Brevet FR2461568A1 — publié le 19810206

"Procédé pour le soudage à chaud ou le scellement de surfaces, en particulier sur des récipients ou des objets analogues, et dispositif prévu à cet effet." La présente invention concerne un procédé pour le sou- dage à chaud ou le scellement des surfaces en polymères d'o- léfines avec des surfaces en matières synthétiques polaires, ou en matières cellulosiques en particulier sur des réci- pients, des sacs, ou objets analogues, dans lequel les sur- faces sont liées l'une avec l'autre par action de la chaleur et de la pression. On sait qu'on peut souder à chaud ou sceller des surfa- ces thermoplastiques sous l'action de la pression et de la chaleur. A cet effet, on connait par exemple les sacs soudés, en feuilles de matières synthétiques ou les récipients en pa- pier ou cartons revêtus de matière synthétique, qui sont fer- més par soudage à chaud. On sait également qu'une liaison par soudage à chaud entre une feuille de matière synthétique d'une part et d'autre part un papier revêtu de matière syn- thétique est possible. Dans le soudage à chaud, on considère en général que la meilleure liaison est alors obtenue quand les matières ther- moplastiques à souder l'une à l'autre sont du même type, par exemple le polyéthylène avec le polyéthylène ou le PVC. Des matières synthétiques de type différent ne donnent par con- tre fréquemment aucune liaison. Ainsi, on sait que le polyé- thylène ne peut pas être lié au PVC sans qu'il y ait une cou- che intermédiaire compatible avec les deux matières synthé- tiques. Il en est de même pour la liaison par soudage entre le polyéthylène et le polypropylène. Egalement une liaison entre les surfaces à souder en polyester et des polymères d'oléfines n'est possible que dans des conditions déterminées avec de bons résultats, notamment quand on utilise comme polymère d'oléfines des copolymères dits "ionomères". L'objet de la présente invention est la fourniture d'un procédé du type décrit au début, par lequel, le soudage à chaud direct entre des surfaces en polymères d'oléfines et des surfaces en matières synthétiques polaires en matières cellulosiques est possible. Cet objet est réalisé selon la présente invention par le fait que les surfaces en polymeères d'oléfines sont soumises à un traitement par effet corona avant la liaison. Par le processus réalisé d'une façon techniquement sim- ple d'un traitement par effet corona des surfaces en polmères d'oléfines à souder, une bonne liaison de soudure peut être obtenue mê- me entre des matières qui jusqu'ici ne se liaient que d'une façon défectueuse ou même pas du tout. Le traitement par effet corona prévoit un passage des surfaces en polymères d'oléfines dans un champ électrique alternatif sous haute tension. On sait déjà que des surfaces en polyéthylène, qui doi- vent être imprimées,doivent être soumises à un traitement par effet corona pour favoriser le processus et le résultat de l'impression. En outre, on sait également que le comportement au soudage des surfaces en polyéthylène entre elles est in- fluencé défavorablement par le traitement par effet corona. Cela est d'autant plus surprenant que selon la présente in- vention, le comportement au soudage des surfaces en polymères d'oléfines par rapport à d'autres types de matières synthéti- ques ou par rapport à des matières cellulosiques est favo- rablement influencé par un traitement par effet corona, de sorte qu'on obtient des liaisons qui, jusqu'ici, n'étaient pas possibles. Ainsi, par exemple, pour le soudage à chaud sur une sur- face en polyester (PBT), il fallait jusqu'à présent utiliser un ionomère, c'est-à-dire un copolymère d'éthylène avec les acides acrylique ou méthacrylique, pour obtenir une liaison. Ce ionomère est indubitablement relativement cher. Mais grâ- ce au procédé conforme à la présente invention, le polyéthy- lène peut être lié directement d'une façon parfaite avec le polyester ou le PVC. Un effet de liaison également bon se produit aussi vis-à-vis de la cellophane et du papier. Ega- lement, des liaisons par soudage à chaud parfaites sont pos- sibles entre des dérivés oléfiniques comme l'éthylène-acéta- te de vinyle et d'autres matières synthétiques thermoplasti- 246 1568 ques, par exemple PVC, matières synthétiques à base de polyes- ter (PBT) et papier grâce au procédé conforme à la présente invention. D'une façon avantageuse, les surfaces en matières syn- thétiques polaires ou en matières cellulosiques peuvent être soumises également au traitement par effet corona. Il s'est également révélé que la résistance de liaison de la soudure à chaud peut être réglée et contrôlée par l'intensité du traitement par effet corona; Cette intensité peut être réglée soit en modifiant le champ alternatif sous haute tension, soit en faisant varier la durée à laquelle les