Procédé de fabrication d'un matériau stratifié, appareil pour sa mise en oeuvre
et matériau obtenu par ce procédé
La présente invention a pour objets un procédé de fabrication d'un matériau stratifié, un appareil pour la mise en ceuvre de ce procédé et un matériau obtenu par ledit procédé. Le matériau peut être utilisé notamment comme rembourrage ou comme amortisseur.
Les matériaux de rembourrage en matières plastiques sont normalement fabriqués en deux couches, dont l'une au moins comportant plusieurs parties saillantes formant des poches fermées à l'intérieur de la matière. Ces poches sont nécessairement espacées les unes des autres et il en résulte que chaque poche individuelle peut être soumise à un effort indépendamment des poches environnantes. Dans les cas où la matière est utilisée comme élément isolant, les zones entre les poches ne présentent pas les mêmes caractéristiques d'isolation que les zones contenant les poches. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et de fournir un matériau présentant à la fois des caractéristiques améliorées de rembourrage, d'amortissement et d'isolement, par rapport aux produits connus.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil et une forme d'exécution du matériau objets de l'invention et des variantes:
La fig. 1 est une représentation schématique de la forme d'exécution de l'appareil,
la fig. 2 est une coupe partielle à plus grande échelle d'un organe représenté à la fig. 1,
la fig. 3 est une coupe partielle à plus grande échelle d'autres organes représentés à la fig. 1,
la fig. 4 est une vue en plan de la forme d'exécution du matériau, en cours de fabrication,
la fig. 5 est une coupe à plus grande échelle suivant 5-5 de la fig. 4,
la fig. 6 est une vue en plan du matériau de la fig. 4 après déformation,
la fig. 7 est une coupe à plus grande échelle suivant 7-7 de la fig. 6, et
les fig. 8 et 9 sont des coupes des variantes correspondant à la fig. 7.
Le matériau décrit comporte au moins deux couches d'une matière plastique réunies l'une à l'autre par fusion, I'une au moins des couches ayant des parties saillantes discrètes, qui font saillie à partir d'un côté de celle-ci et sont étroitement rapprochées. Les parois latérales de chaque partie saillante sont réunies par fusion aux parois latérales des parties saillantes voisines, de sorte que le matériau terminé est constitué d'une paire de couches espacées en matière plastique entre lesquelles sont disposées des cellules. Dans une telle disposition, chaque cellule ou partie saillante est supportée latéralement par les parties saillantes environnantes et il en résulte un matériau de rembourrage sensiblement plus résistant et plus durable que les matériaux connus.
En outre, grâce à l'élimination des espaces entre les parties saillantes voisines, les qualités d'isolement du matériau sont grandement améliorées et il n'y a pas de fentes ou de craquelures pouvant conduire à l'accumulation ou au dépôt de matière étrangère.
Un appareil pour obtenir ce matériau est représenté aux fig. 1 à 3. Dans ces figures, deux couches de matière plastique 10 et 11 sont sous forme de feuilles d'une matière homogène ou de feuilles composites préalablement stratifiées de matières plastiques ayant diverses propriétés. Dans le cas où les couches sont extrudées immédiatement avant le repoussage et la stratification, il peut être désirable d'abaisser la température des couches extrudées de sorte qu'elles présentent les températures appropriées de repoussage et de stratification pour l'obtention du résultat désiré.
La couche 10 est amenée sur un rouleau de repoussage 12 au moyen d'un rouleau 13, lequel peut être chauffé, si nécessaire, pour élever la température de la couche 10 ou au moins la maintenir à la tempé rature de repoussage et de stratification. La couche 10 est repoussée par le rouleau 12 qui comprend de préférence un moyen pour faire le vide permettant de créer plusieurs dépressions étroitement rapprochées. Une deuxième couche 1 1 est amenée sur la surface du rouleau de repoussage 12, superposée à la couche 10, à l'aide d'un rouleau 15, lequel peut comporter de manière similaire au rouleau 13 des éléments de chauffage permettant d'élever ou au moins de maintenir la température de la couche 1 1 à sa température de fusion.
