Brevet FR2573453A1 — publié le 19860523

Perfectionnements à la fabrication de matériaux recou- verts de couches de polyuréthane, tels que des simili- cuirs, et notamment au système de transfert. La présente invention concerne des perfec- tionnements introduits dans la fabrication de produits recouverts de couches de polyuréthane, par l'application du système de transfert, surtout dans la fabrication de composés en simili-cuir ou cuir artificiel, bien que ces mêmes améliorations soient également applica- bles à d'autres activités comprises dans la même branche des cuirs, comme peuvent l'être, par exemple, donner une meilleure finition superficielle aux cuirs naturels en les recouvrant d'une couche superficielle de polyuréthane qui améliore leur aspect sans pour cela porter préjudice à la flexibilité dumatériau de base. Dans la fabrication de cuirs artificiels à base de recouvrements de polyuréthanes, on utilise, comme on sait, un train de machines qui servent, en principe, à emmagasiner et alimenter le support de la ou des pellicules à transférer, qui est normalement du papier spécial pour transfert avec des caractéristiques déterminées, qui après avoir reçu une couche lamellaire très fine de composés de polyuréthane, est soumis à un séchage suivi ou non d'une finition-décoration, à son tour suivie d'un nouveau séchage après lequel on procède au recouvrement du matériau par une couche relativement épaisse de polyuréthane qui doit normalement sécher complètement pour pouvoir être à nouveau recouverte d'une dernière couche superficielle. Cette dernière opération précède l'opération de calandrage qui s'effectue en même temps avec un deuxième matériau de type lamellaire, qui est en général un tissu, de façon à ce que le ma- tériau composé et calandré passe par un four tunnel et le produit se refroidit à la sortie de ce four, pour ensuite séparer le premier matériau de support - dans ce cas le papier spécial - du deuxième matériau lamel- laire - dans ce cas le tissu -. Sur ce deuxième matériau de type lamellaire, la plupart du temps formé par un tissu, les couches de composés de polyuréthane préala- blement séchés resteront collées et transférées. Cet ensemble de tissu plus les couches de polyuréthane constitue le matériel avec finitions superficielles de polyuréthane que l'on vend comme cuir artificiel ou simili-cuir. De la succincte description antérieure on déduit qu'il existe de nombreuses opérations de séchage intermédiaires et de nombreux recouvrements également intermédiaires, tout en constatant, car cela est très important, que de telles opérations de séchage doivent se réaliser en laissant très longtemps le matériau dans le four qui lui assure un séchage homogène, ainsi que la cuisson ou polymérisation des composants synthétiques utilisés, ce qui se traduit toujours - dans la pratique - par l'utilisation de fours très longs et avec peu de possibilités de réglage pour des vitesses élevées car les températures dans ces fours sont ambiantes et il est difficile, pour ne pas dire impossible, d'établir les conditions idéales dont aurait besoin un traitement rationnel plus précis et plus rapide des procédés de séchage et polymérisation des composants en polyuréthane utilisés. En plus de la considérable longueur des fours qu'on doit utiliser selon les méthodes conventionnelles, on a également besoin, comme cela a déjà été signalé, d'une grande quantité d'opérations intermédiaires de recouvrement. D'une façon plus particulière et concrète, dans les procédés conventionnels il se trouve qu'avant que le premier matériau de support ou papier spécial convenablement recouvert et séché puisse être calandré avec le deuxième matériau de type lamellaire, il faudra toujours procéder d'abord à un recouvrement du premier matériel de support dCjà cité qui permette son adhérence avec le tissu de support. Grâce aux perfectionnements de la présente invention, on obtient: a) une réduction considérable de la longueur des fours, ce qui est important car il y a en général d'assez nombreux fours dans une installation de ce genre et l'occupation au sol de ceux-ci entraîne des installa- tions de grandes dimensions, très lourdes et donc coûteu- ses, b) la suppression, dans de nombreux cas, de l'opération de recouvrement préalable qui doit être réalis éeavant de calandrer