surfaces devant subir le traitement par effet corona sont soumises. Plus le traitement par effet corona est intense, plus la liaison de soudure entre les surfaces soudées est résistante. Etant donné que le procédé de la présente invention per- met le soudage à chaud de ces polymères d'oléfines avec d'au- tres matières synthétiques ou des matières cellulosiques qui ne pouvaient pas être soudées entre elles jusqu'ici, on a maintenant un choix beaucoup plus grand qu'auparavant, de matières relativement bon marché. Le scellement ou le soudage peuvent être réalisés direc- tement dans un dispositif servant à terminer et/ou à fermer par soudure des récipients, des sacs ou des objets analogues, qui com- porte un système transporteur pour les récipients ainsi que des mâchoires pour soudage chauffables ou pouvant être soumises à des ultrasons, en vue du pressage l'une contre l'autre des surfaces à souder, dispositif dans lequel est avantageusement disposé dans la direction du transport, avant les mâchoires pour souder, un appareil à effet corona pour le traitement des surfaces à souder. Avec cet appareil à effet corona, les surfaces à souder sont traitées immédiatement avant le pro- cessus de soudage à chaud. La présente invention est illustrée par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après en référence au des- sin ci-annexé. EXEMPLE 1 a) Un papier revêtu à raison de 30 g/m, de polyéthylène basse densité (environ 0,92) est traité avec un appareil à effet corona faisant suite au dispositif de revêtement par extrusion, de sorte que la surface du polyéthylène présente un indice de mouillage d'environ 45 dynes/cm. Cette matière revêtue de polyéthylène est soudée sur une feuille en po- lyamide de 40 >m d'épaisseur dans un appareil à souder avec une température des mâchoires de 1600C, pendant une seconde et sous une pression de soudage d'environ 5 bars. Après le refroidissement, les couches ne peuvent être séparées d'avec la surface du papier que par déchirement; on a donc obtenu une bonne liaison. b) Le papier revêtu de polyéthylène décrit en a), et traité côté polyéthylène avec un appareil à effet corona, est soudé à 1800C pendant 1 seconde et sous 5 bars avec une ma- tière composite constituée par du papier, une feuille d'alu- minium et une couche d'émail PVC sur la feuille d'aluminium. Après le refroidissement, la liaison entre la couche de polyéthylène et la couche d'émail PVC est -si forte qu'une séparation des matières n'est possible que par arrachement de la surface du papier. c) On effectue les essais a) et b) dans les mêmes con- ditions avec un papier revêtu de polyéthylène dont la couche de polyéthylène n'a pas été traitée par effet corona et qui présente un indice de mouillage d'environ 32 dynes/cm, on n'obtient aucune liaison entre les couches de matières après la soudure. On peut séparer les couches les unes des autres sans difficulté. EXEMPLE 2 Un papier, qui est revêtu à raison de 25 g/m2 d'un copo- lymère éthylène-acétate de vinyle comportant environ 10 % d'acétate de vinyle et qui a été traité avant le processus de soudage à chaud par effet corona pour avoir un indice de mouillage d'environ 45 dynes/cm, est soudé à 1800C pendant 1 seconde et sous 5 bars sur une feuille de polyester de 15 pm d'épaisseur. Le stratifié ne peut être séparé après le refroidissement qu'en déchirant les fibres de papier, tan- dis que dans un essai comparatif, avec la même couche de copolymère non traitée par effet corona, on n'observe aucune résistance de liaison. EXEMPLE 3 Un papier revêtu à raison de 30 g/m de polyéthylène basse densité, dont la couche de polyéthylène a été traitée par effet corona, jusqu'à avoir un indice de mouillage d'en- viron 40 dynes/cm, est lié sur un appareil à souder avec une feuille de PVC de 200}m d'épaisseur. La mâchoire pour souder, du côté de la feuille de PVC est alors maintenue froide, et la mâchoire du côté du papier revêtu est réglée à 1800C, le temps de soudure est de 1 seconde et la pression de 5 bars. Il se forme ce qu'on appelle une soudure pelliculable, c'est-à-dire que les couches de matière peuvent se séparer en effet sans arracher les fibres de papier, mais possèdent cependant une résistance au clivage suffisante (environ 0,2 daN/15 mm) pour l'étanchéité d'un emballage. Le dessin ci-annexé expliquant la façon d'obtenir la liaison des matières par le procédé conforme à la présente invention montre: - sur la figure 1, un récipient en matière synthétique, et - sur la figure 2, le même récipient en matière syn- thétique vu en perspective. Le récipient 4 destiné par exemple à des aliments est une barquette emboutie en PVC qui est fermé par un couver- cle 1 constitué par une structure composite papier/feuilles. La structure composite comprend une couche de papier 2 qui comporte une couche de polyéthylène 