des pressions comprises entre 0,35 et 1,05 kg/cm , lorsque l'adhésif est à la température de fusion pendant une demi-seconde environ, donnent une excellente liaison. Lorsque la couche collante de copolymère 14 quitte le dispositif de chauffage 22, eLld est à l'état lui permettant d'adhérer au clinquant 16 qui est déroulé à partir d'une bobine 24 supportée par un mandrin rotatif 26. Le clinquant 16 est déroulé de la bobine 24 par deux rouleaux d'avance nze- nés 28 qui sont en contact avec le clinquant 16 passant entre eux. Comme l'indique une flèche sur la figure 1, le clinquant 16 passe autour d'une partie de la circonférence d'un rouleau presseur 30 qui est sensiblement tangent à la surface de la nappe 12, et il passe ensuite sous des rouleaux de refroidissement 32.Le rouleau presseur 30 applique juste la pression nécessaire perpendiculairement à la surface de la nappe 12 pour maintenir le clinquant passant entre le rouleau presseur 30 et la nappe 12 en contact intime avec la couche collante de copolymère 14 et ladite nappe 12. Ainsi, le clinquant 16 converge à mesure qutil s'avance le long de son trajet en direction du rouleau presseur 30, par rapport à la nappe 12 et à la couche de copolymère 14 stavançant le long d'un autre trajet, de manière que le clinquant 16, la nappe 12 et la couche de copolymère 14 suivent un trajet commun. Le rouleau presseur 30 constitue un guide--pour déterminer la trajectoire suivie par le clinquant 16 afin qutil converge vers le trajet suivi par la nappe 12 et la couche de copolymère 14 pour former le stratifié 10. L'alignement et le repérage du clinquant 16 et de la nappe 12 sont assurés par les rouleaux de refroidissement 32 qui sont agencés de manière à extraire la chaleur du stratifié 10 et à solidifier 11 adhésif. Un moyen d'extraction de la chaleur peut être constitué par de l'eau de refroidissement introduite à l'intérieur des rouleaux 32. L'adhésif constitué par le copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ne nécessite que l'application au stratifié d'une pression suffisante pour empêcher un mouvement relatif entre le clinquant 16 et la nappe 12 pendant que la couche de copolymère 14 est à l'état fondu.Le refroidissement de la couche 14 audessous de la température de fusion de 204OC et avantageusement au-dessous de la plage de ramollissement comprise entre 149O et 182oC a pour effet de solidifier la couche 14 et assure une liaison entre le clinquant 16 et la nappe 12. On prévoit un nombre suffisant de rouleaux de refroidissement 32 pour rendre la couche de copolymère 14 non collante par solidification ou refroidissement avant que le stratifié dépasse le dernier rouleau de refroidissement 32.Etant donné que la pression de contact est maintenue sur le stratifié 10 entre le rouleau presseur 30 et le dernier des rouleaux de refroidissement 32, un mouvement relatif entre le clinquant 16 et la nappe 12 est empêché pendant la période intermédiaire pendant laquelle la couche de copolymère 14 est à l'état fluide ou collant. Le stratifié 10 est stabilisé par solidification de la couche de copolymère 14 avant que la pression de contact soit relsschée. Tous les rouleaux 28, 30 et 32 sont entralanés à une vitesse périphérique correspondant à la vitesse dtavance de la nappe 12. Lorsque le copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle est utilisé sous la forme d'une pellicule, comme on le voit sur la figure 2, la couche de copolymère 14 est déroulée à partir d'une bobine 34 assujettie à un mandrin rotatif 36. La pellicule 14 est avancée à partir de la bobine 34 le long d'un trajet qui converge avec les trajets suivis par la nappe 12 et le clinquant 16. Comme on lsa décrit plus haut, la nappe 12 est avancée le long de son trajet par le transporteur 20 et le clinquant est avancé le long de son trajet à partir de sa bobine 24 supportée par le mandrin 26. Des flèches indiquent le sens de déplacement des matières. Un rouleau de guidage 38 situé sur ou près de la surface supérieure de la nappe 12 est utilisé pour faire converger le clinquant 16 et la couche de copolymère 14.Cette dernière constitue la couche intermédiaire entre le clinquant 16 et la nappe 12. La couche de copolymère 14 s'approche de la nappe 12 suivant un faible angle et est représentée comme étant essentiellement parallèle à cette dernière de manière que la couche 14 soit avancée vers un dispositif de chauffage cylindrique 40 et vicnne en contact avec lui sur une distance minimale pour éviter un préchauffage de la couche 14 avant son entrée en contact avec la nappe 12. Un