Brevet FR2189208A1 — publié le 19740125

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une matière d'emballage à plusieurs couches, dont la couche médiane est formée d'une mousse et les deux couches de revêtement, d'une matière plus résistante. On a déjà proposé des matières d'emballage comportant une couche de mousse fixée par exemple à deux couches de revêtement de papier. Dans ce cas, une feuille de mousse extrudée est fixée aux deux bandes de papier, et il est même possible d'extruder directement la mousse entre les deux couches de revêtement. Etant donné ce mode de fabrication et, en particulier le prix relativement élevé de la mousse, de telles matières sont encore plus onéreuses que le carton ondulé par exemple, et elles n'ont donc pu être utilisées à des fins d'emballage courantes. Les feuilles de mousse de polystyrène extrudées utilisées pour cette fabrication ont un poids spécifique dépassant habituellement 70 g/l et, exceptionnellement, d'au moins 30 g/l. Par le procédé d'extrusion, on ne peut pas fabriquer de feuilles de mousse de polystyrène plus légères et, par conséquent, moins coûteuses. Le but de la présente invention est doirocu- rer une matière d'emballage meilleure et plus légère comportant une mousse et de proposer différentes formes d'emploi de celleci. Suivant l'invention, on utilise comme mousse une matière synthétique expansée en bloc et tranchée de façon courante de ce bloc, de préférence une feuille de mousse de polystyrène d'un poids spécifique de 20 à 7 g/l, que l'on fixe au moyen d'un adhésif convenable à des couches de revttement de papier, de feuille'de matière synthétique non expansée et/ou de feuille d'aluminium. Pour fabriquer un bloc de mousse à partir d'un polymèrisat en perles contenant les adjuvants formateurs de mousse, on produit une certaine expansion des perles par traitement à l'eau chaude au cours d'une première phase de travail. Les perles sont ensuite déposées dans un récipient dans lequel de la vapeur augmente leur expansion jusqu'à cegltelles remplissent complètement le récipient et se lient les unes aux autres. Dans la matière tranchée, on peut encore voir les différentes perles expansées, qui, en se rencontrant, ont pris la forme de polygones irréguliers ; selon l'importance de l'empan sion préalable, les perles prennent des dimensions de l'ordre d'environ 5 à 15 mm. Les différentes perles ont une structure expansée. La dimension des petites bulles n'est pas aussi faible que dans le cas d'une matière extrudée.Lors de la traction ou d'une flexion trop forte, la feuille s'arrache irrégulièrement suivant les bords des différentes perles ou polygones. Pour fabriquer la matière d'emballage conforme à l'invention, on utilise comme couche de mousse une couche d'une épaisseur de 1 à 5 mm et, de préférence, d'au moins 2 mm. Dans le cas de la couche de mousse de polystyrène, à laquelle on donne la préférence pour cette fabrication, on estime particulièrement avantageux que le poids spécifique soit de 10 à 16 g/l, en particulier de 12 à 14 g/l, car une telle couche donne, lorsqu'on utilise des couches de revêtement convenables, une matière d'emballage comparable à un carton ondulé d'épaisseur approximativement identique et même de meilleure qualité que ce carton.Alors que celui-ci est très rigide dans le sens des ondulations, sa rigidité est nettement moindre dans l'autre sens. La matière d'emballage conforme à l'invention présente au contraire approximativement la même rigidité dans les deux sens. De plus, sa couche de mousse étant intercalée, elle présente l'avantage d'avoir une suface parfaitement lisse, tandis que les ondulations du carton apparaissent à la surface de celui-ci. La matière d'emballage fabriquée suivant le procédé conforme à l'invention présente une forte rigidité après le collage des couches. C'est pourquoi il est avantageux d'effectuer l'impression des couches de revêtement avant leur collage à la couche de mousse. De plus, on a l'avantage de pouvoir recourir à de précieux procédés d'impression en demi-ton, et à l'impression en héliogravure comme à l'impression offset. Comme adhésif entre les couches de revOte- ment et la couche de mousse, on utilise avantageusement