<Desc/Clms Page number 1>
Rouleaux de pellicule synthétique lisses et unis et procédés et appareils pour les fabriquer.
La présente invention concerne des rouleaux de pellicule synthétique lisses et unis,particulièrement de pellicule de poly- mères thermoplastiques, ainsi que des procédés et appareils pour fabriquer ces pellicules et rouleaux de pellicules.
Un des meilleurs procédés connus pour obtenir des rou- leaux de pellicule lisses, exempts de bosses, à partir de matières' thermoplastiques consiste à extruder la pellicule par le procédé de la bulle tubulaire gonflée, des moyens étant prévus dans l'ap- pareil pour faire tourner la filière toute entière dans les deux sens, d'un arc relativement important, ou pour faire tourner l'anneau d'air de refroidissement. Ces rotations font que
<Desc/Clms Page number 2>
les variations d'épaisseur qui proviennent des irrégularités de la filière et du courant d'air sont réparties sur toute la surface du tube aplati ou de la feuille obtenue, ce qui tend à éviter l'accumulation de surépaisseurs locales dans le rouleau de pellicule.
Ce procédé est relativement efficace et même lorsque des pellicules d'épaisseur peu régulière sont fabriquées, les rouleaux de pellicule sont relativement lisses et unis.
Des possibilités plus récentes pour la fabrication à grande vitesse de pellicules de polymères thermoplastiques synthétiques comprennent l'extrusion d'une nappe fondue de poly- mère au moyen d'une filière, par exemple une filière à fente en forme de "T", et de préférence en lui faisant franchir un es- pace d'air sur une surface refroidie arquée, telle qu'un rouleau de coulée, sur laquelle la nappe fondue est complètement ou presque complètement solidifiée en l'y maintenant jusqu'à solidi- fication, puis en envidant la pellicule sur un rouleau d'en vidage qui fait suite à l'appareil. Ce procédé offre en soi la possibi- lité d'emploi de vitesses linéaires extrêmement élevées, notam- ment grâce au refroidissement très efficace dû au contact inti- me de la nappe fondue avec la surface refroidie.
Ce procédé ne procure toutefois pas toujours des rouleaux de pellicule enrou- lée qui soient lisses de façon entièrement satisfaisante ; notamment, par suite d'irrégularités inévitables présentes dans les orifices de la filière, l'uniformité de l'épaisseur de la pellicule extrudée est difficile à obtenir pour éviter la forma- tion de "bosses" dans les rouleaux de pellicule.
Un autre procédé encore pour produire des pellicules de polymères thermoplastiques synthétiques consiste à extruder une nappe fondue de polymère par un orifice de filière et à faire passer la nappe fondue dans un bain de refroidissement (par exemple un bain d'eau) pour solidifier la pellicule, puis à envider en rouleaux la pellicule solidifiée.
D'une manière générale, comme dit plus haut,ces procédés d'extrusion donnent des rouleaux de pellicule qui n'ont pas
<Desc/Clms Page number 3>
une épaisseur suffisamment uniforme pour éviter la formation de "besses" dans les rouleaux de pellicule enroulée. Pour tenter d'éviter cette difficulté, on a imprimé un mouvement de va.et- vient longitudinal déterminé à la nappe extrudée et on a envidé la nappe refroidie et solidifiée sans s'occuper des irrégulari- tés des lisières, en rognant ensuite les bords de la nappe soli- difiée.
Bien que ces procédés puissent donner des rouleaux de pellicule pratiquement lisses, une caractéristique particulière- ment indésirable est que (mises à part les considérations écono- miques) le mouvement de va¯et¯vient longitudinal de la nappe solidifiée crée dans la pellicule des tensions qui provoquent un dévidage non linéaire du rouleau de pellicule. D'autres caracté- ristiques indésirables de ces procédés sont la perte importante de production par suite de la nécessité du rognage d'une partie importante de la nappe sur les bords vers l'axe longitudinal de la pellicule, à cause des irrégularités qui se produisent aux bords.
