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WO1998048996A1 - Procede de fabrication d'un cylindre de calandrage et feuilles ou films thermoplastiques obtenus par laminage au moyen d'un tel cylindre - Google Patents

Procede de fabrication d'un cylindre de calandrage et feuilles ou films thermoplastiques obtenus par laminage au moyen d'un tel cylindre Download PDF

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WO1998048996A1
WO1998048996A1 PCT/FR1998/000781 FR9800781W WO9848996A1 WO 1998048996 A1 WO1998048996 A1 WO 1998048996A1 FR 9800781 W FR9800781 W FR 9800781W WO 9848996 A1 WO9848996 A1 WO 9848996A1
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WO
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cylinder
calendering
roll
film
making
Prior art date
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Ceased
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PCT/FR1998/000781
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English (en)
Inventor
Bernard Bezier
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GUIAL
Original Assignee
GUIAL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUIAL filed Critical GUIAL
Priority to AU74366/98A priority Critical patent/AU7436698A/en
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/04—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing using rollers or endless belts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a calendering cylinder, as well as the use of this cylinder to continuously laminate a thermopiastic resin and manufacture a sheet or film having at least one embossed face with a multitude of surface irregularities giving it a matt appearance and a textile feel. Leaves
  • thermoplastic is for example extruded in line directly at the inlet of the first pair of calendering rolls.
  • At least one calendering cylinder comprising an etched surface which reproduces in the form of intaglio prints the shape of the protrusions which it is sought to obtain on the surface of the film or of the plastic sheet.
  • etch the surface of the calendering cylinder we currently use mainly a point wheel
  • the object of the present invention is to propose a method for manufacturing a calendering cylinder with an etched metal surface, which improves the matt appearance of the film or plastic sheet obtained after calendering.
  • the etched metal surface of a cylinder is attacked, by making it undergo anodic oxidation.
  • the film or sheet obtained by rolling with the improved cylinder of the invention has a lower gloss than that of the film or sheet which would have been obtained with the same engraved calendering cylinder, but which has not undergone anodic oxidation.
  • the anodic oxidation causes a random deformation of the geometric imprints which have been engraved on the surface of the cylinder and makes it possible to break the geometric regularity of the engraving of the cylinder.
  • a film or a plastic sheet is thus obtained which has protuberances having random and varied shapes on the surface. According to all 5 likelihoods, this heterogeneity of shape of the protuberances due to oxidation makes it possible to obtain a random reflection of the light by the film or the sheet, which contributes to reinforcing the matt aspect.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the three main stages of a manufacturing process according to the invention
  • FIG. 2 schematically represents an electrolysis installation used to carry out the first and third steps of electrodeposition and anodic oxidation of the process of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic representation of a production line of a perforated plastic film using a calendering cylinder of the invention.
  • the method of manufacturing a calendering cylinder is broken down into three successive main steps 1 to 3, which will now be detailed, knowing that the first two steps, called electrodeposition steps and etching are already known, and that the improvement provided by the invention lies in the ultimate step of anodic oxidation.
  • the first electrodeposition step consists in covering the external surface of a cylinder 4 of axis 4a with a thin metal coating by means of an electrolysis installation as shown in FIG. 2.
  • the installation electrolysis system comprises a tank 5 which contains an electrolytic solution 6 based on metal ions.
  • the cylinder 4 is partly immersed in the electrolytic solution 6, and is equipped with means (not shown) for its rotation along its axis 4a.
  • the electrolysis installation further comprises a conductive electrode 7 connected to a DC voltage source 8.
  • the surface of the cylinder 4 is connected to the opposite polarity of the source 8 and thus also acts as an electrode.
  • the potential difference applied between the electrode 7 and the surface of the cylinder 4 is positive, the electrode 7 constituting an anode and the surface of the cylinder 4 a cathode.
