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PERFECTIONNEMENTS A L'ETIRAGE DE PELLICULES ELASTIQUES A CHAUD.
L'invention concerne l'étirage latéral de pellicules qui sont élastiques à chaud. Elle comprend l'opération d'étirage et les appareils utilisés pour 1-'effectuer,,
Les pellicules élastiques à chaud comprennent., par exemple, les pellicules de chlorhydrate de caoutchouc, etc. Elles sont pratiquement non- élastiques aux températures ordinaires, mais sont élastiques lorsqu' on les chauffe. Si on les étire à chaud et qu'on les maintient à l'état étiré jus- qu'à ce quelles se refroidissent ou durcissent, elles restent étirées, et sous l'effet d'un chauffage ultérieur, se contractent.
Leur élasticité ne diffère pas de celle du caoutchouc, excepté que, tandis que le caoutchouc est élastique aux températures ordinaires, les matières élastiques à chaud ne sont pas élastiques à la température ordinaire,, mais le deviennent lors- qu'on les chauffe à des températures élevées. On les dénomme "thermo-élasti- ques". Les températures auxquelles les pellicules thermo-élastiques se sou- dant à chaud deviennent élastiquesse situent juste en dessous des tempé- ratures auxquelles elles deviennent collantes à chaud. Les températures aux- quelles ces matières sont thermo-élastiques sont inférieures aux températu- res auxquelles elles se liquéfient.
Des pellicules thermo-élastiques, immédiatement après étirage, et pendant qu'elles sont encore à une température d'étirage, tendent à se contracter. Il est nécessaire de les maintenir à l'état étiré jusqu'à ce que cette tendance à se contracter soit réduite à un minimm. En général., la ten- dance d'une pellicule thermo-élastique à se contracter diminue lorsqu'elle se refroidit. La tendance à se contracter persiste dans la pellicule de chlor- hydrate de caoutchouc pendant un certain temps après le refroidissement. La nécessité de maintenir la pellicule à l'état étiré jusqu'à ce qu'elle durcis- se, complique l'étirage des pellicules thermo-élastiques.
Une autre difficulté résulte du fait que des pellicules, par exem- ple en chlorhydrate de caoutchouc coulé, ne s'étirent pas de façon uniforme au cours des phases initiales d'étirage, car les parties plus minces des pel-
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licules s'étirent plus facilement que les parties plus épaisses. Aucune pel- licule n'a une épaisseur exactement uniforme. Quand on étire les parties plus minces d'une pellicule, elles deviennent encore plus minces et s'étirent plus facilement. Cette tendance d'étirage non-uniforme ne persiste seulement que pendant 1-* étirage de la pellicule jusqu'à un certain pourcentage d'étirage.
Au delà de ce pourcentage, un plus grand effort est nécessaire à mesure que le pourcentage d'étirage augmente. Cependant, en partant de pellicules cou- lées, il est difficile ou impossible de produire un étirage uniforme en sai- sissant une pellicule à ses bords et l'étirant latéralement, à moins que la tendance des parties plus minces de s'étirer plus que les parties plus épais- ses ne soit compensée par un refroidissement local ou un autre moyen analogue.
Il n'est pas aussi difficile d'étirer une pellicule uniformément dans le sens longitudinale parce que, lorsqu' on étire la pellicule depuis un rouleau tournant à vitesse moindre jusqu'à un rouleau tournant à vitesse plus grande, l'étirage se produit sur une surface qui est un peu moindre que la largeur de la ligne le long de laquelle la pellicule quitte le rouleau qui tourne à la vitesse la plus faible, et cette ligne se modifie constamment à mesure que la pellicule passe d'un rouleau à l'autre. Ainsi, la surface éti- rée se modifie constamment et la tendance de la pellicule à s'étirer plus ra- pidement sur les endroits minces qu'aux endroits plus épais, se discerne à peine.
