Brevet FR2511930A1 — publié le 19830304

Depuis plusieurs décennies, le film de matière plastique a commencé à se répandre largement dans la fabri- cation de nombreux articles utiles, très souvent en rempla- cement d'étoffes tissées Récemment, lors du développement du film de matière plastique en remplacement d'étoffes tis- sées, on a créé des dessins ou motifs en imposant l'image d'une étoffe tissée dans un film pendant la fabrication de celui-ci Des toiles métalliqueseainsi que d'autres acces- soires mécaniques, ont été par la suite utilisés pour pro- duire des films de matière plastique de diverses configu- rations Avec le développement de la technologie, des rou- leaux métalliques à motifs gravés ont été utilisés pour la production de films plastiques gaufrés simulant diverses configurations Pendant cette période, l'homme de l'art qui produisait des articles utiles à partir d'un film plastique, généralement des couches à jeter, des housses> des vêtements hydrophobes et autres, travaillait avec le film placé sur des machines et observait ou étudiait ses caractéristiques Des perfectionnements ou réglages apportés aux équipements, ainsi qu'aux matériaux, ont permis de pro- duire des articles utiles à l'aide de tels films plastiques gaufrés sur des machines de production à grande vitesse. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 484 835 concerne un film plastique gaufré suivant un motif simulant du taffetas tissé et le film possède des caractéristiques particulièrement souhaitables de résistance au roulage des bords pendant le traitement en machine pour produire des articles utiles Le film plastique gaufré décrit dans le brevet précité offre d'importants perfectionnements par rapport au motif à taffetas existant antérieurement Le film plastique gaufré présentant une grande résistance au roulage des bords est caractérisé par une série de bossages et de zones analogues à des canaux, espacés d'environ 0,25 mm, les bossages faisant saillie à une hauteur comprise entre environ 0,075 et 0, 10 mm et, sur la face opposée, une série de zones en creux et de nervures est formée au-dessous des bossages et des zones analogues à des canaux. Le motif simulant le taffetas, décrit dans le brevet précité, ne constitue qu'un exemple de l'un des nom- breux motifs différents créés et utilisés par les fabri cants de films dans leur effort à simuler des étoffes tissées ou à obtenir d'autres aspects visuels variés et d'autres propriétés physiques avantageux du point de la fabrication ou du point de vue du consommateur Un autre de ces nombreux motifs est désigné dans la technique par l'expression "fini mat" Un fini mat est caractérisé jusqu'à présent par un fini plutôt terne d'un film plastique sans motif visible. Des finis mats ont été produits sur des films par l'utili- sation de rouleaux de gaufrage sablés Avec les progrès de la technologie, y compris de nouvelles formulations des compositions de polymères du type polyéfine, en particulier du polyéthylène, du polypropylène et du polybutadiène, le problème de la manipulation des divers films est devenue complexe Bien que l'homme de l'art dispose de connaissances considérables dans ce domaine, les comportements des poly- mères ou leurs propriétés dans diverses conditions physiques telles que les contraintes qu'ils subissent dans les machi- nes et d'autres conditions, ne sont pas aisément compris. On peut affirmer que la technologie du film plastique est donc plus un art qu'une science et l'expérience a prouvé que des problèmes apparaissant dans ce domaine ne sont pas aussi aisément compris ou résolus du fait des facteurs in- connus concernant le traitement de telles compositions polymères sous les efforts qu'elles subissent en machine, soit en cours de préparation, soit dans la fabrication d'articles utiles à partir de tels polymères. En ce qui concerne les films mats, il existe un certain nombre de problèmes, en particulier la difficulté pour maîtriser le brillant et pour obtenir des caractéris- tiques de bobinage satisfaisantes lorsque le film mat est traité et enroulé à desvitesses élevées sur -une machine Ces problèmes sont en outre compliqués par le fait qu'il est souhaitable d'obtenir d'autres caractéristiques équilibrées dans un film mat telles que de bonnes valeurs d'adhésion en ruban, un