un adhésif collant à chaud, de préférence, à base de colle d'os. On peut également obtenir une bonne adhérence entre les couches de revêtement et la couche de mousse en utilisant un adhésif fondant à chaud. On peut aussi utiliser des adhésifs solubles dans l'eau ainsi que des dispersions aqueuses. Ces dernières peuvent être utilisées pour un doublage par voie humide ou pour un doublage à sec. De plus, des vernis adhésifs peuvent être utilisés dans le procédé de doublage à sec. On doit avoir recours au doublage à sec lorsqu'on colle des couches de revêtement en matière dense, comme les feuilles de matière synthétique ou les feuilles d'aluminium. Lorsqu'on utilise du papier pour former la couche de revetement externe, le papier doit avoir unpoids au mètre carré de 80 à 250 g/m . La couche de revêtement qui se trouve à l'intérieur d'un récipient fabriqué en la matière faisant l'objet de l'invention peut être formée du même papier ou d'un papier plus léger. La matière d'emballage fabriquée au moyen d'une couche intercalaire de mousse très légère et de couches de revêtement, éventuellement imprimées au préalable, peut être façonnée en fonction de l'usage auquel elle est destinée, par exemple Otre-marquée de lignes de pliage de la manière habituelle. De plus, il est possible de fixer différentes parties de la matière l'une à l'autre. Ceci peut avoir lieu de façon courante, par collage des deux parties d'un joint à recouvrement. Suivant une particularité de l'invention, il est toutefois prévu que l'épaisseur du joint de la matière à plusieurs couches ne soit pas sensiblement supérieure à l'é- paisseur totale de cette matière. A cet effet, seules les couches de revêtement des deux parties se recouvriront, tandis que les deux couches de mousse seront unies bout à bout. De p#us, la matière fabriquée selon le procédé conforme à l'invention permet de comprimer, lors de la formation d'un joint collé ou soudé, deux-épaisseurs superposées de matière à plusieurs couaches - que l'on soumet simultanément à un chauffage au cours duquel la structure expansée des couches médianes disparaft - de façon que l'épaisseur du joint, qui comporte deux fois le nombre de couches de la matière, soit sensiblement égale à une épaisseur de cette matière. Après la fixation, on peut soumettre la matière à un traitement thermique destiné à lui donner des arê- tes arrondies et on peut également la façonner à lrétat chaud, par exemple pour former des cuvettes plates. Le dessin schématique annexé illustre quelques exemples relatifs à la fabrication d'une matière d'emballage suivant le procédé conforme à l'invention Sur ce dessin la figure l représente une matière formée de plusieurs couches la figure 2 est une vue en coupe représentant la matière déformée par une rainur#e la figure 3 est une vue en cnupe représentant la matière marquée d'une empreinte la figure 4 est une vue représentant la fixation de deux-extrémités de la matière la figure 5 est une vue en coupe représentant une autre fixation de deux extrémités de la matière la figure 6 est une vue en coupe représentant le corps, fabriqué suivant l'invention , d'une botte approximativement rectangulaire ; et la figure 7 représente la structure cellulaire de la couche de polystyrène expansé. Suivant le procédé conforme à l'invention, on fixe, comme l'indique la figure 1, une couche de mousse 1 à une couche de revetement interne 2 et à une couche de revOte- ment externe 3. La fixation est assurée par un adhésif 4, qui peut être appliqué à la couche de revêtement ou à la couche-de mousse. La couche de mousse est avantageusement en polystyrène d'un poids spécifique de 10 à 15 g/l. L'épaisseur de la couche de mousse est par exemple d'environ 2 ou 3 mm. La couche de revêtement externe 3 au moins, formée de papier ou d'une feuille d'aluminium, est imprimée avant d'être fixée à la mousse et est éventuellement revetue d'un vernis.Lorsqu'on utilise comme couche de revttement une feuille de polyoléfine, colorée par exemple, avantageusement une feuille-de polystyrène non expansé, feuille qui peut éventuellement aussi être formée d'une combinaison de feuilles en plusieurs plis, il est également avantageux de prévoir une