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Procédé et appareil pour produire une feuille continue, orientée suivant deux axes de polymères organiques*
La présente invention est relative à la production de feuilles continues de polymères organiques orientées sui- vant-deux axes et concerne plus spécialement la fabrication de telles feuilles en chauffant et refoulant de tels poly- mères sous la forme d'un ruban et en étirant le ruban longi- tudinalement et transversalement pour former la feuille orien- tée suivant la largeur et l'épaisseur désirée.
Il est bien connu que la résistance de certaine polymères organiques tels que les polymères synthétiques à longue chaîne ou à chaîne rectiligne peut être notablement augmentée par étirage de façon à orienter les molécules du polymère dans la ou les directions suivant lesquelles l'et-
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fort est appliqué. Des exemples de ces polymères sont les composés ou dérivés vinyliques tels que les polystyrolenes, le chlorure de vinyle ou les copolymères de ces composas ou dérivés ou ceux comportant ces composés ou dérivés.
Il a été proposé de former des feuilles orientées suivant deux axes à partir d'un polymère organique en refou- lant un ruban du polymère et en-étirant simultanément le ru- ban dans des directions longitudinale et transversale pour orienter le polymère. Mais l'étirage longitudinal et trans- versal simultané soulève des objections parce que l'effet d'orientation résultant dans une direction dépend de et est limité par l'effet d'orientation dans l'autre direction et ceci peut limiter les effets d'orientation dans les deux di- rections. Ces limitations sont duee au fait que l'étirage lon- gitudinal désiré est empêché par l'engagement des dispositifs d'étirage transversal relativement fixes avec les bords du ruban.
De tels dispositifs'peuvent également refroidir les bords du ruban de façon à s'opposer en outre à l'étirage et à l'orientation longitudinaux.
Il a été également proposé de produire une feuille orientée en laminant une feuille préalablement conformée pendant quelle est dans un état plue ou moins plastique.
Mais le procédé de laminage est très inefficace parce que la polymère s'écoule beaucoup plue dans la partie centrale de la feuille dans une direction longitudinale qu'il ne le tait dans les parties marginales et un très faible écoulement trans- versal peut se produire entre les cylindres. Dans le laminage, le polymère ne peut pas toujours être maintenu aussi mou qu'on le désire parce qu'il adnère ou colle aux cylindres. En général, on peut dire qu'en laminant un polymère organique, pour former une feuille orientée, un contrôle de l'orientation est très diffi-
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elle sinon impossible à la fois eu égard à la température et à la viscosité du polymère et à l'application de l'effort.
Le but général de la présente invention est de fournir un nouveau procédé et un nouvelappareil pour la pro- duction continue d'une feuille orientée suivant deux axes. grâce à quoi les objections et les inconvénients des procédés et appareils antérieurs peuvent être surmontés complètement ou en grande partie et une feuille orientée suivant deux axes ayant lorientation longitusinale et transversale désirée et l'épaisseur et la largeur requises peut être produite effi- cacement et à bon marché.
Plus spécifiquement, un but de la présente invention est de fournir un nouveau procédé et un nouvel appareil au moyen desquels un ruban continu de polymère organique est re- foulé et est orienté suivant deux axes en l'étirant d'abord dans une direction seulement et ensuite dans l'autre direction et chaque opération d'étirage est accomplie dans des condi- tions prédéterminées de température et d'application de l'ef- fort de façon que le degré désiré d'orientation dans chaque direction et les effets relatifs désirés d'orientation dans les deux directions soient obtenus dans la feuille terminée.
Ainsi, une feuille peut être produite qui soit de résistance sensiblement égale dans les directions transversa- le et longitudinale et dont cette résistance soit élevée.
Un autre but est de fournir un étirage continu, effi- cace et rapide non habituel d'un ruban de polymère organique et plus spécialement un étirage transversal de ce ruban pour former une feuille relativement large à partir d'un ruban relativement étroit. Ceci est particulièrement avantageux quand, comme dans la forme préférée de la présente Invention, le ruban est d'abord étiré dans une direction longitudinale seulement parce que ceci rend le ruban plus étroit et nécessite
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un étirage transversal important d'une manière inhabituelle pour obtenir un degré élevé d'orientation transversale et pour former une feuille relativement large.
Un autre but de l'invention'est'de fournir un nouvel appareil pour étirer d'abord longitudinalement et ensuite transversalement un ruban refoulé de polymère organique dans lequel des moyens prévus pour étirer transversalement un ru- ban servent également pour étirer le ruban longitudinalement.
Un autre but de l'invention est de fournir un nouvel appareil du type ci-dessus comprenant de nouveaux moyens pour saisir et étirer transversalement le polymère organique.
