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"Procédé et appareil pour appliquer des dessins en ci-eux à du polystyrène dilaté".
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La présente invention est relative à des procédés et à des appareils pour former un dessin en creux dans une napp<' de mati?:- re thermoplastique dilatée ou mise en mousse en particulier mais pas exclusivement du polystyrène.
Le procédé suivant la présente invention consiste à faire fondre la surface de la matière thermoplastique suivant un dessin prédéterminé. Après une telle fusion locale, la surface de la matiè- re thermoplastique dilatée ou en mousse s'effondre pour donner 'un
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effet semblable à un repoussage.
Suivant un aspect de la présente invention, l'on prévoit un procédé pour former un dessin en creux, qui consiste à faire pas- ser unenappe de matière thermoplastique dilatée ou en mousse au voisinage immédiat, mais hors de contact avec un rouleau chauffé possédant des saillies rayonnant de la chaleur qui y sont portées suivant un dessin présélectionné, à faire tourner le rouleau à une vitesse telle que sa vitesse périphérique soit en accord avec la vitesse longitudinale de la nappe , ét à commander la tem- pérature du rouleau ou l'espacement entre ce dernier et la nappe de façon à donner une fusion superficielle correcte suivant le dessin des saillies rayonnant de la chaleur,
L'espacement entre la nappe et les saillies rayonnant de la chaleur sur le rouleau doit être commandé avec précision et ne peut être sélectionné qu'ex- périmentalement pour chaque ensemble de circonstances, c'est-à-dire la température du rouleau, la vitesse de la nappe, etc. Toutefois, d'une façon typique, l'espacement est inférieur à 1/16" (moins de l,6mm.) dans le cas du polystyrène dilaté. Avec cette matière, le rouleau est de préférence chauffé à une température dans la gamme de 450 à 550 F, lorsque la feuille se déplace sous le rouelau chauffé à 56 pieds par minute (environ 28,5 cms par seconde).
A des vitesses supérieures ou inférieures, la température doit être aug- mentée ou diminuéc, parce que la surface de la nappe est soumise à de lachaleur rayonnant à partir des saillies pendant une durée de temps inférieure ou supérieure. La nappe offrant les dessins peut être utilement divisée en des bandes de plus petite largeur après cette opération.
Suivant un autre aspect de l'invention, l'on prévoit un appareil destiné à former un dessin en creux dans des matières ther- moplastiques dilatées ou en mousse, en particulier du polystyrène
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dilaté, qui comprend une surface de support sur laq@lle une nappe de la matière peut passer, un rouleau qui possède sur @@ surface périphé- rique un dessin de saillies rayonnant de la chaleu' des moyens pour chauffer le rouleau et des moyens pour ajuster la @stance du rouleau chauffé à partir de la surface de support, de tell: sorte que les saillies rayonnant de la chaleur puissent être malvenues à un espace- @ ment prédéterminé de la surface de la nappe passant!sur la surface de support.
De préférence, les myensde chauffage sont prévus pour mainte- nir la chaleur de la surface du rouleau de repoussage dans la gamme de 450 à 550 F lorsque l'appareil doit être utilisé avec une nappe de polystyrène dilaté circulant à 56 pieds par minute (environ 28,5 cms par seconde).
Des moyens sont de préférence prévus pour diviser ou fendre la nappe de polystyrène portant un dessin en plusieurs bandes de po- lystyrène portant un dessin plus étroites. Une barre de fendoir est de préférence prévue pour séparer les bandes divisées afin de faciliter l'enroulement de celle-ci en rouleaux espacés.
Les saillies rayonnant de la chaleur sur le rouleau chauffé peuvent très utilement prendre la forme de fils ou bandes métalliques brasées sur la surface du rouleau, de façon à obtenir un bon transfert thermique depuis le rouleau vers la bande,
D'autres détails et particularités de l'invention ressorti- ront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective, en partie "explosée." d'un appareil suivant l'invention destiné à établir un dessin dans une nappe flexible de polystyrène dilaté.
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La figure 2 est une vue en perspective, partiellement "explo- sée" du rouleau réalisant le dessin.
