Brevet FR2473418A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne en premier lieu la fabrication d'articles composites comportant un élément en matière plastique et un revêtement métallique couvrant au moins une des parois de l'élément avec laquelle il est solidarisé par une action comparable au soudage. Plus particulièrement, l'invention s'applique au cas où le revêtement a+1-iqtr, destiné à jouer essentiellement un rale d'isolement entre l'élément en matière plastique (qui assure lus fonctions de tenue mécanique) et un produit que doit contenir l'article composite, doit donc être aussi mince que possible pour des raisons évidentes d'économie. C'est le cas, par exemple, des barquettes de conditionnement de denrées alimentaires, notamment la viande, dont l'élément en matière plastique est en général du polystyrène expansé. Le revêtement métallique de la barquette, en général de l'aluminium, permet en effet de conserver au produit conditionné toutes ses qualités attractives de fraîcheur. On connaît déjà des techniques de métallisation d'élément en matière plastique, telle que la métallisation directe par projection de particules ou bien le collage d'une feuille métallique, mais ces techniques sont délicates et longues à mettre en oeuvre et par conséquent coûteuses. C'est pourquoi, selon l'invention, on a choisi une solidarisation du type soudage avec apport de chaleur qui permet des cadences de fabrication élevées sans nécessiter l'utilisation d'un matériel trop sophistiqué. Sous son aspect le plus général, applicable tant à la réalisation d'un article en bande continue que d'une pluralité d'articles de dimensions limitées, le procédé selon l'invention se caractérise par le fait qu'on utilise une pellicule de matière plastique mince dont une seule face est métallisée par tout procédé connu approprié, par exemple, par pulvérisation de particules métalliques sous vide, et on opère la solidarisation de l'élément de base en matière plastique et de la face métallisée de la pellicule en intercalant entre eux un film intermédiaire de matière plastique maintenu à une température assurant son ramollissement au moins superficiel et permettant une adhérence du film avec la matière de l'élément et avec celle de la pellicule, la solidarisation étant effectuée sous l'action d'une pression au moins locale dans la zone de solidarisation. L'utilisation d'une pellicule de matière plastique métallisée permet de n'employer que très peu de métal, en couche de seulement quelques centièmes ou millièmes de microns, la résistance mécanique étant assurée par la pellicule de matière plastique qui, elle également, sera avantageusement d'épaisseur faible (par exemple moins de 30/L). Toutefois, lorsque l'on travaille avec une pellicule métallisée de si faible épaisseur, l'expérience montre qu il est pratiquement impossible d'obtenir un soudage direct de la pellicule sur l'élément de base en matière plastique. En effet, d une part, pour obtenir une bonne solidarisation, il faut rendre adhérentes les matières plastiques en contact par un apport de chaleur important, mais d'autre part, cet apport de chaleur risque de détériorer la couche métallique. L'interposition d'un film intermédiaire préconisée par la présente invention permet de résoudre ce paradoxe dans des conditions excellentes. Pour cela, on fait en sorte que les faces du film intermédiaire se trouvent, au moment de la solidarisation, à une température telle que la matière du film soit à l'état pâteux au moins superficiellement, tandis que les surfaces de l'élément de base et de la pellicule qui sont destinées à venir en contact avec le film sont chauffées à une température inférieure à la température de ramollissement de la matière qui les constitue. On évite ainsi de porter la couche métallique à une température excessive qui entraînerait sa détérioration, notamment dans le cas préféré où l'on utilise de l'aluminium. Avantageusement, le procédé de l'invention peut permettre la fabrication en continu d'une pluralité d'articles composites à partir d'un élément de base en matière plastique et d'une pellicule métallisée (par exemple aluminisée) se présentant sous forme de bandes continues séparées. Dans ce cas, selon l'invention, on déroule simultanément l'élément et la pellicule aluminisée et on les fait circuler entre des cylindres de calandrage, la face non alu minisée de la pellicule étant en regard de l'élément en bande et on extrude un film de matière plastique continu qu'on insère entre l'élément et la face non aluminisée de la pellicule en le maintenant à une température au moins égale à son point de ramollissement en suite de quoi on opère la découpe de la bande composite pour obtenir les articles. Naturellement, il convient que les matières plastiques utilisées soient compatibles et selon un aspect de l'invention, l'élément de base sera du polystyrène expansé tandis que la pellicule métallisée sera constituée par un film de polystyrène revetu d'une couche d'aluminium, le film intermédiaire étant également du polystyrène