Il est clair que dans ces procédés, et notamment dans la coulée sur un rouleau refroidi, la productivité potentielle de l'appareil est fortement réduite et une partie importante de la surface du rouleau refroidi est utilisée pour produire des quan- tités de pellicule qui doivent être rognées par suite des irré- gularités des bords et qui constituent donc des chutes.
Un des buts de la présente invention est de procurer des rouleaux de pellicules de polymères synthétiques thermoplastiques extrudées pratiquement lisses et unis malgré les irrégularités d'épaisseur des pellicules extrudées, et également de procurer un procédé et un appareil qui augmentent la productivité de cer- tains processus d'extrusion en réduisant la proportion de pelli- cule extrudée qui doit être rognée par la suite, ce qui augmente la productivité des appareils (par exemple des surfaces de cou- lée refroidies) grâce à ce qu'une plus grande partie de ces appareils est utilisée pour.la. fabrication de pellicule satis- faisante.
D'autres'buts et avantages ressortiront de la descrip-
<Desc/Clms Page number 4>
tion détaillée de l'invention donnée ci-après , mais il est clair que différents changements peuvent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.
Dans les dessins annexés :
Fig.l est une vue en perspective d'une forme d'appareil suivant la présente invention ;
Fig. 2 est une vue en élévation en bout d'un rouleau de pellicule obtenu par le procédé et l'appareil de l'invention ; Fig.3 est une vu* en coupe partielle à plus grande échelle de la filière suivant la ligne 3-3 de la Fig.l ; et,
Fig.4 est une vue en perspective partielle et à grande échelle montrant une extrémité de la filière et des margeurs qui y sont associés.
Suivant l'invention, une matière thermoplastique synthé- tique formant une pellicule est extrudée par un orifice de fi- lière sous la forme d'une nappe fondue, puis on fait passer la nappe ?, fondue en contact avec un dispositif approprié pour soli- difier la nappe, par exemple une surface de coulée refroidie, un bain de refroidissement liquide, etc, et pour éviter les dif- ficultés citées plus haut et dues aux variations inévitables que présente souvent l'orifice de la filière ou à d'autres causes, on produit continuellement dans le sens transversal un mouvement relatif entre l'orifice de la filière et la matière fondue ex- trudée par celle-ci tandis qu'on maintient pratiquement constante la ligne médiane longitudinale de la nappe fondue en voie d'extru- sion.
Comme dit plus haut et principalement par suite de va- riations de l'orifice de la filière qui provoquent des irrégu-- larités de l'épaisseur 'de la pellicule d'un bord à l'autre de la nappe extrudée, il se produit des régions *de plus forte épaisseur qui tendent à se superposer dans lesspires successives du rouleau ce qui provoque des "bosses" dans le rouleau. En outre, il peut se former dans la pellicule plusieurs de ces irrégularités d'épais- seur qui. créent un nombre correspondante d'irrégularités ou ,
<Desc/Clms Page number 5>
"bosses" dans le rouleau.
Suivant l'invention , grâce au mouve- ment transversal continuellement produit entre la matière en voie d'extrusion et l'orifice de la filière alors que la ligne médiane de la nappe fondue extrudée est maintenue pratiquement constante, les irrégularités dans la pellicule extrudée et ache- vée sont réparties suivant un motif pratiquement régulier à des distances différentes de l'axe longitudinal (ou ligne médiane) de la pellicule. Par suite, lorsque la pellicule est finalement enroulée, les irrégularités d'épaisseur ne se superposent pas dans les spires successives et on obtient donc une répartition rela- tivement étendue des irrégularités d'épaisseur, ce qui rend le rouleau régulier et pratiquement lisse.
Pour obtenir la répartition désirée des surépaisseurs, la filière elle-même peut être animée d'un mouvement transversal. alternatif en substance perpendiculairement à l'axe longitudinal de la nappe extrudée, par exemple en reliant l'extrudeuse à la filière par 'ne conduite flexible pour le passage de la matière fondue de l'extrudeuse dans la filière. Dans d'autres cas l'extru- deuse et la filière qui lui est associée peuvent être montées de façon que les deux appareils soient animés d'un mouvement alter- natif transversal tandis que le dispositif de refroidissement, par exemple un tambour de coulée refroidi, reste fixe par rapport à ce mouvement transversal.