Le rouleau 15 peut être disposé de manière à exercer une légère pression sur les deux couches 10 et 1 1 lorsqu'elles sont amenées en position superposée en 16, bien que dans la plupart des applications où on utilise des couches plastiques minces, il n'est pas nécessaire que le rouleau 15 soit en contact de pression avec les couches 10 et 11.
La couche 11 est réunie hermétiquement aux portions non repoussées de la couche 10, avec scellage hermétique des saillies 17 qui sont clairement visibles dans le matériau stratifié 18 lorsqu'il est séparé du rouleau de repoussage 12 au moyen d'un rouleau de séparation 19.
Une coupe transversale partielle agrandie du rouleau de repoussage 12 est visible sur la fig. 2, une portion du matériau 18 se trouvant sur ce rouleau. Bien que les dépressions 20 de repoussage représentées dans la surface 21 du rouleau 12 soient cylindriques, on comprend que ces dépressions peuvent être de dimension et de forme différentes, par exemple en forme de prismes hexagonaux. Le rouleau 12 comporte un dispositif central non représenté pour faire le vide, communiquant par plusieurs passages 22 avec chaque dépression 20.
Au moyen de ce vide, la couche 10 molle est étirée dans les dépressions pendant le procédé de repoussage. La surface du rouleau 12 entourant les dépressions 20 comporte une couche 23, en silicone par exemple, qui empêche la couche 10 chauffée, d'adhérer au rouleau 12 lorsque la couche est moulée et est ensuite réunie, par fusion, avec la couche 11, en 16. Le rouleau de séparation 19 enlève le matériau 18 du rouleau 12 après refroidissement de manière à terminer le procédé de scellage. Le matériau 18 est alors amené à travers un four 24 comportant un dispositif de chauffage 25 à rayonnement pour chauffer au moins la surface des saillies 17 à une température voisine du point de fusion de la matière plastique.
Par utilisation de rayons thermiques d'une longueur d'onde sélectionnée, la majeure partie de la chaleur sera absorbée par la couche 10 et un fluide capté par les saillies 17 recevra une quantité minimale de chaleur, ce qui réduit au minimum l'expansion de ce fluide.
Le matériau chauffé 18 est amené, après avoir quitté le four 24, autour d'un rouleau 28 et sur un tambour 26.
Le rouleau 28 et des rouleaux 28' et 28" supportent une courroie 27 qui chevauche la surface du tambour 26 et constitue un élément de pression destiné à comprimer le matériel ou stratifié 18, lorsqu'il passe entre la courroie et le tambour 26. On peut utiliser des dispositifs 27' à chaleur radiante pour maintenir la température des saillies et assurer un bon scellage. Dans ce cas, il est préférable d'utiliser une courroie 27 perforée en une matière isolante. Un ou plusieurs des rouleaux 28, 28' et 28" peuvent aussi être refroidis de manière à maintenir la courroie à la température désirée, qu'elle soit en métal ou en une matière isolante, afin d'obtenir un produit uniforme.
Les rouleaux 28, 28' et 28" sont entraînés à une vitesse telle que la courroie 27 a une vitesse correspondant à la vitesse périphérique du tambour 26. Le côté repoussé de la couche 10 étant chauffé par le four 24, il s'ensuit que lorsque le matériau est soumis à une compression, les cellules constituées par les saillies sont comprimées et les parois latérales de chaque cellule sont amenées sous pression en contact avec les parois latérales des cellules voisines et sont maintenues dans cette position jusqu'à ce que le matériau soit refroidi et que le scellage soit effectué. Dans ce but, il est désirable de refroidir le tambour 26.
