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;La présente invention conc.erne des appareils pour le coulage de pellicules et, en particulier, des perfectionnements aux appareils pour le coulage de pellicules, utilisés pour fabriquer des pellicules en cellulose régénérée.
Pour fabriquer une pellicule en cellulose régénérée sur une machine dite "machine de coulage" comme décrit par Brandenber- ger dans le brevet américain n 1.548.864., on fait passer la pelli- cule gélifiée, qui a été coagulée et régénérée, par de nombreuses cuves de purification et de lixiviation et, finalement, dans une cuve qui contient un agent émollient ainsi que d'antres substances qui confèrent certaines propriétés à la pellicule séchée finale.
Après être passée dans cette dernière cuve, la pellicule passe sur les
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différents rouleaux rotatif de séchage chauffés et ensuite, après avoir subi'un'traitement qui -réduit sa, teneur en eau à une valeur convenable 1s pellicule est enroulée en gros'rouleaux.
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-Daida-,Ies.procédés connus, la largeur du produit final obtenu dans.Introduction de pellicules en cellulose régénérée n'est
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que en- supérieure'à la moitié de la-largeur de la pellicule initialement coulée. La pellicule ne peut se contracter longitudina- lement puisque 1. vitesse périphérique des'rouleaux qui tirent con- tinuelteaisnt .la p.Ll.icule à travers la machine est pratiquement constante, et;:ze le glissement de la''pellicule, dans le sens -machine est prtiqu.ééa. ïzé7igea'ble. 'D'autre part, la pellicule n'est pra- tiquement .pas3on.tenue dans le sens transversal au sens machine, et la contraction'libre résultante de la pellicule dans son sens trans- versal -.app aaâ t daaé la'-réduction de largeur substantielle mention- née plus haut'':'*' . ( -..
Lorsqu'on augmente la. vitesse de'" la machine de'coulage, la largeur'de la pellicule que l'on peut obtenir diminue progres- sivement, la .Sr&qù'ence des ruptures de la bande se produisant avant le séchoir à a-ellophane augmente, et la tendance à présenter des caractéristiques de contraction irrégulière augr=entéégalement.
On attribue la nouvelle contraction transversale de'la pellicule, qui accompagne les augmentations de vitesse de la machine de coula- ge, à une augmentation.de la tension exercée sur la pellicule géli- fiée dans le Sens machine sans augmentation correspondante de la tension exercée dans le sens transversal. La matière plastique de la pellicule se contracte et devient plus étroite sous l'effet de la tension plus forte dans le sens machine jusqu'au moment où elle est coagulée, régénérée et détendue.
L'augmentation courante de la vitesse de coulage, qu'en- traînent les demandes de production dans l'industrie, amène des per- tes inacceptables de la largeur de la pellicule coulée. Un procédé visant à regagner la perte en largeur de la pellicule consiste à
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remplacer les trémies d'extruston existantes par d'autres trémies
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dont la fente d'extrusion est plus longue, et ±"éla.rgir les urerlières cuves de .la machine à couler. Ce procède est cependant coûteux.
De mène, en pratique, les dimensions de 11 cquip erient. limitent la largeur de la pellicule que l'on peut produire.
Il est également connu de faire agir des forces d'étirage transversales sur la bande fraîchement extrudée, "au noyen de tiges de guidage courbes placées dans le bain'de coagulation et/ou de.
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r(g6nération, cornue le montre le brevet américain n 2.311.755 au nom de Hutchinson et Eckstein, à l'effet d'améliorer les carac-
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téristiques physiques de la pellicule'dans le sens transversal, et ainsi de rendre la pellicule plus homogène en ce qui conèerne ses caractéristiques physiques.
Cependant;, pour les vitesses de coulage actuelles, l'agencement des tiges de guidage, décrites dans le brevet mentionné plus' haut, est complètement inefficace pour réduire de façon substantielle la perte de largeur qu'entraî- nent des vitesses de coulage plus élevées.'On a découvert que cette inefficacité provient du fait que les agencements de tiges courbes décrits dans ce brevet, ne permettent pas de changer le sens d'avan- cement de la bande aux tiges courbes, changements qui sont nécessai-
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res pour assurer un contact maximum ou "enveloppant" de la bande lorsqu'elle passe sur-des tiges, contact qui est à son tour néces- saire pour étendre convenablement la pellicule afin de réduirede façon satisfaisante la perte de largeur.
Par "contact enveloppant
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lllaxi'.llL1" .on entend que le plan de la pellicule est essentiellement celui de la tige courbe iiiLffl6diater-ient avant cette tige dont le côté convexe est dirigé vers la pellicule et qui est pressée contre cet- te dernière pendant l'opération de guidage, et qui flrze un angle oui ne dépasse pas 90 avec le plan de la pellicule lorsque cette der- nière s'éloigne de la tige.
