BE704514A - - Google Patents

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BE704514A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C55/00Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
    • B29C55/02Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D7/00Producing flat articles, e.g. films or sheets

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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 

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   L'invention concerne de nouvelles pellicules carac- térisées par une structure à cellules ouvertes et par une   fai- ,   ble densité apparente, ainsi qu'un procédé pour préparer celles- ci à partir du polymères cristallins. 



   On a proposé de préparer des pellicules à partir de 
 EMI2.1 
 polymères criotal 1111:1, ppr exemple polypropylène, par extrusion à l'état fondu et refroidissement. Des pellicules de ce genre 
 EMI2.2 
 présentent des pl'opr:t 1 V'S exceptionnelle telles que résistan- ce, stabilité et   rigidité   élevées. La demanderesse a trouvé un type entièrement nouveau de matières pelliculaires qui, con- 
 EMI2.3 
 trairement.. aux j;el7..:u1 s de l'art antérieur, présentent des densités oppaTsnttJ3 plus faibles que les matières polymères à partir deugtiell-, f111e!J gont formées, habituellement au maxi- i'1lUm 90 %, de F':rÓft-rOI1CQ environ 50 à 75 % des densités des Maté- riaux P"li;Vl'\:H ,:Ul'1"tH3pondants.

   Les dimensions des' passages aux vides ou port. d;1 cellulua ouvertes accessibles de l'extérieur de la pelliculq sont inférieurs à 5000 angstr6ms, par exemple 150 Ii. 5000 sngstrCmH déterminés, du point de vue porosité, par le pénétratich du Mercure, mesure qui détermine aussi le vo- lume dus vides ru 1.' O!3l)DCO des pores. 14 cristallinité finale de ces pell1cuhs a3t au ,)101n8 40 %, de préférence au moins 50 % et encore   mieux     du   50   à   60 %. 



   Avantageusement, les vides ou espaces des pores de la pellicule de la présente invention peuvent âtre   modidiés   de façon réversible quant à la dimension c'est-à-dire   qu'ils   peuvent 

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 être agrandie au point de vue capacité volumétrique et en- suite diminuée en étendant et ensuite en   relâchant   la partie de la pellicule ainsi modifiée. Si on le désire on peut faire agrandir, diminuer ou disparaître sensiblement, de façon irré- versible, de tels vides. L'importance de cette caractéristi- que apparaîtra facilement et les possibilités d'emploi de pel-   licules   selon l'invention sont en conséquence considérablement accrues. 



   En conséquence l'invention a pour objet de préparer de nouvelles pellicules à cellules ouvertes caractérisées par des densités apparentes relativement faibles. 



   L'invention a encore pour objet de fournir des pelli- cules à cellules ouvertes, stables du point de vue dimensionnel, présentant des propriétés supérieures à celles des pellicules connues. 



   Un autre objet de l'invention est de fournir des pel- licules qui présentent des vides ou pores qu'on peut modifier de façon réversible quant à la capacité volumétrique ou bien agrandir ou diminuer ou faire disparaître de façon   Irréversible.   



     C'est   encore un autre objet de l'invention de fournir un procédé pour la fabrication de pellicules élastiques décri- tes ci-dessus. 



   D'autres objets apparaîtront au cours de la descrip- tion détaillée ci-après. 



   Ici l'expression "Densité apparente" signifie le poids par unité de volume total de la pellicule, le volume total étant déterminé par la quantité de mercure diffusant dans la   pellicule   sous pression élevée. Voir R.O. QUYNN et Al dans Journal of 
Applied Polymer Science, Vol. 2, n  6, pages   166-173     .(1959).   

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    @   
Dans la description l'expression  structure à   cel-     lul@s ouvertes" signifie   que la majeure partie des vides ou pores de la structure dans les limites géométriques de la pellicule      est accessible aux surfaces planen extérieures de la pellicule. 



   Les nouvelles pellicules de l'invention sont forces à partir de pellicules précurseurs en un polymère filmogène re- lativement cristallin présentant une récupération élastique au temps de récupération zéro (défini ci-après) à 25 C et à 65 % d'humidité relative d'au moins 50 % lorsqu'on la soumet à un allongement standard (extension) de 50 % et de préférence une récupération élastique au temps zéro d'au moins 80 % lorsqu'on      la soumet à un allongement de 50 %. 



   Il faut noter que bien qu'on utilise un allongement standard   de.50 %   pour identifier les propriétés élastiques des pellicules précurseurs de l'invention, cet allongement est sim- plement donné à tire d'exemple. Des pellicules de ce genre pré- senteront évidemment en général des récupérations élastiques pour des allongements de moins de 50 % supérieures à celles qu'elles présentent à 50 % d'allongement et de telles pellicules présentent des récupérations élastiques relativement élevées pour des allongements essentiellement supérieurs à 50 % par exemple des allongements disons de 100 %. 



   Les pellicules précurseurs utilisées suivant la pré- sente invention se différencient des pellicules formées à par- tir des élastomères classiques. Avec des élastomères classiques le comportement allongement-tension et en particulier la rela- tion contrainte-température est gouvernée par un mécanisme d'entropie de déformation (élasticité caoutchouteuse). Le coef- ficient de température positif des forces dé rétraction c'est- à-dire la tension décroissant avec la température décroissante 

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 et la perte totale de propriétés élastiques à la température de transition vitreuse sont des conséquences particulières de l'entropie-élasticité. L'élasticité des pellicules précurseurs de l'invention, d'un autre coté, est d'une nature différente. 



  Dans des essais thermodynamiques qualitatifs avec ces précur- seurs, l'effort croissant lorsque la température diminue (coef- ficient de température négatif) peut   tre   interprété comme signifiant que l'élasticité de ces matériaux n'est pas gouver- née par des effets d'entropie mais dépend d'un terme   d'éhergie.,   De façon plus significative on a trouvé que les pellicules de précurseurs de l'invention conservent leurs propriétés d'éti- rage à des températures auxquelles l'entropie-élasticité ne pourrait plus être efficace. Ainsi on peut conclure que le mécanisme d'étirage des pellicules précurseurs est basé sur l'énergie-élasticité et peut être rapporté à des élastomères non-classiques. 



   Les caractéristiques ci-dessus nécossaires aux pel- licules précurseurs peuvent être obtenues en utilisant une combinaison critique de variables de procédé et de phases opé- ratoires. D'une façon large, le procédé nécessaire comprend la formation c'est-à-dire l'extrusion de pellicules dans des conditions techniques suivies d'une phase de recuit pour com- muniquer le degré d'élasticité. Les conditions nécessaires du procédé comportent ; (1) une vitesse rapide de tirage, (2) rap- port d'étirage élevé et (3) une température de masse fondue basse   c'est-à-dire   une température de la masse fondue essen- tiellement plus voisine de la température de fusion du polymère filmogène que dans les procédés d'extrusion habituels. 



   On peut réaliser la vitesse rapide de tirage par exemple dans une extrusion avec une filière à fente en pré- voyant un rouleau preneur ou bobine pour la pellicule extrudée 

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 à une distance ne dépassant pas 5 cm et de préférence ne dé- passant 2,5 cm de la fente ou orifice d'extrusion. En même temps le rouleau preneur doit travailler à une vitesse élevée, c'est-à-   cure   une vitesse d'au moins 7,5   m/mn   de pellicules mesuré sur ledit rouleau étant donné que la vitesse de la pellicule est dif- férente en réalité à la fente d'extrusion (où la pellicule est relativement épaisse) et au rouleau preneur   (où   la pellicule est relativement plus mince). 



   Les rapports de tirage convenables pour préparer les précurseurs sont aussi élevés que 1000 : 1 et de préférence de   l'ordre   de 75 :1 à environ 125 : 1.      



   La température de la masse à l'état fondu pour l'ex- trusion des précurseurs ne dépasse pas en général 100  au-des- sus du point de fusion du polymère et en général la plus con- venable se situe entre 10 et 40 C au-dessus du point de fusion tandis que le rapport d'étirage de l'extrusion   c'est-à-dire le   rap- port de la vitesse linéaire du rouleau- preneur à la vitesse linéaire de l'extrusion est d'au moins 20 : 1. La phase de recuit est en général réalisée à une température de l'ordre d'environ 5 à   100 0   au-dessous du point'de fusion du polymère pendant une pé- riode d'au moins 10 secondes. 



   La première des deux phases essentielles de la pré- sente invention est la phase de tirage dans laquelle la pelli- cule est tirée ou étirée. On peut réaliser ceci d'une façon continue en liaison avec une machine d'extrusion ou bien on peut tirer la pellicule dans une opération séparée. Quelque soit le procédé suivi, la pellicule extrudée doit être tirée pour réaliser des objets de   l'invention.   Par l'expression "pellicule extrudée" on désigne une pellicule au moment où elle se solidifie d'abord à la sortie de l'appareil d'extrusion. On tire la pellicule 

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 extrudée pour lui communiquer la structure à cellules ou- vertes et pour réduire la densité apparente de celle-ci.

   Le ! degré précis de tirage est important suivant l'invention du fait ' qu'une optimisation des propriétés utiles se produit pour des allongements intermédiaires plutôt que pour des taux élevés d'étirage. 