Dans quelques cas, il peut être avantageux d'utiliser des moyens permettant de maintenir le matériau 18 fermement sur le tambour 26 et dans ce but, on peut utiliser le vide. Une partie du dispositif à vide est représentée en fig. 3, qui montre en coupe partielle le tambour 26 et la courroie 27. Le tambour 26 comporte une tubulure centrale non représentée, reliée à une pompe à vide et plusieurs tubes 30 disposés radialement reliés à la tubulure centrale et débouchant à la surface du tambour. Une zone de cette surface entourant chaque conduit 30 présente de préférence un évidement, et une couche de recouvrement 32 en matière poreuse, du tissu par exemple, est disposée sur la périphérie du tambour.
De cette manière, le vide provenant des conduits espacés 30 est distribué sur toute la surface du tambour et lorsque le matériau 18 entre en contact avec la surface, il est maintenu fermement en place par le vide jusqu'à ce que l'opération de compression ait été terminée. Par utilisation de dispositifs à soupape, on peut supprimer le vide, juste avant le point d'enlèvement du produit fini du tambour 26, au moyen du rouleau 28".
On voit en fig. 3 que les saillies dans la couche 10 sont comprimées de manière à produire un contact ferme des parois latérales 10' des saillies adjacentes les unes avec les autres et de manière à former une configuration en T au point de réunion de la couche 10 avec la couche 11. En outre, la surface supérieure de la couche 10 devient sensiblement continue et ininterrompue excepté en ce qui concerne les discontinuités mineures au point de réunion de chaque ensemble de trois cellules.
Les fig. 4 à 7 montrent des matériaux obtenus par le procédé décrit. Le premier matériau 18 vu à la fig. 4 comporte des saillies cylindriques 17 étroitement rapprochées sur toute sa surface. La fig. 5 montre la configuration générale des saillies 17 et la réunion par fusion des saillies 17 et de la couche de support 11. Lorsque le matériau 18 des fig. 4 et 5 est soumis à un effort de compression comme décrit ci-dessus, on obtient une configuration telle que celle représentée dans les fig. 6 et 7. Les saillies 17 prennent une configuration sensiblement hexagonale étant donné que les parois latérales de chaque saillie sont réunies aux parois latérales contiguës des saillies environnantes.
Tandis que toutes les saillies sont réunies solidement entre elles, il y a formation de légères dépressions 17' aux sommets de chaque hexagone, ce qui confère au produit résultant un léger effet d'ondulation sur la surface bosselée. Cette ondulation est cependant très légère et pour toutes les applications pratiques le matériau résultant présente l'aspect d'une paire de couches espacées en matière plastique comportant entre elles une structure cellulaire.
On voit en fig. 7 que les parois latérales 10' des saillies 17 contiguës sont solidement réunies par fusion avec une légère dépression uniquement au point
17'.
Le matériau de rembourrage décrit ci-dessus constitue un produit solide et durable étant donné que chacune des cellules constituées par les saillies 17 est supportée radialement par les saillies environnantes, et il n'y a pas de place pour l'accumulation de souillures ou de matière étrangère. En outre, en raison de la réunion des parois latérales, on obtient d'excellentes caractéristiques d'isolement. Le matériau peut aussi être soumis à d'autres procédés de repoussage ou de gaufrage, ce qui le rend particulièrement approprié pour l'emballage.
On a représenté des variantes du matériau aux fig.
8 et 9. Il s'agit de représentations en coupe transversale du matériel, prises dans le même plan que celui de la fig. 7, mais montrant des variantes pour la réalisation des parois latérales des saillies 17. A la fig. 7, les parois latérales 10' des saillies sont scellées sensiblement sur toute leur longueur. Dans quelques cas, il peut être désirable de ne sceller qu'une portion des parois latérales 10' et ce scellage partiel des parois latérales est représenté en 40 à la fig. 8. Pour obtenir ce mode de scellage, la pression exercée par la courroie 27 dans la fig. 1 est réduite de sorte que les saillies 17 sont comprimées d'une manière juste suffisante pour amener en contact, les uns avec les autres, les rebords supérieurs des saillies contiguës.