Suivant la présente invention, on surmonte les difficultés rencon- trées pour l'étirage latéral en maintenant la pellicule en contact avec une surface qui s'étend pendant toute la durée de l'étirage, Cette surface se compose d'une série de couvertures de contact extensibles qu'on fait tourner sur des axes arqués situés dans le même plan. Les couvertures individuelles tournent constamment et s'étendent depuis le.côté court des surfaces arquées jusqu'au côté long. On met d'abord une surface de la pellicule en contact avec une de ces surfaces extensibles, puis on met l'autre côté en contact avec une surface extensible voisine.
De cette manière, pendant toute l'opéra,- tion d'étirage, des surfaces alternant le long de la longueur de la pellicu- le et sur les faces opposées de la pellicule sont en contact avec des sur- faces extensibles, et la surface de la pellicule venant en contact avec une surface extensible quelconque change constamment. De cette manière, la pelli- cule est étirée progressivement à mesure qu'elle avance, d'abord au contact d'une surface extensible puis au contact d'une autre surface extensible, cha- que surface extensible successive étirant la pellicule de plus en plus dans le sens latéral, et en mettant la pellicule en contact avec des surfaces ex- tensibles successives, on l'étire davantage dans le sens latéral.
La quan- tité dont on l'étire dépend de la courbure des axes des différents rouleaux et du nombre d'éléments arqués utilisés.
Après étirage, on fait passer la pellicule du dernier élément ar- qué sur un rouleau cylindrique et de là sur d'autres rouleaux ou dispositifs cylindriques de construction ordinaire où elle durcit par refroidissement, etc. D'ordinaire, le refroidissement a lieu après que la on a enlevé la pel- licule des rouleaux arqués, de manière à utiliser ces rouleaux le plus avan- tageusement possible.
Chaque élément arqué est établi sur un axe courbe de section transversale circulaire. On monte-sur cet axe une série de disques voisins les uns des autres, ayant chacun au centre une ouverture circulaire qui s'a- dapte exactement sur,l'axe courbe. Les disques ont de préférence une épais- seur notable à la circonférence, et sont plus épais à l'ouverture centrale qu'à la circonférence de manière que sur le coté court de 1-'axe courbe, les disques se touchent à l'endroit de l'ouverture. Un manchon de caoutchouc en- toure les différents disques. L'axe ne tourne pas; on fait tourner le man- chon et les disques tournent avec lui dans une mesure plus ou moins grande.
Sur le côté court de l'élément arqué, ces disques se touchent (ou se tou- chent sensiblement), mais sur le long côté, ils s'écartent l'un de l'autre.
De cette manière, lorsqu'on fait tourner les disques autour de l'axe courbe, leurs surfaces circonférentielles se séparent et étirent les manchons de caoutchouc. La partie du manchon en contact avec les surfaces circonféren-
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tielles des disques lorsqu'elles reviennent vers le petit côté de l'élément arqué, se contraste. De cette manière., lorsque les disques tournent sur les
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différents axes courbose les éléments de manchons sont étirés séparément.
Le manchon étiré d'un axe est mis en contact avec le manchon non-étiré de l'axe voisine et la pellicule s'étire en venant en contact avec le premier,, puis avec un autre.
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L9invention sera décrite plus en détail avec référence aux des- sins annexés, dans lesquels-.
La Fig. 1 est une élévation de côté de 1'appareil d'étirage., en coupe par le milieu, présentant du coté gauche du dessin les parties supé- rieure et inférieure dela chambre de chauffage réunies l'une à Il' autre., et du côté droite ces parties séparées; la Fig. 2 est une vue en plan de la série complète déléments d'étirage arqués ; la Fig. 3 est une vue en plan agrandie des éléments d'étirage
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en coupe par le milieu, et comprenant le mécanisme à'alimentation; la Fige 4 est une élévation de face d'un des éléments d'étirage partiellement arraché, montrant la pellicule sur la surface supérieure de le élément;
la Fige 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4, re- présentant en coupe trois éléments d'étirage;
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la Frigo 6 est une vue de aôté de l'élément représenté sur la Fig. 5; la Fig. 7 est une élévation de l'extrémité de sortie de l'appa- reil, montrant le dernier élément de étirage; et la Fig. 8 est une coupe suivant la ligne 8-8 de la Fig. 1, montrant remplacement des appareils de chauffage supérieur et inférieur.
