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Procédé et dispositif pour la fabrication de produits en feuille continue.
La présente invention concerne un procède pour la fabrication de produits en feuille continue, en particulier à partir de solutionsd'esters cellulosiques tels que l'acétate de cellulose, le triacétate de cellulose, l'acétopropionate de cellulose, etc., ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Il est connu de fabriquer une feuille continue utilisa- ble comme support de film, feuille d'emballage, feuilles coupées au format, etc., par coulée d'une solution de dérivé cellulosique sur un support auquel on fait parcourir un certain trajet pendant lequel les solvants sont éliminés. Ces procédés fournissent généra-
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lement des résultats satisfaisants quant à la qualité de la feuille, lorsque la fabrication en est relativement lente mais, l'appareillage étant coûteux et les procédés connus lents, il est très désirable de fabriquer de telles feuilles à vitesse plus grande.
Les procédés connus pour la coulée de feuilles présentent une difficulté considérable due à la formation de "rides trans- versales" ou ondulations, orientées perpendiculairement à la direction d'entraînement de la feuille. Cet inconvénient se mani- feste particulièrement lors de la fabrication de feuilles de très petite épaisseur, telle que, par exemple, 25 à 75 microns. Des vibrations de la nappe de produit cellulosique qui s'écoule de la trémie contenant la solution de produit cellulosique vers le support de coulée peuvent être la cause de ces rides qu'on peut éviter en ralentissant la machine de coulée, ce qui est indési- rable.
L'invention a notamment pour objets: - un procédé pour la fabrication de produits en feuil- le continue par coulée de compositions aptes à former une feuille procédé ne donnant pas lieu à la formation de lignes ou ondula- tions transversales et permettant de couler en épaisseur uniforme, à vitesse notablement plus élevée que celles des procédés déjà connus, - un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Le procédé suivant l'invention est remarquable notam- ment en ce qu'on fait écouler une nappe d'une composition liquide apte à former une feuille entre un dispositif de coulée et une surface destinée à recevoir ladite composition et on soumet les deux faces de ladite nappe à des pressions gazeuses différentes, la face en regard de la surface de coulée dans la région où celle-ci s'approche du dispositif de coulée étant celle sur la- quelle s'exerce la pression la plus faible, afin de maintenir cette nappe dans la position de coulée la meilleure tandis que
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l'on effectue un déplacement relatif de la surface de coulée prête à recevoir la composition et du dispositif de coulée.
Le procédé ainsi défini permet de surmonter les diffi- cultés ci-dessus décrites et présente aussi d'autres avantages.
Il permet notamment d'accroître notablement la vitesse de fonc- tionnement de l'appareil de coulée, par exemple de 30/100 à 40/100 dans certains cas et, en même temps, de réduire considéra- blement ou de supprimer entièrement la -formation de rides trans- versales, même à cette vitesse plus grande. Ce résultat est ob- tenu, suivant l'invention, en laissant s'écouler en courant ounap- pe mince, la composition de coulée contenue dans une trémie sur un support mobile, tel qu'un tambour de coulée, et en maintenant ladite nappe entre la trémie et la surface de coulée dans la po- sition de formation de la feuille par application d'une dépres- sion à la face de la nappe de laquelle s'approche le support mo- bile pour recevoir la composition de coulée, l'autre face étant soumise à la pression atmosphérique ambiante.
Il n'est pas né- cessaire que la dépression appliquée soit grande; une dépression de 18 à 50 mm d'eau suffit pour la plupart des produits, bien qu'on puisse utiliser une dépression plus ou moins grande, si on le désire. Cette mesure tend à empêcher la nappe déflotter et de se mouvoir avec la surface de coulée, donc à éviter la formation de rides transversales probablement imputables à ces irrégulari- tés de la nappe. De plus, comme déjà indiqué, il est possible d'entraîner la surface de coulée à vitesse plus grande; c'est ainsi que, pour certains types de-compositions cellulosiques, ce procédé permet de faire passer la vitesse de 3m/min à 5m/min.
La vitesse dépend naturellement plus ou moins de la température, de la viscosité, de l'épaisseur de la feuille ou du film et d'au- tres variables.
Des irrégularités de la feuille peuvent résulter de la formation sur les lèvres de la trémie de gouttelettes ou de gru-
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meaux plus ou moins solidifiés de la composition de coulée. Pour surmonter ces difficultés, on fait circuler des vapeurs chargées de solvant autour des régions des lèvres de la trémie qui présen- tent usuellement cet inconvénient, telles que les extrémités des lèvres. L'utilisation des vapeurs de solvant à cet effet n'est pas nouvelle en elle-même, mais le procédé met en oeuvre un mode nouveau de circulation des vapeurs de solvants.