Dans certaines conditions, il peut être désirable de prévoir une configuration du matériau dans laquelle les parois latérales des saillies 17 sont très proches les unes des autres, mais sans être scellées. On obtient un matériel de rembourrage un peu plus mou dans les stades initiaux de compression, bien que pour une compression importante, les parois se déplacent en contact les unes avec les autres. Cette variante est représentée à la fig. 9 et on remarquera qu'il existe un faible intervalle entre les parois latérales 10' des saillies 17. Comme dans le cas de la fig. 8 on obtient la structure de la fig. 9 en réduisant davantage la pression exercée par la courroie 27.
Dans les variantes des fig. 8 et 9, la surface des saillies 17 dans un plan espacé de la base est plus grande que la surface dans le plan de la base.
Le matériau décrit peut être réalisé en feuilles continues d'une largeur désirée quelconque et est utile pour une grande diversité d'applications telles que l'emballage, le rembourrage et l'isolement. Dans ce dernier cas, un matériau de 122 cm est particulièrement approprié à l'utilisation pour l'isolation de parois étant donné que les montants de cloisons sont habituellement disposés sur des centres espacés de 30 cm. Dans chaque cas. il suffit de fixer la matière avec des éléments de fixation afin de l'empêcher de s'affaisser ou de se déplacer au cours de l'installation de la surface intérieure d'un mur. Dans certains cas, il peut être désirable de percer les cellules recouvrant chaque montant de manière à éviter une déformation possible de la surface de paroi, lorsqu'on utilise des planches murales légères.
Des observations ont montré que bien que l'isolation entre les montants soit importante, une forte quantité de chaleur est conduite par les montants des cloisons, de sorte que l'utilisation d'un recouvrement plastique sur les montants s'impose pour réduire la conductibilité thermique. Ceci empêche une perte de chaleur en hiver et empêche également le transfert de chaleur à partir des parois extérieures de la construction vers les parois intérieures en été.
Method of manufacturing a laminated material, apparatus for its implementation
and material obtained by this process
The present invention relates to a method of manufacturing a laminated material, an apparatus for carrying out this method and a material obtained by said method. The material can be used in particular as padding or as a shock absorber.
Plastic padding materials are normally made in two layers, at least one of which has several protrusions forming closed pockets within the material. These pockets are necessarily spaced from each other and it follows that each individual pocket can be subjected to a force independently of the surrounding pockets. In cases where the material is used as an insulating element, the areas between the pockets do not have the same insulation characteristics as the areas containing the pockets. The object of the present invention is to overcome these drawbacks and to provide a material exhibiting both improved characteristics of padding, damping and insulation, compared to known products.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus and an embodiment of the material which are the subject of the invention and of the variants:
Fig. 1 is a schematic representation of the embodiment of the device,
fig. 2 is a partial section on a larger scale of a member shown in FIG. 1,
fig. 3 is a partial section on a larger scale of other members shown in FIG. 1,
fig. 4 is a plan view of the embodiment of the material, during manufacture,
fig. 5 is a section on a larger scale along 5-5 of FIG. 4,
fig. 6 is a plan view of the material of FIG. 4 after deformation,
fig. 7 is a section on a larger scale on 7-7 of FIG. 6, and
figs. 8 and 9 are sections of the variants corresponding to FIG. 7.
The material described comprises at least two layers of a plastic material fused together, at least one of the layers having discrete protrusions, which protrude from one side thereof. and are closely related. The sidewalls of each protrusion are fused together with the sidewalls of neighboring protrusions so that the finished material consists of a pair of spaced plastic layers between which are disposed cells. In such an arrangement, each cell or protrusion is laterally supported by the surrounding protrusions and the result is a padding material which is substantially stronger and more durable than known materials.
In addition, thanks to the elimination of the spaces between neighboring protrusions, the insulation qualities of the material are greatly improved and there are no cracks or cracks which can lead to the accumulation or deposition of foreign matter. .
