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La présente invention apporte des perfectionnements à la fabrication de pellicule tubulaire à partir de polymères ther- moplastiques et en particulier, la fabrication de pellicule tubu- laire orientée à partir de polymères thermoplastiques.
Un des procédés couramment utilisés pour la fabrication de pellicule tubulaire orientée consiste à extruder une matière polymère thermoplastique à l'état fondu en un tube, à refroidir le tube à une température sensiblement inférieure à son point de fu- sion afin de l'amener à un état pratiquement amorphe et à orienter le tube en l'étirant à une température inférieure à son point de fusion au moyen d'une bulle de fluide enfermée dans le tube.
Le
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tube peut également 'être étire dans la direction longitudinale, soit 'en même temps, soit séparément, en retirant la pellicule d'un dispositif d'étirage à une vitesse plus grande que la vitesse à laquelle ce dispositif 'est alimenté. Comme opér.ation supplémentai- r'e, le tubé peut être étiré d'une manière semblable .avant son refroidissement,pendant qu'il se trouve à l'état ramolli par la chaleur, pour réduire son épaisseur.
Il est habituellement désirable que la pellicule orien- tée soit cristallisée après l'étirage dans le but de rendre l'orien- tation stable aux modifications de température; 'et cette stabili- sation peut être effectuée 'en chauffant la p'ellicule, habituelle- ment à une température sensiblement supérieure à celle à laquelle elle a été étirée, tout en la maintenant sous une tension au moins suffisante pour empêcher un retrait complet.
Ainsi, une pellicule tubulaire peut être orientée en étirant lé tube pratiquement ,amor- phe au moyen d'une première bull'e de fluide enfermée dans le tubé, 'en -aplatissant une partie aval de la pellicule tubulaire, et cris- tallisée ensuite en la regonflant pour former une seconde bulle et en la chauffant à la température désirée pendant qu'elle est .ainsi gonflée. Etant donné que la température de cristallisation 'est gé- néralement beaucoup plus élevée que la température d'orientation, la pression qui règne dans la seconde bulle doit 'être sensiblement inférieure à la pression qui règne dans la première bullé pour éviter l'éclatement de la pellicule à la température plus élevée.
On a établi que la difficulté que suscitent la formation et le réglage de la seconde bulle de fluide sous pression peut être sur- montée en fendant la pellicule tubulaire suivant une ou plusieurs lignes au-delà de la seconde partie gonflée, pour permettre d'in- troduire le fluide par cette partie de la pellicule. Toutefois, ce procédé ne permet pas d'obtenir la pellicule sous la forme tubu- laire finie qui est spécialement désirable pour des applic@@ions
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d'emballage et pour certaines autres applications.
Le brevet belge n 548.151 montre que le fluide sous pression nécessaire pour 'former une bulle de gonflage, y compris une bulle de cristallisation, peut 'être introduit au moyen d'une sonde tubulaire allant du noyau du dispositif d'extrusion, 'en passant par toutes les zones gonflées int'ermédiair'es de la pelli- cule 'et les paires de rouleaux pinc'eurs, dans la bulle de gonflage choisie.
Ce procédé s'applique le plus facilement lorsque l'axe de la bulle de gonflage désirée est en ligne avec la direction de l'entrée de la sonde dans la pellicule, et il est habituelle- ment difficile de répondre à cette exigence au stade de cristal- lisation, étant donné que le procédé entier d'extrusion, de refroi- dissement, d'orientation et de cristallisation devrait être 'exécuté, sous la forme d'un procédé linéaire.
En dehors de ces procédés de cristallisation, il y a d'autres cas où il peut être désirable de gonfler à des pressions intérieures différentes, deux ou plusieurs parties voisines d'une pellicule tubulaire, séparées par une zone intermédiaire où la pellicule tubulaire 'est pratiquement aplatie. par exemple, la première partie peut 'être gonflée de fluide à une pression rela- tivement élevée et servir à l'étirage de la p'ellicul'e., soit à l'état ramolli par la chaleur, soit après refrooidissment, et la seconde partie, portée à une pression intérieure moins él'evé'e. peut être utilisée pour former des plis dans la pellicule tubulaire en plissant la pellicule en sections à l'encontre de la pression intérieure de fluide;
ce procédé peut être .appliqué pour plisser une pellicule tubulaire sous la forme orientée ou pratiquement non orientée.