  • Continuous electrolysis of the solution 6 is then carried out, which results in the deposition of a metal layer on the surface of the rotating cylinder 4 by reduction of the metal ions of the electrolytic solution 6.
  • the cylinder 4 was made of steel; the electrolytic solution 6 was based on Cu 2 + ions, and more particularly consisted of an acidic solution of copper sulphate.
  • the surface layer deposited on the surface of the cylinder 4 formed a thick copper coating approximately between 1mm and 2mm.
  • the copper coating of the cylinder 4 was finally polished in order to improve its surface condition. It is up to the person skilled in the art to adjust the various parameters (voltage applied between the two electrodes, 5. concentration of Cu 2 + ions and temperature of the electrolytic solution, speed of rotation of the cylinder, duration of electrolysis ... ) to optimize the electro-deposition process which is already known per se.
  • this coating 0 is etched for example using a diamond-tipped wheel so as to make hollow recesses in this coating which have a predetermined geometric shape corresponding to the shape of each diamond point, and which are distributed over the surface of the cylinder 4 according to a predefined configuration.
  • the geometry of the diamond points may be varied.
  • each diamond point formed a regular pyramid with a square base.
  • the coating of this cylinder is subjected in a third and final step, anodic oxidation (also called anodic attack) by means of the electrolysis installation which had been used during the first step of electroplating.
  • anodic oxidation also called anodic attack
  • the cylinder 4 is engraved again in the tank 5 in the same way as for the first step, by immersing it in the electrolytic solution 6 contained in the tank.
  • a cylinder 4 is obtained with a metallic surface covering, which in a specific embodiment is made of copper, which comprises a plurality of indentations having irregular geometries and varying from one indentation to another.
  • the duration of the anodic oxidation step represented approximately between 5% and 20% of the duration of the first electrodeposition step.
  • the method of manufacturing a calendering cylinder of the invention is not limited to a copper coating but can be applied to any metal, the electrolytic solution 6 in this case being based on corresponding metal ions.
  • the engraving of the surface of the cylinder may be carried out by any suitable means known to a person skilled in the art and making it possible to make imprints having a determined geometric shape.
  • the first step of electrodeposition is not necessary, the cylinder being able to be made of a single metal, and could moreover be replaced by any known process for forming a metallic surface coating.
  • the calendering cylinder 4 of the invention is for example implemented in a continuous production line of a perforated plastic film.
  • the cylinder 4 is associated with a smooth calendering cylinder 4 '.
  • a thermoplastic resin 9 is deposited at the outlet of the extruder 10.
  • This thermoplastic resin can be a resin of polyethylene, polyamide, EVA, polypropylene, or a mixture of these materials.
  • the resin is laminated between the two cylinders 4 and 4 'to form a thermoplastic film 9'.
  • the face 9'a of this film which has been in contact with the coating of the cylinder 4 has a multitude of protuberances having irregular and varied geometric shapes from one protuberance to another.
  • a comparative analysis of the glosses shows that the film 9 ′ which is obtained after calendering with a cylinder 4 according to the invention has a lower gloss than that of the film which would have been obtained under the same conditions but with a cylinder 4 which has not undergone the third step of anodic oxidation.
  • the film 9 ' is then perforated in the usual way by passing over a cylinder 1 1 which is placed under vacuum and the surface of which is constituted by a grid 1 1 a, so as to snap the film 9' in line with the perforations in the grid 1 1 a.
  • a blower nozzle 1 2 is further provided at the periphery of the cylinder 1 1 for injecting hot air onto the film 9 '.
  • a perforated plastic film 9 " is obtained which is wound up for storage and transport on a rotary mandrel 13.
  • the perforated film 9 "advantageously finds its application in the manufacture of disposable absorbent hygiene articles.
  • a diaper it is for example used as a support sheet for the absorbent pad, the embossed face 9" being oriented towards inside the article, that is to say coming into contact with the user.
  • feminine protections it is used as a sheet surrounding the absorbent cushion.
  • the embossed face 9 "a of the film 9 obtained by calendering by means of a calendering cylinder 4 according to the invention advantageously has a matt appearance giving it a textile appearance and a fibrous feel more pleasant for the user. compared to a perforated plastic film whose face 9 "a would be smooth.
  • the plastic film 9 ′ has two embossed faces with a mat appearance.