An apparatus for obtaining this material is shown in Figs. 1 to 3. In these figures, two layers of plastic material 10 and 11 are in the form of sheets of a homogeneous material or of composite sheets previously laminated of plastics having various properties. In the case where the layers are extruded immediately prior to the embossing and lamination, it may be desirable to lower the temperature of the extruded layers so that they have the appropriate embossing and lamination temperatures to achieve the desired result.
Layer 10 is fed onto an embossing roller 12 by means of a roller 13, which can be heated, if necessary, to raise the temperature of the layer 10 or at least maintain it at the embossing and laminating temperature. Layer 10 is pushed back by roller 12 which preferably includes a vacuum means to create several closely spaced depressions. A second layer 11 is brought to the surface of the embossing roller 12, superimposed on the layer 10, using a roller 15, which may comprise, similarly to the roller 13, heating elements for raising or at least to maintain the temperature of the layer 11 at its melting point.
The roller 15 can be arranged so as to exert a slight pressure on the two layers 10 and 11 when they are brought into the superimposed position at 16, although in most applications where thin plastic layers are used, it does not. It is not necessary that the roller 15 be in pressure contact with the layers 10 and 11.
Layer 11 is hermetically joined to the unengineered portions of layer 10, with hermetic sealing of the protrusions 17 which are clearly visible in the laminate material 18 when it is separated from the embossing roll 12 by means of a separation roll 19.
An enlarged partial cross section of the embossing roller 12 is visible in FIG. 2, a portion of the material 18 lying on this roll. Although the embossing depressions 20 shown in the surface 21 of roller 12 are cylindrical, it will be understood that these depressions may be of different size and shape, for example in the form of hexagonal prisms. The roller 12 comprises a central device, not shown, for creating a vacuum, communicating through several passages 22 with each depression 20.
By means of this vacuum, the soft layer is stretched into the depressions during the embossing process. The surface of the roll 12 surrounding the depressions 20 has a layer 23, for example of silicone, which prevents the heated layer 10 from adhering to the roll 12 when the layer is molded and is then fused together with the layer 11, at 16. The separation roller 19 removes the material 18 from the roller 12 after cooling so as to complete the sealing process. The material 18 is then fed through an oven 24 comprising a radiant heating device 25 to heat at least the surface of the projections 17 to a temperature close to the melting point of the plastic material.
By using thermal rays of a selected wavelength, most of the heat will be absorbed by the layer 10 and a fluid captured by the protrusions 17 will receive a minimum amount of heat, which minimizes the expansion of this fluid.
The heated material 18 is fed, after leaving the oven 24, around a roller 28 and onto a drum 26.
Roll 28 and rollers 28 'and 28 "support a belt 27 which straddles the surface of drum 26 and provides a pressing member for compressing material or laminate 18 as it passes between belt and drum 26. There is can use radiant heat devices 27 'to maintain the temperature of the protrusions and ensure a good seal. In this case, it is preferable to use a perforated belt 27 of an insulating material. One or more of the rollers 28, 28' and 28 "can also be cooled to maintain the belt at the desired temperature, whether it is metal or an insulating material, in order to obtain a uniform product.
The rollers 28, 28 'and 28 "are driven at a speed such that the belt 27 has a speed corresponding to the peripheral speed of the drum 26. With the embossed side of the layer 10 being heated by the oven 24, it follows that when the material is subjected to compression, the cells formed by the protrusions are compressed and the side walls of each cell are brought under pressure into contact with the side walls of neighboring cells and are held in this position until the material is cooled and the sealing is effected For this purpose it is desirable to cool the drum 26.
In some cases it may be advantageous to use means to hold the material 18 firmly on the drum 26 and for this purpose a vacuum can be used. Part of the vacuum device is shown in fig. 3, which shows in partial section the drum 26 and the belt 27. The drum 26 comprises a central pipe, not shown, connected to a vacuum pump and several tubes 30 arranged radially connected to the central pipe and opening to the surface of the drum. An area of this surface surrounding each duct 30 preferably has a recess, and a covering layer 32 of porous material, for example fabric, is disposed on the periphery of the drum.