D'autres agencements encore peuvent être utilisés à condition que la ligne médiane de la nappe extru- dée reste pratiquement constante, tandis qu'il y a continuellement un mouvement relatif dans le sens transversal entre la matière extrudée et la filière.
Pour obtenir les résultats désirés suivant l'invention, on prévoit des moyens pour faire varier la largeur de l'orifice d'extrusion, c'est-à-dire le plus grand axe de l'orifice , de telle sorte qu'une seule filière.puisse être modifiée sélectivement pour obtenir des nappes extrudées de différentes largeurs. Un moyen très avantageux pour obtenirce résultat consiste à utiliser
<Desc/Clms Page number 6>
une filière qui peut être utilement du type à fente en "T" munie de margeurs qui empêchent le passage du produit extrudé dans l'orifice de la filière sur certaines distances déterminées aux extrémités opposées de la filière, ces margeurs pouvant être disposés à l'intérieur de l'orifice de la filière sur une distance supérieure au mouvement alternatif de la filière.
Ainsi, par exem- ple, les margeurs peuvent être maintenus en position constante, tandis que la filière est animée d'un mouvement alternatif laté- ral et lent, de telle soi te que la position de la nappe fondue est maintenue pratiquement constante et fixe, par exemple par rapport à un rouleau refroidi ou à un autre dispositif servant à solidifier la nappe, tandis que les lèvres de la filière sont déplacées en va. et- vient par rapport au produit extrudé ou à la nappe fondue.
Non seulement ce mouvement déplace de gauche à droi- te les "bosses" dues aux variations de l'orifice de la filière sans déformer la nappe et sans introduire de tension dans la pellicule lorsque celle-ci se solidifie et est enroulée mais, chose très importante, l'appareillage (par exemple, les rouleaux de coulée, etc) est utilisé avec un meilleur rendement pour obte- nir ces pellicules qui donnent moins de pertes par rognage des lisières. '
Différentes matières organiques synthétiques formant des pellicules peuvent être utilisées en pratique suivant les diffé- rentes propriétés désirées.
On peut employer, par exemple, des polyalkylènes tels que le polyéthylène et le polypropylène dans leurs différentes variétés, des résines du type Nylon et des compositions en contenant ; des résines de polyester telles que le téréphtalate de polyéthylène ; des esters cellulosiques tels que l'acétate de cellulose, le butyrate de cellulose, l'acé- tobutyrate de cellulose ; des compositions de polyvinyle et de polyvinylidène, et différents autres polymères et copolymères à condition que leurs propriétés permettent de les faire fondre et de les manipuler dans le procédé et l'appareil de l'invention.
<Desc/Clms Page number 7>
A titre d'exemples de températures qui peuvent être uti- lisées aux lèvres de la filière pour des masses fondues de différentes matières extrudables, on peut citer : polyéthylène 148-315 C acétate de cellulose (teneur élevée en acétal) 232-288 C acétate de cellulose (faible teneur en acétal) 166-193 C acétobutyrate de cellulose 104-193 C éthylcellulose 204-216 C polymères de méthylnéthacry- late 238-254 C
Nylon (qualités pour extru- sion et pour moulage) 249-271 C chlorure de polyvinyle ("Geen", "Ultron" ,etc) 132-188 C copolymère de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle (Vinylite") 132-188 C polyvinylformal-acétate- butyral 149-171 C
Dans la pellicule achevée,
l'épaisseur de la pellicule peut varier de façon appréciable mais on peut obtenir avantageuse- ment des pellicules relativement minces de l'ordre de 0,025 mm ou moins, par exemple 0,006 mm ou moins.
Dans les dessins et particulièrement à la Fig.1, on a représenté de façon plus ou moins schématique un appareil dans. lequel une extrudeuse et une filière sont animées d'un mouvement de va-et-vient transversal tandis que la partie comprenant le rouleau de coulée refroidi reste fixe relativement à ce mouve- ment transversal.