toucher doux ou analogue à celui d'un tissu, des ?rcprié- tés de faible coefficient de frottement entre autres avanta- ges En outre, on a tenté de minimiser les problèmes posés par le manque d'aptitude au traitement en machine des films mats actuellement disponibles en apportant des améliorations aux équipements, par exemple en utilisant des oscillateurs pendant le bobinage afin d'améliorer les caractéristiques, par ailleurs indésirables, de profilage en rouleau du film mat Il est évident que cet état de la technique antérieure appelle d'autres perfectionnements à apporter au film mat. L'invention concerne un film de polyoléfine ther- moplastique gaufré simulant un fini mat, présentant d'excel- lentes caractéristiques de bobinage sans roulage des bords, un brillant extrêmement faible, même sur les deux faces, et de bonnes valeurs d'adhésion en ruban, entre autres avanta- ges, ces caractéristiques n'ayant pu être obtenues jusqu'à présent avec les films mats antérieurs Les films thermo- plastiques selon l'invention sont relativement minces, en particulier de l'ordre d'environ 12,5 à environ 38,1 Nm. Le film ayant montré le fini mat souhaité sur deux faces présente une profondeur de gaufrage de l'ordre d'environ 12,5 à environ 63,5 m, le motif gaufré comprenant des lignes ou zones gaufrées analogues a des canaux, qui sont parallèles aux bords longitudinaux libres du film Les lignes longitudinales parallèles ou zones analogues à des canaux sont coupées par des lignes ou zones analogues à des canaux, gaufrées et transversales, à intervalles tels que l'on obtienne un motif ou dessin sensiblement rectan- gulaire Ces lignes parallèles et transversales sont en nombre compris entre environ 60 et 120 par centimètre Il n'est pas essentiel que les lignes transversales coupent perpendiculairement les lignes gaufrées longitudinales parallèles Dans une forme préférée de réalisation de l'in- vention, cependant, un motif global sensiblement rectangu- laire est obtenu par espacement des lignes transversales à intervalles réguliers pour former un réseau de canaux ou lignes de forme sensiblement rectangulaire, séparant des bossages en saillie sur une face du film, des nervures ou zones en creux sous-jacentes apparaissant sur 'la face opposée du film. Le film mat selon l'invention s'est révélé posséder d'excellentes caractéristiques de mise en forme de rouleau, de sorte que le film peut être traité sur une machine travaillant à grande vitesse et qu'il peut être enroulé bien -à plat Il est même possible d'éviter la mise en oeuvre d'un équipement oscillant, par ailleurs nécessaire avec les films mats connus jusqu'à présent. De plus, les caractéristiques de manipulation par la machine sont en outre caractérisées par une absence de roulage des bords sous les efforts de la machine Une carac- téristique très importante est que le fini mat global pré- sente un brillant extrêmement faible,même sur les deux faces, et on obtient des valeurs d'adhésion en ruban qui rendent le film particulièrement adapté à la fabrication d'articles utiles tels que des couches à jeter o de telles valeurs d'adhésion sont demandées Le motif mat- gaufré peut être considéré comme un "micro-gaufrage", mais on ne détecte aucun motif comme tel dans le film Ce motif apparait simplement à l'oeil nu sous la forme d'une surface très mate ou terne De plus, le motif confère au film un toucher doux ou analogue à celui d'un tissu et des pro- priétés de faible coefficient de frottement sans addition, par exemple, d'agents de glissement Ainsi, le motif mat selon l'invention atteint un équilibre des propriétés phy- siques du film qu'il était jusqu'à présent impossible d'ob- tenir dans les films mats connus. Le film mat est réalisé dans des matières plasti- ques convenables, de préférence du type polyoléfine thermo- plastique, et en particulier en polyéthylène, en polypropy- lène, en polybutadiène, en copolymères de ces polyoléfines tels que des copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle, ou en polymères de polyoléfines modifiés tels que du poly- éthylène ou du polypropylène modifié avec des charges, des agents de stabilisation, des additifs et autres agents classiques Comme indiqué, l'épaisseur du film est de l'or- dre d'environ 12,5 à 38,1 Nm Un film de polyoléfine préféré est constitué de polyéthylène de densité faible à moyenne Ces films plastiques peuvent être gaufrés au motif de l'invention, conformément à l'une d'un certain 2511930 nombre de techniques bien connues Un procédé préféré consiste à introduire la matière thermoplastique à l'état plastique entre, habituellement, un rouleau de gaufrage en acier et un rouleau élastique lisse ou un rouleau de caoutchouc, ces rouleaux formant entre eux un intervalle pour gaufrer le film Ces techniques sont considérées comme classiques et ne sont indiquées qu'à titre d'exemple. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure l est une photographie agrandie de la face supérieure (face tournée vers le rouleau de caoutchouc) du film mat à motif selon l'invention; et la figure 2 est une photographie agrandie de la face inférieure (face tournée du côté du rouleau métallique de gaufrage) du film de la figure 1. En se référant aux photographies des figures l et 2, on voit un film 3 de polyéthylène ayant une épaisseur comprise entre environ 12,5 et environ 38,1 gm, cette épais- seur étant plus particulièrement d'environ 25 Nm Au gros- sissement de 45, la vue de dessus du film plastique montre de petites bosses ou de petits bossages 4 séparés par des lignes gaufrées 5 (zones analogues à des canaux) sensiblement parallèles les unes aux autres et aux bords libres (non re- présentés) du film Des lignes parallèles 5 de gaufrage sont coupées par une série de lignes gaufrées transversales 6 (ou zones analogues à des canaux) Les lignes gaufrées 5 et 6 qui se coupent entourent donc une série de bossages 4 fai- sant saillie sur la face supérieure du film La face infé- rieure opposée du film, montrée sur la figure 2, présente une série correspondante de zones 7 en creux entourées par des nervures longitudinales et latérales 8, 8 ', sensiblement perpendiculaires entre elles et se coupant De même, les bossages 4 de la face supérieure du film s'étendent au-dessus des zones en creux 7 et les zones 5 et 6 en forme de canaux s'étendent au-dessus des nervures inférieures 8, 8 ' Les lignes gaufrées ou zones analogues à des canaux, ainsi que les nervures sousjacentes, sont au nombre d'environ 66 par centimètre. Comme décrit précédemment, pour obtenir le fini mat de surface souhaité, il est essentiel que le film présen- te les lignes gaufrées parallèles et transversales aux bords libres longitudinaux dudit film, en nombre compris entre environ 60 et 120 lignes par cm, et une profondeur de gau- frage comprise entre environ 12,5 et 63,5 Dam La"profondeur de gaufrage" est déterminée par (a) mesure de l'épaisseur globale moyenne, en coupe, du film, entre le sommet des bos- sages de la face supérieure et le sommet des nervures exté- rieures opposées de la face inférieure, et (b) mesure de l'épaisseur moyenne du film et soustraction de (a) de (b). Cette mesure est réalisée à l'aide d'un micromètre normal de 2,5 cm, d'une manière connue de l'homme de l'art, par exemple, entre autres techniques Le motif gaufré donne l'effet visuel mat souhaité, sans dessin visible à l'oeil nu Comme indiqué précédemment, les lignes transversales sont de préférence dimensionnées de façon analogue, c'est-à- dire en nombre compris entre environ 60 et 120 lignes par cm, afin qu'un réseau global de lignes ou de canaux soit formé autour des bossages Ce motif permet d'obtenir une excellente mise en rouleau sans roulage des bords et un très faible brillant sur les deux faces, ainsi que des valeurs d'adhésion èn ruban souhaitées, entre autres caractéristiques, comme indiqué précédemment Cependant, il n'est pas nécessaire que les lignes transversales soient exactement perpendiculai- res aux lignes s'étendant parallèlement aux bords libres du film Il est cependant important que les lignes transversales soient espacées les unes des autres pour former un réseau global tel que la surface du film présente le motif donnant l'aspect visuel mat tout en présentant les caractéristiques souhaitées de bobinage à plat ainsi que de résistance au roulage des bords Il est évident que, suivant l'uniformité du motif gaufré, les lignes gaufrées peuvent tendre, à leurs intersections, à s'interrompre mutuellement et de façon telle que des niveaux de surface différents apparaissent d'une extrémité à l'autre d'un canal ou d'une ligne. En se référant de