L'appareil représenté sur les dessins comprend trente-trois éléments d'étirage individuels, j, identifiés par les chiffres de référence la,
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1.12, 4 en passant par 7z et continuant par lae, lbb à lggo La pellicule thermo-élastique 2 se déroule de la bobine magasin 3 par dessus le rouleau de guidage 4 et autour du .tambour de chauffage 5, puis sur le premier élé- ment d'étirage la. Elle passe ensuite vers le bas en dessous de Isolément lb puis vers le haut au-dessus de Isolément lc et ainsi de suite à travers
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le restant des éléments, dans l'oIdre jusqu9à ce qu'elle arrive au-dessus de l'élément 1.
La Figure 7 représente la pellicule passant de cet élé- ment au-dessus des rouleaux 6, 7, 8, 9g 10, 115 l2 13 et 14 puis vers le bas en dessous du rouleau flottant 15 et vers le haut au-dessus du rouleau 16, et de là entre les rouleaux 17 et 18 vers le rouleau envideur 19. Les rouleaux de 6 à 19 sont commandés de toute manière appropriée. Le dessin représente un arbre de commande principal 20 sur lequel sont montés deux engrenages, dont 19 engrenage 21 seul est représenté, Celui-ci commande la chaîne 22,qui, à son tour, fait tourner par un pignon (non représenté) fi- xé sur le arbre 23 le pignon 24 et le pignon 25. Le autre pignon, monté sur
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l'arbre de commande 20, fait tourner les pignons 27 et 28 par 19 s.nter,m.édiai re de la chaîne 26.
La chaîne 28 commande la chaîne 30 par l'intermédiaire d'une roue dentée montée sur l'arbre 29, Les pignons 24, 27 et 28 (et des pignons identiques placés entre ces derniers) commandent la chaîne 31 qui.,
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a son tour commande les pignons 32a 32b 32c.p etc, sur les arbres cour- bes ou arqués 33a, 33bg etc. autour desquels tournent les éléments d9éti- rage individuels. La chaîne 30 commande le pignon 34, qui., à son tour, com- mande le tambour de chauffage 5. La chaîne 35 à l'extrémité de déchargement de la machine, commande les rouleaux 6, 7, etc. comme on le voit sur la
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Fig 7: Le cylindre d'enroulement 19 est commandé par l'engrenage 36 com- mandé séparément.
On décrira le mieux la construction des éléments d'étirage indi- viduels en se référant aux Figs. 4, 5 et 6. Chaque arbre courbe 33 a une
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section transversale circulaire. Les extrémités 37 et 38 sont aplaties et maintenues de façon rigide sur les fers U 39. Ces arbres axiaux ne tournent pas, mais les disques individuels 40 tournent autour d'eux. Ces disques sont faits en caoutchouc dur ou l'équivalente Chacun d'eux est percé d'une ouver- ture centrale 41 qui entoure l'arbre 33Chaque disque est plus épais à son ouverture 41 qu'à sa circonférence.
Du coté court de l'arbre courbe,les surfaces des disques sont sensiblement parallèles aux rayons de l'axe de l'arbre 33Ceci permet aux disques de tourner autour de l' arbre 33 quand ils le touchent suivant leurs ouvertures 41, bien que cet arbre ne soit pas droit, mais courbe. Les surfaces des disques viennent en contact ou sensible- ment en contact rune avec l'autre sur le côté court de l'arbre courbe, et sont séparées de 1-'autre, coté de l'arbre courbe. Les disques 40 de chaque élément d'étirage sont recouverts d'un manchon de caoutchouc 4é.Ce manchon se dilate lorsqu'on le fait tourner depuis le côté court de 1-'élément d'éti rage jusqu'au côté long.