Cela étant., la présente invention a pour but de procurer un procédé 'et un appareil perfectionnés qui permettent de séparer l'une de l'autre deux régions d'une'pellicule tubulaire avanca a
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de façon continue, par une partie pratiquement aplatie 'et de les gonfler de fluide à des pressions intérieures différentes. Un autre but est de procurer un procédé perfectionné qui permette de trans- former une matière polymère thermoplastique en une pellicule orien- tée, cristallisée qui soit tubulaire sous sa forme finie.
Suivant la présente invention, un appareil pour donner à une pellicule tubulaire avançant de façon continue une forme pratiquement .aplatie 'et pour permettre 'et régler le passage de fluide par la. partie pratiquement aplatie de la pellicule tubu- laire depuis une partie gonflée de fluide dans laquelle règne une- pression intérieure relativement élevée 'et se trouvant d'un. côté de cette partie .'aplatie, dans une partie, gonflée de fluide dans laquelle règne urie pression intérieure moins élevée et se trouvant de loutre coté de cette partie aplatie, comprend des rouleaux pinceurs susceptibles de rotation ,'et conçus pour exercer une pressior sur les côtés opposés d'une pellicule tubulaire qui en.
traverse con- tinuellement la passe, et aplatir la pelliculé,le rouleau ou;l'e système d'e rouleaux d'un des côtés d'e la passe comprenant un dis- positif grâce auquel une pression variable peut 'être exercée sur la pellicule .tubulaire, ce dispositif s'étendant autour de la cir- conférence du rouleau ou du système de rouleaux 'et sur une faible partie de la largeur de la pellicule, la partie restante de ce rou- leau ou système de rouleaux étant propre à exercer une pression continue et pratiquement uniforme sur la pellicule tubulaire. Le dispositif destiné à exercer une pression variable peut se trouver à un 'endroit quelconque de la largeur de la pellicule, mais de pré- férence au milieu ou à un d'es plis de la pellicule aplatie.
Dans ce dernier cas, il 'est préférable que des dispositifs semblables soient établit à des endroits de la passe correspondant .aux deux plis de la pellicule aplatie. ,
L'invention comprend, en outre, un procéda pour gonfler de fluide d'eux parties d'une pellicule tubulaire, avaneant de
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façon continueà des pression s intérieures différentes, ces parties gonflées étant séparées l'une de l'autre par une partie pratiquement aplatie,
procédé qui consist'e à fournir du fluide à la partie gonflée à une pression intérieure relativement élevée 'et à établir 'et régler la pression de fluide dans la partie gon- flé'e à une pression intérieure moins élevée 'en y -admettant du fluide provenant de la paetie sous pression intérieure relative- ment élevée; par une partie de largeur limitée de la partie pra- tiquement aplatie de la pellicule tubulaire.
Suivant une :autre particularité de la présente inven- tion,' un procédé pour produir'e, à partir d'une matière polymère thermoplastique, une pellicule orientée et cristallisée sous une forme tubulairefinie comprend les opérations effectuées de façon continue d'extrusion de la matière à l'état fondu sous là forme d'un, tub'e, de refroidissement: au tube dans le Dut de 1 ramener à un état pratiquement :amorphe, d'orientation du tube pratiquement amorphe 'en l'étirant au moins dans la direction transversale par un fluide sous pression introduit dans le tube d'aplatissement pratiquement complet de la pellicule tubulaire orientée;
de regon- flag'e d'e la pellicule .au-delà de la partie aplatie au moyen d'une pression intérieure exercée par un fluide 'et moins élevée que la pression utilisée pour étirer la pelli cule pratiquement amorphe, d'e réglage de ladite pression intérieure moins élevée au moyen de fluide admis par une partie de largeur limitée de la partie pratiquement aplatie de la pellicule tubulaire à partir de la ré- gion où est produite l'orientation et dans laquelle règne une pr'ession de fluide intérieure relativement élevée, de chauffage de la pellicule ainsi regonflée, pour la cristalliser 'et y stabi- liser l'orientation moléculaire, et enfin d'aplatissement de la , pellicule orientée, cristallisee à une forme tubula@@@ aplatie,
Des formes particulières d'appareils conformes a la
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présente invention sont representees aux dessins annexes, dans lesquels :
La figure 1 représente un rouleau comportant en son milieu une partie conçue de façon à exercer une pr'ession variable sur la pellicule tubulaire qui traverse la passe, ce rouleau étant ainsi propre à former un des côtés d'un système de 'rouleaux pinc'eurs s'utilisant conformément à la présente invention;
La figure 2 représente schématiquement un .autre agenc'e- ment dans lequel un des côtés de la pass'e est formé par une pair'e de rouleaux séparés par un dispositif conçu pour exercer une près- sion variable 'et;
La figure 3 représente la position de ces rouleaux pin- ceurs dans un procédé intégré d'extrusion, de refroidissement, d'orièntation, de cristallisation et d'envidage de pellicule tubu- luire.