   Pour obtenir les taux optimum des caractéristiques mentionnées ci-dessus on doit tirer la pellicule extrudée à un rapport de tirage de 1,la : 1 à   4 :    1   et de préférence de 1,25 : 1 à 2 : 1, par exemple la vitesse du rouleau de tirage par rapport à la vitesse du rouleau d'alimentation. On peut opérer avec un rapport de tirage plus élevé que 4 : 1 mais habituellement on n'utilisera pas ces valeurs étant donné que l'amélioration de la structure à cellules ouvertes est seulement légère dans la plupart des cas et que, dans certains cas, cette opération dans ces conditions peut   être)   préjudiciable à la structure. 



   Suivant la présente invention, la pellicule est de préférence "tirée à froid" pour communiquer la structure de   @   vides désirée. Dans cette opération on tire la pellicule aux rapports de tirage ci-dessus à la température ambiante ou à des températures voisines de l'ambiante. On peut réaliser le tirage de toute manière convenable en utilisant les techniques connues dans lesquelles on fait avancer de façon positive par un dis- positif de mouvement à un deuxième dispositif de mouvement fonc- tionnant à vitesse supérieure. La température de la pellicule en elle-même en cours de tirage est indiquée ci-après comme tem- pérature de tirage. 



   La présente invention vise aussi le tirage de pelli- cules à des températures inférieures à l'ambiante aussi bien qu'à des températures supérieures à celles-ci. Tputefois la 

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 limite supérieure de la gamme de températures de tirage et critique et il est essentiel que cette limite ne soit pas dépassée- Cette qualité critique est illustrée par un graphique sur la figure 1 du dessin annexé. ,Le graphique présenté cqmpare la réduction de densité exprimée en g/cm3 en ordonnée d'une pelli- cule de polypropylène typique avec la température du tirage ou étirage utilisée exprimée en degrés 0 en abscisse.

   Du gra- phique il ressort facilement que la réduction notable de la densité apparente de la pellicule peut être réalisée jusqu'à une température d'environ   93,3    C mais lorsqu'on dépasse cette température il y a une diminution marquée de la réduction de la densité apparente de la pellicule. De façon surprenante dans ce cas on ne peut réaliser aucune réduction essentielle lorsqu'on dépasse la limite supérieure de la phase d'étirage d'environ   Il,1-0.   En conséquence, de préférence, on n'étire pas les pel- licules de polypropylène de la présente invention à une tempé- 'rature dépassant 104,4 C, limite supérieur, pour les pellicules d'acétal la température ne dépasse pas 124 C, pour les   pellicu-   les de polyéthylène la température ne dépasse pas 104,4 C. 



   Lorsqu'on étire la pellicule à des températures au- dessus de l'ambiante, on peut chauffer ladite pellicule par tous moyens conventionnels.¯De préférence, on chauffe la pel- licule à l'aide de rouleaux mobiles chaufféso Toutefois on   ,   peut chauffer aussi la pellicule par passage au-dessus d'une plaque chauffée, dans un liquide chauffé, gaz chaud ou à l'ai- de de moyens analogues. 



   La deuxième phase essentielle du procédé de l'inven- tion est la phase de figeage ou de recuit à chaud de la pelli- cule après son étirage tandis que la pellicule est à l'état tendu. On a trouvé que le chauffage de la pellicule étirée, 

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 à l'état tendu, à une température de 90 C ou au-dessus, a une influence remarquable sur   la   stabilité dimensionnelle des cel- lules ouvertes, et sur les caractéristiques de densité faible de celle-ci.

   En conséquence on stabilise la pellicule étirée contre un retrait excessif, etc. en chauffant à une températu- re qui est quelque peu supérieure à la température de tirage tandis qu'elle est maintenue sous une tension telle que la pel- licule ne puisse pas ne rétracter librement ou puisse se rétrac- ter seulement dans une mesure contrôlée, ne dépassant pas par exemple 15 % de la longueur initiale.

   Pour garantir une relaxa- tion maximum des tensions introduites dans les pellicules au cours du travail antérieur et ainsi communiquer la stabilité désirée, on conduit de préférence le traitement à la chaleur à une température comprise dans l'intervalle allant de 100 à 
160 C pour le polypropylène, de   100   à   160 0   pour les polymères   acétals     100 à     135 0   pour le polyéthylène, etc. La durée du trai- tement à chaud ne doit pas être supérieure à environ 0,1 se- conde et peut être comprise dans l'intervalle de 0,5 seconde à environ 30 minutes, de préférence d'environ   2   secondes à 
15 minutes.

   L'opération de tirage et le traitement par la cha- leur peuvent être réalisés de façon successive ou bien ils peu- , vent être combinés en une seule opération, par étirage de la pel- licule sur une surface de métal, par exemple des rouleaux   chauf-   fés à la température requise.   Chmme   on peut le supposer à par- tir de la discussion ci-dessus, la densité apparente de la   pel-   licule résultante à basse densité ayant subi le traitement à la chaleur est de façon significative inférieure à celle de la pel- licule précurseur. 



   La pellicule résultante, à l'état sans tension, présen- te une densité apparente inférieure à la densité de la matière polymère à partir de laquelle elle est formée, habituellement 

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 intérieure à 95 %, de préférence de 50 à 75 % des densités de la matière polymère correspondante.

   Les dimensions des passages entre les vides ou pores de la structure à cellules ouvertes accessible à la surface plane extérieure de la pellicule sont de l'ordre de 5000 angströms par exemple 150 à 5000 angströms comme on le détermine, du point de vue porosité, par la péné- tration du mercure, mesure qui détermine aussi les volumes des vides ou l'espace des pores.La cristallinité finale de cette   pelli- .   cule est de préférence d'au moins 30 % et encore mieux de 40 % ou même d'au moins 50   %,.par   exemple 50 à 100 %. 



   Comme   indiqué les   pellicules précurseurs élastiques utilisées suivant l'invention se composent d'un polymère d'un type susceptible de présenter un degré marqué de cristallinité contrairement aux matériaux élastiques plus habituels ou clas- siques tels qu'un caoutchouc qui est essentiellement amorphe à l'état non étendu ou sans tension, 
Un groupe caractéristique de polymères auxquels on peut appliquer l'invention comprend les polymères d'oléfine par . exemple le polypropylène, poly-3-méthyl   butène-1,   poly-4-méthyl- pentène-1, polyéthylène ainsi que des copolymères du propylène,   3-méthyl-butène-l,   4-méthyl-pentène-1 ou éthylène, les uns avec les autres ou avec d quantités mineures d'autres oléfines .

   par exemple des copolymères du propylène et éthylène$   copolymères   d'une quantité majeure de 3-méthyl-butène-1 et   d'une   quantité mineure   d'un   n-alcène à chaîne droite tel que n-octène-1, n-hexè- ne-1,   n-hexadécène-1,   n-octadécène-1, ou autres alcènes à chaîne relativement longue, aussi bien que des copolymères du   3-méthylpentène-1   et de certains des n-alcènes mentionnés pré- cédemment en liaison avec le 3-méthyl-butène-1. Ces polymères sous forme de pellicules présentent en général un pourcentage de 

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 cristallinité d'au moins 50 % par exemple 50 à 60 %. 



   Un autre groupe de polymères auxquels on peut appliquer l'invention sont les acétals polymères à poids moléculaire éle- vé. Bien qu'on envisage les   homopolymères   d'acétals (ou d'oxy- méthylène) les polymères   d'oxyméthylène   préférés sont des copo- lymères statistiques d'oxyméthylène, par exemple un polymère comportant des motifs récurrents oxyméthylènes c'est-à-dire -CH2O-, répartis avec des groupes -OR- dans la chaîne princi- pale, R représentant un radical divalent comportant au moins deux atomes de carbone reliés directement l'un à l'autre et placés dans la chaîne entre les deux valences,

   tout substituant sur le radi- cal R étant inerte   c'est-à-dire   qu'il ne comporte pas de groupe fonctionnel interférant et produisant une réaction indésirable et dans lesquels une proportion majeure des motifs - OR - se trouve ou forme de motifs simples attachés aux groupes oxyméthy-   lènessur   chaque côté. Comme exemples préférés de polymères on cite les copolymères du trioxane et les éthers cycliques com- portant au moins 2 atomes de carbone adjacents tels que les copo- lymères décrits dans le brevet américain N  3.027.352 de Walling et al. Ces polymères sous forme de pellicules présentent une   cristallinité   d'au moins 50 % par exemple de 50 à 60 %. 



   Comme autres polymères cristallins auxquels on peut appliquer l'invention, on cite les poly-(sulfure de méthylène),   poly-(sulture   d'éthyle), poly-(oxyde de phénylène), polyamides tels que polyhexaméthylène-adipamide ("Nylon 66") et polycapro- lactane ("Nylon 6") et des polyesters tels que   poly-(téréphtala-   te d'éthylène glycol). 