le premier matériau de base - recouvert de sa ou de ses couches de polyuréthane - avec le deuxième matériau de type lamellaire, c) les conditions techniques de température, vitesse, conditions de séchage, temps et conditions d'ex- traction des divers dissolvants utilisés dans les composés de polyuréthane et autres facteurs ou paramètres qui sont ou peuvent être variables pour chaque type de fabrication, peuvent être réglés d'une façon très précise et intégrée par la rapidité de réponse du système. Cela permet d'ob- tenir des productivités qui sont très supérieures aux normales en développant le procédé dans des espaces beaucoup plus réduits en raison de l'obtention des avantages obtenus selon les points a) et b) précédents. Les perfectionnements faisant l'objet de la présente invention, dont on ne doit pas oublier que l'utilisation concrète est destinée à améliorer l'obten- tion de matériaux simili-cuir à base de compositions de polyuréthane obtenues avec le système appelé de "transfert", reposent sur: 1 ) l'utilisation, dans ce procédé. spécifique, de fours spéciaux très légers, courts et très rapides qui comprennent des moyens calorifiques concentreurs à base de tubes de rayons infrarouges à onde courte - de préférence les tubes de ce type qui émettent une onde proche des 1200 nm - dont les rayons infrarouges, grâce aux moyens réflecteurs appropriés et signalés, agissent de préférence sur la superficie profonde de la couche de recouvrement de polyuréthane pour assurer précisément le séchage qui convient le mieux à cette superficie profonde et l'évaporation adéquate de ses dissolvants incorporés qui en résulte sans que l'épais- seur restante supérieure de cette même couche humide soit soumise à un effet calorifique aussi intense. 2 ) L'utilisation de moyens de contr8le à réponse rapide et intégrée, tels que des sondes et des moyens de réglage contrôlés indépendamment ou par or- dinateur dont l'utilisation est possible en raison de la propre rapidité de réponse, de la faible inertie thermique et de la grande vitesse qu'on peut obtenir dans le procédé conformément au point précédent. On doit particulièrement insister sur le fait qu'aujourd'hui, on connaît des procédés et des dispositifs utilisant des rayons ultraviolets pour le traitement de matériaux lamellaires recouverts de couches de résines synthétiques. Cependant, il ne s'agit pas de polyuréthane avec dissolvants et les rayons ultraviolets ne produisent pas de chaleur puisqu'ils se trouvent à l'opposé du spectre lumineux. Son action est par consé- quent très différente de celle des rayons infrarouges à onde courte qui sont concentrés sur la superficie de contact de la composition à sécher pour produire de la chaleur sur cette dernière et faire évaporer le dissol- vant de cette couche de contact. Les rayons infrarouges à onde courte dirigés de façon concentrée sur cette couche profonde font que la chaleur agit directement et surtout sur la couche la plus profonde de la composition du polyuréthane qui est déposée sur-le support sans qutil y ait une augmentation appréciable de la chaleur ambiante. Cette énergie calorifique n'est pas non plus dirigée avec autant d'intensité sur les couches moins profondes, ce qui provoquerait la création de couches intermédiaires sèches avant l'heure qui feraient "écrans et barrières" et ne laisseraient pas sécher, pour cette raison, les couches les plus profondes qui sont en contact direct avec le support. Cet effet est très impor- tant car il oblige, dans les méthodes conventionnelles, à effectuer les opérations de séchage très lentement et progressivement. Il est tout à fait essentiel,pour pou- voir augmenter la vitesse, de pouvoir sécher la couche de polyuréthane qui possède du dissolvant et qui est immédiatement en contact, soit avec le matériau de support, soit avec une autre couche d'abord séchée car cela permet précisément d'augmenter la vitesse des effets successifs de séchage et d'augmenter l'uniformité et l'intensité de chauffage de cette couche profonde. Cela permet de réduire la longueur du four en augmentant considérablement la vitesse de production et en plus de produire des matériaux simili-cuir qu'il n'est pas possible de produire normalement avec les fours conven- tionnels appliqués à ce genre de fabrication de matériaux simili-cuir