Dans la forme représentée, l'extrudeuse 1 ali- mente de matière fondue formant une pellicule (par exemple du polyéthylène) la filière 2 qui est portée par l'extrudeuse et présente un orifice à sa face Inférieure pour extruder le poly- éthylène sous la forme d'une masse fondue 3; le produit extradé
EMI7.1
###-#"# '" .-........ franchit ensuite un espace d'air etest déposé sous la forme d'une
EMI7.2
''&t pellicule étirée sur la surface d'Un. rouleau de refroidissement supérieur 4 (refroidi par l'intérieur) et, dans cette forme
<Desc/Clms Page number 8>
d'exécution, la pellicule est maintenue en contact avec le rouleau refroidi supérieur 4 jusqu'à ce qu'elle soit pratique- ment solidifiée, puis la pellicule passe sur un second rouleau refroidi 5 qui, si nécessaire, achève la solidification de la nappe.
Une gamme particulièrement étendue de températures peut être utilisée suivant la- composition du produit extrudé et suivant qu'on désire ou non solidifier complètement la nappe ex- trudée sur un rouleau de refroidissement ou la solidifier par- tiellement sur un rouleau et terminer sa solidification sur un ou plusieurs rouleaux suivants. Ainsi, par exemple, lorsqu'on désire obtenir une pellicule de cristallinité élevée à partir de polyéthylène la température du rouleau de refroidissement supé- rieur est généralement de l'ordre de 60 C ou plus ; et lorsqu'on désire obtenir une pellicule d'une cristallinité un peu moindre, une température de l'ordre d'environ 37 C est désirable.
En outre, lorsqu'on désire obtenir une pellicule présentant des propriétés d'adhésivité inhérentes ou des tendances à l'adhésivité,une température encore plus basse, par exemple -29 C environ, est u- tile.
La pellicule solidifiée 6 quittant le rouleau de refroi- dissement 5 dans la forme d'exécution particulière représentée aux dessins passe sur un rouleau d'envidage 7 monté sur un pied ou support 27, fixe par rapport au système de rouleaux de refroi- dissement. Un moteur approprié 28 ou l'équivalent peut être pré- vu pour animer le rouleau d'envidage d'un mouvement rotatif par l'intermédiaire d'une ehMae ou d'une courroie 29 et d'un méca- nisme à réduction par engrenages représenté schématiquement en 30.
Bien que la forme d'exécution particulière représentée aux dessins vise la coulée par* extrusion sur un rouleau refroidi, il est bien entendu que l'invention s'étend également à d'autres dispositifs qu'un rouleau de coulée refroidi pour solidifier la nappe fondue extrudée, et que, par exemple, la nappe fondue ex- trudée puisse être refroidie en la faisant passer dans un bain de
<Desc/Clms Page number 9>
refroidissement connu ou en pulvérisant un agent de refroidisse- ment sur la nappe fondue, etc, de façon à abaisser la température de la pellicule à une température convenable pour la suite du traitement et pour l'envidage en rouleau.
Dans l'appareil représenté aux dessins, les margeurs 8 sont représentés en association intime avec l'ouverture ou l'o- rifice de la filière en vue de régler la largeur du produit ex- trudé et d'empêcher la perte de matière extrudée. Comme on la représenté, chaque margeur peut être réglé latéralement dans un dispositif de serrage 9 porté par un support 10 fixé à l'élément du bâti 11 faisant partie.de l'appareillage à rouleaux de refroi- dissement . Cependant, les margeurs peuvent êtrec supportés d'une autre manière appropriée, de préférence pour qu'ils restent en position fixe choisie sans être affectés par le mouvement alter- natif de la filière.
Les margeurs représentés sont placés de telle façon que lorsque l'extrudeuse et les rouleaux de refroidissement sont en place, un margeur soit en contact avec chaque extrémité de la filière pour fermer la partie terminale de l'orifice dans la mesure nécessaire pour extruder une nappe de la largeur désirée.