nouveau aux photographies du dessin, l'homme de l'art peut apprécier que les zones analo- gues à des canaux ou lignes gaufrées sont formées dans la surface de telle manière que des transitions lisses entre les bossages et les zones analogues à des canaux apparaissent à la face supérieure du film Il en est de même pour les nervures et les creux de la face inférieure du film A la face inférieure du film, on peut observer que les nervures correspondantes s'étendent à intervalles réguliers et en travers de la totalité de la face inférieure du film pour définir un réseau de nervures qui bordent intégralement les creux Lorsque les lignes gaufrées tendent à être en nombre inférieur à environ 60 lignes par cm, selon la profondeur du gaufrage, le fini mat peut tendre à disparaître et, par ailleurs, audessus d'une profondeur de gaufrage d'environ 63,5 mm, le motif peut tendre à devenir visible On peut donc apprécier que la profondeur de gaufrage doit être com- prise dans la plage d'environ 12,5 à environ 63,5 g m, les lignes gaufrées formant un motif dans lequel elles sont en nombre d'environ 60 à 120 par cm pour donner le fini mat et les propriétés physiques demandés Le motif mat gaufré est formé, par exemple, par gaufrage d'un film plastique au moyen d'un système de rou- leaux de gaufrage L'un des rouleaux est un rouleau d'acier dont la surface est gravée de manière à présenter un motif de sail lies ou de bossages, ce rouleau étant commu- nément appelé rouleau de gaufrage mâle Par ailleurs, un motif femelle peut être gravé dans le rouleau par une série de creux Le motif femelle est réalisé, par exemple, par gravure des creux ou "trous" dans le rouleau d'acier à une profondeur d'environ 0,025 à 0,075 mm Le motif d'acier gravé à l'outil correspond sensiblement à la face inférieure du film gaufré Il convient de noter que la correspondance exacte n'est habituellement pas obtenue L'autre rouleau du système de gaufrage est un rouleau de caoutchouc dans lequel le motif du rouleau d'acier s'imprime pendant la formation du film par la technique habituelle d'extrusion à filière droite La vitesse des rouleaux de caoutchouc et d'acier est maintenue pour permettre un gaufrage continu du film pendant l'enroulement qui suit sur un rouleau de bobinage. Dans une forme préférée de réalisation de l'inven- tion, du polyéthylène de densité basse à moyenne est mis sous la forme d'un film mat par un dispositif d'extrusion à filière droite Par exemple, le polyéthylène de densité basse à moyenne est chauffé à une température d'environ 150 à 1770 C puis il est introduit sous forme d'une bande dans une fente formée entre les rouleaux d'acier et de caoutchouc indiqués cidessus En étant introduite dans l'intervalle compris entre les rouleaux, la matière plastique est mise sous forme d'un film et, dans le même temps, elle reçoit une texture correspondant au motif gaufré du rouleau de gaufrage en acier. Sous une pression convenable de gaufrage, par exemple, d'en viron 176-210 k Pa, un film mince ayant le motif gaufré peut être produit Pour obtenir l'épaisseur préférée du film qui est comprise entre environ 12,5 et environ 38,1 gm, - ainsi que la profondeur nécessaire de gaufrage comprise entre environ 12, 5 et environ 63,5 -um, on règle les conditions d'une manière bien connue de l'homme de l'art et dans la technique de production de films gaufrés Les facteurs pris en considération peuvent varier en fonction de la matière plastique-utilisée et des caractéristiques que l'on souhaite conférer au film résultant Ainsi, des conditions de traite- ment qui sont montrées de façon évidente pour produire un film gaufré comprennent la température, la pression exercée dans l'intervalle entre les rouleaux de gaufrage, la profon- deur du motif gravé dans le rouleau d'acier et la dureté de la matière élastique du rouleau de caoutchouc En outre, le motif mat peut être donné au film plastique dans des con- ditions normales ou ambiantes, par post-gaufrage avec cer- tains polymères tels que le polybutadiène Les propriétés typiques d'un film mat en polyéthylène de densité faible à moyenne, obtenues conformément aux principes de l'inven- tion, avec des lignes gaufrées en nombre d'environ 100 par cm, sont données dans le tableau ci-dessous Le polyéthylène des échantillons A et B possède un indice