   Les types d'appareillage utilisables pour la forma- tion de produits pelliculaires précurseurs suivant l'invention sont bien connus. Par exemple l'extrudeuse pour pellicule 

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 équipée avec une vis d'extrusion à fileta peu profonds et une filière comme illustré sur la figure 2, qui est incorporée ici à titre de référence, est satisfaisante. Comme on le voit sur .      la figure 2 on introduit la résine dans la trémie 1 de l'extru- deuse 2 qui comporte une vis 3 et un fourreau équipé avec des éléments de chauffage 4, La résine est fondue et transportée par la vis dans la filière 5 à partir de laquelle elle est ex- trudée à travers une tente 6 sous forme d'une pellicule 7 qui est tirée grâce à un rouleau preneur 8.

   Evidemment on peut   uti-     @   liser plus d'un rouleau preneur avec différentes combinaisons. 



   En utilisant ce type d'appareillage on peut extruder , une pellicule avec un rapport d'étirage d'environ   20  : 1 à   1000:1,de   préférence   75 :  1 à 150 : 1. L'ouverture ou fente de   la   filière peut être de l'ordre par exemple de   0,075   à 5 mm.

   On peut extruder le polypropylène à la température de fusion d'envi- ron 180 à 240 C, de préférence 195 à   225 C,   tandis que les po- lymères d'acétals par exemple du type décrit dans le brevet américain N  3.027.352 déjà cité peuvent être extrudés à la tem- pérature de fusion d'environ 185   à   235 C, de préférence   195 à     21500*,.On   peut extruder le polyéthylène à la température d'ex- trusion d'environ   175 à     225 C.   



   L'opération d'extrusion est obligatoirement conduite avec refroidissement et étirage rapides de manière à obtenir l'élasticité maximum, on peut réaliser ceci en montant le rouleau preneur relativement près de la tente d'extrusion, par exemple à une distance de l'ordre de 5 cm et de préférence ,de l'ordre de   2,5   cm, ledit rouleau tournant aussi rapidement que possible sans provoquer la rupture. On peut utiliser une lame d'air dans l'intervalle de 2,5 cm de la fente. On peut faire tourner le rouleau preneur par exemple à des vitesses de 6 - 300 m/mn, de 

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 préférence 15 à 150 m/mn. 



   Suivant une variante pour-la formation des pelli- cules précurseurs selon l'invention, on opère par extrusion Soufflage de la pellicule, en utilisant une trémie et une extrudeuse qui sont essentiellement les mêmes que dans le cas de l'extrudeuse à fente de la figure 2. A partir de l'extrudeu- se la masse fondue pénètre dans la filière d'où on l'extrude à travers une fente ronde pour former une pellicule   tubulure   présentant un diamètre initial   Dit   De l'air est introduit dans le système et se trouve distribué au moyen d'un anneau d'air ou moyen analogue par l'intermédiaire d'une ouverture à l'inté- rieur de ladite pellicule tubulaire et a pour effet de souffler la pellicule tubulaire, de façon à porter son diamètre à la valeur D2.

   On prévoit une deuxième source d'air ainsi que des moyens pour diriger cet air autour de la pellicule extrudée de   @   façon à refroidir celle-ci rapidement et efficacement. Après      un court chemin où la pellicule se refroidit et durcit   complè-        tement, on enroule celle-ci sur un rouleau envideur. 



   En utilisant le   procédé   de la gaine soufflée, le rap- port d'étirage est de préférence compris entre 20 :1 et 200 : 1, l'ouverture de la fente est de 0,5 mm à 5 mm, le rapport D2/D1 est de   0,5 à   6,0 et la vitesse de réception de 9 à 210 m/mn. 



  La température de la masse fondue peut être comprise dans l'in- tervalle indiqué précédemment pour l'extrusion avec une filière à fente droite. 



   Comme précédemment indiqué, la pellicule précurseur extrudée peut être soumise à un recuit initial de façon à dé- velopper l'élasticité désirée. En général, on réalise ce pre- mier recuit à une température de l'ordre de   5 à   100 C au-dessous de la température de fusion cristalline du polymère pendant une durée d'au moins 5 secondes. Ainsi pour le polypropylène, la tem- pérature de recuit préférée est d'environ 100 à 155 C tandis que 

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 pour les   copolymère.   d'oxyméthylène (acétal) la température de recuit préférée est d'environ 110 à 165 C. 



   Un procédé de mise en oeuvre de   l'opération   de re-   @   cuit consiste à utiliser des rouleaux chauds (non représentés) auquel cas le temps de recuit est en général de l'ordre de 5 à 90 secondes ou davantage. Un autre procédé consiste à placer la pellicule à l'état sans tension dans un four (non repré-   senté)  à la température désirée, auquel cas le temps de sé- jour est de préférence de l'ordre de 30 secondes à une   haure.   



   Suivant l'invention la pellicule extrudée et éventuel- lement recuite 7, passe sur un rouleau 8 et entre des dispo-   sitifs   d'étirage convenables. Comme représenté sur la figure 2 ceci peut être réalisé par passage entre des rouleaux 9a et 9b et des rouleaux 10a et lOb, les rouleaux 10a et 10b tournant à des vitesses périphériques supérieures à celles des rouleaux 9a et 9b de façon à réaliser un étirage de la pellicule dans une proportion prédéterminée. Par exemple on peut faire tourner les rouleaux 9a et 9b avec une vitesse périphérique d'environ 3 à 330 mètres/minute et les rouleaux 10a et 10 b à une vitesse périphérique de   3,5 à   400 mètres/minutes pour communiquer   l'é-   tirage désiré à la pellicule au fur et à mesure que se déroule l'opération d'étirage.

   La pellicule étirée 11 passe ensuite des rouleaux 9a, 9b, 10a et lOb dans un réchauffeur 12 et sur un rouleau de renvoi 13 pour s'enrouler sur la bobine 14. La vites- se périphérique du rouleau 13 peut être inférieure, identique ou supérieure à celle des rouleaux 10a et lOb de telle sorte que la pellicule passant dans le réchauffeur 12 ne puisse se rétracter ou puisse se rétracter dans une mesure contrôlée. ' Les rouleaux 8, 9a, 9b, 10a et 13 peuvent être entraînés au moyen de variateurs de vitesse continus pour ajuster les rap- ports de tirage ou d'étirage. La vitesse d'alimentation de la 

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 pellicule au réchauffeur et les temps de réchauffage sont ajus- tés de telle sorte qu'on obtienne, à la température d'étirage   @   et de stabilisation choisie les objectifs désirés. 



   On peut chauffer le réchauffeur 12 comme indiqué, de   @   toute manière convenable, par exemple à l'aide d'une plaque chauf- fée, de liquide chauffé ou de gaz chauffé, etc. On peut remplacer évidemment ceux-ci par tous moyens de chauffage équivalents. 



   Grâce à l'invention on peut obtenir une pellicule de polypropylène présentant, à 25 C et dans une humidité relative de 65 %, une récupération élastique, pour un allongement de 50 %, de 50 à 90 %, une résistance en traction de 700 à 2500 kg/cm2 et un allongement à la rupture de 200 à 350 %, un module de 7.000 à 35000 kg/cm2 (tous les chiffres précédents   n'entendent   dans la direction d'étirage à la fabrication).

   En plus, les pellicules de polypropylène présentent en général d'autres pro- priétés dans l'intervalle suivant ! une opacité allant de 25 % à 100 %, une perméabilité à   02de   100000 à 150000 et une perméa- bilité à N2 de 100000 à   150000,   une perméabilité au CO2 de 15000 à 30000, les unités de perméabilité pour ces trois gaz étant exprimées en   cm3/24   heures/m2/atmosphère. Les autres pro- priétés sont les volumes de vide de 0,565 à   0,075   cm3/g, la densité de 0,60 à 0,85 g/cm3 et une dimension de pores de 150 à 5000 angströms, les valeurs des trois dernières propriétés étant déterminées par porosimétrie au mercure. 



   Les pellicules préparées suivant l'invention de copo- lymères   d'oxyméthylène   (tels que ceux décrits dans le brevet américain 3.027.352) présentent en général des propriétés dans la direction d'étirage à la   fabrication   comprise dans les in- tervalles suivants à 25 C et pour 65 % d'humidité relative : récupération élastique pour un allongement de 50 % : de 50 à 90 % 

 <Desc/Clms Page number 16> 

 résistance en traction de   700     500   kg/cm2, allongement la rupture de 50 à 150 %, module de 7000 à 25000.kg/cm2.

   En plus, de telles pellicules présentent une opacité allant de 20 % jus- qu'à l'opacité, complète, une densité de   0,95 à   1,3   g/cm3,   un volume de vide de   0,343   à 0,061 et une dimension de pores de . 



  150 à 5000 angströms, les valeurs des trois dernières proprié-   ,   tés étant déterminées par   porosimètrie   au mercure. Les proprié- tés ci-dessus sont données à titre illustratif de produit ty-   @   pique et ne doivent pas être considérées comme limitant l'in- vention. 



   L'invention est en outre illustrée par les exemples ci-après.      



   Exemple 
Le polymère filmogène de cet exemple est un copoly-   @   mère présentant un index de fusion de 2,5, dérivant du trio-   @   xane avec 2 % du poids de polymère d'oxyde d'éthylène du type décrit au brevet des Etats Unis n  3.027-352 déjà cité, ayant subi un traitement de façon à éliminer les groupes instables comme décrit dans le brevet américain 3.229.623, et stabilisé de façon convenable. 