D'autres buts et avantages de l'invention seront in- diqués dans la description suivante ou seront évidents à par- tir de cette description ou des dessins annexés auxquels elle se réfère, ces dessina illustrent une réalisation du nouvel appareil pour mettre en oeuvre le nouveau procédé et dans ces dessins: .La figure 1 est une vue plus ou moins schématique en plan par dessus et à échelle réduite d'un appareil construit suivant l'invention et dans laquelle certaines parties sont ar- rachées ou supprimées pour plus de clarté.
La figure 2 est une vue en élévation coupée verti- calement sous forme plue ou moins schématique de l'appareil représenté à la figure 1 et dans laquelle certaines des par- ties représentées à la figure 1 sont supprimées tandis que d'autres non représentées à la figure 1 sont ajoutées.
La figure 3 est une vue en coupe transversale ver- ticale d'un ruban d'épaisseur non uniforme et des moyens de chauffage des figures 1 et 2 montrant le chauffage d'un tel ruban.
La figure 4 est une vue analogue à celle de la figure
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3 montrant le chauffage d'une forme différente de ruban de celle montrée à la figure 3.
La figure 5 est une vue en plan par dessus avec coupe horizontale et à plus grande échelle faite approximativement par la ligne 5-5 de la figure 6 et montrant des cames au moyen desquelles l'étirage transversal du ruban est contrôlé.
La figure 6 est une vue en élévation avec coupe verti- cale et à plus grande échelle faite approximativement par la ligne 6-6 de la figure 2 en regardant dans la direction des flèches.
La figure ? est une vue en plan par dessus à plus grande échelle encore de l'une des pinces de l'appareil repr senté aux figures 1 à 6.
La figure 8 est une vue partiellement en coupe verti- cale et partiellement en élévation latérale du dispositif de pinces montré la figure 7.
.La figure 9 est une vue en coupe transversale verticale faite approximativement par la ligne 9-9 de la figure 8.
Se référant d'abord aux figures 1 et 2, on voit que les principales parties de l'appareil comprennent un dispositif de refoulement S pour chauffer le polymère organique, le distri- buer et le forcer à travers une filière de refoulement D sous la forme d'un ruban plat R, un groupe de cylindres C dont quatre sont représentés et sur lesquels passe le ruban R, un four 0 dans lequel les cylindres u sont montés et dans lequel la partie du ruban indiquée en R1 est étirée longitudinalement comme expli- qué ci-après, le four contenant une plaque chauffante H pour ré- gler la température dans ce four,
un mécanisme de pinçage et d'é- tirage indiqué en général en G et comprenant deux séries sans fin de pinces opposées g pour saisir le ruban à étirer et une paire de cylindres entraîneurs ou tendeurs indiqués en p pour maintenir une tension longitudinale sur le ruban et sur la feuille.
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Comme montré à la figure 2, des moyens de chauffage H1 sont prévus dans le four 0 au-dessus de la partie R2 du ru- ban à l'endroit où celui-ci est étiré transversalement et un autre dispositif de chauffage indiqué en H2 est placé dans le four 0 au-dessus du ruban pour chauffer celui-ci avant le dispo- sitif de chauffage H2.
Un troisième moyen de chauffage est prévu en H3 au dessous du ruban légèrement avant le moyen de chauffage H2
Le dispositif de refoulement S peut être de construc- tion connue et, comme représenté, comprendre un cylindre 11 comportant une chemise chauffante 12 dans laquelle circule un milieu chauffant convenable tel que de l'huile pour cnauf- fer le polymère organique dans le dispositif de refoulement à la température désirée. Le dispositif de refoulement contient une vis 13 pour travailler le polymère organique pendant qu'il est chauffé et pour le forcer à travers les conduits indiqués en 14 et 15 dans et à travers la filière D.
Le dispositif de refoulement S est monté sur un support convenable comme montré en 16 et la filière D peut être supportée en partie par sa con- nexion avec le dispositif de refoulement et par un support addi- tionnel représenté en 17 et qui est monté sur le châssis 18.
Les cylindres U comportent des conduits les traver- eant pour la circulation d'un riulae contrôlant la température de préférence un liquide de refroidissement qui s'écoule dans l'un des cylindres par l'intermédiaire l'une tuyauterie 19 et de ce cylindre dans les autres cylindres à travers des conduites en forme d'U 21, 22 et 23, le fluide étant évacué du dernier cylindre par l'intermédiaire d'une tuyauterie 24.
Les cylindres C sont tous entraînés à la vitesse désirée au moyen d'une chai- ne 2 qui engrené avec des roues à chaîne montées sur les cylin- dres et dont l'une est indiquée en 26, la chaîne 25 étant entrai-
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née à son tour par une roue à chaîne 27 montée sur l'arbre 28 (figures 2 et 6) qui est entraîne à son tour par une chaîne 29 par l'intermédiaire d'un réducteur à engrenages 31. ce réducteur à engrenages 31 est entraîné par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse indiqué en 32 figure 2 qui comprend des poulies à étages, une 33 solidaire du réducteur à engrenages et une 34 montée sur l'arbre 88 entraîné par un moteur 35 comme expliqué ci-après (voir figure 6).