non expansé (polystyrène choc ou demi-choc). La demanderesse a pu déterminer par ailleurs que le procédé de l'invention, dans le cas de la réalisation de barquettes de conditionnement de produits alimentaires utilisant un élément de base en polystyrène expansé d'environ 3 mm d'épaisseur, une pellicule de polystyrène aluminisé sur une face d'environ 25 d'épaisseur et un film de polystyrène intermédiaire d'environ 30 d'épaisseur, assurait une solidarisation parfaite des strates entre elles et respectait intégralement les caractéristiques de l1alumi- nium (ionction d'isolation, aspect extérieur brillant, etc...) lorsque l'on opérait selon les conditions suivantes maintien du cylindre de calandre en contact avec la couche d'aluminium à une température comprise entre 90 et 1100C et de préférence entre 94 et 1040C. maintien de la filière d'extrusion du film intermédiaire à une tempé rature comprise entre 225 et 2400C. écartement de la filière et de la zone de contact entre l'élément de base et la pellicule aluminisée aussi faible que possible, soit infé rieure à 5 cm et de préférence compris entre 2 et 2,5 cm. , pression exercée entre les cylindres de calandre comprise entre 4 et 5 kg avec un écartement entre eux légèrement inférieur à l'épaisseur de l'élément en polystyrène expansé. On comprendra toutefois que ces conditions opératoires sont des conditions optimales. Elles peuvent varier selon plusieurs paramètres, à savoir notamment épaisseur de la pellicule aluminisée et notamment de la couche d'alu minium (on pourra travailler à des températures plus hautes si l'épais- seur est augmentée).; débit à la filière du film intermédiaire de polystyrène. Ainsi, si l'on augmente le débit du film (donc l'épaisseur de celui-ci) on pourra utiliser des températures de filière plus basses . température de la filière. On notera que le réglage de ces paramètres sera guidé par l'aspect de la couche d'aluminium examiné sur les articles finis. L'invention concerne aussi, à titre de produit industriel nouveau, une barquette comportant un fond en polystyrène expansé dont une paroi est rev8tu d'une pellicule de polystyrène aluminiséesur sa face extérieure, un film intermédiaire de polystyrène étant intercalé entre ces deux éléments et adhérant tant au polystyrène expansé qu'à la pellicule aluminisée. L'invention concerne enfin unie machine pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention et comportant . une calandre constituée d'au moins deux cylindres tournant en sens contraires des moyens pour alimenter la calandre - d'une part, en matière plastique expansée se présentant sous forme d'une bande défilante - d'autre part, en pellicule métallisée sur une face se présentant également sous forme d'une bande défilant des moyens pour introduire dans la calandre et entre l'élément expansé et la face non métallisée de la pellicule, un film intermédiaire de matière plastique compatible avec l'élément expansé et la pellicule afin de réaliser leur solidarisation. Les moyens pour délivrer le film intermédiaire sont constitués par une extrudeuse alimentant une filière plate dont l'orifice de sortie est sensiblement rectangulaire, la longueur de ladite filière s'étendant dans une direction parallèle aux axes des cylindres et étant au moins égale à la largeur de la bande de matière plastique expansée et de la pellicule métallisée. On décrira à présent l'invention, en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, et dans lesquels La figure I représente en perspective, avec arrachement partiel, une barquette de conditionnement obtenue selon le procédé de l'invention ; la figure 2 représente schématiquement une coupe transversale de la barquette de la figure I ; la figure 3 est une vue schématique de dessus d'une machine selon l'invention la figure 4 est une vue schématique en élévation de la machine de la figure 3 ; la figure 5 est une vue en perspective schéma tique à plus grande échelle de la calandre de la machine ; la figure 6 est un détail en perspective coupé représentant la filière de l'extrudeuse délivrant le film intermédiaire ; et la figure 7 représente schématiquement, à échelle agrandie, la zone de solidarisation de la calandre. A la figure I, on a représenté une barquette de conditionnement de produits consommables, par exemple de la viande, destinée à être complétée après mise en place du produit, par une enveloppe (film de matière plastique) recouvrant à la fois le produit et la barquette. Cette barquette, réalisée selon le procédé de l'invention comporte un élément de base I réalisé en polystyrène expansé qui assure la tenue mécanique de l'article. La face interne de la barquette est couverte d'une pellicule aluminisée 2 constituée d'un film de polystyrène 2a dont la face externe (voir figure 2) est aluminisée, c'est-à-dire revêtue d'une couche d'aluminium 2b par tout procédé connu approprié. Cette couche peut être d'une épaisseur de l'ordre de 0,05 à O,I . Avantageusement, on utilise comme support de la couche d'aluminium, un film polystyrène biorienté