image imprimée sur la couche de revêtement externe avant de la fixer à la mousse. On peut également prévoir des combinaisons dans lesquelles l'une des couches de revêtement est par exemple une feuille de polyoléfine et l'autre, du papier. Sur les figures 2 à 6, on n'a pas représenté la couche d'adhésif 4. Comme l'indique la figure 2, la matière peut former une rainure - comme c'est par exemple nécessaire pour la fabrication d'un récipient pliant - sans que la structure expansée n'en souffre. La figure 3 représente une ligne de pliage marquée par empreinte. Pour former cette ligne, on utilise un outil chauffé, que l'on fait éventuellement agir après avoir préchauffé la matière. Par ce procédé, il est possible que la structure expansée de la couche intermédiaire disparaisse totalement ou, comme l'indique la figure 3, partiellement. La figure 4 représente un joint bout à bout de deux extrémités de la matière. Tandis que les couches de mousse la et lb sont jointes bout à bout, les couches de revbtement 2a et 2b peuvent autre décalées latéralement par rapport au point de jonction des couches la et lb, ou il est possible de coller les couches de revêtement 3a et b qui se superposent dans la zone 6 du joint. La figure 5 illustre une autre possibilité de jonction. Ici, les deux extrémités de la matière sont tout d'abord superposées, puis sont comprimées sous l'effet de la chaleur, de sorte que la couche de mousse, dans la zone 6 du joint, perd sensiblement sa structure expansée. La zone 6 a une épaisseur qui, selon la pression exercée et la température et selon l'épaisseur initiale de la couche de mousse, est égale ou inférieure à l'épaisseur d'une extrémité de la matière. La figure 6 représente une zone 6 dans laquelle le joint, par la compression, a atteint une épaisseur inférieure à celle de la matière. La figure 6 indique qu'il est possible de courber la matière sous l'effet de la chaleur à un rayon relativement faible dans les zones d'angle arrondies 7 Si la matière formée par liaison des couches est courbée sous l'effet de la chaleur et se refroidit dans cette position, on peut obtenir des déformations permanentes. Une formation de plis se produisant dans la couche interne de la matière dans le cas de certains rayons de courbure peut être maintenue par une déformation de la couche de mousse qui a lieu sous l'effet de la chaleur. Des récipients fabriqués à partir d'une matière ainsi déformée se caractérisent également par une rigidité extrtmement bonne.Dans ces récipients, après un préchauffage convenable, on peut prévoir des rainures périphériques internes et/ou externes destinées à l'emboftement de couvercles ou au sertissage des fonds. Il est également possible de prévoir au coté interne, dans le sens longitudinal, des rainures permettant de faire coulisser des cloisons Une autre façon de produire des déformations permanentes dans la matière conforme à l'invention est de procéder par emboutissage après préchauffage convenable. De cette façon, on peut par exemple obtenir des cuvettes plates. À l'emboutissage conviennent en particulier les matières qui comportent des couches de revêtement en feuille de matière synthétique. Bien que précédemment on ait cité essentiellement le polystyrène comme mousse, il na fglt pas exclure d'autres matières synthétiques expansées en bloc, en particulier les copolymèrisats du polystyrène. Outre sa grande rigidité et son faible poids, à àl'emploi d'une couche intermédiaire de mousse très légère, la matière d'emballage fabriquée selon le procédé conforme à l'invention présente d'excellentes propriétés d'amortissement des chocs et d'isolement thermique et, contrairement au carton ondulé, elle présente des arêtes nettes. Cette matière peut être utilisée à de multiples fins, Elle peut servir à fabriquer des bottes , notamment des boutes pliantes, des panneaux d'a-fichagey des présentoirs ou d'autres objets publicitaires auquel cas il est avantageux que la feuille de revêtement visible puisse être imprimée de toute manière voulue avant d'être unie à la couche# de mousse. Si les couches de revêtement sont en une matière résistant à l'humidité, la matière d'emballage conforme à l'invention et les récipients