La vitesse à laquelle les cylindres C sont en- traînés peut être modifiée en déplaçant la courroie 32a sur les poulies à étages comme on le comprendra facilement. Tout autre variateur de vitesse approprié peut être utilisé à la place du variateur 32.
Le four 0 entoure le ruban immédiatement à partir de l'endroit où il est refoulé de la filière D Jusque l'en- droit où la feuille peut être exposée à l'atmosphère comme montré par exemple à la figure 2. Le four 0 est prévu non seu- lement pour un contrôle de la température du ruban mais empêche également des courants d'air de venir au contact du ruban qui pourraient refroidir ce ruban et contrarier les opérations d'é- tirage.
Le dispositif de chauffage H peut être de tout type connu et, cornue représenté, il peut être du type à plaque creuse comportant des tuyauteries d'entrée et de sortie 37 et 38 pour l'amenée et l'évacuation d'un fluide de chauffage convenable tel que de l'nuile.
Comme il sera plus complètement expliqué ci-après, le chauffage de la partie R1 du ruban par le dispositif de chauffage 4 peut être modifié transversalement au ruban au moyen du bloc 41 (figures l, 2 et 3) ou de blocs 42 et 43 (figure 4).
Le dispositif de chauffage H peut être du type à ser- pentin comprenant plusieurs serpentins 45 dans lesquels un fluide
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de chauffage tel que de l'huile est admis par une tuyauterie 46 et desquels le fluide de chauffage peut être évacué par des van- nes de réglage 47 communiquant avec la tuyauterie d'évacuation 48.
Par un réglage des vannes, une variation de températu- re dans le sens longitudinal peut être maintenue sur la feuille ou la température de la surface de la feuille peut être maintenue uniforme ou à toute température désirée.
Le dispositif de chauffage H2 peut être un dispositif de cnaufrage à résistance électrique de type connu auquel du courant est alimenté par des conducteurs 51. Le dispositif de chauffage H3comme représenté est du type à gaz sous ]la forme d'un brûleur qui, comme indiqué à la figure 1, s'étend transver- salement en-dessous du ruban près de l'extrémité du dispositif de chauffage H.
Considérant maintenant la construction du mécanisme de pinçage et d'étirage G, on voit que des pinces g sont disposées sous forme de deux séries sans fin qui peuvent être, comme représenté, supportées et actionnées par des con- voyeurs de construction identique des deux côtés de l'appareil c'est-à-dire sur les bords opposés du ruban ou feuille. Les pin- ces peuvent également être de construction identique de sorte que la description d'une seule suffira.
Chaque pince,4 constitue une partie du dispositif de pinçage monté sur les convoyeurs respectifs pour un déplacement transversal vers l'extérieur du ruban ou feuille en vue d'effec-- tuer un étirage transversal et d'étendre la feuille et à l'inté- rieur de l'appareil en vue de permettre le pinçage du ruban étroit avant l'étirage transversal. En outre, chaque pince est montée de manière pivotante de façon qu'elle puisse prendre élaastiquement urne position parallèle au bord de la feuille sans tenir compte si le ..bord de,la feuille est parallèle à l'axe de l'appareil ou s'il
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forme un angle avec lui.
Comme mieux montré aux figures 7, 8 et 9, chaque pince g comprend une mâchoire supérieure 54 et une mâchoire in- férieure 55. La mâchoire supérieure est montée sur un pivot ver- tical 54a sur un levier 56 articulé sur un axe 5?e La mâchoire inférieure 55 est montée sur un pivot vertical 55a sur une barre 58 fixée, par des vis comme représenté, sur un coulisseau 59 monté sur un guide 61. Le pivot 57 pour le levier 56 est monté dans des organes 62 et 63 prévus sur le coulisseau 59 et qui servent également de guides pour l'extrémité arrière du levier 56.
Les mâchoires 54 et 55 sont rainurées comme indiqué en 64 pour permettre une bonne prise sur le bord du ruban et l'empêcher de sortir d'entre les mâchoires. La mâchoire 64 est maintenue élastiquement perpendiculaire au levier 56 et au guide 61 par un ressort de tension 54b et la mâchoire 55 est maintenue d'une manière analogue dans une telle position par un ressort de tension 55b qui lui est relié comme représenté.