La pellicule 2 prend son premier contact avec le manchon du coté court de l'élément d'étirage, et se déplace à son contact vers le coté long, et son contact avec le manchon pendant cette partie de son mouvement de rotation provoque l'étirage de la pellicule dans le sens latéral.
Pour assurer une rotation uniforme des disques, chaque bout 43 du manchon de caoutchouc est maintenu à un élément fileté extérieurement 44, dont l'extrémité intérieure s'élargit en une surface conique 45,qui est sé- parée des disques par l'élément de pression métallique ou manchon 46. Le ca- puchon 47 est vissé sur l'élément 44, et à mesure qu'il avance au-dessus de la surface conique 45, l'étreinte sur l'extrémité 43 du manchon de caout- chouc se resserre. Il existe un pignon 32 à chaque extrémité de l'élément, et chacun d'eux est claveté de manière à tourner avec l' élément 44, par une cale 48. On fait tourner ces pignons simultanément et à la même vitesse, et ils entraînent avec eux le manchon et les disques.
Les buselures en bronze 49 sont serrées dans les pièces 44 et tournent avec elles. Ces buselures ser- vent de coussinets. De cette façon les disques et le manchon tournent sur l'arbre 33 .
Des colliers sont maintenus sur 1'arbre 33 par des vis de serra- ge 50 et empêchent les disques de se déplacer latéralement le long de l'arbre.
Des vis de serrage 51 empêchent tout mouvement latéral entre les pignons 32 et les pièces 44.
Les éléments d'étirage sont'enfermés dans un four ou chambre., di- visée horizontalement environ au niveau de ces éléments. Le côté gauche de la Fig. 1 représente les deux moitiés 52 et 53 en position fermée. Le côté droit de la Fig. 1 représente ces éléments en position ouverte.' La moitié in- férieure 52 et la moitié supérieure 53 sont fixées aux extrémités opposées 54 et 55 des chaînes 56 qui passent sur des pignons 57. Des moyens appropriés (non représentés) sont prévus pour faire tourner tous les pignons 57 simul- tanément, et ouvrir et fermer ainsi les deux moitiés qui enferment les élé- ments d'étirage.
A l'intérieur de la chambre de chauffage, au-dessus et en des- sous des éléments d'étirage, se trouvent des appareils de chauffage qui rè- glent la température à l'intérieur de la chambre. D'ordinaire, on maintient la température uniforme d'un bout à l'autre de la chambre, bien qu'il soit possible de régler la température de manière à maintenir une partie de la chambre plus chaude que l'autre. On peut utiliser n'importe quel genre de moyens de chauffage. La Fig. 8 représente des éléments de chauffage 58 pla- cés au-dessus et en dessous des éléments d'étirage, et on les place avanta- geusement directement au-dessus et au-dessous d'éléments d'étirage alternés, et du côté de ces éléments qui ne portent pas la pellicule.
De cette manié-' re, un élément de chauffage 'peut être placé en dessous des éléments d'éti- rage lc, le, etc, et au-dessus des éléments d'étirage lb, ld, etc.Ceci pro- cure un chauffage efficace avec un minimum de danger de surchauffe de la pel- licule.
La pellicule doit être maintenue à l'état étiré au delà du dernier
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élément d fi étirage et jusqu'après 3ùlidifiGationo Dans ce but, le premier des rouleaux Gylindriques 6 auxquels la pellicule est transférée est placé contre la surface du dernier élément d1étirage I9 avee son axe entre les extrémités et le milieu de le axe 33 de 1-'élément lgg. De cette manière, la pellicule, en étant transférée au rouleau cylindrique, est maintenue sous une tension plus
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voisine de Punifor111ité que si Paxe du rouleau 6 était en contact avec les extrémités ou le milieu de l'élément lgg ou dans une autre position quelcon-. que.