   On soumet le polymère décrit ci-dessus à l'extrusion à l'état fondu à   375 C   à travers une fente de 20 mm comme il- lustré à la figure 2 à une vitesse de cisaillement d'environ   46   secondes réciproques en utilisant une extrudeuse de 25 mm avec une vis d'extrusion à filets peu profond$. Le rapport longueur à diamètre du fourreau de l'extrudeuse est de 24 :  1.   On étire le produit extrudé très rapidement à un rapport d'étirage de 
270 1, on le met en contact avec un rouleau de moulage rotatif maintenu à 142,8 C et à environ 6 mm de la fente de la filière. 



   On enroule la pellicule produite de cette manière, elle présente 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 les propriétés suivantes : 
 EMI17.1 
 
<tb> épaisseur <SEP> 0,012 <SEP> mm
<tb> 
<tb> récupération <SEP> pour <SEP> un <SEP> allongement
<tb> 
<tb> de <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 46 <SEP> %
<tb> 
 
On soumet ensuite le polymère à un recuit dans un four à l'état non tendu à 145 C pendant 16 heures.

   Au bout de la période de recuit on retire du four, on laisse refroidir et on a trouvé que la pellicule présente les propriétés sui- vantes : 
 EMI17.2 
 
<tb> Epaisseur <SEP> 0,012 <SEP> mm
<tb> 
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> pour <SEP> un <SEP> allongement
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> 50 <SEP> % <SEP> à <SEP> 25 C <SEP> 92 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> Densité <SEP> déterminée <SEP> par <SEP> porosimétrie
<tb> 
<tb> 
<tb> au <SEP> mercure <SEP> 1,40 <SEP> g/cm3
<tb> 
 
On étire la pellicule à la température ambiante à   69% de   sa longueur initiale on la maintient à l'état étendu à l'aide ae pinces métalliques, et on l'expose à la chaleur dans un   tour à     150 0   pendant 2 minutes.

   Au bout de cette période, on la retire du four, on l'abandonne au refroidissement et on trouve   @   qu'elle présente les propriétés   suivantes !   Volume de vides déterminé par porosimétrie au 
 EMI17.3 
 
<tb> mercure <SEP> 0,18 <SEP> cm3/g
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Densité <SEP> déterminée <SEP> par <SEP> porosimétrie <SEP> au
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> mercure <SEP> 1,12 <SEP> g/cm3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> dimensions <SEP> de <SEP> pores <SEP> déterminées <SEP> par <SEP> porosi-
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> métrie <SEP> au <SEP> mercure <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 900 <SEP> A
<tb> 
    Exemple II Cet exemple illustre pour lesquels Cet exemple illustre un des mplois pour lesquels on peut utiliser les pellicules de la présente invention,

   dans ce cas comme membrane microporeuse pour' la désalinisation d'u@ solution saline.   

 <Desc/Clms Page number 18> 

 



   On extrude à l'état fondu le polymère comme décrit à l'exemple 1 et on soumet au recuit dans un four à 145 C peu-      dant 16 heures. A la fin de cette période on retire la pellicule du four et on l'abandonne au refroidissement. On étire une pel- licule (n* 1) de 91 % à la température ambiante et on la chauffe dans un four à l'état tendu à 142 C pendant 8 minutes. On ne fait rien subir à la pellicule N 2 après la première opération de re-   @   cuit. 



   On place la pièce 1 dans une cellule supportée et on la met en contact d'un coté avec une solution de sel sous pression (0,5 % en poids de NaCl sous 42 kg/cm2). On obtient un écoulement de la solution à travers la pellicule dû au gradient de pression externe et on enregistre une valeur de 170 l/j/m2. La concentra- tion en sel de la solution que l'on a forcée à travers la membrane se trouve réduite à 0,17 % en poids. On retourne la pellicule, c'est-à-dire qu'on met l'autre côté en contact initial avec la so- lution de sel pressurisé. Le flux et la teneur en sel sont 72,8 l/j/m2 et   0,27 %   en poids. 



   On répète le processus ci-dessus avec une pièce n    2. On        n'obtient aucun écoulement avec l'un ou l'autre des   cotés   faisant face vers   l'amont.   



   Exemple III 
On extrude à l'état fondu du polypropylène cristallin   'd'inde%   de fusion 4,0 et de densité 0,905 g/cm3 à 193 C à travers une fibre à fente de 20 mm en utilisant une extrudeuse de 45 mm avec une vis d'extrusion à filets peu profonds. Le rapport de la lon- gueur au diamètre du fourreau de l'extrudeuse est 24 :1.   On '   étire l'extrudat au rapport d'étirage de   90 :   1, on le met en contact avec un rouleau de moulage rotatif maintenu à 85 C et à 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 6 mm de la fente de la filière.

   La pellicule produite de cette manière présente les propriétés suivantes : 
 EMI19.1 
 
<tb> Epaisseur <SEP> 0,025 <SEP> mm
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> élastique <SEP> à <SEP> partir
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> d'un <SEP> allongement <SEP> de <SEP> 50 <SEP> % <SEP> 49 <SEP> %
<tb> 
 
On divise la pellicule résultante en deux morceaux qu'on soumet à un recuit dans un four à 130 C pendant 15 minu- tes. Au bout de cette période, on retire du four et on abandon- ne au refroidissement. On étire la pellicule N  1 de   190   à la température ambiante et on lui fait subir un fixage à chaud à l'état étendu pendant 15 minutes à   130 C.   On ne fait subir à la pièce n  2 aucun traitement après la première opération de re- cuit.

   L'analyse par porosité au mercure (infusion) des deux échantillons donne les résultats suivants : 
 EMI19.2 
 Echantillon N  1 Echant:llon N  2 
 EMI19.3 
 
<tb> Pénétrationvolume
<tb> 
<tb> (cm3/g) <SEP> 0,15 <SEP> 0,01
<tb> 
 
 EMI19.4 
 Densité ( 8m/cr3 ) ô, 79 0,89 
 EMI19.5 
 
<tb> 
<tb> Dimension <SEP> de <SEP> pores <SEP> 100-1000 <SEP> A <SEP> -------
<tb> 
   Exemple 17    
On soumet le polymère décrit à l'exemple III à l'extru- sion à   l'état,fondu   sauf que le rapport d'étirage est de 180 : 1. 



  La pellicule préparée de cette manière présente les propriétés suivantes : 
 EMI19.6 
 
<tb> Epaisseur <SEP> 0,012 <SEP> mm
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> pour <SEP> un <SEP> allongement <SEP> de
<tb> 
 
 EMI19.7 
 50 % à 250C 48 % 
On soumet un échantillon de cette pellicule à un recuit dans un four à l'état sans tension à 125 C pendant une heure, on retire du four et on abandonne au refroidissement.

   On trouve 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 qu'elle présente les propriétés ci-après 
Récupération à partir d'un allongement de 
50 % à 25 C   On   étire les échantillons des deux pellicules, recuits et non   recuits, à   la température ambiante suivant deux séries d'allongement différent et fixage à la chaleur à   l'état   fondu pendant 5 minutes à   125 C.   On abandonne les deux échantillons au refroidissement et on trouve qu'ils présentent une densité apparente et volume de vide ci-après mesuré par porosimétrie au mercure. 



   Densité   apparenta.  g/cm3 
 EMI20.1 
 
<tb> Recuit <SEP> avant <SEP> Aucun <SEP> recuit
<tb> 
<tb> étirage <SEP> avant <SEP> étirage
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Pourcentage <SEP> d'allongement
<tb> 
<tb> 
<tb> 50 <SEP> 0,804 <SEP> 0,853
<tb> 
<tb> 
<tb> 100 <SEP> 0,784 <SEP> , <SEP> 0,834
<tb> 
<tb> 
<tb> 200 <SEP> 0,755 <SEP> 0,831
<tb> 
<tb> 
<tb> 300 <SEP> 0,734 <SEP> 0,829
<tb> 
   Volume de    Pores  cm3/g 
 EMI20.2 
 
<tb> Recuit <SEP> avant <SEP> Non <SEP> recuit
<tb> 
<tb> étirage <SEP> avant <SEP> étirage
<tb> 
<tb> 
<tb> Pourcentage <SEP> d'allongement
<tb> 
<tb> 
<tb> 50 <SEP> 0,144 <SEP> ' <SEP> 0,070
<tb> 
<tb> 
<tb> 100 <SEP> 0,174 <SEP> ";

   <SEP> 0,087
<tb> 
<tb> 200 <SEP> 0,224 <SEP> @ <SEP> 0,094
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 00 <SEP> 0,263 <SEP> @ <SEP> 0,096
<tb> 
 
Les valeurs comparatives pour la densité apparente et le volume de pores illustrent les aspects bénéfiques dus à l'opéra- tion de recuit avant l'opération d'étirage de l'invention. 



    Exemple   
On soumet à l'extrusion le polymère décrit à l'exemple III suivant le Mode opératoire de cet exemple sauf que le rapport 

 <Desc/Clms Page number 21> 

 d'étirage est de 180 :   1,   On soumet la pellicule ainsi produite à un recuit au four comme à l'exemple IV et on l'abandonne au refroidissement.