Les figures 3,4 et 5 sont des vues en plan, en élévation la- térale et en bout-, respectivement, de l'appareil de la figure 1,
En se référant à présent aux dessins, un appareil destiné à former un dessin dans la surface d'une nappe de polystyrène dilaté 9 est utilisé en combinaison avec un appareil connu, à l'aide duqel la matière en nappe flexible est prélevée d'un rouleau d'alimentation 10 et enroulée sur des rouleaux récepteurs 11, à une vitesse linéaire constante, Le nouvel appareil suivant l'invention est supporté sur une table 12 montée sur des roulettes pivotantes,
La table 12 possède une surface/support principale 14.
Au- dessus de celle-ci se trouve deux rouleaux de guidage 15 et 16, mon- tés sur des arbres 17 et 18 qui s'engagent dans des fentes 19 d'é- querres de montage 21 de chaque côté de la table 12 (figure 4). Ces rouleaux 15 et 16 flottent ainsi vers le haut et vers le bas et ser- vent à maintenir la nappe de polystyrène flexible sur la surface de support 14, sous l'effet de leur poids. La nappe passe également dans l'intervalle entre deux autres rouleaux 22 et 23, s'étendant trans- versalement, portés par des équerres 24 à l'extrémité de la table, L'arbre 25 du rouleau supérieur 22 flotte également dans des fentes 26 de l'équerre 24.
Un rouleau applicateur de dessin chauffé 27 est monté en- tre les deux rouleaux de guidage 15 et 16. Un arbre de couteau 28 est prévu entre les rouleaux 16 et 22. Cet arbre 28 porte trois cou- teaux 31,32 et 33, respectivement, destinés à fendre la nappe en deux largeurs 34 et 35 et à nettoyer leurs bords.
Le rouleau applicateur de dessin 27 possède des bouts d'arbre 36, teds que décrit ci-après, qui sont tourillonnés dans des blocs de palier 37 qui sont reçu chacun entre des bras 38 d'une
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équerre de palier 39. Chaque bloc de palier 37 est repoussé vers le haut par une paire de ressorts 41, contre l'extrémité d'une vis de réglage 42. Unevis de blocage 43 est prévue pour bloquer le bloc 37 dans sa position ajustée. Un entraînement à chaîne ou analogue ( non représenté ) est utilisé pour entraîner le rouleau 27 en syn- chronisme avec l'entraînement pour la nappe.
La surface périphérique du rouleau 27, qui peut elle même être formée avec un dessin de saillies en une pièce en forme de grillage, possède des fils ou bandes de cuivre 24 qui peuvent avoir une dimension utile quelconque,de préférence d'environ 1/32" de/dia- mètre à environ 1/4" de largeur, qui y sont brasées pour former un dessin convenable. Le rouleau 27 illustré au dessin à un diamètre de 6 pouces (environ 15 cms), mais étant donné que la répétition du dessin détermine la circonférence du rouleau, des rouleaux de diffé- rents diamètres peuvent être utilisés suivant les nécessités. Le rouleau 27 est creux et est doté d'ailes 45 dirigées vers l'intérieur.
Une plaque d'extrémité 46 est boulonnée sur chaque ailp 45 et porte un bout d'arbre 36 aussi bien qu'un assemblage de plaque de collec- teur 47. Une paire de balais en carbone 48 portée par le @@@@ de pa- lier 37 engage les bagues de collecteur 49, qu@ sont connecté@@ ..... des fils 51 à des éléments chauffant@ :...mulâtres 52 noyés dans de l'argile rjfract@@re 53. Ces éléments chauffants 52 sont commandés thermostatiquement de façon à chauffer la surface du rouleau de re- poussage 27 ainsi que des fils et des bandes à une valeur comprise entre 450 et 550 F.