Sur la figure 1, un rouleau d'un diamètre de 4 pouces (101,6 mm) et d'une longueur de 24 pouces (609,6 mm) est fait de d'eux sections de tube en .acier 1, d'un diamètre extérieur de 2-15/ 16 pouc'es (74,6 mm) soudées à une section intérieure de tube 'en :aci'er 2.
Les extrémités des sections du tube extérieur sont sépa- rées l'une de Vautre par une distance de 11/2 pouce (38,1 mm) 'et la section de tube intérieure comporte deux rangées de 8 trous, d'un diamètre de 1/8 pouce (3,2 mm) et également espacés autour de la circonférence de la section de tube, .assurant une communication entre le centre de la section de tube 3 et l'espace, 4, entre les 'sections du tube extérieur. Les s'ections du tube extérieur et l'espace 4 sont revêtus d'une couche continue de caoutchouc, 5, d'une épaisseur de 1/2 pouce (12,7 mm) qui s'adapte étroitement autour des sections du tube extérieur et traverse en 6 l'espace 4.
Le rouleau 'est pourvu de fermetures, 7, soudées aux extrémités des sections du tube extérieur et d'arbres, 8, dont l'un est alésé
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en 9 pour assurer une communication par l'intermédiaire d'un robinet à deux voies, avec une pompe à vide et de l'air sous pression élevée.
En s'ervic'e, le rouleau de la figure 1 est utilisé avec un rouleau pinceur entraîné d'un type classique, et on règle la pression exercée sur la pellicule traversant la passe en réglant la pression d'air régnant dans le rouleau creux, il 'est à noter que le caoutchouc, 'en 6 tend à s'incurver dans l'espace 4, 'et que, par conséquent, il faudra d'haDitude qu'il y .ait dans le rouleau une pression supérieure à la pression maximum qui règne dans la pellicule.pour éviter que l'air passe d'un côté à l'autre de la passe.
vans l'appareil de la figure 2, un des côtés de la passe est formé par deux demi-rouleaux TOUS, lu, montés de façon a pouvoir tourner sur un arbre 11 et séparés l'un de l'autre par un élément de "fuite" cylindrique, 12, qui tourne sur dès roulement à bill'es autour d'un excentrique monté sur l'arbre 11 'ou 'en faisant partie intégrante. 13 représente un levier qui permet de faire tour. ner l'arbre 11 pour régler la position de l'excentrique par rapport a la passée et par conséquent régler la profondeur de l'ouverture au milieu de la pellicule aplatie, 14, traversant la passée et la quantité d'e fluide qui la traverse. 15 représente -Lui rouleau en- trainé de diamètre uniforme.
sur la figure 3, 14 représente la pellicule tubulaire, qui provient d'un dispositif d'extrusion et d'un système de refroi- dissement, 16.17 représente une paire de rouleaux pinceurs conçus, comme décrit dans le brevet belge n 548,151, pour permettre à une sonde tubulaire, 18, de passer entre eux en vue d'introduire du fluide pour le gonflage de la partie 19 de la pellicule; et 15 et 2U représentent respectivement le rouleau entraîné et le rouleau modifié des rouleaux pinceurs construits conformément à la présente invention, par exemple, comme représenté sur la figure 1 ou 2.
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Entre ces deux systèmes de rouleaux pinceurs, la pelliculé tubu- laire est étirée dans la partei gonflee 19 par la pression d'un fluide enferméehabituellement de l'air, la pellicule étant chauf- fée dans la zone supérieure de cette partie à la température d'éti rage désirée. Elle peut être simultanément étirée dans la dir'ectio machine du fait que le rouleau 15 est entraîné à une vit'ess'e péri- phériqùe supérieure à celle des rouleaux 17. 21 représenté les roul'eaux pinc'eurs entre lesquels passe la pelliculé allant à l'en- vidage 22.' Entre les rouleaux 15 et 21, une secondé partie gonflée,
23, est formée par une quantité réglée d'air ou d'un autre fluide admise de la bulle 19 par le procédé décrit ci-dessus.