3. La couche de polyé- thylène 3 est traitée par effet corona puis est liée avec le bord à souder 5 du récipient en PVC par un soudage à chaud dans sa zone marginale 6. La liaison PE/PVC n'est pos- sible que par le traitement par effet corona de façon à ce que le couvercle 1 assure une fermeture étanche permanente sur le récipient 4. Dans la mesure o le traitement par effet corona de la couche de polyéthylène-3 n'est pas déjà effectué immédiatement lors de la fabrication de la matière du couvercle, il est possible de l'effectuer également dans l'installation o le récipient 4 est rempli puis fermé. Une installation de ce 246 1568 genre présente comme on sait des mâchoires pour souder mobi- les qui enserrent et soudent à chaud la zone marginale 6 du couvercle 1 avec le bord à souder 5 qui se trouve en dessous du récipient en PVC. Les récipients 4 remplis et à fermer par le couvercle 1 sont transportés par l'intermédiaire d'un dis- positif transporteur sous les mâchoires pour souder. La ma- tière composite du couvercle papier/PE est réalisée soit sous la forme de feuilles séparées, soit découpée immédiate- ment avant le processus de soudure dans une bande continue, puis appliquée sur le récipient. Selon un mode opératoire, les feuilles séparées pour le couvercle sont traitées par effet corona sur la couche de polyéthylène immédiatement avant d'être saisies et appliquées sur le récipient 4, ou bien le traitement par effet corona s'effectue sur la matière en forme de bande avant son découpage en feuilles séparées formant couvercle. Pour cela, un appareil à effet corona est à monter dans l'installation dans le système transporteur précédant la station de fermeture du récipient 4. Les appa- reils à effet corona du type utilisé dans la présente inven- tion sont connus et ne nécessitent aucune explication. (Voir demandes de brevet allemandes à l'Inspection Publique n0 27 53 711 et 27 53 750). Il doit être bien entendu que la description qui précè- de n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non li- mitatif et que des variantes et modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel que défini dans les revendications ci-annexées. 246 1568 RE VEN DIC ATIO0 N S 1.- Procédé pour le soudage à chaud ou le scellement de surfaces en polymères d'oléfines avec des surfaces en ma- tières synthétiques polaires ou en matières cellulosiques, en particulier sur des récipients, des sacs ou objets analogues, dans lequel les surfaces sont liées l'une avec l'autre par la chaleur et la pression, ce procédé étant caractérisé par le fait que les surfaces en polymères d'oléfines sont soumi- ses à un traitement par effet corona. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les polymères d'oléfines sont des polymères d'éthylène ou de propylène. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les polymères d'oléfines sont des copolymères contenant de l'éthylène, du propylène, de l'acétate de vi- nyle ou des esters acryliques. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces polaires sont constituées par des polymères à base d'acétate de vinyle ou de chlorure de vinyle. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces polaires sont constituées par des composés de polyester. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les surfaces polaires sont constituées par du papier ou du carton avec ou sans couche d'émail ou de pigment. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, outre les surfaces en polymères d'oléfines, les surfaces en matièressynthétiques polaires ou en matières cellulosiques sont également soumi- ses à un traitement par effet corona. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le traitement par effet corona est déjà effectué au cours de la fabrication des surfaces, par exemple d'une feuille en polymères d'oléfines ou d'un ruban de papier couché. 246 1568 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le traitement par effet corona est effectué immédiatement avant le processus de soudure. 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'intensité du traitement par effet corona est réglé en fonction de la résistance souhaitée de la liaison de la soudure à chaud. 11.- Dispositif pour la fermeture par soudage à chaud de récipients, de sacs, ou d'objets analogues comportant des surfaces à souder en polymères d'oléfines d'une part et en matières synthétiques ou en matières cellulosiques d'autre part, comportant un système transporteur pour les récipients, les sacs ou objets analogues et des mâchoires pour souder chauf fables ou pouvant être soumises à des ultrasons, en vue de presser l'une sur l'autre les surfaces à souder, caracté- risé par le fait qu'un appareil à effet corona est placé dans le système transporteur avant les mâchoires pour souder pour le traitement des surfaces à souder.