qu'on en forme peuvent contenir des produits humides. La figure 7 est une vue, tirée d'une photo, d'une feuille de mousse de polystyrène de faible poids, conforme à l'invention. La structure cellulaire de la matière apparat clairement. Le rapport est 1:1. On donnera ci-après quelques exemples. Exemple 1 Lors de la première phase de travail, on applique, dans un "dixon coater", sur un papier à base de vieux papiers de 100 g/m, de la colle d'os sous forme d'une solution aqueuse à 60 % a' environ 500C. Le poids de colle déposé est d'environ 2O#g/m2, rapporté à la colle sèche. Sur la couche de colle encore humide, on presse une feuille de mousse de polystyrène tranchée, d'une épaisseur de 2,2 mm, d'un poids par unité de surface de 42 g/m2 et d'un poids spécifique de 19 g/l. On fait passer le tout dans un tunnel de séchage de 4 m de longueur, à une vitesse de 8 m/rn et à une température d'air d'environ 800C. La matière est enroulée à l'extrémité de la machine. Au cours d'une deuxième phase de travail, on applique, en la même quantité et de la même façon, de la colle d'os, au c#té écru d'un carton Chromo-Duplex d'un poids de 200 g/m2 et au poste de doublage par voie humide, on presse sur la couche de colle la matière obtenue au cours de la première phase de travail, appliquée par sa face matière synthétique. Comme la matière doublée obtenue est tellement rigide qu'elle ne peut s'infléchir sur des rouleaux de guidage ni être enroulée, elle suit, au sortir du poste de doublage, un trajet rectiligne vers la cisaille, qui la coupe en feuilles de 1 m de longueur.La matière conserve ainsi l'humidité dont elle s'est chargée au cours du doublage et elle ne se débarrasse de cette humidité que peu à peu, lors de son emmagasinage et de son façonnage subsé- quents. Elle est façonnée de la manière usuelle en boStes-pli- antes, ce qui est possible sans difficulté. La matière en feuille non façonnée a été soumise à quelques essais, qui ont permis de relever les valeurs suivantes Résistance au percement suivant la DIN 53.142 s 29 kg x cm. Rigidité Bischoff (au moyen de l'appareil décrit dans la "Verpackungs-Rundschau", fascicule 1, 1970 "technisch-wissens- chaftliche Beilage", page 8, Fig. 11) : dans le sens longitudinal (. dans le sens des fibres de la couche de revêtement) 1210 g, dans le sèns transversal 1190 g. ExemDls 2 Comme dans le premier exemple, on produit une matière doublée. Ici, on utilise toutefois une feuille de mousse de polystyrène extrudée d'une épaisseur de 2,2 mi, d'un poids par unité de surface de 76 g/m2 et d'un poids spécifique de 34 g/l. Cette matière peut également être façonnée sans difficulté, de la manière courante, pour la fabrication de bottes pliantes. Sa résistance au percement est de 28 kg x cm. Sa ri gidité Bischoff est de 1870 g dans le sens longitudinal et de 1310 g dans le sens transversal (on suppose que la feuille de mousse de polystyrène s'est, lors de l'extrusion, orientée dans une certaine mesure dans le sens longitudinal).La comparaison entre les deux exemples permet de constater que, malgré le poids de polystyrène utilisé sensiblement plus élevé - exprimé par unité de surface - la résistance des deux matières au percement est presque identique. Quant à la rigidité, qui joue un r81e important pour la stabilité de forme des boites pliantes, elle ne s'est que faiblement accrue dans le sens transversal pour la matière décrite dans le deuxième exemple. En ce qui concerne les propriétés d'emploi d'lme matière première pour la fabrication de bottes pliantes, il importe de considérer comment se présente la résistance minimum par rapport aux deux sens de la matière. Dans le cas de la matière décrite dans le premier exemple, la position du flan par rapport à la direction de plus grande résistance ne joue aucun rôle. Les flans peuvent donc se disposer de façon quelconque dans la bande de matière.Dans le cas de la matière décrite dans le deuxième exemple, il faut tenir compte de la différence de résistance, même dans le cas de la formation des emballages. Exemple 3 On applique au moyen du "dixon coater" environ 5 g/m2 (sur base du poids sec) d'un adhésif à deux composants à base de polyuréthanne sur une feuille de