Ces ressorts permettent à la pince g de se régler élas- tiquement pour tout changement de direction du bord de la feuille et plus spécialement de pivoter -d'un certain angle par rapport au guide 61 quand le rouleau est étiré transversalement et à ses bords divergents. Ce pivotement des pinces les empêche de plisser ou de tordre de tout autre manière le ruban, ce qui se produirait si les mâchoires des pinces ne pouvaient tourner horizontalement. on comprendra que les ressorts de tension 54b et 55b servent à ramener la pince dans une position perpendiculaire au guide 61 lorsque l'étirage transversal est terminé et que les bords de la feuille sont parallèles l'un à l'autre et à l'axe de lappa- reil.
Le coulisseau 59, qui supporte la pince , est déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur sur le guide 61 par engage- ment du galet 66 prévu à la partie inférieure du coulisseau avec
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des cames qui seront décrites plus loin et qui sont disposées pour déplacer les pinces vers l'intérieur en vue de saisir le ruban et vers l'extérieur pour lui appliquer une tension trans- versale.
La pince est maintenue normalement fermée par un res- sort de compression 67 disposé entre la face supérieure du coulis- seau 59 et 'extrémité externe du levier 56. La pince est ouverte par application d'une pression sur un bouton 68 prévu sur l'ex- trémité externe du levier 56 et au-dessus du ressort 67. Cette pression est appliquée successivement aux pinces, lorsqu'elles sont amenées en position pour saisir le ruban, au moyen d'une came fixe réglable 68a (figure 2), le bouton étant amené en enga- gement avec une extrémité de la came et enfoncé pour ouvrir la pince et ensuite amené hors d'engagement avec la came pour per- mettre à la pince de se fermer sur le bord du ruban.
D'une maniè- re analogue, chaque pince est ouverte pour libérer la feuille au moyen d'une came 68b située près de l'extrémité du mécanisme G figure 2.
Après libération de la feuille, la pince est fermée et reste fermée jusque être ouverte à nouveau par la came 68a.
Le convoyeur pour chaque rangée ou série de pinces g comprend une paire de chaînes, comme mieux montré à la figure 5, dans laquelle les brins inférieurs d'une chaîne intérieure 71 et d'une chaîne extérieure 72 sont représentés. La chaîne 71 est entraînée par une roue à chaîne 73 montée sur un arbre d'entraî- nement 74 et passe sur une roue à chaîne folle 75 montée sur un arbre 76 à l'autre extrémité du mécanisme. D'une manière analogue, la chaîne 72 est entraînée par une roue à chaîne 77 montée sur larbre 74 et passe sur une roue à cnaîne folle 78 montée sur l'arbre 76.
L'arbre 74 des roues à chaîne motrices porte une roue
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à chaîne 79 sur l'extrémité intérieure de cet arbre qui en- grène avec et est entraînée par une chaîne 81 à partir d'une roue à chaîne 82 montée sur un arbre 83. L'arbre 83 porte une roue à chaîne principale 84 entraînée par une chaîne 85 à par- tir d'une roue à chaîne 86 (voir figure 2) montée sur un arbre 87 qui est mû à partir de 1'arbre d'entraînement principal 88 au moyen d'un embrayage 89.
Comme montré à la figure 6, l'arbre 88 porte une pou- lie 91 sur laquelle passe'une courroie 92 qui passe également sur une poulie 93 montée sur l'arbre 94 du moteur 35. Le moteur 35 et la poulie 93 sont montés sur un coulisseau 95 réglable par des moyens comprenant le volant à main 96 pour modifier la vites- se à laquelle le moteur entraîne l'arbre 88. Cette variation de vitesse résulte .du changement de la position radiale de la cour- roie 92 sur la poulie 93 qui, bien que cela ne soit pas représen- té sur les dessins, est construite de façon que, lorsque le mo- teurest déplacé vers ou éloigné de l'arbre 88, la courroie 92 se déplace vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la poulie.
La construction d'un tel variateur de vitesse est bien connue en soi et n'a pas besoin d'être décrite plus en dé- tailn ni représentée.
L'arbre 83, (figure 5) à partir duquel les chaînes 71 et 72 sont entraînées comme,décrit ci-dessus, entraîne également l'autre paire de chaînes pour l'autre série de pinces dont l'une des chaînes est indiquée en 71a à la figure 5. Dans ce but, l'ar bre 83 est pourvu d'une roue à chaîne supplémentaire 82a et d'une chaîne d'entraînement 81a passant sur une roue à chaîne 79a de l'arbre 74a. Une description plus étendue de cette autre paire de chaînes et de leur entraînement est inutile parce que dans la réalisation représentée ces organes sont les doubles des orga- nes correspondants pour les chaînes 71 et 72.