à base de polyuréthane. Les comparaisons pouvant être faites avec l'utilisation conventionnelle de rayons ultraviolets pour la transformation de résines liquides sans dissolvant, ne seraient donc pas valables, techniquement parlant. La comparaison avec l'utilisation de rayons infrarouges conventionnels qui ne permettent que l'augmentation de la température ambiante du four et ne restent pas de préférence concentrés sur la super- ficie limite de contact de la couche que l'on désire sécher ne serait pas valable non plus. Les rayons ultraviolets n'ont que des effets chimiques et n'ont aucun pouvoir pour sécher et détacher de la composition utilisée le ou les dissolvants que contient cette composition. De plus les rayons ultra- violets se trouvent à l'autre extrémité du spectre de la lumière et sont totalement opposés, de par leur situation, aux rayons infrarouges à onde courte qui, dirigés par des moyens concentreurs, ne chauffe pas l'atmosphère mais permettent par contre de concentrer de préférence l'énergie calorifique sur la superficie. profonde de la couche de compositions de polyuréthane que l'on prétend sécher, à tous moments, pendant le procédé de production du matériau simili-cuir. Un autre des avantages importants que présen- tent ces améliorations est la totale absence d'inertie thermique qu'on obtient avec le four spécial proposé pour la finalité de production de matériaux simili-cuir à base de polyuréthane. En effet, si les fours conventionnels utilisés jusqu'à présent demandent longtemps pour atteindre la température nécessaire ou pour modifier cette températu- re puisque tous les éléments dont il est formé (parois, air interne, chaînes de transports) doivent se chauffer, il se trouve qu'avec le chauffage dirigé de façon concen- trée sur la superficie désirée on obtient un effet immé- diat, intense et sélectif qui peut être également modifié de façon immédiate. Cet effet immédiat se traduit par la possibilité de changements très rapides dans les températures souhaitées pour chaque étape de production, ce qui permet des réglages également très rapides qui peuvent être contrôlés, grâce à cette rapidité de réponse, par des ordinateurs. On peut donc obtenir des vitesses de production beaucoup plus grandes et cela permet de produire en plus des articles que l'on ne pourrait pas obtenir aujourd'hui par les procédés conventionnels. Un autre avantage représenté par ce brevet repose sur le fait qu'en raison de tout ce qui a été dit jusqu'à présent, on obtient en plus des avantages déjà mentionnés, une économie énergétique de l'ordre de 45 % en comparaison avec les fours conventionnels qui doivent fournir de la chaleur à l'ensemble des parois du four et de l'air ambiant contenu dans celui-ci et également disposer de conduites de fluides thermiques et d'autres éléments qui conservent une grande quantité de calories et perdent précisément pour cette raison, une grande quantité de cette même chaleur. Le four spécial utilisé pourvu de ces améliorations est d'un type beaucoup plus léger que les habituels et en plus beaucoup plus court - entre 1/3 et 1/5 des fours conventionnels mais malgré cela, la production obtenue de matériau simili-cuir est très supérieure en raison de la considérable augmentation de la vitesse d'avance qu'on obtient avec celui-ci, vitesse qu'il est totalement impossible d'obtenir aujourd'hui avec des moyens conventionnels pour l'obtention de ce type de matériaux en simili-cuir à base de polyuréthane. Afin de faciliter la bonne compréhension de la présente invention, on a jugé bon de joindre des dessins qui montrent, de façon schématique, en quoi consistent ces améliorations selon un éventuel mode d'exécution de celles-ci que l'on donne à titre d'illus- tration. La figure 1 représente schématiquement l'ensemble ou train de machines et d'opérations dans un procédé conventionnel de fabrication de cuir artificiel à base d'un produit de type lamellaire, comme peut l'être un tissu qui a été recouvert par transfert de couches de polyuréthane. La figure 2 montre également de façon schéma- tique ce même ensemble en accord avec les améliorations actuelles, dans lesquels les mêmes éléments sont signalés avec le même numéro et les éléments distincts sont signalés avec le même numéro mais pourvu du signe "prime". C'est ainsi que le