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Abstract

Le procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage consiste après avoir gravé la couche superficielle métallique, notamment en cuivre d'un cylindre (4), à attaquer la surface métallique gravée du cylindre en lui faisant subir une oxydation anodique. De préférence, la couche superficielle métallique du cylindre (4) étant réalisée par électrodéposition, l'oxydation anodique est réalisée dans la solution électrolytique (6) issue de l'étape d'électrodéposition. Le cylindre de calandrage est utilisé pour obtenir, par laminage d'une résine thermoplastique, une feuille ou un film qui comporte au moins une face d'aspect mat et qui est plus particulièrement utilisé dans la confection d'articles d'hygiène absorbants, jetables.

Description

PROCEDE DE FABRICAΗON D'UN CYLINDRE DE CALANDRAGE ET FEUILLES OU FILMS THERMOPLASΗQUES OBTENUS PAR LAMINAGE AU MOYEN D'UN TEL CYLINDRE
5. La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage, ainsi que l'utilisation de ce cylindre pour laminer en continu une résine thermopiastique et fabriquer une feuille ou un film présentant au moins une face gaufrée avec une multitude d'irrégularités de surface lui conférant un aspect mat et un toucher textile. Les feuilles
10 ou films gaufrés obtenus trouvent plus particulièrement leur application dans le domaine de la fabrication d'articles d'hygiène absorbants jetables. il est à ce jour connu de réaliser en continu des feuilles ou films plastiques par laminage à chaud d'une résine thermoplastique entre une ou plusieurs paires successives de cylindres de calandrages. La résine
15 thermoplastique est par exemple extrudée en ligne directement à l'entrée de la première paire de cylindres de calandrage.
Il est également connu de conférer un aspect mat et un toucher textile à un film ou une feuille plastique en réalisant sur au moins l'un des deux faces une multitude de micro-protubérances. A cet effet, on utilise
20 pour l'opération de calandrage, au moins un cylindre de calandrage comportant une surface gravée qui reproduit sous forme d'empreintes en creux la forme des protubérances que l'on cherche à obtenir à la surface du film ou de la feuille plastique. Pour graver la surface du cylindre de calandrage, on utilise à ce jour principalement une molette à pointes de
25 diamants, permettant de graver sur la surface métallique du cylindre de calandrage une pluralité d'empreintes en creux, qui présentent toutes la même forme et la même dimension, et qui sont régulièrement espacées à la surface du cylindre de calandrage, selon une disposition prédéterminée. 30 Le but de la présente invention est de proposer une procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage à une surface métallique gravée, qui permet d'améliorer l'aspect mat du film ou de la feuille plastique obtenu après calandrage.
Selon le procédé de l'invention, on attaque la surface métallique gravée d'un cylindre, en lui faisant subir une oxydation anodique. _ Le film ou la feuille obtenu par un laminage avec le cylindre perfectionné de l'invention présente une brillance inférieure à celle du film ou de la feuille qui auraient été obtenus avec le même cylindre de calandrage gravé, mais n'ayant pas subi d'oxydation anodique. Ceci peut s'expliquer par le fait que l'oxydation anodique occasionne une déformation aléatoire des empreintes géométriques qui ont été gravées à la surface du cylindre et permet de casser la régularité géométrique de la gravure du cylindre. On obtient donc après calandrage d'une résine thermoplastique, un film ou une feuille plastique présentant en surface des protubérances ayant des formes aléatoires et variées. Seion toutes 5 vraisemblances, cette hétérogénéité de forme des protubérances due à l'oxydation permet d'obtenir une réflexion aléatoire de la lumière par le film ou la feuille, qui contribue à en renforcer l'aspect mat.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'un exemple 0 préféré de fabrication d'un cylindre de calandrage et d'utilisation de ce cylindre pour réaliser un film plastique gaufré, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel :
- La figure 1 est un diagramme illustrant les trois principales étapes d'un 5 procédé de fabrication conforme à l'invention,
- La figure 2 représente schématiquement une installation d'électrolyse utilisée pour réaliser les première et troisième étapes d'électrodéposition et d'oxydation anodique du procédé de la figure 1 ,
- et la figure 3 est une représentation schématique d'une ligne de 0 fabrication d'un film plastique perforé mettant en oeuvre un cylindre de calandrage de l'invention. 2