La pellicule passe au-dessus du rouleau 6 et en dessous du rouleau 7, etc. et de cette manière, elle est maintenue en contact avec la surface de ces rouleaux sans nouvel étirage et sans contraction, et reste à l'état étiré jusqu'à solidification. On peut aussi refroidir la pellicule par un courant d'air. Ou bien, on peut refroidir les rouleaux par de 13,eau, On peut utiliser tout moyen approprié pour refroidir et solidifier la pellicule à l'état éti- ré. La pellicule solidifiée est ensuite amenée au rouleau envideur 19.
Le rouleau 18 est monté sur les bras 59 et il repose sur les rouleaux 17 dans les conditions de fonctionnement normales, mais se meut vers le haut à l'en- contre du poids des bras 56 et du rouleau 18 pour compenser toute augmenta- tion subite de tension exercée sur la pellicule lors de son enroulement.
On remarquera qu'on peut donner aux éléments d'étirage toute cour- bure désirée. La plupart des pellicules ne peuvent cependant être étirées que graduellement et dans une machine, 1-'arbre 33 de Isolément la a un rayon de 1,50 m (5 pieds). La surface d'étirage et l'axe de chaque élément successif lb, lc, etc est de- 15 cms (6 pouces) plus longue que la surface d'étirage et l'axe de l'élément qui le précède immédiatement. Dans cette machine, le dia- mètre extérieur de chaque manchon est de 15 cms (6 pouces). Cette machine convient particulièrement bien à l'étirage latéral de pellicules de chlorby-
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drate de oaouthouc.
On peut, ou non, étirer préalablement la pellicule dans le sens longitudinal ou d'une autre manière quelconque. Le degré d'étirage dans un sens est entièrement indépendant du degré d'étirage dans l'autre sens.
Le degré d'étirage latéral effectué sur une machine donnée quelconque peut être inférieur à celui que la machine est capable d'effectuer, en n'enfilant pas la pellicule sur le premier rouleau mais en commençant cet enfilage un
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certain nombre de rouleaux avant l'extrémitéa On a étiré sur la machine des pellicules contenant des quantités
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diverses de plastifiants.\) et on a trouvé qu'il est désirable deutiliser des températures légèrement supérieures pour l'étirage de pellicules la plus fai- ble teneur en plastifiants.
Ainsi, une pellicule contenant dix pour cent de phtalate dibutylique, déjà étirée dans le sens longitudinal dans le rapport d'environ 3,4 à 1, a été étirée le plus facilement quand on maintient une
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température dans la chambre d1étirage d'environ 93 à 99 C (2J021t F). Cette pellicule était formée de trois couches assemblées à chaud sous pression et
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ayant chacune une épaisseur d'environ z.25 mm (0,170 pouce)., Après avoir été étirée longitudinalement la pellicule finale avait une épaisseur d'environ
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3,''3 mm (0,150 pouce) . Elle avait une largeur de 25 cms (10 pouces) à 1'ex- trémité d'entrée de la machine, et après être passée sur les trente trois éléments d'étirage individuels, elle avait été étirée à une largeur théorique de 1 m. (40 pouces).
En fait, le bord extérieur de la pellicule n'était pas étiré autant que le milieu et il fut nécessaire d'en rogner 2,5 à 5 mm (un à deux pouces) de chaque coté. En outre, bien qu'on ait laissé la pellicule en
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contact avec les rouleaux jusqu'à ce qu1elle soit bien solidifiées> elle se contracta encore dans une certaine mesure. La largeur finale de la pellicule étirée rognée était d'environ 72,5 cms (29 pouces). Pour une pellicule de chlorhydrate de caoutchouc contenant plus ou moins de plastifiants, on utili-
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sera des températures comprises entre 82 et 104 C (180-220 F).
On peut obtenir des pellicules de différentes épaisseurs, étirées dans un ou plusieurs sens, et on peut les utiliser à une variété d'emplois différents.
Des modifications peuvent être apportées à la réalisation parti- culière de l'invention représentée et décrite, sans sortir du cadre de l'in- vention.