Brevet FR2306063A1 — publié le 19761029

La présente invention concerne des feuilles renforcées ainsi qu'un procédé et un appareil pour leur fabrication continue sous forme de bandes, ces feuilles étant renforcées par des bandelettes qui se croisent. On sait que la résistance mécanique, surtout la résistance au déchirement, de feuilles ou de bandes de papier peut être sensiblement augmentée par l'incorporation de tissus, de tricots ou d'ensembles étalés de fils métalliques ou encore de monofilaments étirés d'une matière plastique. La mise en place des fils de renforcement peut être effectuée directement lors de la fabrication des feuilles, ou par revêtement ou interposition dans le cas de feuilles finies Lors de renforcements par des fils thermoplastiques étirés, on a recours à des procédés de doublage ou de revêtement dans lesquels la température peut être maintenue si basse, ou la durée d'action de la chaleur si courte, qu'aucune désorientation de la matière des fils ne se produit. Les tissus et les tricots peuvent être utilisés sans difficultés, étant donné qu'on réunit, dans ce cas, des bandes finies à une ou plusieurs feuilles. On peut réaliser le même effet de renforcement avec des fils qui se croisent, l'opération supplémentaire de tissage ou de tricotage disparaissant. Toutefois, on n'a encore décrit jusqu'à maintenant aucun procédé utilisable en pratique et économique pour réaliser de façon continue de telles structures croisées et les fixer jusqu'à leur liaison (ou solidarisation) avec la feuille.On connaît, certes, des dispositifs pour intercaler des fils longitudinaux et transversaux séparé sentre des feuilles sous la forme de bandes, mais ces dispositifs sont très compliqués et fonctionnent beaucoup plus lentement qu'une installation moderne de fabrication de feuilles par extrusion (voir le premier fascicule publié de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne NO 1 411 335 et le brevet français publié sous le NO 2 047 974). On a aussi proposé (voir le brevet français NO 1 549 099 et le premier fascicule publié de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne NO 1 801 957) de renforcer des feuilles par des nappes de fibres non tissées ou des bandes de fibres coupées.Mais, pour une même quantité de fibres, le renforcement ainsi réalisable est moindre qu'avec les tissus ou les structures croisées, soit parce que les fils sont désordonnés, soit parce que l'orientation est moins marquée ou qu'elle est seulement unidirectionnelle. Cela étant, la Demanderesse a trouvé un procédé très avantageux pour fabriquer en continu des feuilles renforcées par des éléments en croix, procédé qui peut retre adapté à la vitesse des installations modernes de fabrication de feuilles, de sorte que l'incorporation des éléments de renfôrcement peut être réalisée directement après la fabrication des feuilles. L'invention concerne par conséquent une feuille renforcée constituée par deux feuilles de couverture entre lesquelles des bandelettes obliques se croisant sont incorporées par soudage, ainsi qu'un procédé de fabrication continu de feuilles renforcées par des fibres qui se croisent, lequel procédé est caractérisé en ce qu'un ensemble de bandelettes est placé en zigzag entre deux feuilles de même largeur, qui avancent, par un peigne animé d'un mouvement transversal alternatif, ces bandelettes étant fixées à leurs points de changement de direction à droite et à gauche des feuilles par des chaines à crochets, et en ce que l'ensemble ainsi réalisé, constitué par les deux feuilles de couverture et les bandelettes tendues et se croisant, est comprimé et solidarisé, après sa séparation des chaines à crochets, à l'aide de cylindres de doublage chauffés. On obtient par ce procédé des feuilles renforcées avec des bandelettes orientées qui se croisent et sont placées tout à fait régulièrement et en ligne droite dans la feuille composite. L'angle de croisement des bandelettes dépend des vitesses relatives des feuilles et du peigne. On opère de préférence avec un ensemble de bandelettes dont la largeur est égale à deux fois la distance entre les chaînes à crochet. Si les deux feuilles et les chaînes à crochets avancent pendant une course transversale du peigne d'une quantité égale à la distance des deux