four 16 de la figure 1 correspond au four spécial 16t de la figure 2. La figure 3 est un détail schématique en coupe verticale du four spécial 16'. La figure 4 est un détail schématique en coupe horizontale de ce même four spécial 16'. Conformément à la figure 1 des dessins annexes, dans la méthode conventionnelle on utilise un support lamellaire 100, comme par exemple un papier spécial de transfert et on le fait passer par une suite de dispositifs conventionnels, tels que des dispositifs de dép8t et d'alimentation 10, des dispositifs 11-15-17 pour recouvrir ce papier avec les compositions de polyuréthane, un dispositif 13 de finitions au pistolet de celui-ci, des fours conventionnels de séchage 12-14- 16-19, et d'autres éléments similaires associés aux précédents, tels que des calandres 18, des réfrigérateurs,. des séparateurs 20-21 et similaires. Selon les améliorations citées correspondant au cas de la figure 2, le matériau de support lamellaire - comme par exemple un papier spécial de transfert - une fois recouvert d'une couche principale 103 de compositions de polyuréthane précédée ou non d'autres couches de finitions préalables 101102 est mis dans un four tunnel spécial 16', relativement très court, qui ne sèche pas complètement la couche indiquée 103 dans sa partie ou zone superficielle mais produit par contre le séchage de la pellicule encore humide la plus proche du papier de support 100, en permettant de soumettre le produit semi-sec qui sort de ce four spécial 16' à une opération de calandrage immédiat, dans l'organe 18, avec un deuxième matériau de type lamellaire 200 - par exemple un tissu - de façon à ce que les deux pro- duits calandrés soient séchés dans un second four tunnel 19 ou 19' à la sortie duquel sont complétés la polymérisation et le séchage du complexe laminé ainsi obtenu pour céder immédiatement le pas au transfert suivant, à la séparation et à la récupération du support lamellaire d'abord cité 100 par rapport au deuxième support 200 qui est pourvu de sa couche superficielle de polyuréthane 103-102-101, avec la particularité que, si la calandre utilisée 18 est conventionnelle, cette calandre est directement associée au four tunnel spécial 16' qui la précède et ce four spécial 16' est basé sur des lampes 400 à infrarouges à onde courte, de quartz et est subdivisé en au moins trois sections successives 161'- 162' - 163' réglées séparément, aussi bien en ce qui concerne les éléments de quartz 400 existant dans chaque section 161'- 162' - 163' (et donc en fonction de la température ou de la capacité de radiation de chaque section) qu'en ce qui concerne le débit et le fonctionnement des moyens de ventilation 500 dont est pourvu le four. Ce réglage sectoriel s'effectue en accord avec divers paramètres parmi lesquels on tient au moins compte: de la qualité et du type de papier de transfert 100 utilisé, des caractéristiques des mélanges de polyuréthane 101-102-103 utilisés, de la couleur et de l'épaisseur de ces mélanges, des températures ou capacités de radiation des lampes 400 dans chaque sec- tion, du débit de l'air de séchage qui circule dans chaque section 161' 162' - 163', de la température de la couche de polyuréthane 101-102-103 et de la vitesse de passage "A" du matériau lamellaire dans ce four spécial 16'. Le second four tunnel sera également, avanta- geusement, d'un tpe spécial 19' semblable au 16' qui précède le calandrage étant constitué de diverses sections à base de lampes 400 à infrarouges à onde courte, en quartz, avec une longueur d'onde de 1200 nm, réglées séparément et ses moyens de ventilation sont également réglés séparément, dans ses diverses sections successives, pour pouvoir modifier les conditions spé- cifiques à donner au procédé séquentiel de séchage du matériau composé et calandré qui le traverse. Les diverses lampes ou tubes de quartz 400 sont disposés, dans chaque section du four considéré, avec leurs axes longitudinaux formant une inclinaison (Figure 4) par rapport à la ligne perpendiculaire au sens de la marche "A" du matériau lamellaire cir- culant à l'intérieur du four tunnel spécial consideré. Pour effectuer le réglage des tubes de quartz 400 de chaque section il existe des moyens de réglage, au moins, du voltage. Pour effectuer le réglage du débit d'air circulant à l'intérieur de