disponible dans le commerce. Ce film est transparent et après aluminisation, la pellicule aluminisée 2 est brillante sur ses deux faces. Si l'on gratte la face externe de la pellicule couvrant la barquette, on élimine la couche brillante d'aluminium et apparait par transparence la couleur blanc laiteux du polystyrène expansé Entre la pellicule 2 et ltélément I en polystyrène expansé est intercalé un film de polystyrène intermédiaire 3 servant de matière d'apport pour assurer la solidarisation lors du soudage de l'ensemble comme on l'a indiqué plus haut. Sur la barquette constituée, lorsqu'on tente de détacher la pellicule comme on le voit à la figure 1, la matière du film 3 est adhérente au polystyrène de la pellicule. La face interne 4 de la partie détachée présente, en effet, un aspect blanchâtre plus terne que la face 2a naturelle de la pellicule. C'est le signe que le film 3 adhère bien à la pellicule 2. En grattant avec précaution la face interne 4 de la partie détachée, on peut éliminer le film 3 et on retrouve l'aspect brillant initial de la pellicule 2. L'adhérence du film contre le polystyrène expansé est moins forte en raison de la structure alvéolaire du polystyrène expansé. On décrira à présent une machine permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La machine représentée aux figures 3 et 4 comporte une extrudeuse 10 dont la filière délivre un élément de polystyrène expansé qui dans l'exemple représenté sort sous la forme d'un tube 15, la filière 11 étant tubulaire et un mandrin 13 porté par un bâti 12 étant prévu ; le bâti comporte, au-dessus du mandrin 13, une lame de découpe 14 qui ouvre le tube selon une génératrice supérieure, l'élément de polystyrène couvrant ensuite sous forme d'une bande plane 16 ; la paroi externe 18 du tube, lissée par le passage dans la filière se trouve donc au-dessous et la paroi interne 17, plus rugueuse, au-d2ssus. C'est sur cette paroi interne que se trouvera soudé le film intermédiaire, la paroi externe 18 de meilleur aspect servant à constituer la face inférieure de la barquette. La bande 16 de polystyrène expansé, dont l'épaisseur est d'environ 3 mm est tirée par un appareil de traction classique 19 qui est suivi par une calandre 20 qui sera décrite en détail plus loin. Entre l'appareil de traction et la calandre est située la filière plate 23 d'une extrudeuse 22 délivrant le film de polystyrène intermédiaire. A la sortie de la calandre > l'ensemble constitué par la pellicule aluminisée solidarisée avec la bande de polystyrène expansé est soit enroulé sur un enrouleur 21a pour être stocké en attendant d'être repris soit directement acheminé sous une unité de presse et de découpe schématisée en 21b qui opère le découpage et le formage de la bande afin d'obtenir une pluralité de barquettes telles que celle de la figure 1. La pellicule aluminisée 27 d'une épaisseur de l'ordre de 251(k(voir figure 5) est déroulée d'un rouleau 26 monté sur un axe 25 porté par le bâti de la machine, de telle sorte que la couche d'aluminium se trouve sur la face interne 28, le film 29 de polystyrène étant à l'extérieur. La pellicule 27 est guidée sur un rouleau 30. Avant d'aboutir à la calandre 20, le film 29 de polystyrène de la pellicule 27 est échauffé par un système de chauffage 32 (par exemple à infrarouge) à une température de 70, 850C. De même, la face externe de la bande 16 est chauffée de la même manière à une température de 80 à 950C, température inférieure à la température de ramollissement du polystyrène. La calandre est constituée de.trois cylindres 33, 34, 35 dont les axes s'étendent horizontalement dans un même plan vertical. Les cylindres sont portés par le bâti 36 de la machine et au moins les deux cylindres inférieurs 33 et 34 sont réglables l'un par rapport à l'autre afin d'ajuster l'espace E qui les sépare. A cet effet, les axes de ces cylindres peuvent être logés dans des paliers 37 coulissant dans le bâti 36 sous l'effet de vérins38, par exemple à air comprimé. Le cylindre 33 sur lequel passe la bande 16 de polystyrène expansé tourne en sens horaire, tandis que le cylindre 34 sur lequel passe la pellicule 27 tourne en sens anti-horaire. Le troisième cylindre 35 tourne dans le même sens que le cylindre 33. L'écartement E entre les cylindres 33 et 34 est réglé de façon à être légèrement inférieur à l'épaisseur de la bande 16 afin d'exercer une pression sur l'ensemble des bandes au moment de la solidarisation. Dans l'exemple représenté, la pression exercée entre les cylindres dans la zone de solidarisation est d'environ 4 à 5 kg. En amont de la calandre est montée, sur le bâti de la machine > la filière plate 23 de l'extrudeuse 22 qui délivre le film intermédiaire 40. Cette filière, qui a une longueur au moins égale à celle de la bande 16, comporte deux lévres 45, 46 sensiblement parallèles et écartées d'une distance "e" qui dans le cas de la fabrication de la barquette de la figure 1 permet de délivrer en continu un film de polystyrène de 30Jt d'épaisseur environ. De façon avantageuse, la lèvre 46 est