   On a trouvé qu'elle présente les propriétés suivantes : 
 EMI21.1 
 
<tb> Récupération <SEP> pour <SEP> un <SEP> allongement <SEP> de
<tb> 
 
 EMI21.2 
 50 9L à 25  C 90 fa 
 EMI21.3 
 
<tb> Perméabilité <SEP> à <SEP> l'oxygène <SEP> 2700 <SEP> cm3/24h/m2/
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> atm/ <SEP> '
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Perméabilité <SEP> à <SEP> l'azote <SEP> 600 <SEP> cm3/24h/m2/atm
<tb> 
 
On étire un échantillon de la pellicule ainsi produite de façon à obtenir un allongement de   50 %   à la température am- biante, on soumet au fixage à chaud à l'état étendu (sous ten-   sion) pendant 5 minutes à 125 C.

   Au bout de cette période, on   retire la pellicule du four, on l'abandonne au refroidissement et on a trouvé qu'elle présente les propriétés suivantes : 
 EMI21.4 
 
<tb> Perméabilité <SEP> à <SEP> l'oxygène <SEP> supérieure <SEP> à
<tb> 
<tb> 120000 <SEP> cm3/24h/m2/atm
<tb> 
<tb> -Perméabilité <SEP> à. <SEP> l'azote <SEP> 118000 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb> 
 
Exemple VI 
On soumet le polymère de l'exemple III à l'extrusion à   l'état   fondu,on soumet au recuit sur des rouleaux chauffés comme suit on fend le rouleau de pellicule produit, de façon continue entre deux points et on le recueille en deux rouleaux d'une simple épaisseur, grâce à un dispositif industriel de coupe et de bobinage à vitesse élevée.

   On enroule de façon   serrée,on   des rou- leaux simples et on le fait passer en continu autour de trois rouleaux métalliques maintenus à   120 0, la   temps de contact total      sur les rouleaux chauds est de 37 secondes. Lorsque la pelli- cule se sépare des rouleaux métalliques chauffés on l'enroule sur la bobine, elle présente les propriétés suivantes :

   
 EMI21.5 
 
<tb> Epaisseur <SEP> 0,019 <SEP> mm
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'un <SEP> allongement
<tb> 
<tb> de <SEP> 50 <SEP> % <SEP> à <SEP> 25  <SEP> 86 <SEP> %
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 
 EMI22.1 
 
<tb> Résistance <SEP> en <SEP> traction <SEP> (direction
<tb> 
<tb> d'étirage <SEP> à <SEP> la <SEP> fabrication <SEP> en <SEP> kg/cm2) <SEP> 476
<tb> 
<tb> Module <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> (direction <SEP> d'étirage <SEP> à
<tb> 
<tb> la <SEP> fabrication) <SEP> 21000
<tb> 
<tb> 
<tb> Allongement <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> en <SEP> % <SEP> 1 <SEP> 330
<tb> 
 
On étire en continu   300   mètres de pellicule préparée de cette manière pour lui communiquer un allongement de 50 % par passage sur quatre rouleaux métalliques rotatifs de 30 cm de dia-   mètre,

     les deux derniers tournant à une vitesse angulaire 1 fois   1/2   plus grande que la vitesse angulaire des deux premiers. On stabilise partiellement la pellicule à   l'état   étendu par l'ac- tion d'une lampe de chauffage placée entre les troisième et quatrième rouleaux. Au fur et à mesure que la pellicule quitte le quatrième rouleau, on la reçoit sous tension et on ne lui laisse pas la possibilité de se détendre. On soumet la pellicule enroulée serrée ainsi produite à la stabilisation à la chaleur en la plaçant dans , un four à   125 C   pendant 1 et 1/2 heure.

   Au bout de cette période on retire du four le rouleau de pellicule enroulée serrée et on détermine les propriétés qui sont les suivantes 
 EMI22.2 
 
<tb> Résistance <SEP> en <SEP> traction <SEP> (direction <SEP> d'étirage
<tb> 
<tb> 
<tb> à <SEP> la <SEP> fabrication) <SEP> en <SEP> kg/cm2 <SEP> 735
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Allongement <SEP> (direction <SEP> d'étirage <SEP> à <SEP> la
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> fabrication) <SEP> en <SEP> % <SEP> 275
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Module <SEP> 7000
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> élastique <SEP> à <SEP> 25 C <SEP> pour <SEP> un
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> allongement <SEP> de <SEP> 50 <SEP> % <SEP> (direction <SEP> d'étirage <SEP> à
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> la <SEP> fabrication)

   <SEP> 84 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Densité <SEP> apparente <SEP> déterminée <SEP> par <SEP> porosimétrie
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> au <SEP> mercure <SEP> en <SEP> g/cm3 <SEP> 0,755
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 23> 

 
 EMI23.1 
 
<tb> Volume <SEP> des <SEP> pores <SEP> détermine <SEP> par <SEP> porosimétrie
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> au <SEP> mercure <SEP> cm3/g <SEP> 0,228
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dimensions <SEP> des <SEP> pores <SEP> déterminées <SEP> par <SEP> poro-
<tb> 
<tb> 
<tb> simétrie <SEP> au <SEP> mercure <SEP> 100-1000A
<tb> 
   Exemple VII    
On soumet à l'extrusion à l'état fondu un échantillon de polyéthylène présentant une densité de   0,960   et un index de fusion de 0,7, à travers une filière avec ouverture annulaire mince de 1 mm et 100 mm de diamètre.

   On soumet à expansion de 1,5 fois la pellicule tubulaire chaude ainsi formée par une pres- sion d'air interne et on refroidit par un courant d'air frappant la pellicule à partir d'un anneau d'air placé autour et au-dessusde la filière. On   réalise   l'extrusion à l'aide d'une extrudeuse avec' un rapport longueur à diamètre du fourreau de 20 :1 et une vis d'extrusion à filets peu profonds.

   On soumet le produit extrudé à l'étirage très rapidement pour obtenir un rapport d'étirage de 100 : 1 et on le fait passer entre une série de rouleaux qui aplatissent le tube et maintiennent la pression d'air interne.Après enroulement à la vitesse de 30 m/mn on trouve que le pellicule présente les propriétés suivantes : 
 EMI23.2 
 
<tb> Epaisseur <SEP> 0,012 <SEP> mm
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Récupération <SEP> à <SEP> partir <SEP> d'un <SEP> allongement <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 50 <SEP> % <SEP> 45 <SEP> %
<tb> 
 
Ensuite on soumet la pellicule à un recuit au four à l'état sous tension à 115 C pendant 16 heures. 



   Après retrait du four on abandonne la pellicule au refroidissement, on l'étire de 50 % à la température ambiante, . on fait subir un fixage à chaud dans un four, à l'état fondu, sous tension, pendant 5 minutes à   120 C.   On trouve que la pelli- cule traitée de cette manière présente les propriétés suivan- tes mesurées par porosimétrie au mercure. 

 <Desc/Clms Page number 24> 

 
 EMI24.1 
 
<tb> 



  Densité <SEP> apparente <SEP> 0,785 <SEP> g/cm3
<tb> 
<tb> 
<tb> @ <SEP> Volume <SEP> de <SEP> pores <SEP> 0,25 <SEP> cm3/g
<tb> 
<tb> @ <SEP> @ <SEP> . <SEP> @
<tb> 
<tb> Dimensions <SEP> de <SEP> pores <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 20000 <SEP> A
<tb> 
 
Les valeurs de la récupération indiquées ci-dessus re. présentent la récupération déterminée comme suit à 25 C et dans une humidité relative de 65 %, 
On place un échantillon de 15 mm de large dans une ma- chine Instron pour l'essai des propriétés de traction, l'écart      des mâchoires étant de 5   cm.   On étire l'échantillon à raison de 2,5 cm/mn jusqu'à ce qu'on obtienne un allongement de 50 %. 



   On maintient l'échantillon à cet allongement pendant une minute   @   et ensuite on relâche à la même vitesse qu'on a étiré. On enre- gistre au fur et à mesure à l'état non chargé, , l'aide de l'ap-      pareil Instron. La récupération élastique est calculée comme   @   suit :   Récupération longueur totale distance finale élastique = à l'état étendu entre les mâchoires x 100   longueur ajoutée lorsque la pellicule est étendue 
Les autres propriétés mentionnées ont été déterminées suivant la méthode Standard ASTM comme suit :

   
Résistance en traction ASTM D882 Méthode A -   échantil-   lon 15   mm   de large 
Allongement à la rupture ASTM D882 Méthode   A -   échantil- lon 15 mm de large 
Module ASTM D882 Méthode A - échantil- lon 2,5 cm de large 
Perméabilité à la vapeur ASTM 9663T Méthode B - Proces- sus B humide    Perméabilité à O2, N2, CO2 ASTM D1434-63 Méthode cellule.', @ Dow sauf que par suite de la '    perméabilité au gaz excessive-   ment élevée on lamine deux pellicules ensemble avec un revête-   ment de la Société "Interchemi- cal" "NB 483C" qui présente une 

 <Desc/Clms Page number 25> 

 épaisseur de   0, 0025   mm. 



  Densité déterminée par la pénétration du mercure. Voir Textile 
Research Journal volume   33..   p.21 et suiv. 1963 par R.G, 
QUYNN Limpidité ASTM D1003 processus A, voir fig. 2. 