préchauffage de la couche de copolymère 14 sous la forme d'une pellicule peut élever la température de la pellicule à un point tel qu'elle n'est plus cohé- rente et ne peut plus se supporter elle#meAme. Ainsi, la couche de copolymère 14 est supportée par la nappe 12 lorsqu'elle est chauffée par le dispositif 40.Ce dernier est monté pour tourner et applique une légère pression au stratifié 10 réalisé en faisant converger le clinquant 16, la couche de copolymère 14 et la nappe 12 généralement au point de tangence entre le dispositif de chauffage 40 et la nappe 12. Une huile chaude peut être introduite dans le dispositif 40 pour chauffer le stratifié 10 et ramollir la couche de copolymère 14 à l'état collant. L'application combinée et simultanée de la chaleur et de la pression sollicite le clinquant 16, la nappe 12 et la couche de copolymère 14 en contact intime.La pression de contact est maintenue par une série de rouleaux de refroidissement 42 afin d'éviter un mouvement relatif entre le clinquant 16 et la nappe 12 jusqu'à solidification de la couche de copolymere 14 par suite du refroidissement par les rouleaux 42 comme décrit plus haut pour la forme de réalisation précédente.Comme on l'a indiqué ci-dessus, on peut faire circuler de liteau de refroidissement à l'intérieur des rouleaux 42 pour extraire la chaleur du stratifié 10 et des rouleaux 42. Tous les rouleaux 38 et 42 ainsi que le dispositif de chauffage 40 sont entratnés à une vitesse correspondant à la vitesse d'a- vance de la nappe 12. Le stratifié 10 réalisé en utilisant l'un ou l'autre des procédés ci-dessus impliquant l'utilisation de la poudre ou de la pellicule du copolymère 14 présente la propriété de freiner la combustion décrite ci-dessus. Les procédés conviennent particulièrement bien pour produire le stratifié 10 en continu et, plus particulièrement, sur une chatne pour la production en continu d'un substrat tel que la nappe 12. La couche de copolymère 14 est propre du point de vue fonctionne ment, ce qui permet de l'utiliser sur une channe de production d'un substrat sans l'encrasser. La propreté ainsi que la vitesse d'application de la couche de copolymère ont l'a vantage de permettre la production continue d'un stratifié 10 freinant la combustion sur une chatne de production d'un substrat. Le procédé continu aecroft la production et réduit le prix de fabrication en éliminant le processus d'application d'un revêtement en dehors de la chaste. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit sans sortir du cadre de l1in- vention. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un stratifié freinant la combustion constitué par un substrat, une feuille de revetement et une couche d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle présentant une faible vitesse de propagation de la flamme, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer le substrat le long d'un premier trajet, à répartir uniformément une couche du copolymère sur une surface du substrat, à chauffer la couche du copolymère sur le substrat pour la ramollir à l'état collant, à faire avancer la feuille de revêtement le long d'un deuxième trajet, å faire converger la feuille de revêtement et le substrat sur un trajet commun pour constituer un stratifié, à appliquer une pression au stratifié de manière à maintenir la feuille de reverte- ment, la couche du copolymère et le substrat en contact inti- me, et à maintenir une pression sur le stratifié pendant son refroidissement pour faire durcir la couche du copolymère et coller la feuille de revêtement au substrat 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche du copolymère est répartie sous forme d'une poudre et en ce que l'étape de chauffage de la couche du copo lymère pour la ramollir précède l'étape d'application d'une pression au stratifié afin de laisser le temps nécessaire pour le chauffage de la couche du copolymère sans que la durée de chauffage limite le temps nécessaire pour le collage. 3. Procédé selon la revendication f ou 2, caractérisé en ce que ltétape de chauffage de la couche du copolymère consiste à chauffer ladite couche à la température de fusion. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement du stratifié consiste à refroidir le copolymère au-dessous de la température de ramollissement. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer le copolymère à une température comprise entre 149O et 232QC et à soumettre le stratifié à une pression, pendant qu'il est chauffé, qui est inversement proportionnelle à la température et comprise entre 0,35 et 1,05 kg/cm