La présente invention a'donc pour buts de procurer :
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des perfectio-nneiiients aux appareils pour le coulage de pellicules; un dispositif perfectionné pour empêcher la contrac-
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tion transversale de bandes cellulosiques non fibreuses; . un dispositif pour imposer une tension transversale sur une bande cellulosique continue pendant la. coagulation et/ou la ré- génération'd'une bande à base de viscose; un dispositif pour réduire la perte de largeur d'une pel- licule continue en cellulose régénérée coulée à grande vitesse;
Ces buts, et d'autres encore, de la présente invention apparaîtront ci-après.
Les buts précités sont réalisés par la présente invention qui, en résumé, comprend en combinaison-un bain de coagulation sus- ceptible de coaguler une matière apte à former une pellicule, un dispositif servant à extruder une bande continue de matière coagula- ble apte à former une pellicule, par exemple, de la viscose, dans le bain de coagulation, plusieurs organes de guidage fixes disposés transversalement dans ce bain comprenant plusieurs organes de guida- ge courbes disposés de façon- à guider'la.bande-progressivement à travers le bain suivant une trajectoire alternativement ascendante et descendante, deux descentes au noins étant prévues, ce qui amène la bande à former au moins une poche s'étendant vers le haut pendant son avancement dans le bain,
le côté convexe des organes de guidage courbes étant dirigé vers la bande, les organes de guidage étant en outre disposés de telle façon par rapport à àu moins deux organes de guidage courbes, que le plan de la bande immédiatement avant l' organe forme un angle qui n'est pas supérieur à. 90 avec le plan de la bande immédiatement après cet organe.
Dans les processus classiques pour le fabrication d'une pellicule à partir de solutions de xanthate de cellulose, c'est-à- dire de viscose, la. viscose est extrudée à travers les lèvres d'une trémie appropriée sous forme d'une pellicule directement dans le bain de coagulaion et/ou de régénération. On a découvert ou-'il est parfois souhaitable d'extrader la viscose dans l'air, mais lorsau'on travaille de cette façon, on ne prévoit qu'un passage extrêmement bref dans l'air (moins d'l") après nuoi la pellicule pénètre im-
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médiatement dans le bain qui opère la coagulation. La coagulation de la viscose sur la surface de la feuille extrudée commence immé- diatement au contact du bain.
Le phénomène.de coagulation s'étend rapidement dans toute l'épaisseur de la feuille, de sorte que l'on obtient presque immédiatement une 'pellicule ou bande qui se suppor- te elle-même.
La régénération de la cellulose à partir de son composé xanthate a lieu simultanément avec la coagulation lorsque le bain contient 'un acide et un sel, mais à une vitesse moins élevée de sorte que la feuille parcourt une grande distance dans le bain avant que la régénération soit achevée. Pendant ce temps, il y a suffisamment de résistance pour supporter la bande et l'empêcher de se briser.
Dans les premières phases, la bande n'a pas acquis un degré d'élasticité suffisant et peut se deformer plastiquèrent.
C'est pendant ces premières phases de plasticité élevée que l'on réalise, de préférence, . l'opération d'étirage transversal de la pré- sente invention.. Il est souhaitable qu'une bande qui se déplace dans le bain de coagulation et/ou de régénération immédiatement après l'extrusion acquière. une coagulation superficielle suffisante pour pouvoir. se supporter d'elle-même et une dureté superficielle suffisante pour résister aux détériorations lorsqu'elle vient en contact avec des surfaces solides'telles que le nouvel appareil dé- crit, avant d'entrer en contact avec un organe de guidage solide quelconque.
La description suivante de plusieurs formes ,d'exécution préférées de la présente invention est donnée avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la. figure 1 est une vue de côté schématique du premier réservoir d'une machine de coulage montrant des organes de guidage agencés suivant la présente invention ; la. figure 2 est une vue en élévation de côté schématique montrant un autre agencement des organes de guidage de la bande dans un bain de coagulation et/ou de régénération d'une machine de cou-
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lage; .la figure 3 est une vue en élévation de côté schémati- que montrant encore un autre agencement des organes de guidage dans le bain; la figure 4 est une vue de côté d'un organe de guidage courbe; la figure 5 est une vue en perspective d'une variante d'organe de guidage;
et, la figure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figurer.