    @   
Les valeurs du pourcentage de cristallinité données ci-dessus sont déterminées en utilisant le procédé décrit dans un article de   R.G.   QUYNN et al. Journal of Applied Polymer Science, volume 2, n  5, p.   166-173,1959.   



   . 



   Les pellicules élastiques de l'invention sont utilisa- bles comme emballages susceptibles d'être imprimés, membranes microporeuses pour des opérations de dialyse, etc. 



   Il est bien entendu que la description détaillée ci- dessus est donnée simplement à   itre   illustratif et qu'on pour- ra apporter des modifications et variations sans sortir du cadre de la présente invention. 



   REVENDICATIONS. 



   1.- Pellicule d'un polymère, ladite pellicule étant caractérisée par une   structure à   cellules ouvertes et une densi- té apparente inférieure à la densité réelle dudit polymère, lors- que ladite pellicule a été étirée.



   <Desc / Clms Page number 1>
 
 EMI1.1
 

 <Desc / Clms Page number 2>

 



   The invention relates to novel films characterized by an open cell structure and low bulk density, as well as to a process for preparing them from the crystalline polymers.



   It has been proposed to prepare films from
 EMI2.1
 1111: 1 criotal polymers, eg polypropylene, by melt extrusion and cooling. Dandruff like this
 EMI2.2
 present exceptional pl'opr: t 1 V'S such as high strength, stability and rigidity. The Applicant has found an entirely new type of film material which,
 EMI2.3
 Other than those of the prior art, they have lower oppaTsnttJ3 densities than polymeric materials from deugtiell-, f111e! J are formed, usually at most 90%, of F ': rOft-rOI1CQ about 50 to 75% of the densities of the materials P "li; Vl' \: H,: Ul'1" tH3pondants.

   The dimensions of the 'passages to the voids or port. d; 1 open cells accessible from the outside of the film are less than 5000 angstroms, for example 150 Ii. 5000 sngstrCmH determined, from the point of view of porosity, by the penetratich of Mercury, a measure which also determines the volume of the voids ru 1. ' O! 3l) COD of the pores. 14 final crystallinity of these pellets is 40%, preferably at least 50% and more preferably 50 to 60%.



   Advantageously, the voids or spaces of the pores of the film of the present invention can be changed in a reversible manner as to the dimension, that is to say they can

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 to be enlarged in volumetric capacity and then reduced by expanding and then releasing the part of the film thus modified. If desired, such voids can be made to enlarge, diminish or disappear substantially, irreversibly. The importance of this characteristic will be readily apparent and the possibilities of using films according to the invention are consequently considerably increased.



   Consequently, the object of the invention is to prepare novel open-cell films characterized by relatively low bulk densities.



   A further object of the invention is to provide open-cell, dimensionally stable films exhibiting properties superior to those of known films.



   Another object of the invention is to provide films which have voids or pores which can be changed reversibly in volumetric capacity or else enlarged or reduced or made to disappear irreversibly.



     It is yet another object of the invention to provide a process for the manufacture of the elastic films described above.



   Other objects will become apparent during the detailed description below.



   Here the expression "Bulk density" means the weight per unit of total volume of the film, the total volume being determined by the amount of mercury diffusing into the film under high pressure. See R.O. QUYNN et Al in Journal of
Applied Polymer Science, Vol. 2, No. 6, pages 166-173. (1959).

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    @
In the specification the term open cell structure "means that most of the voids or pores of the structure within the geometrical boundaries of the film are accessible to the outer planar surfaces of the film.



   The novel films of the invention are forced from precursor films into a relatively crystalline film-forming polymer exhibiting elastic recovery at zero recovery time (defined hereinafter) at 25 ° C and 65% relative humidity. at least 50% when subjected to a standard elongation (extension) of 50% and preferably a zero time elastic recovery of at least 80% when subjected to a 50% elongation.



   It should be noted that although a standard elongation of 50% is used to identify the elastic properties of the precursor films of the invention, this elongation is merely exemplified. Films of this kind will of course generally exhibit elastic recoveries at elongations of less than 50% greater than those exhibited at 50% elongation and such films exhibit relatively high elastic recoveries at substantially higher elongations. at 50% for example elongations say 100%.



   The precursor films used according to the present invention differ from films formed from conventional elastomers. With conventional elastomers the elongation-tension behavior and in particular the stress-temperature relationship is governed by a mechanism of strain entropy (rubbery elasticity). The positive temperature coefficient of the retraction forces, i.e. the tension decreasing with decreasing temperature

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 and the total loss of elastic properties at the glass transition temperature are particular consequences of entropy-elasticity. The elasticity of the precursor films of the invention, on the other hand, is of a different nature.



  In qualitative thermodynamic tests with these precursors, the force increasing when the temperature decreases (negative temperature coefficient) can be interpreted as meaning that the elasticity of these materials is not governed by the effects of entropy but depends on an energy term. More significantly it has been found that the precursor films of the invention retain their stretching properties at temperatures at which entropy-elasticity could no longer be achieved. effective. Thus it can be concluded that the stretching mechanism of the precursor films is based on energy-elasticity and can be related to non-classical elastomers.



   The above characteristics necessary for the precursor films can be achieved using a critical combination of process variables and process steps. Broadly speaking, the necessary process includes forming ie extruding films under technical conditions followed by an annealing phase to impart the degree of elasticity. The necessary conditions of the process include; (1) a fast drawing speed, (2) high drawing ratio and (3) a low melt temperature, that is to say a temperature of the melt substantially closer to the temperature of the film-forming polymer than in the usual extrusion processes.



   The fast pulling speed can be achieved for example in an extrusion with a slot die by providing a take-up roll or spool for the extruded film.

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 at a distance not exceeding 5 cm and preferably not exceeding 2.5 cm from the extrusion slot or orifice. At the same time the take-up roll must work at a high speed, that is a speed of at least 7.5 m / min of films measured on said roll since the speed of the film is different. actually at the extrusion slot (where the film is relatively thick) and the take-up roll (where the film is relatively thinner).



   Draft ratios suitable for preparing the precursors are as high as 1000: 1 and preferably in the range of 75: 1 to about 125: 1.



   The temperature of the melt for the extrusion of the precursors generally does not exceed 100 above the melting point of the polymer and in general the most suitable is between 10 and 40 ° C. above the melting point while the draw ratio of the extrusion i.e. the ratio of the linear speed of the take-up roller to the linear speed of the extrusion is at least 20: 1. The annealing phase is generally carried out at a temperature on the order of about 5 to 100 0 below the melting point of the polymer for a period of at least 10 seconds.



   The first of the two essential phases of the present invention is the pulling phase in which the film is pulled or stretched. This can be done continuously in conjunction with an extrusion machine or the film can be pulled in a separate operation. Regardless of the process followed, the extruded film must be pulled to achieve objects of the invention. By the expression “extruded film” is meant a film when it first solidifies on leaving the extrusion apparatus. We pull the film

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 extruded to impart to it the open-cell structure and to reduce the bulk density thereof.

   The ! The precise degree of draft is important to the invention because optimization of useful properties occurs for intermediate elongations rather than high rates of stretch.



   To obtain the optimum ratios of the characteristics mentioned above the extruded film should be drawn at a draft ratio of 1, 1a: 1 to 4: 1 and preferably 1.25: 1 to 2: 1, for example speed of the take-up roller relative to the speed of the supply roller. One can operate with a draft ratio higher than 4: 1 but usually these values will not be used as the improvement in open cell structure is only slight in most cases and in some cases. this operation under these conditions can be) detrimental to the structure.



   In accordance with the present invention, the film is preferably "cold drawn" to impart the desired void structure. In this operation the film is drawn at the above draft ratios at room temperature or at temperatures close to room temperature. The pulling can be carried out in any suitable manner using the known techniques in which one moves positively by one movement device to a second movement device operating at higher speed. The temperature of the film itself during printing is shown below as the printing temperature.



   The present invention is also directed to the printing of films at temperatures below ambient as well as at temperatures above these. However the

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 upper limit of the draft and critical temperature range and it is essential that this limit not be exceeded. This critical quality is illustrated by a graph in Figure 1 of the accompanying drawing. The graph shown shows the reduction in density expressed in g / cm3 on the ordinate of a typical polypropylene film with the draw or stretch temperature used expressed in degrees 0 on the abscissa.

   From the graph it is readily apparent that the noticeable reduction in the apparent density of the film can be achieved up to a temperature of about 93.3 ° C but when this temperature is exceeded there is a marked decrease in the reduction of film. the bulk density of the film. Surprisingly in this case no substantial reduction can be achieved when exceeding the upper limit of the stretching phase of about 11.1-0. Accordingly, preferably, the polypropylene films of the present invention are not stretched at a temperature exceeding 104.4 C, upper limit, for acetal films the temperature does not exceed 124 C, for polyethylene films the temperature does not exceed 104.4 C.



   When stretching the film at temperatures above room temperature, said film can be heated by any conventional means. D Preferably, the film is heated by means of heated moving rollers. However, the film can be heated. also the film by passing over a heated plate, in a heated liquid, hot gas or by means of the like.