Le dispositif suivant l'invention est remarquable no- tamment en ce qu'il comprend une surface de coulée, une trémie dont les lèvres sont proches, mais non au contact, de ladite sur- face, cette dernière étant mobile devant la trémie de manière à recevoir une nappe de composition de coulée qui s'écoule de la trémie, une enceinte pratiquement étanche à l'air constituée sur le côté de la trémie vers lequel se dirige la surface de coulée dont une fraction forme l'une des parois de ladite enceinte, cette dernière étant ouverte à l'extrémité adjacente à l'une des lèvres de la trémie, des moyens pour réduire la pression dans ladite enceinte et aussi, par conséquent, sur la face correspondante de la nappe de composition de coulée qui s'écoule de la trémie vers la surface de coulée,
ce qui permet de soumettre l'une des faces du ruban à une pression moindre que celle qui est appliquée à l'autre surface, cette différence de pression ayant pour effet de maintenir la nappe dans la position de coulée la meilleure.
Le,dispositif ainsi défini permet de couler des feuil- les et, en particulier, des feuilles minces, d'épaisseur rigoureu- sement constante, à vitesse relativement grande, sans formation de rides transversales. Il est agencé pour assurer le passage d' une mince nappe d'une composition de coulée, par exemple une so- lution d'un dérivé cellulosique, d'un dispositif de coulée à une surface de coulée, telle que, par exemple, la surface d'une grande roue et des moyens pour soumettre les deux faces de ladite nappe à des pressions différentes. Sur le côté de la nappe qui va
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s'appliquer à la surface de coulée est ménagée une enceinte, des moyens permettant d'établir une dépression dans cette en- ceinte.
Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où les mêmes pièces portent les mêmes numéros de référence dans toutes les figures:
Fig.l est un schéma, avec coupe partielle, d'un mode de réalisation préféré du dispositif suivant l'invention pour la fabrication de feuilles continues par application du procédé sui- vant l'invention,
Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de Fig.l,
Fig.3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de Fig.l,
Fig.4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de Fig.l,
Fig. 5 est une coupe partielle, à plus grande échelle, d'une trémie de type usuel, montrant aussi la disposition relative de la nappe de composition de coulée et de la surface de coulée dans un appareil de coulée de type classique,
Fig. 6 est une coupe partielle schématique d'un dispo- sitif suivant un second mode de réalisation de l'invention,
Fig.
7 est une coupe, à plus grande échelle, de la trémie représentée à Fig. 6.
Suivant le mode de réalisation représenté à Fig.l, la surface de coulée 1 est constituée par la jante d'une roue de coulée 2 tournant sur des tourillons 3. Cette surface a le fini exigé pour l'obtention de la feuille désirée et elle est usuelle- ment aussi lisse que possible, ayant été parfaitement surfacée, polie et plaquée, généralement par chromage, car il est préférable que la couche externe ait le poli d'un miroir. La roue est entrai- née, par exemple, par un moteur électrique, à la vitesse requise, de manière usuelle.
Une trémie 4 de type usuel (fig. 5) est disposée au- dessus de la roue 2 et comprend des lames 5 et 6, à une distance D
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de la surface de coulée 1 égale, par exemple, à 1,5 mm. L'ex- trémité inférieure des lames 5,6 forme les lèvres d'un orifice étroit par lequel la composition de coulée 7 s'écoule de la tré- mie 4 vers la surface de coulée 1 de la roue 2. Les dites lèvres sont très rapprochées l'une de l'autre et la distance 0 qui les sépare est égale, par exemple, à 0,65 - 0,75 mm. Ces distances ne sont données qu'à, titre d'exemples et concernent la coulée de feuilles relativement minces, de 0,025 à 0,075 mm d'épaisseur.
Elles peuvent ê'tre modifiées dans de larges limites, suivant l'épaisseur de la feuille, la température, la viscosité de la com- position de coulée et d'autres facteurs. La trémie 4 est constam- ment approvisionnée en composition de coulée 7, par exemple, en solution d'un dérivé cellulosique, qui s'écoule en nappe mince 8 vers la surface de coulée 1 pour y former une feuille continue 9.
Comme représenté à fig.l, la trémie 4 repose sur des supports 10 appropriés, disposés aux deux extrémités de la roue 2. Une chambre 11, dans laquelle on établit une dépression, sui- vant le procédé de l'invention, est fermée par des plaques latéra- les 12 étroitement ajustées sur les joues lisses 13 de la roue 2 pour former avec celles-ci un joint pratiquement étanche à l'ai Les plaques latérales 12 sont liées à une barre tra.nsversale 14 fixée aussi aux supports 10.