In this way the vacuum from the spaced conduits 30 is distributed over the entire surface of the drum and when the material 18 contacts the surface it is held firmly in place by the vacuum until the pressing operation. has been completed. By use of valve devices, the vacuum can be removed, just before the point of removal of the finished product from drum 26, by means of roller 28 ".
We see in fig. 3 that the protrusions in the layer 10 are compressed so as to produce a firm contact of the side walls 10 'of the adjacent protrusions with each other and so as to form a T-configuration at the point of meeting of the layer 10 with the diaper. 11. Further, the top surface of layer 10 becomes substantially continuous and uninterrupted except for minor discontinuities at the meeting point of each set of three cells.
Figs. 4 to 7 show materials obtained by the method described. The first material 18 seen in FIG. 4 has cylindrical protrusions 17 closely spaced over its entire surface. Fig. 5 shows the general configuration of the projections 17 and the fusion joining of the projections 17 and the support layer 11. When the material 18 of FIGS. 4 and 5 is subjected to a compressive force as described above, a configuration such as that shown in FIGS. 6 and 7. The protrusions 17 take on a substantially hexagonal configuration since the side walls of each protrusion are joined to the contiguous side walls of the surrounding protrusions.
While all the protrusions are firmly joined together, there is formation of slight depressions 17 'at the tops of each hexagon, which gives the resulting product a slight ripple effect on the dented surface. This corrugation is however very slight and for all practical applications the resulting material has the appearance of a pair of spaced plastic layers having between them a cellular structure.
We see in fig. 7 that the side walls 10 'of the contiguous projections 17 are firmly fused together with a slight depression only at the point
17 '.
The padding material described above constitutes a strong and durable product since each of the cells constituted by the protrusions 17 is radially supported by the surrounding protrusions, and there is no room for the accumulation of soil or dirt. foreign matter. In addition, due to the joining of the side walls, excellent insulation characteristics are obtained. The material can also be subjected to other embossing or embossing processes, which makes it particularly suitable for packaging.
Variants of the material have been shown in FIGS.
8 and 9. These are cross-sectional representations of the material, taken in the same plane as that of FIG. 7, but showing variants for the production of the side walls of the projections 17. In FIG. 7, the side walls 10 'of the projections are sealed substantially over their entire length. In some cases it may be desirable to seal only a portion of the side walls 10 'and this partial sealing of the side walls is shown at 40 in FIG. 8. To obtain this sealing method, the pressure exerted by the belt 27 in FIG. 1 is reduced so that the protrusions 17 are compressed just enough to contact the upper edges of the adjoining protrusions with each other.
Under certain conditions, it may be desirable to provide a configuration of the material in which the side walls of the projections 17 are very close to each other, but not sealed. A somewhat softer padding material is obtained in the initial stages of compression, although for significant compression the walls move in contact with each other. This variant is shown in FIG. 9 and it will be noted that there is a small gap between the side walls 10 'of the projections 17. As in the case of FIG. 8 the structure of FIG. 9 by further reducing the pressure exerted by the belt 27.
In the variants of FIGS. 8 and 9, the area of the projections 17 in a plane spaced from the base is larger than the area in the plane of the base.
The material described can be made in continuous sheets of any desired width and is useful for a wide variety of applications such as packaging, cushioning and insulation. In the latter case, a 122 cm material is particularly suitable for use in wall insulation since the wall studs are usually arranged on centers spaced 30 cm apart. In each case. simply secure the material with fasteners to prevent it from sagging or shifting during installation of the interior surface of a wall. In some cases, it may be desirable to drill the cells covering each stud so as to avoid possible deformation of the wall surface, when using lightweight wall boards.
Observations have shown that although the insulation between the studs is important, a large amount of heat is conducted through the studs of the partitions, so the use of a plastic covering on the studs is necessary to reduce the conductivity. thermal. This prevents heat loss in winter and also prevents heat transfer from the exterior walls of the building to the interior walls in summer.