   The second essential phase of the process of the invention is the phase of setting or hot annealing the film after it has been stretched while the film is in the stretched state. It has been found that heating the stretched film,

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 in the strained state, at a temperature of 90 ° C. or above, has a remarkable influence on the dimensional stability of open cells, and on the low density characteristics thereof.

   As a result, the stretched film is stabilized against excessive shrinkage, etc. heating to a temperature which is somewhat higher than the draw temperature while it is maintained under such tension that the film cannot retract freely or can retract only to a controlled extent, not exceeding for example 15% of the initial length.

   To ensure maximum relaxation of the stresses introduced into the films during previous work and thus impart the desired stability, the heat treatment is preferably carried out at a temperature in the range of 100 to.
160 C for polypropylene, from 100 to 160 0 for acetal polymers 100 to 135 0 for polyethylene, etc. The duration of the heat treatment should not be more than about 0.1 seconds and may be in the range of 0.5 seconds to about 30 minutes, preferably about 2 seconds to about 30 minutes.
15 minutes.

   The drawing operation and the heat treatment can be carried out successively or they can be combined in a single operation, by stretching the film on a metal surface, for example rolls. heated to the required temperature. As can be assumed from the above discussion, the bulk density of the resulting low density heat-treated film is significantly less than that of the precursor film.



   The resulting film, in the tension-free state, has a bulk density less than the density of the polymeric material from which it is formed, usually.

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 95% interior, preferably 50-75% of the densities of the corresponding polymeric material.

   The dimensions of the passages between the voids or pores of the open cell structure accessible to the outer flat surface of the film are of the order of 5000 angstroms, for example 150 to 5000 angstroms, as is determined from the porosity point of view by mercury penetration, a measure which also determines void volumes or pore space. The final crystallinity of this skin. This is preferably at least 30% and more preferably 40% or even at least 50%, for example 50 to 100%.



   As indicated, the elastic precursor films used according to the invention consist of a polymer of a type capable of exhibiting a marked degree of crystallinity in contrast to the more usual or conventional elastic materials such as rubber which is essentially amorphous to the surface. 'non-extended or voltage-free state,
A characteristic group of polymers to which the invention can be applied include olefin polymers. example polypropylene, poly-3-methyl-butene-1, poly-4-methyl-pentene-1, polyethylene as well as copolymers of propylene, 3-methyl-butene-1, 4-methyl-pentene-1 or ethylene, the with each other or with minor amounts of other olefins.

   for example copolymers of propylene and ethylene $ copolymers of a major amount of 3-methyl-butene-1 and a minor amount of a straight chain n-alkene such as n-octene-1, n-hexé- ne-1, n-hexadecene-1, n-octadecene-1, or other relatively long chain alkenes, as well as copolymers of 3-methylpentene-1 and some of the n-alkenes mentioned above in connection with the 3-methyl-butene-1. These polymers in the form of films generally have a percentage of

 <Desc / Clms Page number 11>

 crystallinity of at least 50%, for example 50 to 60%.



   Another group of polymers to which the invention can be applied are the high molecular weight polymeric acetals. Although acetal (or oxymethylene) homopolymers are contemplated, the preferred oxymethylene polymers are random oxymethylene copolymers, for example a polymer having repeating oxymethylene units i.e. -CH2O-, distributed with -OR- groups in the main chain, R representing a divalent radical comprising at least two carbon atoms directly linked to one another and placed in the chain between the two valences,

   any substituent on the radical R being inert, that is to say that it does not contain an interfering functional group and produces an undesirable reaction and in which a major proportion of the units - OR - is found or forms simple units attached to oxymethyl groups on each side. Preferred examples of polymers are the copolymers of trioxane and cyclic ethers having at least 2 adjacent carbon atoms, such as the copolymers described in US Pat. No. 3,027,352 to Walling et al. These polymers in the form of films have a crystallinity of at least 50%, for example 50 to 60%.



   As other crystalline polymers to which the invention can be applied, mention may be made of poly- (methylene sulfide), poly- (ethyl sulture), poly- (phenylene oxide), polyamides such as polyhexamethylene-adipamide ("Nylon 66 ") and polycaprolactan (" Nylon 6 ") and polyesters such as poly (ethylene glycol terephthalate).



   The types of apparatus which can be used for the formation of precursor film products according to the invention are well known. For example the film extruder

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 fitted with a shallow thread extrusion screw and a die as shown in Figure 2, which is incorporated herein by reference, is satisfactory. As seen on. FIG. 2 the resin is introduced into the hopper 1 of the extruder 2 which comprises a screw 3 and a sleeve equipped with heating elements 4, The resin is melted and transported by the screw in the die 5 from which it is extruded through a tent 6 in the form of a film 7 which is pulled by means of a take-up roller 8.

   Obviously more than one pickup roll can be used with different combinations.



   By using this type of apparatus a film can be extruded with a draw ratio of about 20: 1 to 1000: 1, preferably 75: 1 to 150: 1. The die opening or slot can be. of the order for example of 0.075 to 5 mm.

   Polypropylene can be extruded at a melting temperature of about 180-240 ° C., preferably 195-225 ° C., while acetal polymers, for example of the type described in US Pat. No. 3,027,352 already cited can be extruded at a melting temperature of about 185-235 ° C, preferably 195-21500 ° C. Polyethylene can be extruded at the extrusion temperature of about 175-225 ° C.



   The extrusion operation must be carried out with rapid cooling and stretching so as to obtain the maximum elasticity, this can be achieved by mounting the take-up roll relatively close to the extrusion tent, for example at a distance of the order 5 cm and preferably of the order of 2.5 cm, said roller rotating as quickly as possible without causing breakage. An air gap can be used within 2.5 cm of the slit. The take-up roller can be rotated for example at speeds of 6 - 300 m / min,

 <Desc / Clms Page number 13>

 preferably 15 to 150 m / min.



   According to a variant for the formation of precursor films according to the invention, the film is blown by extrusion, using a hopper and an extruder which are essentially the same as in the case of the slot extruder of the film. figure 2. From the extruder the melt enters the die from where it is extruded through a round slot to form a tubing film having an initial diameter Said Air is introduced into the system and is distributed by means of an air ring or the like through an opening within said tubular film and has the effect of blowing the tubular film, so as to bring its diameter to the value D2.

   A second source of air is provided as well as means for directing this air around the extruded film so as to cool the latter quickly and efficiently. After a short run where the film cools and completely hardens, it is wound up on a feeder roll.



   Using the blown sleeve process, the stretch ratio is preferably between 20: 1 and 200: 1, the slit opening is 0.5mm to 5mm, the ratio D2 / D1 is 0.5 to 6.0 and the reception speed is 9 to 210 m / min.



  The temperature of the melt may be within the range stated above for extrusion with a straight slot die.



   As previously indicated, the extruded precursor film can be subjected to an initial annealing in order to develop the desired elasticity. In general, this first annealing is carried out at a temperature of the order of 5 to 100 ° C. below the crystalline melting point of the polymer for a period of at least 5 seconds. Thus for polypropylene the preferred annealing temperature is about 100 to 155 ° C while

 <Desc / Clms Page number 14>

 for the copolymers. of oxymethylene (acetal) the preferred annealing temperature is about 110 to 165 C.



   One method of performing the annealing operation is to use hot rollers (not shown) in which case the annealing time is generally on the order of 5 to 90 seconds or more. Another method is to place the film in a tension-free state in an oven (not shown) at the desired temperature, in which case the residence time is preferably on the order of 30 seconds at one haul.



   According to the invention, the extruded and optionally annealed film 7 passes over a roll 8 and between suitable stretching devices. As shown in Figure 2 this can be achieved by passing between rollers 9a and 9b and rollers 10a and 10b, the rollers 10a and 10b rotating at higher peripheral speeds than those of the rollers 9a and 9b so as to achieve stretching. the film in a predetermined proportion. For example, the rollers 9a and 9b can be made to rotate with a peripheral speed of about 3 to 330 meters / minute and the rollers 10a and 10b at a peripheral speed of 3.5 to 400 meters / minute to communicate the e- desired stretching of the film as the stretching operation proceeds.

   The stretched film 11 then passes from the rolls 9a, 9b, 10a and 10b through a heater 12 and over a deflection roll 13 to wind onto the spool 14. The peripheral speed of the roll 13 can be lower, the same or higher. to that of rollers 10a and 10b so that the film passing through heater 12 cannot retract or can retract to a controlled extent. The rollers 8, 9a, 9b, 10a and 13 can be driven by means of continuous speed variators to adjust the draw or stretch ratios. The feed speed of the

 <Desc / Clms Page number 15>

 film to the heater and the reheating times are adjusted so that the desired objectives are obtained at the chosen stretching and stabilization temperature.



   The heater 12 may be heated as indicated in any suitable manner, for example by means of a hot plate, heated liquid or heated gas, etc. These can obviously be replaced by any equivalent heating means.



   Thanks to the invention, it is possible to obtain a polypropylene film having, at 25 ° C. and in a relative humidity of 65%, an elastic recovery, for an elongation of 50%, from 50 to 90%, a tensile strength of 700 to 2500 kg / cm2 and an elongation at break of 200 to 350%, a modulus of 7,000 to 35,000 kg / cm2 (all previous figures do not refer to the direction of stretch during manufacture).