Sur la figure 1, un extrudeùr 1 de construction classi- que, est placé de façon à extruder une bande continue F de matière . apte à former une pellicule, par exemple de la viscose en dessous du niveau de liquide du bain de coagulation 2 contenu dans le réservoir 3 pourvu de dispositifs d'admission et d'évacuation appropriés (non représentés). La bande fraîchement extrudée descend d'abord sur des organes de guidage droits classiques 4, 5 et 6 et passe ensuite au- t@ur de l'organe de guidage courbe 7 disposé de façon que le côté convexe de la partie courbe de sa tige soit en contact avec la pel- licule.
La bande remonte ensuite et passe sur l'organe droit 8 et sur la parti'e convexe d'Un second organe courbe 9 placé en dessous de la surface 'du bain, et descend pour passer en dessous d'un troi- sième organe de guidage courbe 10, la bande qui passe entre des guidages 7, 9 et 10 formant une poche qui s'étend vers le haut et qui se termine juste en dessous de la surface du bain.
A partir de l'organe de guidage 10, la bande passe sur le côté convexe de l'or- gane courbe 11 et sort du bain pour aboutir à la tige de raclage ; classique 12 qui sert à enlever l'excès de liquide) et au rouleau de transfert 13..Les organes de guidage sont disposés de telle façon;
l'un par rapport au suivant, que le plan de la bande immédiatemen avant le guidage 7 forme un angle a qui ne dépasse pas 90 avec le plan de la bande immédiatement après le guidage 7, et le plan de----.¯ la bande immédiatement avant le guidage 10 forme un angle a' qui ne
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dopasse pas 90 avec le plan de la bande immédiatement après le qui- dage 10, et on obtient ainsi un enveloppement maximum aux guidages courbes 7 et 10.
Il est clair que, afin d'obtenir un enveloppement maximun à au moins deux des organes de guida.ge courbes de manière à diminuer de façon satisfaisante 'la. réduction de largeur de la bande,.il faut que la. trajectoirede la bande présente au moins deux descentes et ainsi forme au moins une poche s'étendant vers le haut, cette poche est nécessaire pour permettre .des 'changements progres- sifs et continus du sens d'avancement de la bande aux guidages cour- bes, qui sont eux-mêmes nécessaires pour' permettre a.ux guidages courbes d'étendre plus efficacemnet labande transversalement. Le haut de chaque poche est de préférence, situé à la surface du bain ou près de cette dernière pour permettre à toutes les accumulations de gaz de s'échapper aisément dans l'atmosphère.
On a découvert que, de façon' surprenante, le gaz n'avait pas tendance à. s'accumuler dans les poches excepté pendant des ralentissements... A ces moments, on peut soulever ou abaisser légèrement une extrémité de l'organe de guidage à l'aide d'un dispositif approprié (non représenté). La bande inclinée chasse alors automatiquement le gaz par son côté soulevé. Lorsqu'on augmente la vitesse, on ramène l'organe de gui- dage vers sa'position normale.
Dans l'agencement montré sur-la. fig. 2, un organe de gui- dage droit 14 remplace les guidages 8 et 9 de la figure 1, et sur la figure 3 on utilise une combinaison d'organes de guidage courbes 15,16, 17, 18 et 19, les guidages inférieurs 15 et 17 ayant un plus grand rayon de courbure que les guidages 16, 18 et 19. Chaque agen- cement est cependant caractérisé par deux descentes dans la trajec- toire de la bande et par des angles a et a' qui ne dépassent pas 90 .
Il est souhaitable de se rendre maître des courants du bain produits par l'écoulement plus élevé du bain nécessaire pour effectuer le même degré de coagulation, et par la plus forte turbu- lence créée par l'agitation supplémentaire du bain par la bande de pellicule aux vitesses de coulage élevées. Cette maîtrise peut être
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réalisée de façon satisfaisante à l'aide d'une chicane (par exem- ple une barrière à L'écoulement du bain) 20 (figure 1) qui s'étend transversalement dans le réservoir du bain de régénération et/ou de coagulation et aussi près que possible du niveau du bain sans venir contre la pellicule.
L'emplacement et les dimensions de la chicane doivent être choisis de façon à produire-le plus grand volume de bain calme,.dans la trajectoire la plus longue possible, près des lèvres de la trémie d'extrusion 'dans.le bain calme, et cet-' te chicane doit être placée entre le point d'extrusion et le premier guidage. Une chicane qui forme un angle'de 90 .avec la surface du bain est supérieure à une chicane qui est inclinée vers l'arrière, vers la bande de pellicule en dessous ,de la trémie en formant un angle inférieur à 90 ¯avec la surface du bain.