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Les diverses pinces sont reliées aux chaînes telles que les chaînes 71 et 72 par des chaînons à galet 71b et 72b boulonnes respectivement sur les extrémités internes et externes des guides 61 comme montré aux figures 5 et 8. Les chaînons à galets 71b et 72b constituent des parties des chaînes 71 et 72 respectivement, des chaînons complémentaires 71c et 72c (figure 5) étant interposés entre les chaînons à galets des pinces adja- centes.. on comprendra que les arbres des roues à chaînes et les arbres d'entraînement sont convenablement tourillonnés dans le châssis F du mécanisme G.
Le brin supérieur des guides 61 est guidé à ses extré- mités et est ainsi obligé de se déplacer dans un plan horizontal par des guides indiqués en 61a et 61b (figures 1 et 6) et montés sur la partie supérieure de cnâssis F au moyen de supports 61c et 61d. Le brin inférieur des guides 61 coulisse également sur des cornières 61e et 61f montées dans le châssis F au moyen de supports en fer cornière 61g et 16n.
Considérant maintenant les dispositifs à came pour contrôler le déplacement intérieur et extérieur des coulisseaux 59 en vue de produire les déplacements correspondants des pinces g et se référant plus spécialement aux figures l, 5 et 6, on voit que, lorsque les pinces dans le orin inférieur, se dépla- cent vers l'arrière de l'appareil, les galets 66 prévus sur les guides 59 viennent en contact avec la came rectiligne 101 dispo- sée en diagonale (figures 5 et 6). La came 101 est maintenue en position horizontale dans le châssis F par des cornières transver- sales 101a et 101b (figure 5). Une came analogue (non représentée est prévue dans le même but de l'autre côté de l'appareil.
Ainsi, un déplacement initial intérieur est imprimé aux pinces lorsqutel- les atteignent l'extrémité de leur parcours dans le brin inférieur et avant qu'elles aient tourné et passent dans le brin supérieur.
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Lorsque les pinces ou ensembles de pinçage se déplacent dans le brin supérieur du convoyeur, les galets 66 de l'une des séries des ensembles de Rinçage viennent successivement en con- tact avec une came 102 montée de manière réglable sur la grille 103. Ceci sert à impartir un autre déplacement intérieur aux gui- des 61 et aux pinces portées par ceux-ci, ce mouvement intérieur étant aidé par une came additionnelle 104 (figure 5) dont le champ extérieur 105 vient en contact avec les galets près de la fin de leur engagement avec la came 102, * La came 104 est conformée de fa- çon à avoir un champ dirigé vers l'extérieur 106 pour provoquer le mouvement initial extérieur des glissières bl et des pinces portées par celles-ci par suite de son action sur les galets 66.
Le mouvement extérieur ultérieur des galets est effectué par une c.ame relativement longue 107 en plusieurs tronçons qui est égale- ment montée sur la grille 103 et qui est réglable sur celle-ci comme il va maintenant être décrit. comme montré aux figures 1 et 6, les cames 102, 104 et 107 sont prévues pour deux séries de chaînes convoyeuses pour l'actionnement des séries respectives de pinces portées par ces chaînes vers l'intérieur et vers l'extérieur du mécanisme G de façon que les mêmes mouvements soient impartis aux pinces oppo- sées et ce dans des directions-opposées.
Les cames 102 et 104 sont fixées au moyen de vis 102a et 104a sur des coulisseaux 102b montés pour être réglables transversalement dans les fentes ou rainures de la grille 103.
Ainsi, les cames 102 et 104 peuvent être réglées vers l'intérieur et vers l'extérieur comme un tout pour modifier le trajet de dépl,- cement des pinces ±, ce réglage étant effectué au moyen d'une vis 102c qui est montée de manière à pouvoir tourner dans un support 102d fixé sur la grille 103 et qui est vissée dans une oreille 102e fixée sur la face inférieure de la came 102.
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La came la? comprend les tronçons 107a, 107b, 107c, 107d et 107e, le tronçon 107a étant relié de manière pivotante en 107f à la came 104. Le tronçon 107a est a son tour relié de manière pivotante au tronçon 107b, le tronçon 107b au tron- çon 107c et le tronçon 107c au tronçon 107d. Chacun des tron- çons est pourvu d'une lumière longitudinale comité indiqué'en 107g.
Le réglage de la came 107 en plusieurs tronçons est effectué en partie par le réglage de la came 102 au moyen de la vis 102c et au moyen de vis supplémentaires 108, 108a, 108b, 108c et 108d (figure 5). Les dites vis sont montées sur la face inférieure de la grille 103 par des supports tels qu'Indiquée en 109 et sont reliées aux tronçons de came respectifs par des écrous tels qu'indiqués en 110 dans lesquels sont vissées les vis, cria- que écrou comportant un ergot ou téton 111 qui s'étend extérieure- ment dans la lumière 107g du tronçon de came associé.