Conformément à la figure 1 , dans un exemple préféré de réalisation le procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage se décompose en trois étapes principales successives 1 à 3, qui vont à présent être détaillées , sachant que les deux premières étapes dites d'électrodéposition et de gravure sont déjà connues , et que le perfectionnement apporté par l'invention réside dans l'étape ultime d'oxydation anodique.
La première étape d'électrodéposition consiste à recouvrir la surface externe d'un cylindre 4 d'axe 4a avec un revêtement métallique de faible épaisseur au moyen d'une installation d'electrolyse telle que cela est schématisé sur la figure 2. L'installation d'electrolyse comprend une cuve 5 qui contient une solution électrolytique 6 à base d'ions métalliques.
De manière usuelle , le cylindre 4 est en partie immergé dans la solution électrolytique 6, et est équipé de moyens (non représentés) pour sa mise en rotation selon son axe 4a. L'installation d'electrolyse comprend en outre une électrode conductrice 7 reliée à une source de tension continue 8. La surface du cylindre 4 est reliée à la polarité opposée de la source 8 et fait ainsi office également d'électrode. Dans la première étape d'électrodéposition , tel qu'illustré sur la figure 2, la différence de potentiel appliquée entre l'électrode 7 et la surface du cylindre 4 est positive, l'électrode 7 constituant une anode et la surface du cylindre 4 une cathode. On réalise alors une électrolyse continue de la solution 6, qui se traduit par le dépôt d'une couche métallique à la surface du cylindre 4 en rotation par réduction des ions métalliques de la solution électrolytique 6.
Dans un exemple précis de réalisation, le cylindre 4 était en acier; la solution électrolytique 6 était à base d'ions Cu2 +, et consistait plus particulièrement dans une solution acide de sulfate de cuivre. A l'issue de l'étape d'électrodéposition , la couche superficielle déposée à la surface du cylindre 4 formait un revêtement en cuivre d'épaisseur comprise approximativement enter 1 mm et 2mm. De préférence, le revêtement en cuivre du cylindre 4 subissait en final un polissage afin d'améliorer son état de surface. Il revient à l'homme du métier de régler les différents paramètres (tension appliquée entre les deux électrodes , 5. concentration en ions Cu2 + et température de la solution électrolytique, vitesse de rotation du cylindre, durée de l'électrolyse...) pour optimiser le procédé d'électrodéposition par ailleurs déjà connu en soi.
Une fois le revêtement métallique superficiel du cylindre 4 formé par électrodéposition, dans la deuxième étape dite de gravure , on grave 0 ce revêtement par exemple à l'aide d'une molette à pointe diamants en sorte de réaliser dans ce revêtement des empreintes en creux qui ont une forme géométrique prédéterminée correspondant à la forme de chaque pointe diamant, et qui sont réparties à la surface du cylindre 4 selon une configuration prédéfinie. La géométrie des pointes diamants pourra être 5 variée. Dans un exemple précis de réalisation chaque pointe diamant formait une pyramide régulière à base carrée.
Une fois le cylindre 4 gravé en superficie, on fait subir au revêtement de ce cylindre dans une troisième et ultime étape, une oxydation anodique (encore appelée attaque anodique) au moyen de 0 l'installation d'electrolyse qui avait été utilisée lors de la première étape d'électrodéposition. A cet effet, on positionne le cylindre 4 gravé de nouveau dans la cuve 5 de la même manière que pour la première étape, en le plongeant dans la solution électrolytique 6 contenue dans la cuve
5 à l'issue de la première étape d'électrodéposition, puis on inverse les 5 polarités de la surface du cylindre 4 et de l'électrode 7. Le revêtement métallique du cylindre 4 fait à présent office d'anode et l'électrode 7 de cathode. On observe alors une oxydation du revêtement métallique qui se traduit par une attaque non uniforme du revêtement, et aboutit à une déformation aléatoire de la géométrie des empreintes en creux qui 0 avaient été formées lors de l'étape précédente de gravure. A l'issue de l'étape d'oxydation anodique on obtient un cylindre 4 avec un revêtement superficiel métallique, qui dans un exemple précis de réalisation est en cuivre, qui comprend une pluralité d'empreintes ayant des géométries irréguiières et variables d'une empreinte à l'autre.
Plus la durée de I' étape d'oxydation anodique est importante, et plus le phénomène de déformation aléatoire de la géométrie régulière des empreintes en creux sera important.