semi-rigide et l'écartement "e" peut être modifié de place en place par des vis de réglage 47 engagées dans des taraudages d'une plaque fixe 48 et dont l'extrémité libre appuie sur la lèvre 46. Ainsi peut-être modulé le débit de la filière dans le sens de la longueur de celle-ci. L'orifice de sortie de la filière est situé dans un plan transversal (sensiblement perpendiculaire) au plan vertical passant par les axes des cylindres de la calandre et entre les génératrices en regard des cylindres 33 et 34. De plus, cet orifice de sortie doit être aussi proche que possible de la zone de contract entre la bande 16 et la pellicule 27. Dans l'exemple représenté, cet orifice est situé à moins de 5 cm de cette zone et de préférence entre 2 et 2,5 cm. La température de la filière dépasse 2000C et de préférence est règlée entre 225 et 2400C. Par ailleurs, le cylindre 34 est chauffé à une température comprise entre 90 et 1100C selon l'épaisseur de la pellicule aluminisée et de préférence entre 94 et 1040C pour une épaisseur de pellicule de 25/au environ. Le cylindre 35 sera également chauffé à une température similaire. En revanche, le cylindre 33 sera refroidi pour demeurer à la température ambiante d'environ 20 à 350C. Le chauffage des cylindres peut se faire par circulation de fluide caloporteur à l'intérieur 34', 35' évidé des cylindres. De même, le refroidissement du cylindre 33 pourra se faire par~circulation à l'intérieur 33' d'un fluide de refroidissement. Par le réglage approprié des températures au niveau de la calandre > on réalise une bonne adhérence des diverses couches sans détérioration de l'aluminium, notamment quant à son aspect. Cela tient au fait que la pellicule aluminisée est maintenue par le cylindre 34 à une température suffisamment basse pour ne pas détériorer le métal. Cependant, cette température n'est pas suffisante pour assurer le ramollissement de la pellicule de polystyrène nécessaire au collage. L'apport de température supplémentaire est fourni par le film 40 qui, lui, est à l'état pâteux superficiellemnt. L'apport de température reste néanmoins dans des limites empêchant la détérioration du métal car une partie importante de la température du film est absorbée par le polystyrène expansé 15 et par le cylindre refroidi 33. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un article composite comportant un élément en matière plastique et un revêtement métallique couvrant au moins une des parois de I'élément avec laquelle ledit revêtement est solidarisé, caractérisé en ce que . on utilise une pellicule de matière plastique dont une seule face est metal- lisee, . et on opère la solidarisation de l'élément et de la face non métallisée de la pellicule en intercalant entre eux un film intermédiaire de matière plastique maintenu à une température assurant au moins superficiellement son ramollissement et permettant une adhérence du film avec la matière de I'élément et avec celle de la pellicule, une pression étant exercée dans la zone de solidarisation. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, avant que soit opérée la solidarisation au moins les surfaces de l'élément et de la pellicule qui sont destinées à venir au contact du film intermédiaire sont chauffées à une température inférieure à la température de ramollissement de la matière qui les constitue. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche métallique est de l'aluminium. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 permettant la fabrication en continu d'articles composites à partir d'un élément de matière plastique et d'une pellicule aluminisée se présentant sous forme de bandes continues séparées, caractérisées en ce que . on déroule simultanément l'élément et la pellicule aluminisée et on les fait circuler entre des cylindres de calandrage, la face non aluminisée de la pellicule étant en regard de l'élément en bande . et on extrude un film de matière plastique qu'on insère entre l'élément et la face non aluminisée de la pellicule en le maintenant à une température au moins égale à son point de ramollissement . en suite de quoi on opère la découpe de la bande composite pour obtenir les articles. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément en matière plastique est du polystyrène expansé tandis que la pellicule aluminisée est un film de polystyrène biorente, revêtu d'une couche d'aluminium. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le film inter médiaire est également constitué par du polystyrène. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que pour l'opération de calandrage . on chauffe au moins de cylindre en contact avec la couche d'aluminium a une température comprise entre 90 et 1100C, ; on règle l'écartement entre les cylindres à une dimension légèrement inférieure à l'épaisseur de l'élément de polystyrène expansé, . et on exerce entre les cylindres une pression comprise entre 4 et 5 kg. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la filière de 1 'extrudeuse de film intermédiaire est maintenue à une température comprise entre 225 et 2400C. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 8 caractérisé en ce que l'écartement entre la sortie de la filière et la zone de contact entre l'élément et la pellicule aluminisée est inférieur à 5 centimètres. 10. Produit se présentant sous la forme d'une bande obtenu suivant le procédé selon l'une des revendications 1 à 9. il. A titre de produit industriel nouveau, barquette comportant un fond en polystyrène expansé dont une paroi au moins est revêtue d'une pellicule de polystyrène aluminisée sur sa face extérieure, caractérise en ce que un film intermédiaire de polystyrène est intercalé entre le polystyrène expansé et la pellicule aluminisée, ce film adhérant tant au polystyrène expansé qu'a la pellicule aluminisée. 12. Barquette selon la revendication 11 caractérisée en ce que la solidarisation du film intermédiaire au polystyrène expanse et à la pellicule aluminisée est obtenue par soudage à chaud. 13. Barquette selon les revendications 11 et 12 prises ensemble caractérisée en ce que l'épaisseur du fond en polystyrène expansé est d'environ 3 mn, l'e paisseur de la pellicule aluminisée d'environ 25et et l'épaisseur du film de polystyrène intermédiaire d'environ 30 . 14. Machine pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comportant une calandre constituée d'au moins deux cylindres tournant en sens contraires, . des moyens pour alimenter la calandre - d'une part en matière plastique expansée se présentant sous forme d'une bande défilante. - d'autre part, en pellicule métallisée sur une face se présentant également sous forme d'une bande défilante. . des moyens pour introduire dans la calandre et entre 1 'élément expansé et la face non métallisée de la pellicule, un film intermédiaire de matière plastique compatible avec l'élément expanse et la pellicule afin de réaliser leur solidarisation. 15. Machine selon la revendication 14 caractérisée en ce que les moyens pour délivrer le film intermédiaire sont constitués par une extrudeuse alimentant une filière plate dont l'orifice de sortie est sensiblement rectangulaire, la longueur de ladite filière s'étendant dans une direction parallèle aux axes des cylindres et étant au moins égale à la largeur de la bande de matièré plastique expansée et de la pellicule métallisée. 16. Machine selon la revendication 15 caractérisée en ce que l'orifice de sortie de l'extrudeuse est situé sensiblement dans un plan transversal au plan contenant les axes des cylindres de la calandre et passant entre les deux cylindres. 17. Machine selon les revendications 15 et 16 prises ensemble, caractérisée en ce que l'orifice de sortie de la filière plate est situé à moins de cinq centimètres de la zone de contact entre-la bande de matière plastique expansée et la pellicule métallisée. 18. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 17 caractérisée en ce qu'elle comporte, en amont de la zone d'introduction dans la calandre . des moyens pour chauffer la face de la bande de matière plastique expansée tournée vers la pellicule métallisée, à une température comprise entre 80 et 900C. . des moyens pour chauffer la face non métallisée de la pellicule à une température comprise entre 700 et 850C. 19. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 18 caractérisée en ce que le cylindre de la calandre en contact avec la pellicule métallisée est chauffé a une température comprise entre 94 et 104"C. 20. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 19 caractérisée en ce que le cylindre de la calandre en contact avec la bande de matière plastique expansée est refroidi par une circulation de fluide. 21. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 20 caractérisée en ce que la température de la filière est maintenue à une température comprise entre 225 et 2400C. 22. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 21 caractérisée en ce que les lèvres longitudinales de la filière sont reglables pour permettre un ajustement de la largeur de sortie de la filière. 23. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 21 caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour regler l'écartement entre les cylindres de la calandre et exercer par leur intermédiaire une pression sur le ruban en train de se constituer. 24. Machine selon l'une quelconque des revendications 14 à 22 comportant en outre, en amont de la calandre une extrudeuse de matière plastique expansée délivrant la bande sous forme tubulaire, un outil d'ouverture du tube extrudé le long d'une génératrice supérieure afin d'obtenir une bande déployée à plat, des organes d'acheminement de la bande déployée de telle sorte que la paroi externe du tube vienne en contact avec un des cylindres de la calandre, un rouleau de pellicule métallisée associé à des moyens d'acheminement de la pellicule en direction de la calandre de telle sorte que la couche métallique vienne en contact avec l'autre cylindre de la calandre, et en aval de la calandre, au moins une unité de découpage du ruban composite afin d'obtenir les articles séparés.