A partir de la description précédente des cames 102 et 104 et des cames 107 et de leurs moyens de réglage respec- tifs, on voit que les trajets de déplacement des deux séries de pincez ± peuvent être changés en accord avec les modifications désirées de la largeur de la partie R1 du ruban a l'endroitoù celui-ci est saisi initialement par les pinces et de façon a éti- rer le ruban en feuilles de différentes logeurs. La vitesse de l'étirage transversal peut également être modifiée et est contrô- lée en modifiant la forme de la came 107 en changeant les posi- tions de ses tronçons.
Ainsi, les tronçons 107a et 107b peuvent être dépla- cés vers l'intérieur ou vers l'extérieur au moyen des vis lod et 108a pour changer la forme de cette partie de la came 107 constituée par ces tronçons qui produisent l'étirage transver- sal (voir figure 2). Les tronçons 107c et 107d peuvent être
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et sont de préférence réglés suivant une ligne rectiligne paral- lèle à l'axe du mécanisme et du ruban de sorte -que les bords du ruban sont maintenus et peuvent être orientés pour être parallèles l'un à l'autre pendant qu'ils sont maintenus sous tension par les pinces g. Le tronçon 107e est de préférence réglé de façon à être divergent vers l'extérieur par rapport au tronçon 107d d'une quantité suffisante pour dégager les pinces de la feuille après que ces pinces ont libéré celle-ci comme montré à la figure 2.
On comprendra que les deux séries de cames qui con- trôlent le déplacement des deux séries de pinces sont habituel- lement réglées suivant des positions équidistantes de l'axe du mécanisme G et du ruban ou feuille de façon que les trajets des pinces de chaque paire opposée soient disposées de manière analogue et que le ruban soit étiré et conformé symétriquement par rapport à son axe.
Dans le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus pour la mise en oeuvre du nouveau procédé, le polymère organique à partir duquel une feuille orientée suivant deux axes doit être formée et chauffée dans de bonnes conditions de travail dans le dispositif de refoulement S alors qu'il est dans un état exempt de solvant, refoulé de manière continue à travers la filière D et entraîné de manière continue par les cylindres C et étiré d'a- bord longitudinalement et ensuite transversalement par les pinces g pendant qu'il est maintenu à une ou à des températures prédéter- minées dans le four 0 au moyen des dispositifs de chauffage H et H1 et, si on le désire, des dispositifs de chauffage supplémentai- res H2 et H3.
De préférence, le polymère organique est chauffé dans le dispositif de refoulement S à une température notable- ment plus élevée que celle à laquelle l'étirage est accompli dans le four 0 de façon à le refouler dans un état aussi homogène que possible et à faciliter le refoulement du polymère sous la forme @
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d'un ruban. Lorsque le polymère est ainsi chauffa, il est nécassai- re de réduire notablement sa température pour l'étirage et l'o- rientation. En d'autres termes, l'étirage et l'orientation sont accomplis habituellement et conformément à l'invention à une tem- pérature notablement inférieure à celle à laquelle le polymère est chauffé pour le refoulement.
Cette réduction de température peut être effectuée par les cylindres C par circulation d'un fluide réfrigérant dans ces cylindres.
Le ruban refoulé passe autour aes cylindres C et est entraîné par eux à une vitesse prédéterminée obtenue par un ré- glage convenable du variateur de vitesse 32. De préférence, les cylindres C sont entraînas à une vitesse telle que l'épaisseur du ruban R entre la filière et le premier cylindre ne soit pas sen- siblement réduite. L'entraînement du ruban par les cylindres C peut être facilité en contrôlant la température des cylindres de façon que le ruban adhère quelque peu à ceux-ci.
De préférence, l'effet de température des cylindres sur le ruban est réglé de façon à refroidir superficiellement le ruoan, en laissant plus ou moins de chaleur dans le ruban pour aider à le réchauffer à la température prédéterminée ou choisie pour les opérations d'étirage. Le refroidissement et le réchauffage du ruban aident à l'amener à une température en principe uniforme sur toute sa section.
Habituellement, le réchauffage du ruban dans le four 0 est aidé par le dispositif de chauffage H. Le four et le diapo- sitif de chauffage sont suffisamment longs pour permettre l'é- tirage longitudinal et l'allongement du ruban désirés de préfé- rence sans étirage transversal et pour permettre un conditionne- ment thermique prédéterminé du ruban.
Dans ces conditions de fonctionnement, il est très difficile de refouler le ruban à travers la filière D avec une section transversale uniforme. Dans le cas où'cette section trans-
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versale n'est pas uniforme, des difficultés apparaissent dans létirage du ruban parce que les parties plus épaisses tendent à S'étirer ou à s'allonger trop rapidement du fait de la quan- tité de chaleur plus grande. On a remarqué que cette difficulté peut être surmontée en grande partie sinon en totalité en réchau fant de manière variable le ruban suivant sa largeur de manière que la ou les parties plus épaisses soient moins chauffées que la ou les parties plus minces.