Cette partie
23 est chauffée à la température de cristallisation désirée, tan- dis que la pression intérieure est réglée et maintenue à une va- leur inférieure à celle de la pression d'étirage régnant dans la pellicule en 19, par un réglage ,approprié de la section de "fuite" du rouleau pinceur comme décrit ci-dessus. La pression en 23 est 'en général juste suffisante pour empêcher le retrait ou pour per- mettre seulement un léger retrait de la pellicule tubulaire dans cette région.
Des rouleaux fous peuvent ê'tre échelonnés au-dessus et au-dessous des rouleaux pinceurs 15 et 20, et au-dessus des rouleaux pinc'eurs 21, pour favoriser l'aplatissement ou le gon- flage graduels de la pellicule.
Le fluide a la pression requise, 'est introduit 'et maint'enu dans la partie 19 de la pellicule tubu- lair'e au moyen de la sondé tubulaire, qui passe par le noyau du dispositif d'extrusion, la partie de refroidissement de la pelli- cule et finalement entre les rouleaux pinceurs 20 et 15, comme décrit.-
Il est clair que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil particulièrement décrit, sans sortir du,cadré de la présente invention. En particulier, d'autres moyens peuvent 'être prévus pour régler la quantité de fluide traversant la partie aplatie de la pellicule.
Par exemple,, la section excen-
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trique. des rouleaux représ'entés sur la figure 2 peut être, rem-
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placée par un eLement élastique gonflable en vue dJexercer la pression variable requise sur la pellicule tubulaire aplatie:
ou
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uien comme on 1:1<a indique plvs nautj au lieu ci ?un seul dispositif destiné a exercer une pression variable au milieu de la pellicule, de tels dispositifs peuvent, être prévus a 1-'endroit des deux plis de la pellicule aplatie.,
Il est àremarquer .aussi que, bien que le procédé de la présente invention tel qu'il a été particulièrement décrit soit principalement destiné à la production d'une pellicule orientée ,ayant une forme tubulaire finie, la pellicule peut 'être néanmoins fendue, si on le désirée au-delà de la bulle de cristallisation et envidée en une ou plusieurs pellicules plates .
En outré, bien que 1-'invention ait été décrite en se référant de façon plus par-
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ticulière â 1 a cristallisation d'luie pellicule orientée, les ine- ries principes d'opération peuvent s'appliquer à d'autres procédés qui impliquent le gonflage à des pressions intérieures différentes de deux ou plusieurs parties. de pellicules avançant de façon conti-
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nuè, par exemple à des procédés de plissage déjà mentionnés.
L'appareil de la présente invention sera habituellement capable d'empêcher" ainsi que de régler, 1-lecouleLient de fluide par la partie pratiquement aplatie de la pellicule, et dans cer- tains cas., il peut s3avérer que 1 échappement de fluide à l'autre extrémité de la partie gonflée peut érre lent au pOll1t de permettre de couper l'admission du fluide et régler la pression par inter- mittence seulement.
Ceci s'applique particulièrement au procédé
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illustré par la figure 3, dans lequel il est ilictésiraole de laisser
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d l'air dans la pellicule au-delà des rouleaux pinceurs 21; par conséquente dés que la pression désirée est etaolle dans la partie 23 de la pellicule, il sera haDitueliement nécessaire d''empêcher tout nouvel écoulement d'air par la section de iilUl te1 du rouleau
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pinceur 20. Un réglage intermittent peut cependant être nécessaire pour compenser les légères pertes au-delà des roul'euax pinceurs ou par d'es défauts de la pellicule.
Dans d';autr'es cas, 'en parti- culier lorsque la pellicule est fendue, la fuite à l'autre extré- mité sera suffisante pour rendre nécessaire l'admission continue d'air par la s'ection de "fuite" des rouleaux pinceurs.
Les matières polymères thermoplastiques qui peuvent être façonnées ou'traitées sous forme de pellicule tubulaire par les procédés de la présente invention sont, par exemple, des poly- esters linéaires aromatiques de haut poids moléculaire, comme le téréphtalat'e de polyéthylène; le nylon;le polythèen; le polypropylène, lechl rur'e de polyvinyle ; le chlorure de polyvinylidène; des copolymères de chlorure de vinyle/chlorure de vinylidène ; etle chlorhydrate de caoutchouc.
En r.aison de l'utilité particulière de pellicule tubulair'e de téréphtalat'e de polyéthylène comme matière d'emballage et en raison de la succession des opérations qui interviennent dans sa production, la présente invention offre un intérêt particulier dans la production de pellicule de téréphtalate de polyéthylène tubulair'e orientée.
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