Comme représenté.- plus particulièrement aux Figs* 3 et 4 des dessins, la filière 2 peut comprendre des plaques d'extrémité 19 retenues en position par des goujons 20 ou l'équivalent et chaque plaque d'extrémité.comprend un tourillon tubulaire 21 dans lequel le margeur 8 est supporté de façon à pouvoir se dépla- cer latéralement. De cette manière, les extrémités intérieures des margeurs dépassent dans l'orifice de la filière 22 et un mouve- ment des margeurs l'un vers l'autre sert à réduire la largeur de l'orifice de la filière et à déterminer la largeur du produit extrudé.
Comme on l'a dit plus haut, chaque margeur est monté dans un dispositif de serrage 9 pour être réglé latéralement de la façon désirée. Des vis de réglage 23 ou l'équivalent peuvent être prévues pour bloquer les margeurs en position.D'autres
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
.... 1 - ."'''., ","..c:.......1¯c'''', ' ,-'3 G4' -F s '., dispositifs mécaniques peuvent être utilisés avec une égale fa- cilité. Pour obtenir un fonctionnement régulier,l'extrémité exté- rieure de chaque tourillon 21 peut être creusée pour recevoir un presse-étoupe vissé 24 à travers lequel s'étend le margeur 8, un bourrage lubrifiant 25 étant contenu dans la cavité.
Bien entendu, dans la forme d'exécution décrite, le mouvement de va-et-vient de l'extrudeuse 1 et de la filière 2 formant bloc avec elle déplace la filière régulièrement de gauche et de droite, les margeurs restant fixes, la position des lèvres de la filière étant ainsi déplacée par rapport au produit extru- dé qui passe outre, elles.-De cette manière, la ligne médiane (c'est-à-dire l'axe longitudinal) de la nappe reste pratiquement constante tandis que les irrégularités éventuelles de l'orifice de la filière sont réparties transversalement d'un bord à l'autre du produit extrudé et ne s'accumulent pas dans les spires succes- sives du rouleau de pellicule achevé.
Afin d'obtenir le mouvement alternatif désiré de la fi- lière 2, l'appareil d'extrusion 1 peut être monté comme représen- té sur un chariot approprié 12, ou l'équivalent, qui peut com- prendre plusieurs éléments de châssis transversaux 13. Chacun de ces éléments de châssis est muni près de ses extrémités d'une paire de galets 14 qui roulent sur des rails 15 fixés parallèle- ment sur la surface de support. Un mécanisme d'entraînement 16 est prévu pour imprimer un mouvement de va-et vient à l'appareil d'extrusion 1, ce mécanisme comprenant un élément à vis connu 17 engagé dans un écrou 18, ou l'équivalent, qui fait partie inté- grante de l'appareil d'extrusion.
On peut citer comme exemple typique de conditions d'utili- sation pour l'extrusion d'une pellicule de polyéthylène utili- sant un appareil de la Fig.l , les données suivantes : Vitesse du mouvement de va-et-vient de la filière 35 secondes/ cycle De 'droite à gauche 15 secondes De gauche à droite 20 secondes
<Desc/Clms Page number 11>
Amplitude du mouvement 57,1 mm de droite à gauche ou vice versa Distance entre l'orifice de la filière et le rouleau de refroidissement supérieur 190,4 mm Distance, entre l'orifice de la filière et la surface de l'eau 139,6mm (lorsqu'on utilise uns immer- sion dans un réser- voir d'eau ou une pulvérisation d'eau au lieu du rouleau de refroidissement Largeur de la nappe de pellicule 165,6 cm Epaisseur de la pellicule 0,006-0,1 mm Ouverture de la filière 0,51mmx 177,
5cm
En association avec ces différentes données, l'épaisseur de la pellicule varie avec la vitesse linéaire de la nappe au droit de l'orifice de la filière. La vitesse du mouvement de va- et-vient doit être réglée en conséquence.
Bien que certaines formes d'exécution de l'invention aient été décrites et illustrées, il est bien entendu que l'in- vention n'y est pas limitée et qu'il est possible de concevoir d'autres formes d'exécution sans sortir de son cadrer.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.