Ainsi, si le ruban est refoulé dans la forme représentée à la figure 3 qui montre le ruban plus épais au centre que sur les bords, les bords peuvent être chauffés davantage que la partie centrale en plaçant un bloc 41 en bois ou autre matière isolante sur le dispositif de chauffage H directe- ment en-dessous de la partie plus épaisse comme représenté aux figures 1 et 3.
Ceci sert à masquer le chauffage de la partie centrale plus épaisse du ruban. Un ou plusieurs de ces blocs peuvent être pr évus .
D'une manière analogue, si les parties marginales du ruban sont plus épaisses que la partie centrale, comme représenté à la figure 4, des blocs 42 et 43 en bois ou autre matière iso- lante peuvent être placés sur le dispositif de chauffage H pour limiter le chauffage de ces parties marginales.
L'étirage longitudinal de la partie R1 du ruban est effectué par la traction longitudinale sur cette partie exercée par les pinces & comme elles entraînent de manière continue le ruban et la feuille à travers l'appareil. La valeur de italien- gement du ruban est prédéterminée par les vitesses relatives aux- quelles les cylindres C et les pinces g sont entraînés. Ces vitesses relatives peuvent être réglées au moyen du variateur de vitesse à partir du moteur 35 vers les chaînes du convoyeur des pinces c'est- à-dire au moyen du volant 96 (figure 6) et par le variateur de vi-
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tasse 32 (figure 2) au moyen duquel les cylindres C sont entrai- nés.
La vitesse linéaire des pinces g est de préférence plusieurs fois plus grande que celle des cylindres C. Par exem- ple, la vitesse linéaire des pinces peut être approximativement quatre fois plus grande que celle des cylindres.
Pendant que quelques-unes des pinces effectuent l'é- tirage longitudinal de la partie R1 du ruban,d'autres pinces étirent transversalement la partie R2 du ruban du fait du dépla- cement extérieur des pinces opposées produit par les cames 107.
On comprendra que la vitesse et l'importance de cet étirage transversal seront prédéterminées par le réglage des cames. La partie R2 du ruban est de préférence maintenue à une température choisie ou prédéterminée la mieux adaptée à l'orientation du polymère organique du ruoan au moyen du dis- positif de chauffage H1 et, si nécessaire ou désirable, au moyen du dispositif de chauffage supplémentaire H2. Celui-ci peut être utilisé pour la production d'une feuille mince inhabituelle par exemple d'une feuille d'épaisseur comprise entre 0,05 et 0,127 millimètre.
Ceci est habituellement nécessaire du fait qu'une feuille excessivement mince refroidit très rapidement lorsqu'elle est étirée et, à moins d'être maintenue à la température désirée, la feuille peut se déchirer durant l'étirage.
Habituellement le dispositif de chauffage H3ne sera pas employé durant le fonctionnement normal, mais il est utilisé pour chauffer le ruban quand l'appareil estmis en route au début de façon à aider l'étirage de ce ruban de manière que les bords puissent être dégagés à l'endroit où lea pinces peuvent les sai- sir.
Lorsque les pinces ont étiré le ruban transversalement à sa largeur finale, celui-ci peut sortir du four dans l'atmosphe
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re pour lui permettre de retroifir. La partie du ruban en R3 ou partie de celui-ci est..soumise à ce refroidissement qui se pour- suit pendant que la feuille ou ruban est encore saisie et main- tenue sous tension par les pinces jusqu'à ce que la température du ruban tombe au-dessous de la "température de transition" du polymère organique. La "température de transition" du polymère organique est la température à laquelle les tensions internes peuvent être diminuées, la tension diminue rapidement, une élas- ticité élevée apparaît et un écoulement à froid a lieu.
La tem- pérature de transition du polymère peut être déterminée par le procédé décrit dans Température de transition et dilatation vo- lumétrique des matières plastiques" par Fred E. Wiley paru dans "Industrial and Engineering Chemistry" volume 34, page 1052 de septembre 1942. Si on le désire, un refroidissement forcé peut être utilisé pour abaisser la température du ruban.
Les pinces n'ont pas besoin d'être libérées de la feuille immédiatement après que sa température est tombée au-des- sous de la température de transition du polymère mais elles ne doivent pas être libérées avant ce moment parce que si cela était, un relâchement de l'orientation pourrait se produire.
La figure 1 montre que les pinces ont été libérées de la partis R4 de la feuille et déplacées vers l'extérieur de ses bords de façon que ces pinces puissent être entraînées vers le bas en-dessous de l'appareil sans toucher la feuille.