Une seconde barre transversale 15 complètement couverte de peluche 16 ou de tout autre produit doux de manière à ne pas endommager la surface 1 de la roue de coulée, n'est pas fixée aux supports mais porte à glissement sur la sur- face de coulée 1 et est normalement maintenue au contact de la barre transversale 14 par la rotation même de la roue 2, ce qui réalise un joint pratiquement étanche à l'air entre la roue, la barre 14 et les plaques latérales 12. La cloison supérieure de la chambre 11 est constituée par une plaque 17 surmontée d'une pièce 18 en forme de hotte d'où part un tuyau 19 qui communique (sui- vant ce mode de réalisation) à l'orifice d'aspiration 20 d'un
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aspirateur 21.
La faible dépression nécessaire peut être facile- ment créée par un aspirateur mais, si l'on désire que la dépres- sion soit plus ou moins grande, on peut faire communiquer le tuyau 19 à toute autre source de vide, telle qu'une canalisation réunie à un appareil à vide, qui permette de régler facilement la dépres- sion.
Les plaques latérales 12 peuvent être prolongées au-de- là de la trémie 4 pour constituer les parois latérales d'une cham- bre 22 dont la voûte est située à une petite distance, par exemple à 6 mm, de la surface de coulée.
On peut remarquer à fig. 4 que, pendant l'écoulement de la composition de coulée 7 au-delà des lèvres formées par les lames 5 et 6 de la trémie, les bords 25 de la nappe sont incurvés et se raccordent aux bords latéraux parallèles 26 de la feuille 9 au point où celle-ci atteint sa largeur normale et est entraînée par la roue en rotation. Le quatrième côté de la chambre 11 n'est donc pas complètement fermé par la nappe 80 et il subsiste, entre les bords de la nappe 80 et les plaques latérales 12, des espaces 27 par lesquels les vapeurs de solvant qui se rassemblent dans la chambre 22 sont entraînées dans la chambre 11 en raison de la dé- pression créée dans cette dernière.
Les espaces 27 étant petits, par exemple larges d'environ 6 mm et hauts d'environ 1,5 à 20 mm, la pression à l'intérieur de la chambre 22 reste pratiquement égale à la pression atmosphérique et le maintien de la dépression de valeur désirée dans la chambre 11 ne présente aucune difficulté.
Il passe assez de vapeurs de solvant au contact des lèvres formées par les lames 5 et 6 pour éviter la formation de grumeaux sur ces lèvres.
La chambre 22, disposée de l'autre côté de la trémie, est fermée par une plaque 28 qui relie les deux plaques latérales 12. Si on le désire, cette plaque 28 peut être articulée sur la trémie par une charnière 29, ou être seulement reliée aux plaques
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latérales 12,et elle laisse ouverte l'extrémité 23 de la chambre 22 pour la libre admission de l'air. Un support 30 est relié à la trémie 4 par des joues 31. La région située au-delà de la trémie dans le sens d'entraînement de coulée est soumise à la pression atmosphérique ambiante. Toutefois, dans la chambre 22 qui est chargée de solvants, une petite quantité d'air s'échappe par les espaces étroits 27 laissés entre les plaques latérales 12 et les bords de la nappe de la composition en cours de coulée.
En rai- son de la pression réduite établie dans la chambre 11, cette quantité d'air relativement petite suffit à réduire ou empêcher la formation de grumeaux sur les lèvres de la trémie, parce qu'el- le empêche la composition de coulée de se solidifier avant d'avoir atteint la surface de coulée 1.
Comme représenté à fig. 5, la nappe B s'écoule suivant un trajet incurvé relativement long et il en résulte que cette nappe présente des flottements ou ondulations lorsque la couche 9 déposée sur la surface de coulée 1 s'éloigne de la trémie, du fait que dans le dispositif représenté à cette figure, les deux faces de la nappe sont soumises à des pressions égales. Toutefois, si, suivant l'invention, on applique une dépression de 18 à 50 mm d'eau par exemple, sur la face 8 de la nappe B et la pression atmosphérique sur la face 0 de la nappe, la napptend à être dé- placée vers l'arrière et à s'écouler comme représenté à fig.l, suivant un plan moins incliné sur le plan passant par l'axe de la roue de coulée.
La nappe est ainsi de longueur plus petite et est maintenue en position de coulée convenable évitant les flottements, même lorsque la machine de coulée fonctionne à une vitesse consi- dérablement plus grande (de 30 à 40/100 par exemple) que celle autorisée par les procédés connus. La nappe 80, en s'écoulant, at- teint la surface de coulée 1 où elle se transforme en une feuille lisse 81. Après évaporation du solvant et gélification, on peut l'enlever de la roue 2 de manière usuelle.