chaque zone du four tunnel spécial considéré, il existe également des moyens de réglage, comme par exemple des soupapes ou vannes de passage 501-502-503 et/ou des organes de réglage de la vitesse des moyens de ventilation 500. Il existe aussi des moyens pour modifier la vitesse d'avance "A" des matériaux de type lamellaire - papier de transfert et tissu 200 - dans le train de dispositifs qui se trouvent avant et après le bloc opératif unitaire formé par le four spécial 16' et la calandre 18 qui suit immé- diatement ce four spécial 16', qui sont également réglés par rapport à leur propre vitesse d'avance. Il existe des moyens centralisés de réglage 600 qui agissent en fonction des valeurs données à tous moments par les détecteurs ou moyens de regroupement de données, au moins des différents paramètres précédemment cités afin que les moyens de réglage des tubes de quartz 400 et ceux des moyens de ventilation 500 ainsi que la valeur de l'avance "A", puissent être convenablement contrôlés et manoeuvrés, tout cela en fonction des valeurs des autres paramètres. Les moyens centralisés de réglage et de ma- noeuvre 600 agissent avec un programme informatisé spécifique pour chaque type de matériau laminé à produire, ce qui donne un rendement et une qualité du produit obtenu optimum en fonction des paramètres relativement fixes utilisés dans chaque cas, comme peuvent l'être le type de papier spécial de transfert 100 utilisé et les compositions, couleur et épaisseur des couches ou recouvrements successifs de polyuréthane. L'utilisation d'unités du même type de four tunnel spécial 16'est prévue pour chacune des opérations partielles 12' - 14' et 19' qui se réalisent avant et/ou après le bloc opératif constitué par le pré-séchage spécial effectué en 16' du matériau de support spécial pourvu de sa couche principale de polyuréthane 103 et de son calandrage immédiatement postérieur, en 18, avec le deuxième matériau de type lamellaire ou tissu 200. Avec le four tunnel spécial 16' indiqué, on peut également réaliser la finition superficielle de matériaux naturels, tels que les cuirs, afin de recouvrir ces derniers d'une ou plusieurs couches de polyuréthane qui améliorent leur aspect et les autres caractéristiques de présenta- tion. Après avoir suffisamment décrit en quoi consis- tent ces améliorations on comprend qu'on pourra leur introduire n'importe quelle modification de détail que l'on jugera bon d'appliquer à condition de ne pas altérer ou modifier leur caractère essentiel et l'on déclare donc de nouveauté et invention propre les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Perfectionnements à la fabrication de matériaux recouverts de couches de polyuréthane, tels que des simili-cuirs, et notamment au système de transfert, qui consistent à utiliser un support de type lamellaire - comme par exemple un papier spécial de transfert (100) - et à le faire passer à travers une succession de dispo- sitifs conventionnels, tels que des dispositifs de dép8t et d'alimentation (10), des dispositifs (11,15,17) pour recouvrir ce papier avec les compositions de-polyuréthane, des dispositifs de finitions de celui-ci au pistolet (13), des fours conventionnels de séchage (12,14,16, 19), et d'autres éléments similaires associés aux précédents, tels que des calandres (18), des réfrigérateurs, des séparateurs (20-21) et autres, caractérisés en ce que le matériau de support lamellaire (100), une fois recou- vert d'une couche principale de composition de polyu- réthane (103), précédée ou non d'autres couches de première impression et/ou de finition préalable (-101,102), passe par un four tunnel spécial (16'), relativement très court, léger et rapide qui comprend des moyens calorifiques de concentration utilisant des tubes à rayons infrarouges (400) à onde courte - de préférence les tubes de ce type qui émettent une onde proche des 1200 nm -, dont les rayons infrarouges, grâce aux moyens réflecteurs appro- priés, agissent sur la superficie profonde de la couche de recouvrement de polyuréthane pour assurer précisément le séchage de cette superficie profonde et l'évaporation qui suit de ses dissolvants incorporés qui conviennent sans que l'épaisseur supérieure restante de cette même couche humide de recouvrement de polyuréthane soit sou- mise à un effet calorifique aussi intense. 