chaînes à crochets, les bandelettes se croisent à angle droit. Les feuilles de recouvrement peuvent avoir été fabriquées par un procédé quelconque. Il est évidemment possible de les prélever sur des rouleaux. Toutefois, il est particu lièrement avantageux de confectionner les deux feuilles de recouvrement par découpage d'une feuille soufflée en gaine et de les doubler directement après cette confection par les bandelettes de renforcement. Les bandelettes de renforcement sont réalisées par des procédés connus, de préférence par découpage et étirage a partir d'une feuille.On peut les enrouler entre temps et les traiter ensuite à partir des rouleaux obtenus. I1 est cependant préférable de fabriquer aussi l'ensemble de bandelettes directement par découpage et étirage d'une feuille qui vient d'être extrudée, puis de les intercaler entre les feuilles. Ceci présente l'avantage de supprimer l'opération d'enroulement et de fournir les bandelettes sous forme de rubans sans fins, de sorte qu'aucun changement de bobines n'est nécessaire. L'avantage particulier du procédé selon l'invention consiste en ce qu'on peut réaliser directement en une seule opération la feuille renforcée en partant des granulés ou des poudres correspondantes pour les feuilles de recouvrement et les bandelettes. On peut utiliser comme matières premières pour les feuilles toutes les matières thermoplastiques qui peuvent être transformées en feuilles et soudées, ainsi que collées à chaud. On utilise de préférence du polychlorure de vinyle (PCV) souple ou des polyoléfines, telles que le polyethylene, le polypropylène ou des copolymères d'éthylène et de propylène mélangés entre eux ou avec jusqu'à 20 % en poids d'autres a-oléfines, telles que le butene-1, le pentène-l ou l'hexane-l. On peut utiliser aussi, à la place de ces feuilles, des bandes de "papier" fabriquées en tout ou partie à partir de fibres thermoplastiques, par exemple de fibres de polyéthylène. Toutes les matières thermoplastiques à partir desquelles on peut confectionner des bandelettes conviennent pour la fabrication de celles-ci. Le polychlorure de vinyle dur, le polyéthylène linéaire de densité comprise entre 0,94 et 0,96 et le polytéréphtalate d'éthylène-glycol conviennent particulièrement bien. Pour assurer une bonne liaison, on utilise de préférence, pour les bandelettes et pour les feuilles de recouvrement, des matières apparentées, la température de ramollissement de la feuille devant toujours être un peu inférieure à celle des bandelettes, cela afin d'éviter lors du doublage une désorientation de la matière étirée de ces dernières.C'est ainsi par exemple qu'on peut renforcer des feuilles de polychlorure de vinyle souple par des bandelettes de polychlorure de vinyle dur, ou des feuilles de polyéthylène par des bandelettes de polypropylène, ou des feuilles d'un copolymère de propylène avec une faible proportion d'éthylène par des bandelettes de polypropylène ou de polytéréphtalate d'éthylène-glycol. Un ensemble stratifié constitué par des feuilles de polyéthylène haute pression de densité comprise entre 0,92 et 0,94 et des bandelettes de polyéthylène basse pression de densité comprise entre 0,945 et 0,96 ou de polypropylène se comporte particulièrement bien. L'utilisation de bandelettes à la place de monofilaments présente l'avantage qu'on peut réaliser l'ensemble de celles-ci à partir d'une feuille. De plus, pour une aire donnée de leur section transversale, les bandelettes augmentent moins l'épaisseur que des fils de section circulaire, de sorte que les feuilles sont moins écartées après doublage et se soudent mieux. L'épaisseur des bandelettes est comprise de préférence entre 15 et 40 pm, mieux encore entre 20 et 30 vm. Leur largeur devrait être comprise entre 1 et 20 mm, de préférence entre 3 et 8 mm. La distance entre les bandelettes est naturellement fonction de l'utilisation ultérieure de la feuille et de la résistance mécanique demandée. Elle devrait être au moins égale à la largeur des bandelettes. Pour des feuilles légères, cette distance peut atteindre jusqu'à 100 mm, et même plus dans des cas spéciaux. La distance des bandelettes est de préférence comprise entre 5 et 20 mm. Les feuilles renforcées selon l'invention conviennent pour tous les types d'applicatIons