De préférence, une tension longitudinale est mainte nue sur la feuille et le ruban par les cylindres tendeurs P de façon à supprimer ou empêcher un relâchement longitudinal de l'orientation pendant l'étirage transversal et pendant que le ruban ou feuille est refroidi à ou au-dessous de la tempéra- ture de transition. Dans le cas où ce relâchement se produit, il peut être compensé par un allongement excessif de la partie
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R1 du ruban; par exemple par un allongement supérieur à dix pour cent (10 %) et allant jusque vingt pour cent (20 ) en plus de celui requis pour l'orientation longitudinale prédéterminée dans la feuille terminée.
Bien que dans la construction représentée, l'étirage transversal soit effectué seulement par le déplacement transver- sal vers l'extérieur des pinces, l'étirage transversal peut être aidé ou augmenté en disposant les séries de chaînes convoyeuses, qui portent deux séries de pinces, de manière divergente l'une par rapport à l'autre de façon que les extrémités des séries de chaînes soient plus écartées à l'extrémité de sortie de l'appa- rail qu'elles ne le sont à l'autre extrémité de l'appareil.
Le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent être utilisés pour produire une feuille orientée suivant deux axes à partir de diveis types de polymères organiques. Spéci- fiquement mais sans s'y limiter, l'invention a pour but la production de telles feuilles à partir de polystyrolènes en partant par exemple de poudra de moulage de polystyrolènes qui aient un poids moléculaire approximativement compris en- tre 30.000 et 200.000 et un poids moléculaire moyen compris entre 70.000 et 100.000.
Des articles produits à partir de polystyrolènes sont ordinairement très brillants mais étant du type de polymère à cnaîne longue et contenant des molécu- les relativement longues, le polymère peut être considérable- ment renforcé par application de tensions directionnelles pour orienter les molécules dans la direction d'application de la tension.
Bien qu'il soit difficile de former un ruban de polystyrolènes de.viscosité uniforme et de l'orienter, ces difficultés sont surmontées en grande partie ou complètement par la présente invention en premier lieu par suite de la ma- nière suivant laquelle le polymère est cnauffé et suivant la température du ruban contrôlée, en deuxième lieu par suite @
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de l'accomplissement des étirages longitudinal et transversal en des phases séparées dans des conditions contrôlées d'ap- plication de l'effort et en troisième lieu par les nouveaux moyens pour étirer le ruban au moyen desquels un effort ou tension suffisant peut être appliqué au moment convenable pour obtenir un degré élevé d'orientation dans la feuille ter- minée.
Dans la production de feuille orientée suivant deux axes à partir de polystyrolènes et conformément à la présente invention, la poudre de moulage de polystyrolènes peut être chauffée à une température de 187 C,6 ou à une température plus élevée dans le dispositif de refoulement S, refroidie superficiellement par les cylindres C, par circulation d'eau dans ces cylindres, à 71 C3 environ, étirée longitudinalement pendant qu'elle est maintenue à une température de 1220 C,8 en- viron et étirée transversalement pendant qu'elle est maintenue à une température de 1230 C,9 environ. Il peut y avoir une baisse de température du ruban entre les cylindres C et le point où le ruban est saisi par les pinces g.
Après que le . ruban a été étiré à la largeur finale de la feuille, il est refroidi au-dessous de la température de transition des poly- styrolènes qui est de 82 C,2 pendant que le ruban est maintenu sous tension par les pinces g. Après quoi au moment désiré, les pinces peuvent être dégagées de la feuille.
L'étirage longitudinal peut résulter d'un allongement du ruban de trois à quatre fois l'unité de longueur avant allon- gement, ceci rétrécissant le ruban en largeur d'environ 0,58 à
0,50 fois sa largeur tel qu'il est refoulé de la filière D. D'une manière analogue, l'étirage transversal peut augmenter la largeur de trois à quatre fois celle du ruban refoulé de la filière D, la largeur finale étant à peu près 6 à 8 fois celle du ruban
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juste après qu'il a été étiré longitudinalement.
Aux températures choisies d'étirage spécifiées au moyen de l'exemple ci-dessus, an obtient une feuille qui est bien orientée parce que, à ces températures, la vitesse de relâchement d'orientation sous ten- sion est relativement faible et le relâchement total n'est pas notable en un temps d'une minute.
De préférence, les étirages transversal et longitudinal sont conduits de faon que l'orientation et la résistance de la feuille soient égales dans les deux directions indiquées. Toute- fois l'étirage peut être conduit de faon que l'orientation dans une direction soit supérieure à celle dans l'autre direction d'une quantité prédéterminée.
Diverses modifications peuvent être apportées dans le procédé et dans l'appareil ci-dessus décrits sans sortir du cadre de la présente invention.
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