Lors de l'utilisation, les blocs de palier 37 sont ajus- tés de telle sorte que les fils ou bandes 44 sur la surface du rou- leau de repoussage 27 sont espacés de la matière en feuille 9 d'une distance convenable, qui n'est normalement pas supérieure à 1/16 (environ 1,6mm). L'espacement entre la surface des fils ou bar<es
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44 et la surface de support 14 ne dépasse fréquemment pas l'épais- seur de la nappe. Cet espacement est critique et doit être déterminé par des essais avant chaque marche, étant donné qu'il dépend de l'é- tendue et de la largeur des bandes ou fils individuels sur le rouleau 27.
La feuille de polystyrène dilaté est déplacée le long de la sur- face 14 à cinquante-six pieds par minute et le rouleau chauffé est mis en rotation de telle sorte qu'il n'existe pratiquement pas de déplacement périphérique relatif entre la surface des fils ou bandes 44 et la nappe. Dans le présent cas, la vitesse de la nappe est cons- de tante, étant déterminée par la machine à l'aide/laquelle la nappe de polystyrène est produite,
Il a été découvert qu'en faisant travailler l'appareil à la température et à la vitesse mentionnées précédemment, une formation de dessin satisfaisante sur les feuilles de polystyrène a lieu au moyen de la chaleur rayonnante provenant des fils ou bandes, aux endrojts où elles viennent au voisinage immédiat de la surface de la nappe de polystyrène dilaté,
Si la surface de la nappe se révèle être défectueuse à cause d'un transfert thermique excessif ou à cause d'un transfert thermique insuffisant pour une formation de dessin convenable, l'espacement entre la nappe et le rouleau est corrigé par des essais pratiques afin de surmonter la difficulté pu, à titre de variante, la température du rouleau est modifiée.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en au- cune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
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"Method and apparatus for applying designs therein to expanded polystyrene".
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The present invention relates to methods and apparatus for forming an intaglio pattern in a web of expanded or foamed thermoplastic material, particularly but not exclusively polystyrene.
The method according to the present invention consists in melting the surface of the thermoplastic material according to a predetermined pattern. After such local melting, the surface of the expanded or foamed thermoplastic material collapses to give a
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effect similar to a pushback.
In accordance with one aspect of the present invention there is provided a method of forming an intaglio pattern which comprises passing a web of expanded thermoplastic or foamed material in the immediate vicinity, but out of contact with a heated roll having heat-radiating projections provided therein in a preselected pattern, rotating the roll at a speed such that its peripheral speed is in accordance with the longitudinal speed of the web, and controlling the temperature of the roll or the spacing between the latter and the sheet so as to give a correct surface fusion following the design of the projections radiating heat,
The spacing between the web and the heat radiating protrusions on the roll must be precisely controlled and can only be selected experimentally for each set of circumstances, i.e. roll temperature, water table speed, etc. Typically, however, the spacing is less than 1/16 "(less than 1.6mm.) In the case of expanded polystyrene. With this material, the roll is preferably heated to a temperature in the range of. 450 to 550 F, when the sheet moves under the heated roller at 56 feet per minute (approximately 28.5 cms per second).
At higher or lower speeds, the temperature must be increased or decreased, because the web surface is subjected to heat radiating from the protrusions for a shorter or longer period of time. The web offering the designs can usefully be divided into strips of smaller width after this operation.
According to another aspect of the invention there is provided an apparatus for forming an intaglio pattern in expanded thermoplastic or foamed materials, in particular polystyrene.
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expanded, which comprises a supporting surface over which a web of material can pass, a roll which has on the peripheral surface a pattern of heat radiating protrusions, means for heating the roll and means for heating the roll. adjust the instance of the heated roll from the backing surface, so that the heat radiating protrusions may be unwanted at a predetermined space from the surface of the web passing over the backing surface.
Preferably, the heaters are intended to keep the heat of the embossing roller surface in the range of 450 to 550 F when the apparatus is to be used with a web of expanded polystyrene circulating at 56 feet per minute (approximately. 28.5 cms per second).
Means are preferably provided for dividing or slitting the patterned polystyrene web into a plurality of narrower patterned polystyrene strips. A splitter bar is preferably provided to separate the divided webs to facilitate winding thereof into spaced rolls.