2. Perfectionnements, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le produit semi-séché qui sort du four spécial (16') est soumis à une opération de calandrage immédiat avec un deuxième matériau de support de type lamellaire (200) - par exemple, un tissu - de telle façon que les deux produits, une lois joints et calandrés, soient séchés après être passés par un deuxième four tunnel spécial (19') et très rapide à la sortie duquel le séchage et la polymérisation du produit complexe ainsi obtenu, sont complétés par la concentration des rayons infrarouges à onde courte de 1200 nm sur l'épais- seur supérieure de la couche de composition de polyu- réthane qui était encore humide au moment du calandrage, pour immédiatement céder le pas à la séparation, au transfert et à la récupération du premier support lamel- laire par rapport au second matériau de support sur lequel sont transférées la ou les couches superficielles de polyuréthane. 3. Perfectionnements, selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisés en ce que le four spécial (16') dispose de lampes à rayons infrarouges à onde courte - en quartz - d'une longueur d'ondeproche des 1200 nm et est divisé en au moins trois sections successives (161' à 163') pourvues des moyens concentreurs ou réflec- teurs correspondants (400) qui sont réglées séparément, aussi bien en ce qui concerne les éléments de quartz existant dans chaque section et donc en ce qui concerne la température et la capacité de radiation et de séchage données à chaque section, qu'en ce qui concerne le débit et le fonctionnement des moyens de ventilation (500) dont est pourvu le four spécial. 4. Rerfctionnements, selon n'importe laquelle des revendications 1, 2 ou 3, caractérisés par le fait que les diverses lampes à infrarouges à onde courte ou tubes de quartz sont disposées à l'intérieur de leurs réflecteurs et dans chaque section indépendan- tes du four spécial considéré, avec ses axes longitudi- naux formant une inclinaison par rapport à la ligne' perpendiculaire au sens de la marche du matériu circu- lant A l'intérieur du four tunnel spécial en question. 5. Perfectionnements, selon l'une des revendi- cations précédentes, caractérisés en ce qu'on utilise des moyens de réglage indépendants pour le voltage appliqué à chaque section de tubes de quartz ainsi que d'autres moyens pour effectuer le réglage du débit d'air circulant à l'intérieur de chaque sous-zone ou secteur du four tunnel spécial en utilisant de la même façon des moyens de réglage, comme par exemple des soupapes ou des vannes de passage (501 à 503) et/ou des organes de régla- ge de la vitesse des moyens de ventilation appliqués à chaque zone en utilisant ainsi des moyens pour varier à volonté la vitesse d'avance "A" des matériaux qui circulent dans le train de mahines. 6. Perfectionnements, selon l'une des revendi- cations précédentes, caractérisés en ce que l'on utilise des moyens des réglage et de manoeuvre centralisés (600) qui agissent en fonction de l'intégration de valeurs données par des détecteurs ou moyens de reprise de données afin que les moyens de réglage qui agissent sur les valeurs de chaque paramètre variable - tels que vitesses d'avance, températures, circulation d'air - soient con- venablement contrôlés et manoeuvrés de façon à ce qu'ils atteignent des valeurs optimales pour chaque cas de fa- brication. 7. Perfectionnements, selon la revendication 6, caractérisés en ce que les moyens centralisés de réglage et de manoeuvre (600) agissent en accord avec un pro- gramme informatisé spécifique pour chaque type de maté- riau à produire, de manière à obtenir un rendement et une qualité optimum pour le produit obtenu en fonction des paramètres relativement fixes et variables qui cor- respondent à chaque cas. 8. Perfectionnements, selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisés en ce que le type de four tunnel spécial (16',19') est également utilisé pour les finitions superficielles de matériaux naturels, ou d'autres superficies telles que des cuirs naturels ou des feuilles de toutes sortes, afin de recouvrir ces matériaux d'une couche de polyuréthane qui améliore leur aspect et les autres caractéristiques de protection et/ou de présentation. S. A. Fét;' Cor cex ó. P'. t ':! 4. (Cabinet Goedb,';k SS, Avenuu Hocm., ris