pour lesquelles une grande résistance à la rupture de la feuille a de l'importance. Elles peuvent, entre autres applications, être utilisées comme matériaux d'emballage (sous la forme de bâches, de sacs, etc...). On peut utiliser pour la fabrication des feuilles selon l'invention un appareil constitué Sar des dispositifs d'avance de deux feuilles de même largeur et dfun ensemble de bandelettes en direction d'un plateau-support sur lequel la feuille inférieure se déplace en synchronisme entre deux chaînes à crochets, un peigne animé d'un mouvement alternatif perpendiculairement à la direction de déplacement des feuilles, qui place les bandelettes en zigzag entre les chaînes à crochets, les bandelettes séparées étant saisies par les crochets et fixés pour former une structure croisée, un rouleau à l'extré- mité du plateau-support destiné à appliquer une pression à la seconde feuille, des dispositifs pour chauffer la feuille composite et les rouleaux-presseurs qui soudent les éléments de cette feuille composite après sa séparation des chaînes à crochets. Les figures 1 et 2 du dessin annexé représentent à titre d'exemple un appareil (du moins ses parties essentielles) conforme à l'invention, en plan et en élévation. La figure 3 représente une vue partielle d'une couche de bandelettes. Les références sur ces figures ont les significations ci-après 1) bandelettes 2) feuille inférieure 3) feuille supérieure 4) chaînes à crochets se déplaçant en synchronisme 5) plateau-support 6) et 7) rouleaux d'étirage 8) et 9) rouleaux de compensation mobiles verticalement 10) rouleau d'entraînement à rotation synchronisée 11) rouleau synchronisé pour appliquer par pression la feuille supérieure 12) rouleaux-presseurs chauffés 13) rouleau de renvoi 14) rouleaux de guidage 15) dispositif de refroidissement par courant d'air froid 16) radiateur (thermique) pour réchauffer la face inférieure 17) radiateur pour réchauffer la face supérieure 18) peigne animé d'un mouvement alternatif 19) rouleau de guidage pour chaînes à crochets 20) rouleau d'entraînement pour chaînes à crochets. L'exemple unique ci-après, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. EXEMPLE UNIQUE Avec un polyéthylène haute pression ayant une densité de 0,922 et un indice de fusion "MFI 190/2" (selon la norme allemande DIN 53 735) de 1,5 g/10 minutes on fabrique une feuille par un procédé courant de soufflage en gaine. La gaine aplatie, après sa sortie des rouleaux presseurs, est fendue à sa droite et à sa gauche de façon à donner deux feuilles planes de méme largeur, qui sont guidées séparément. Ces feuilles sont introduites dans l'appareil représenté sur les figures 1 et 2, de sorte que la bande inférieure entre les deux chaînes de crochets se déplace avec la même vitesse sur le plateau-support.Grâce au peigne animé d'un mouvement alternatif perpendiculairement à la direction du mouvement de la feuille, on place un ensemble de bandelettes en zigzag au-dessus de la feuille, et celles-ci sont alors saisies à leurs points de changement de direction et maintenues par les crochets des chaînes. La feuille supérieure est appliquée par la pression d'un rouleau, à l'extrémité du plateau-support, contre la couche de bandelettes, ensuite la feuille composite est chauffée des deux cotés par de la chaleur rayonnante et amenée, après sa séparation des chaînes à crochets aux rouleaux presseurs chauffés. Le doublage est réalisé à 1200C. La feuille renforcée ainsi réalisée est ensuite mise en rouleau comme une feuille plane ordinaire. Les vitesses de la feuille et du peigne sont ajustées l'une par rapport à l'autre de manière que, lors d'une course transversale du peigne, la feuille avance d'une quantité égale à la largeur de celui-ci. Etant donné que la largeur du peigne est égale au double de la distance des deux chaînes à crochets, on obtient une feuille renforcée avec un réseau, de bandelettes orientées obliquement, dont les bandelettes se croisent sous un angle de 900. On utilise pour la confection des bandelettes un polyéthylène basse-pression ayant une densité de 0,947 et un indice de fusion "MFI 190/5" de 1,6 g/10 minutes. L'ensemble des bandelettes est obtenu à partir d'une feuille par découpage et étirage. Ces bandelettes ont une section transversale équivalent