Dans un exemple précis de réalisation, la durée de l'étape d'oxydation anodique représentait approximativement entre 5 % et 20% de la durée de la première étape d'électrodéposition. Le procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage de l'invention n'est pas limité à un revêtement en cuivre mais pourra s'appliquer à tout métal , la solution électrolytique 6 étant dans ce cas à base d'ions métalliques correspondants. La gravure de la surface du cylindre pourra être effectuée par tout moyen approprié connu de l'homme du métier et permettant de réaliser des empreintes ayant une forme géométrique déterminée. La première étape d'électrodéposition n'est pas nécessaire, le cylindre pouvant être réalisé dans un métal unique, et pourra par ailleurs être remplacée par tout procédé connu de formation d'un revêtement superficiel métallique. Si l'on se réfère à la figure 3, le cylindre de calandrage 4 de l'invention est par exemple mis en oeuvre dans une ligne de fabrication en continu d'un film plastique perforé. A l'entrée de la ligne de fabrication, le cylindre 4 est associé à un cylindre de calandrage 4' lisse. A la périphérie du cylindre 4 on dépose une résine thermoplastique 9 en sortie d'extrudeuse 10. Cette résine thermoplastique peut être une résine de polyéthylene , de polyamide, d'EVA, de polypropylene , ou d'un mélange de ces matières. La résine est laminée entre les deux cylindres 4 et 4' pour former un film thermoplastique 9'.
La face 9'a de ce film qui a été en contact avec le revêtement du cylindre 4 présente une multitude de protubérances ayant des formes géométriques irrégulières et variées d'une protubérance à l'autre. Une analyse comparée des brillances, montre que le film 9' qui est obtenu après calandrage avec un cylindre 4 selon l'invention présente une brillance inférieure à celle du film qui aurait été obtenu dans les mêmes conditions mais avec un cylindre 4 n'ayant pas subi la troisième étape d'oxydation anodique.
Le film 9' est ensuite perforé de manière usuelle par passage sur un cylindre 1 1 qui est mis en dépression et dont la surface est constituée par une grille 1 1 a , en sorte de claquer le film 9' au droit des perforations de la grille 1 1 a. Une buse soufflante 1 2 est en outre prévue à la périphérie du cylindre 1 1 pour injecter un air chaud sur le film 9'. En sortie du cylindre 1 1 , on obtient un film plastique perforé 9" qui est enroulé pour son stockage et son transport sur un mandrin rotatif 13.
Le film perforé 9" trouve avantageusement son application dans la confection d'articles d'hygiène absorbants jetables. S'agissant de couche-culotte, il est par exemple utilisé comme feuille support du coussin absorbant, la face 9"a gaufrée étant orientée vers l'intérieur de l'article, c'est-à-dire venant au contact de l'usager. Dans les protections féminines, il est utilisé comme feuille entourant le coussin absorbant. Dans les deux cas , la face gaufrée 9"a du film 9 obtenu par calandrage au moyen d'un cylindre de calandrage 4 selon l'invention présente avantageusement un aspect mat lui conférant un aspect textile et un toucher fibreux plus agréable pour l'utilisateur comparativement à un film plastique perforé dont la face 9"a serait lisse.
Dans le cadre de l'invention , il est également possible d'utiliser pour l'opération de calandrage deux cylindres selon l'invention. Dans ce cas le film plastique 9' comporte deux faces gaufrées d'aspect mat.

Claims

2
REVENDICATIONS
1 . Procédé de fabrication d'un cylindre de calandrage selon lequel on grave la couche superficielle métallique d'un cylindre (4), caractérisé en ce qu'on attaque la surface métallique gravée du cylindre en lui faisant
5. subir une oxydation anodique.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche superficielle métallique du cylindre (4) étant réalisée par électrodéposition, l'oxydation anodique est réalisée dans la solution électrolytique issue de l'étape d'électrodéposition. 0 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que la durée de l'étape d'oxydation anodique représente entre 5% et 20% de la durée de l'étape d'électrodéposition.
4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la couche superficielle du cylindre (4) est en cuivre. 5 5. Feuille ou film thermoplastique (9', 9") obtenue par laminage d'une résine thermoplastique à l'aide d'au moins un cylindre de calandrage (4), qui a été fabriqué selon le procédé visé à l'une des revendications 1 à 4.
PCT/FR1998/000781 1997-04-30 1998-04-17 Procede de fabrication d'un cylindre de calandrage et feuilles ou films thermoplastiques obtenus par laminage au moyen d'un tel cylindre Ceased WO1998048996A1 (fr)

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