The protrusions radiating heat on the heated roll can very usefully take the form of metal wires or bands brazed to the surface of the roll, so as to obtain a good heat transfer from the roll to the strip,
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a perspective view, partly "exploded." of an apparatus according to the invention for drawing up a pattern in a flexible web of expanded polystyrene.
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Figure 2 is a perspective view, partially "exploded" of the roller embodying the design.
Figures 3, 4 and 5 are plan, side elevation and end views, respectively, of the apparatus of Figure 1,
Referring now to the drawings, an apparatus for forming a pattern in the surface of an expanded polystyrene web 9 is used in combination with known apparatus, with the aid of which the flexible web material is taken from a feed roller 10 and wound up on take-up rollers 11, at a constant linear speed, The new apparatus according to the invention is supported on a table 12 mounted on swivel castors,
Table 12 has a main surface / support 14.
Above this are two guide rollers 15 and 16, mounted on shafts 17 and 18 which engage in slots 19 of mounting brackets 21 on either side of table 12 ( figure 4). These rollers 15 and 16 thus float up and down and serve to hold the flexible polystyrene web on the support surface 14 under the effect of their weight. The web also passes in the gap between two other rollers 22 and 23, extending transversely, carried by brackets 24 at the end of the table. The shaft 25 of the upper roll 22 also floats in slots 26 square 24.
A heated pattern applicator roller 27 is mounted between the two guide rollers 15 and 16. A knife shaft 28 is provided between the rollers 16 and 22. This shaft 28 carries three knives 31, 32 and 33, respectively. , intended to split the web into two widths 34 and 35 and to clean their edges.
The pattern applicator roll 27 has shaft ends 36, as described below, which are journalled in bearing blocks 37 which are each received between arms 38 of a
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Bearing bracket 39. Each bearing block 37 is urged upwards by a pair of springs 41 against the end of an adjusting screw 42. A locking screw 43 is provided to lock the block 37 in its adjusted position. A chain drive or the like (not shown) is used to drive roll 27 in synchronism with the web drive.
The peripheral surface of roller 27, which itself may be formed with a one-piece, mesh-like protrusion pattern, has copper wires or strips 24 which may have any useful dimension, preferably about 1/32. "from / diameter to about 1/4" in width, which are brazed there to form a suitable pattern. The roller 27 shown in the drawing has a diameter of 6 inches (about 15 cms), but since the repetition of the pattern determines the circumference of the roller, rolls of different diameters can be used as needed. The roller 27 is hollow and has wings 45 directed inwards.
An end plate 46 bolts to each wing 45 and carries a shaft end 36 as well as a manifold plate assembly 47. A pair of carbon brushes 48 carried by the pa - bind 37 engages the collector rings 49, which are connected @@ ..... wires 51 to heating elements @: ... mulattos 52 embedded in rjfract @@ re 53. These heating elements 52 are thermostatically controlled so as to heat the surface of the push-up roller 27 as well as the wires and bands to a value between 450 and 550 F.
In use, the bearing blocks 37 are adjusted so that the threads or bands 44 on the surface of the embossing roll 27 are spaced apart from the sheet material 9 by a suitable distance, which n 'is normally no more than 1/16 (about 1.6mm). The spacing between the surface of the wires or bar <es
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44 and the support surface 14 frequently does not exceed the thickness of the web. This spacing is critical and should be determined by trial runs before each run, as it depends on the extent and width of the individual webs or threads on roll 27.
The expanded polystyrene sheet is moved along surface 14 at fifty-six feet per minute and the heated roll is rotated such that there is virtually no relative peripheral displacement between the surface of the wires. or bands 44 and the web. In the present case, the web speed is constant, being determined by the machine with which the polystyrene web is produced,
It has been found that by operating the apparatus at the temperature and speed mentioned above, satisfactory pattern formation on the polystyrene sheets takes place by means of the radiant heat from the wires or bands, at the places where they are formed. come in the immediate vicinity of the surface of the expanded polystyrene sheet,
If the surface of the web is found to be defective due to excessive heat transfer or insufficient heat transfer for proper pattern formation, the spacing between the web and roll is corrected by practical testing to to overcome the difficulty that, alternatively, the temperature of the roll is changed.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of the present patent.
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