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On peut utiliser d'autres surfaces de coulée entraînées de manière continue, telles que la bande sans fin 50 représentée à fig.6. Une telle bande peut être montée sur deux tambours 51 (dont un seul est représenté) qui tournent sur des tourillons 52.
Des rouleaux fous 53 supportent le brin supérieur de la bande pour en éviter le fléchissement. Dans ce dispositif de coulée, une enveloppe 54 pratiquement étanche à l'air est disposée avant l'arrivée de la bande 50 sous la trémie 56, pour former une chambre à dépression. Un tuyau 55 relie cette chambre à un appa- reil à vide. La trémie 56 fournit la composition de coulée, par exemple une composition cellulosique, à la surface de coulée de la bande 50 et une gaine 57 entoure la bande 50 jusqu'au tambour 51. Ce dispositif est donc analogue à celui représenté à fig.l, sauf qu'il comporte les modifications appropriées à une machine à bande sans fin au lieu d'une machine à roue. Ici aussi, la dépres- sion établie dans la chambre 54 tend à stabiliser dans une posi- tion de coulée précise la nappe 58 de la composition qui s'écoule.
La gaine 57 retient une certaine quantité des solvants qui s'éva- porent, de sorte que de petites quantités de ceux-ci sont entraî- nées par les petits orifices laissés entre les bords de la nappe et les parois latérales de la gaine, comme il a été décrit rela- tivement à fig.4.
La trémie 56 représentée à fig. 7 comprend des lames 59 et 60 dont une au moins (la lame 60 au dessin) est réglable pour être plus ou moins écartée de la surface de coulée de la bande 50.
Cette surface est, de préférence, très finement polie et peut être chromée. La composition de coulée 61 est de préférence soumise à une pression constante dans la trémie et la nappe 58 est maintenue en une position de coulée pratiquement fixe par la dépression éta- blie dans la chambre 54. Sans cette dépression, la nappe s'allonge- rait en s'ondulant comme indiqué par le trait discontinu 58W représenté à fig. 7. Ce dispositif, qui applique une dépression
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sur l'une des faces de la nappe, non seulement raccourcit la nappP mais la rend aussi plus stable et la différence des pressions dans la chambre 54 et dans la gaine 57 la maintient dans la po- sition de coulée la meilleure.
Le procédé et le dispositif suivant l'invention sont particulièrement appropriés à la fabrication de feuilles continues cellulosiques de types divers, comprenant généralement l'emploi de solvants et de plastifiants appropriés. Le procédé et le dis- positif suivant l'invention sont particulièrement applicables à la fabrication de films d'acétate de cellulose à partir des com- positions décrites aux brevets français 741.795 du 13 Décembre 1932, 741.839 du 20 Décembre 1932 et 760.638 du 14 Décembre 1933 tous les trois au nom de la Société KODAK PATHE S.A.F., ainsi qu'aux brevets belges 477.151 du 5 Novembre 1947 et 477.152 du 5 Novembre 1947, tous deux au nom de la demanderesse.
On peut, par exemple, préparer des feuilles à partir d'acétate de cellulose partiellement hydrolysé, dissous dans l'acé tone, ou à partir de triacétate de cellulose dissous dans un mé- lange de chlorure de méthylène et d'alcool méthylique, par exem- ple en proportions respectives de 90/100 et 10/100.
On peut aussi utiliser, pour la coulée de feuilles par le procédé suivant l'invention, une solution d'une partie en poids d'acétopropionate de cellulose, et 0,15 partie en poids de phosphate triphénylique comme plastifiant, dans 4 à 5 parties d'un mélange solvant à 90/100 de chlorure d'éthylène et 10/100 d'alcool méthylique.
En général, les solvants qu'on peut utiliser pour dissoudreles esters de cellulose et obtenir des compositions de coulée sont des alcools, des cétones et des hydrocarbures halogé- nés aliphatiques inférieurs ou divers mélanges de ces composés.
Les viscosités sont comprises entre 9000 et 42000 centipoises à 26 C. La coulée d'une solution d'acétate de cellulose secondaire
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s'effectue de préférence à 49 C, et celle d'une solution de tria- cétate de cellulose à 30 C. La vitesse de coulée utilisable est comprise entre 3m/min et 6m/min, soit un accroissement de l'ordre de 30 à 40/100 relativement aux procédés jusqu'ici utilisés.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation ci-dessus décrits et représentés, qui ne l'ont été qu'à titre d'exemples. On peut notamment utiliser des solutions d'autres produits que le triacétate de cellulose, l'acétopropio- nate de cellulose et l'acétate de cellulose définis ci-dessus.