chlorure de polyvinyle dur non orienté, de qualité emboutie, du type Euro phan NZ 100, d'une épaisseur de 100 F . On-fait sécher l'enduit d'adhésif dans un tunnel de séchage à luie tempéatu- re d'air d'environ 800C, à une vitesse de 8 mZmn . Au poste de doublage à sec, on applique sur la matière une feuille de mousse de polystyrène tranchée, d'une épaisseur de 2 mm, d'un poids par unité de surface de. 23 g/i2 et d'un poids spécifique de 11 g/l.Au cours d'une deuxième phase de travail, on procède de la manière décrite plu8 hant mais après la première phase de travail, au poste de doublage à sec, la matière a été doublée au caté polystyrène et a été guidéesiiivant un trajet rectiligne vers la cisaille pour autre coupée an feuilles d'une longueur de 1 m. Les feuilles restent empilées pendant 10 jours environ, de façon que l'adhésif à deux composants durcisse. De la matière ainsi doublée, on forme des cuvettes de 30 mm de profondeur dans une machine à emboutir de la firme Illig. Dans cette machine, l'échauffement est produit par des radiateurs infrarouges de type courant. Le formage ne présente aucune difficulté. Exemple 4 2 À un papier kraft blanchi de 80 g/rn , on fixe au moyen de colle d'os (cf. exemple 1) une feuille de mousse de polystyrène d'une épaisseur de 3 mm, d'un poids par unité de surface de 52 g/m2 et d'un poids spécifique de 14 g/l. Au cours d'une deuxième phase de travail, on enduit une feuille d'aluminium de 12 JI d'épaisseur d'un adhésif à deux composants (cf. exemple 3), on laisse sécher la colle et, à un poste de doublage à seç, on double la matière obtenue au cours de la première phase de travail de la feuille d'aluminium, puis on dirige le tout suivant un trajet rectiligne vers la cisaille. Cette matière se caractérise par son étanchéité absolue aux gaz et à la vapeur d'eau ainsi que par son imperméabilité à la lumière. Lorsque des emballages sont faits d'une telle matière, la couche d'aluminium se trouvant à l'extérieur, ils réfléchissent les rayons lumineux et les rayons calorifiques.La couche de mousse de polystyrène représente un isolant additionnel de la chaleur par contact, si bien que la matière offre une double protection contre les effets de la chaleur, ce qui est par exemple important lorsqu'elle est utilisée à la fabrication d'emballages pour produits réfrigérés. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une matière d'emballage à plusieurs couches, dont la couche médiane est formée d'une mousse et les couches de rev#tement, d'une matière plus résistante, caractérisé en ce qu'on utilise comme mousse une matière synthétique expansée en bloc et tranchée du bloc de la manière habituelle, de préférence une feuille de mousse de polystyrène d'un poids spécifique de 20 à 7 g/l, à laquelle on fixe des couches de rev8tement en papier, en feuille de matière synthétique non expansée et/ou en feuille d'aluminium, au moyen d'un adhésif convenable. 2. Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la feuille de mousse a une épaisseur de 1 à 5 mm et, de préférence, d'au moins 2 mm. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le poids spécifique de la mousse est de 10 à 16 g/l et, en particulier, de 12 à 14 g/l. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'une des couches de revêtement au moins est imprimée avant le collage. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que plusieurs parties de la matière sont fixées l'une à l'autre de façon que l'épaisseur du joint ne dépasse pas l'épaisseur totale de la matière. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'à 11 endroit du joint, deux épaisseurs de la matière à plusieurs couches sont superposées et sont comprimées, tout en étant chauffées, la structure expansée des couches médianes disparaissant alors au moins partiellement, et au moins les deux couches de revêtement superposées étant collées ou soudées l'une à l'autre. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière formée par liaison des couches, est courbée sous l'effet de la chaleur de façon à présenter des arêtes arrondies. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la matière formée par liaison des couches, est façonnée à l'état chaud par emboutissage.