de fusion d'en- viron 1,8 et une densité d'environ 0,926. TABLEAU Grammage (g/m 2) Tension de rupture (N/cm) Allongement à la rupture (%) ECHANTILLON A 24,87 DM 7,42 DT 4,62 DM 345 DT 810 ECHANTILLON B 24,54 7,45 4,52 Tension DM à % d'allongement 2,66 (N/cm) Impact (N m) 1, 69 C.D F 3 (côté métal/côté métal) 0,8-0,9 Brillant(côté métal) 3-4 brillant oté caoutchouc)5-6 (tête à 45 ) Force d'adhésion en ruban (N) 8,11 1 DM = Direction machine 2 DT = Direction transversale 3 C D F = coefficient de frottement 3,05 1,67 0,6-0,7 3-4 -6 8,7 11930 Le tableau ci-dessus et la description détail- lée qui précède montrent que le film plastique gaufré selon l'invention présente un fini mat ayant un très faible bril- lant sur les deux faces et aucun motif visible à l'oeil nu. Le produit dont les caractéristiques sont données à titre d'exemple dans le tableau présente un toucher à la main doux ou analogue à celui d'un tissu Lorsqu'il est bobiné, le produit présente d'excellentes caractéristiques de mise en forme de rouleau sans roulage des bords ou sans qu'il soit nécessaire de provoquer une oscillation de la bobineuse en cours de bobinage De plus, de bonnes propriétés de coeffi- cient de frottement sont obtenues sans addition d'agents de glissement D'autres avantages telle qu'une bonne adhé- sion en ruban sont également obtenus. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au film décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. il REVENDICATIONS 1 Film de polyoléfine thermoplastique gaufré ayant un motif mat gaufré, une épaisseur comprise entre environ 12,5 et environ 38,1 m et une profondeur de gau- frage comprise entre environ 12,5 et environ 63,5 D Lm, carac- térisé en ce que le motif gaufré comprend une série de lignes gaufrées ( 5) parallèles aux bords longitudinaux libres du film et une série de lignes gaufrées transversales ( 6) cou- pant lesdites lignes parallèles pour former un réseau géné- ral et global desdites lignes entourant des bossages ( 4) fai- sant saillie sur une première face du film, lesdits bossages et lesdites lignes s'étendant au-dessus de la face opposée du film en formant des creux correpondants ( 7) et des nervu- res correspondantes ( 8, 8 '), lesdites lignes gaufrées étant en nombre compris entre environ 60 et 120 par cm et le film présentant d'excellentes caractéristiques de bobinage et de résistance au roulage des bords. 2 Film gaufré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la polyoléfine est choisie dans le groupe comprenant du polyéthylène, du polypropylène et des copoly- mères de ces matières. 3 Film gaufré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdites lignes transversales sont perpen- diculaires auxdites lignes parallèles. 4 Film gaufré selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdites lignes transversales et parallèles sont espacées les unes des autres à peu près régulièrement afin de former un réseau global sensiblement rectangulaire. Film gaufré selon la revendication 4, carac- térisé en ce que lesdites lignes sont en nombre d'environ par cm. 6 Film de polyoléfine thermoplastique gaufré, présentant un motif mat gaufré, caractérisé en ce que la polyoléfine du film est choisie dans le groupe comprenant du polyéthylène, du polypropylène et du polybutadiène et des copolymères de ces matières, le film ayant une épaisseur comprise entre environ 12,5 et environ 38,1 Dam et une pro- fondeur de gaufrage comprise entre environ 12,5 et environ 63,5 om, le motif gaufré comprenant une série de lignes gaufrées(S) parallèles aux bords longitudinaux libres du film et une série de lignes transversales gaufrées ( 6) cou- pant perpendiculairement lesdites lignes parallèles pour former un réseau rectangulaire global desdites lignes entou- rant des bossages ( 4) faisant saillie à une première face du film, lesdits bossages et lesdites lignes s'étendant au- dessus de la face oppdsée du film en formant des creux corres- pondants ( 7) et des nervures correspondantes ( 8, 8 '), les- dites lignes gaufrées étant en nombre compris entre environ et 120 par cm et le film présentant d'excellentes carac- téristiques de bobinage et de résistance au roulage des bords. 7.Film gaufré selon la revendication 6, carac- térisé en ce qu'il présente, sur ses deux faces, un brillant extrêmement faible.