à 700 deniers, une épaisseur de 20 m et une largeur de 4 mm, et sont étirées dans le rapport 7/1. La distance moyenne d'une bandelette a l'autre est de 13 mm et le poids du renforcement de 8 g/m2 Dans un essai comparatif, on a découpé la même feuille et on l'a doublée dans l'appareil sans intercaler des bandelettes de renforcement. Au cours d'un essai de traction, on a mesuré la résistance à la rupture et l'allongement d'une feuille renforcée et d'une feuille non renforcée, sur des bandes de 50 mm de largeur pour une longueur d'encastrement de 50 mm et une vitesse d'avance de 50 mm/minute. En outre, on a déterminé au cours d'un essai de percement selon la norme DIN 53443, feuille 2, la force et le travail nécessaires pour la détérioration. Le tableau ci-apres donne - à chaque fois - la valeur moyenne de dix mesures. TABLEAU sans sans avec renforcement renforcement Epaisseur de la feuille m 120 130 Résistance à la rupture kgf/mm 1,1 2,66 Allongement 8 240 34 Force de détérioration kgf/mm 44,6 94,2 Travail de détérioration kgf.cm/ 14,6 30,7 La résistance originelle à la traction de la feuille est multipliée par 2 a 2,5 par l'incorporation de seulement 8 g/m de bandelettes. La liaison avec la feuille est excellente : les bandelettes ne peuvent être retirées. La feuille a une bonne apparence étant donné que ces bandelettes sont intercalées régulièrement, en étant rectilignes, entre les feuilles de recouvrement. REVENDICATIONS 1.- Feuille renforcée, caractérisée en ce qu'elle est constituée par deux feuilles de recouvrement entre lesquelles on a incorporé par soudages des bandelettes disposées obliquement et se croisant. 2.- Procédé de fabrication continue de feuilles renforcées par des éléments qui se croisent, procédé caractérisé en ce qu'un ensemble de bandelettes est déposé en zigzag entre deux feuilles de même largeur, qui avancent, par un peigne animé d'un mouvement alternatif transversal, ces bandelettes étant maintenues a leurs points de changement de direction, à gauche et a droite de ces feuilles, par des channes a crochets, et en ce que l'ensemble ainsi réalisé, constitué par les deux feuilles de couverture et les groupes de bandelettes tendues et se croisant, est comprimé et, après avoir été libéré des channes a crochets, est solidarisé a l'aide de cylindres de doublage chauffés. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux feuilles de recouvrement sont fabriquées par découpage d'une feuille soufflée en gaine. 4.- Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'ensemble de bandelettes est fabriqué par découpage et étirage à partir d'une feuille. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la largeur de l'ensemble de bandelettes est égal au double de la distance entre les deux channes a crochets. 6.- Procédé selon la revendication 5, carac térisé en ce que les deux feuilles et les chaines a crochets avancent pendant une course du peigne d'une quantité égale a la distance des deux channes à crochets. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que des feuilles de polyéthylène sont renforcées par une structure croisée constituée par des bandelettes de polypropylène. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 a 6, caractérisé en ce que des feuilles de polyéthylène haute-pression sont renforcées par une structure croisée constituée par des bandelettes de poîyéthylène basse-pression. 9.- Appareil pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications 2 a 8, caractérisé en ce qu'il comprend :des dispositifs d'avance. de deux feuilles de iêie largeur et d'un ensemble de bandelettes en direction d'un plateau-support, sur lequel la feuille inférieure se déplace en synchronisme entre deux channes a crochets, un peigne animé d'un mouvement alternatif perpendiculairement a la direction du déplacement des feuilles, qui place les bandelettes en zigzag entre les channes a crochets, les bandelettes séparées étant saisies par les crochets et maintenues de façon a former une structure croisée, un rouleau à l'extrémité du plateau-support et destiné a appliquer une pression a la seconde feuille, des dispositifs pour chauffer la feuille composite et les rouleauxpresseurs qui soudent les éléments de cette feuille composite après sa séparation des chaînes a crochets.