Dans sa position optimum, une chicane de ce genre sert à produire une action calman- te la plus efficace possible sur le volume du bain le plus grand - possible, près des lèvres de là trémie où la substance gélifiée est extrêmement mobile et peut'être amenée à se plisser ou à perdre son épaisseur uniforme par une légère turbulence du bain.
Comme le montre la figure 4, les organes courbes se pré- sentent de¯préférence sous forme de tiges de section circulaire dans l'ensemble bombées dans 'leur partie médiane de manière à former un arc dé rayon approprié qui se termine à. chaque extrémité en une sec- tion droite ou tourillon. La longueur du tourillon est de préférence réduite au minimum afin d'obtenir une partie bombée de longueur maxi- mali, ce qui évite un contact de la pellicule avec le point de transi- tion entre la partie bombée et les sections droites de la tige qui tend à former des plis dans les bords de la pellicule.
On peut également utiliser un faisceau, c'est-à-dire un groupe de tiges courbes, construit comme le montre la figure 5, en soudent ou en fixant d'une autre façon deux ou plusieurs tiges courbes, par exem- ple 21, 211 et 212 à une tige de renforce!.lent droite 22, à un ou à tous les différents endroits au lieu d'une seule tige courbe et obtenir ainsi un plus grand effet d'étalement et une largeur maximum,
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pourvu Que le faisceau de tiges courbes soit agencepour produire
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l' enveloPl'e1ent ;;i,'0xi;nu= de.nn(1f;
c'est-a-d.ire que le plan de la nel- licule immédiatement avant la première tige du faisceau forme un angle qui n'est pas supérieur à 90 avec le plan de la pellicule
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i:n L2c1ir-tter.lent après la d.ernière tige de ce faisceau de tiges cour- bes.
L'organe de guidage courbe peut être obtenu a partir d'une tige ou d'un tube cintre à la forme ou au profil voulus. On
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peut 6gllleRent l'usiner convenablement à partir d'une btxàe ou d' une tôle relativement épaisse, de manière à avoir un bord arrondi présentant la courbure ou le profil voulu. L'organe de guidage cour- be ne doit pas être rigide, mais peut .,être contruit en matière flexible et être pourvu de dispositifs appropries qui le règlent et le maintiennent dans son profil ou sa courbure désirés. Le pro-. fil peut présenter un rayon de courbure constant ou des rayons de courbure différents pour produire des effets spéciaux.
Le rayon de courbure, doit, de préférence, être tel que le centre de la bande soit distant de 3 à 7 pouces (7,6 à 17,8 cm) de la ligne reliant les bords de la bande aux endroits où ils viennent contre l'organe de guidage courbe. Les extrémités des tourillons des organes cour- bes peuvent être montes .sur des surfaces de support, de manière que la courbure réelle par rapport à la trajectoire de'la bande puisse être codifiée à volonté.
Il ne faut pas limiter 1' emploi des organes de guidage courbes exclusivement aux premières phases de la coagulation et/ou
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de la r8g2nf:ration de la bande en cellulose réE8n0rée, là où sa plasticité est la plus élevée. Dans les dernières phases lorsque la plasticité est r6dui te, cet eMploi cadre encore avec l' 6tir ge transversal des orsnne5 de guidage courbes.
Il est' cL'ir gale'.ient, oue l'on peut introduire en un point (v.elcon(jur", un ou des rouleaux cPusin:l!'0 positivement entrai- nés au four, dans 1[1 117¯'tr'. des dif.v:rentcs tif cs courbes. Lorsque l'on pUP"'entn Ion vitesses (ln cotillrl(,.l il dpvifnt souhaitable d'ob-
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tenir une action d'étalement au-delà du premier point où un rouleau entraîné entre en contact avec la pellicule. Ainsi, n'importe quelle tige située à la surface du bain ou près de- cette dernière peut être remplacée'par des rouleaux entraînés au four.
Les organes de guidage courbes et la chicane peuvent être en n'importe quelle substance qui peut être placée sans incon- vénients dans le bain de coagulation et/ou de régénération. Parmi les substances appropriées on trouve du nickelé de l'acier inoxy- dable, duverre et l'équivalent. Des guidages en matières moins ré- sistantes, revêtues de caoutchouc, donnent également satisfaction.
Les exemptes suivants font ressortir les principes .et la pratiqùe de la,présente invention. ' EXEMPLE 1. -
On extrude de 18 viscose contenant 8,5% en poids de cel- lulose et 6,5% de soude caustique à travers .un orifice, que l'on utilise habituellement pour fabriquer de la' cellulose régénérée en feuille, pour former une bande ayant une largeur initiale ou de cou- lage de 86 pouces (2,18 m). Les lèvres de la trémie sont disposées en dessous de la surface du bain aqueux de coagulation et/ou de ré- génération, qui comprend..12,5% d'acide sulfurique et 18,75% de sul- fate de sodium.
Après avoir avancé de 20 pouces (50,8 cm) dans le bain, la bande passe sur la première tige de guidage courbe.La ban- de remonte ensuite presque verticalement et passe sur une tige de guidage droite;et sur une tige de guidage courbe disposées légère- ment en dessous du niveau du bain. A partir de la seconde tige cour- be, la bande descend presque verticalement et passe alors en dessous de deux tiges courbes disposées à la suite l'une de l'autre et re- monte finalement pour sortir du bain. Toutes les tiges de guidage droites et coubes ont une section circulaire et sont coit en verre, soit en un alliage métallique résistant à la corrosion. Les tiges sont disposées comme le montre la figure 1.
La première et la troi- sième tige¯de guidage courbe distendent le milieu de la bande de
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6,9 pouces (17,52cm) de plus que les bords. La seconde et la. qua- trième tige' courbe distendent le milieu de la bande de 4,1 pouces (10,4 cm) de plus que les bords de la bande. Les tiges courbes sont des arcs de cercle, la première et la troisième tige courbe ayant un rayon de courbure de 12 pieds (3,6 ni) et la seconde et quatrième tige courbe ayant un rayon de courbure de 20 pieds -(6m).
La largeur de la pellicule séchée obtenue est de 8% su- périeure à celle d'une pellicule obtenue dans les mêmes conditions, excepté que l'on. a utilise des guidages droits au lieu de guidages courbe s.
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On extrude de la viscose semblable à celle de l'exemple 1 à travers un orifice approprié dans un bain semblable. Grâce à l'agencement de tiges courbes et excentriques montré sur la fig. 2,
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on obtient une augmentation de largeur .firia.lé d' enviren 9%., la pre- mière tige courbe distendant le milieu de la bande de 5,1 pouces (12,95cm) de plus que les'bords, et la. seconde distendant le milieu de la bande de 4,1 pouces (10,4.1 cm) de plus que les bords de la bande.
L'appareil décrit plus haut permet la production de feuilles ou pellicules en cellulose régénérée'pratiquement exemptes de défauts superficiels tels que des raies, stries et autres ir- régularités; la pellicule possède ainsi une meilleure égalité super- ficielle et une plus belle apparence. En plus des avantages men- tionnés plus haut, l'appareil tend à améliorer l'uniformité de la résistance transversale de la pellicule en contribuant à. la con- traction de la cellulose et en permettant à cette contraction, pen- dant la formation de la'pellicule, ou pendant un traitement ulté- rieur, de se repartir de façon plus uniforme entre le sens longitu- dinal et le sons transversal, ainsi que de se répartir de façon plus uniforme dans le sens transversal.
De même, l'appareil de la présent invention se distingue par son fonctionnement uniforme, sa simpli- cité et son efficacité très élevée.
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Le principe d'inclinaisons multiples de la présente in- vention (qui.procure une trajectoire alternativement ascendante et descendante ayant au moins deux descentes) permet une augmenta- tion du parcours dans le bain de coagulation et/ou de régénération et tend à réduire la fréquence des' ruptures de l'extrémité plasti- que de la bande, et améliore dans l'ensemble les',.propriétés physi- ques de la pellicule ou bande. De même, on peut utiliser de façon satisfaisante dès pressions d'extrusiôn moins élevées par suite des tensions de la bande qui sont réparties de façon différentes lors- que l'on utilise- des inclinaisons multiples et plusieurs tiges cour- bes. Ces pressions d'extrusions moins élevées permettent d'élargir l'ouverture des lèvres de la trémie d'extrusion.
REVENDICATIONS ----------------------------------
1.- Appareil pour le coulage de pellicules, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: un bain de coagulation; un dispositif pour extruder dans ce bain une bande continue de matière apte à former une pellicule qui peut être coagulée dans le bain; plusieurs organes de guidage fixes disposés transversalement dans le bain comprenant plusieurs organes de guidage courbes disposés de façon à guider la bande progressivement à travers le bain suivant une trajectoire alternative@@nt ascendante et descendante; deux des- centes au moins étant prévues ce qui amène la bande à former au moins une poche qui s'étend vers le haut pendant son avancement dans le bain, le côté convexe des organes de guidage courbes étant en contact avec la bande;
les organes de guidage étant, en outre, disposés de telle façon par rapport à au moins deux organes de gui- dage courbes que.le plan de la bnnde immédiatemen avant l'organe de guidage courbe forme un angle qui n'est pas supérieur à 90 avec le plan de la bande lent après cet organc de guidage courbe.
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