   In addition, polypropylene films generally exhibit other properties in the following range! an opacity ranging from 25% to 100%, a permeability at 02 from 100,000 to 150,000 and a permeability to N2 from 100,000 to 150,000, a permeability to CO2 from 15,000 to 30,000, the permeability units for these three gases being expressed in cm3 / 24 hours / m2 / atmosphere. The other properties are void volumes from 0.565 to 0.075 cm3 / g, density from 0.60 to 0.85 g / cm3, and a pore size from 150 to 5000 angstroms, the values of the last three properties being determined. by mercury porosimetry.



   The films prepared according to the invention of oxymethylene copolymers (such as those described in US Pat. No. 3,027,352) generally exhibit properties in the direction of stretch during manufacture within the following ranges to 25. C and for 65% relative humidity: elastic recovery for an elongation of 50%: from 50 to 90%

 <Desc / Clms Page number 16>

 tensile strength of 700,500 kg / cm2, elongation at break of 50 to 150%, modulus of 7000 to 25000.kg/cm2.

   In addition, such films exhibit an opacity ranging from 20% to full opacity, a density of 0.95 to 1.3 g / cm3, a void volume of 0.343 to 0.061 and a dimension of. pores of.



  150 to 5000 angstroms, the values of the last three properties being determined by mercury porosimetry. The above properties are given by way of illustration of a typical product and should not be construed as limiting the invention.



   The invention is further illustrated by the examples below.



   Example
The film-forming polymer of this example is a copolymer having a melt index of 2.5, derived from trioxane with 2% by weight of ethylene oxide polymer of the type described in United States Patent No. 3,027-352 already cited, having undergone a treatment so as to eliminate unstable groups as described in US Pat. No. 3,229,623, and suitably stabilized.



   The polymer described above was subjected to melt extrusion at 375 ° C through a 20 mm slot as shown in Figure 2 at a shear rate of about 46 reciprocal seconds using an extruder. 25mm with a Shallow Thread Extrusion Screw $. The length to diameter ratio of the extruder barrel is 24: 1. The extrudate is stretched very quickly at a draw ratio of.
270 1, it is contacted with a rotatable molding roll maintained at 142.8 ° C and about 6mm from the die slot.



   The film produced in this way is rolled up, it presents

 <Desc / Clms Page number 17>

 the following properties:
 EMI17.1
 
<tb> thickness <SEP> 0.012 <SEP> mm
<tb>
<tb> recovery <SEP> for <SEP> a <SEP> lengthening
<tb>
<tb> of <SEP> 50 <SEP>% <SEP> 46 <SEP>%
<tb>
 
The polymer is then subjected to annealing in an oven in an unstretched state at 145 ° C. for 16 hours.

   At the end of the annealing period, it is removed from the oven, allowed to cool and the film has been found to have the following properties:
 EMI17.2
 
<tb> Thickness <SEP> 0.012 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb> Recovery <SEP> for <SEP> a <SEP> lengthening
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> 50 <SEP>% <SEP> to <SEP> 25 C <SEP> 92 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb> Density <SEP> determined <SEP> by <SEP> porosimetry
<tb>
<tb>
<tb> at <SEP> mercury <SEP> 1.40 <SEP> g / cm3
<tb>
 
The film was stretched at room temperature to 69% of its original length, held stretched with metal tweezers, and exposed to heat in a 150 ° turn for 2 minutes.

   At the end of this period, it is removed from the oven, it is left to cool and it is found to have the following properties! Volume of voids determined by porosimetry at
 EMI17.3
 
<tb> mercury <SEP> 0.18 <SEP> cm3 / g
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Density <SEP> determined <SEP> by <SEP> porosimetry <SEP> at
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> mercury <SEP> 1.12 <SEP> g / cm3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> dimensions of <SEP> pores <SEP> determined <SEP> by <SEP> porosi-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> metry <SEP> at <SEP> mercury <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 900 <SEP> A
<tb>
    Example II This example illustrates for which This example illustrates one of the uses for which the films of the present invention can be used,

   in this case as a microporous membrane for the desalination of saline solution.

 <Desc / Clms Page number 18>

 



   The polymer was melt extruded as described in Example 1 and annealed in an oven at 145 ° C. for 16 hours. At the end of this period, the film is removed from the oven and left to cool. A 91% film (n * 1) was stretched at room temperature and heated in a strained oven at 142 ° C for 8 minutes. The film N 2 is not subjected to anything after the first annealing operation.



   Part 1 is placed in a supported cell and it is brought into contact on one side with a salt solution under pressure (0.5% by weight of NaCl under 42 kg / cm2). The solution flowed through the film due to the external pressure gradient and recorded a value of 170 l / d / m2. The salt concentration of the solution which was forced through the membrane was reduced to 0.17% by weight. The film is turned over, that is, the other side is brought into initial contact with the pressurized salt solution. The flux and salt content are 72.8 l / d / m2 and 0.27% by weight.



   The above process is repeated with part no. 2. No flow is obtained with either side facing upstream.



   Example III
Crystalline polypropylene from India 4.0% melt% density 0.905 g / cm3 at 193 ° C. was melt extruded through a 20 mm slit fiber using a 45 mm extruder with a dc screw. 'shallow thread extrusion. The ratio of the length to the diameter of the extruder barrel is 24: 1. The extrudate is stretched at a draw ratio of 90: 1, contacted with a rotatable molding roll maintained at 85 ° C and

 <Desc / Clms Page number 19>

 6 mm from the die slot.

   The film produced in this way has the following properties:
 EMI19.1
 
<tb> Thickness <SEP> 0.025 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Elastic <SEP> recovery <SEP> to <SEP> from
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of a <SEP> lengthening <SEP> of <SEP> 50 <SEP>% <SEP> 49 <SEP>%
<tb>
 
The resulting film was divided into two pieces which were subjected to annealing in an oven at 130 ° C. for 15 minutes. At the end of this period, remove from the oven and leave to cool. The film No. 1 was stretched 190 at room temperature and subjected to hot fixing in the extended state for 15 minutes at 130 C. The part No. 2 was not subjected to any treatment after the first rework operation. - cooked.

   Mercury porosity analysis (infusion) of the two samples gives the following results:
 EMI19.2
 Sample N 1 Sample: llon N 2
 EMI19.3
 
<tb> Volume penetration
<tb>
<tb> (cm3 / g) <SEP> 0.15 <SEP> 0.01
<tb>
 
 EMI19.4
 Density (8m / cr3) ô, 79 0.89
 EMI19.5
 
<tb>
<tb> Dimension <SEP> of <SEP> pores <SEP> 100-1000 <SEP> A <SEP> -------
<tb>
   Example 17
The polymer described in Example III was extruded in the molten state except that the draw ratio was 180: 1.



  The film prepared in this way has the following properties:
 EMI19.6
 
<tb> Thickness <SEP> 0.012 <SEP> mm
<tb>
<tb> Recovery <SEP> for <SEP> a <SEP> lengthening <SEP> of
<tb>
 
 EMI19.7
 50% at 250C 48%
A sample of this film was annealed in a stress-free oven at 125 ° C for one hour, removed from the oven, and left to cool.

   We find

 <Desc / Clms Page number 20>

 that it has the following properties
Recovery from lengthening
50% at 25 ° C. The samples of both films, annealed and unannealed, were stretched at room temperature in two sets of different elongation and heat setting in the molten state for 5 minutes at 125 ° C. Both abandoned. samples on cooling and it is found that they exhibit a bulk density and void volume hereinafter measured by mercury porosimetry.



   Apparent density a. g / cm3
 EMI20.1
 
<tb> Annealing <SEP> before <SEP> None <SEP> annealing
<tb>
<tb> stretching <SEP> before <SEP> stretching
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Percentage <SEP> of elongation
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 0.804 <SEP> 0.853
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> 0.784 <SEP>, <SEP> 0.834
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 0.755 <SEP> 0.831
<tb>
<tb>
<tb> 300 <SEP> 0.734 <SEP> 0.829
<tb>
   Pore Volume cm3 / g
 EMI20.2
 
<tb> Annealing <SEP> before <SEP> No <SEP> annealing
<tb>
<tb> stretching <SEP> before <SEP> stretching
<tb>
<tb>
<tb> Percentage <SEP> of elongation
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 0.144 <SEP> '<SEP> 0.070
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> 0.174 <SEP> ";

   <SEP> 0.087
<tb>
<tb> 200 <SEP> 0.224 <SEP> @ <SEP> 0.094
<tb>
<tb> 3 <SEP> 00 <SEP> 0.263 <SEP> @ <SEP> 0.096
<tb>
 
The comparative values for bulk density and pore volume illustrate the beneficial aspects due to the annealing operation prior to the stretching operation of the invention.



    Example
The polymer described in Example III is subjected to extrusion according to the procedure of this example except that the ratio

 <Desc / Clms Page number 21>

 The stretch was 180: 1. The film thus produced was subjected to oven annealing as in Example IV and allowed to cool.

   It has been found that it exhibits the following properties:
 EMI21.1
 
<tb> Recovery <SEP> for <SEP> a <SEP> lengthening <SEP> of
<tb>
 
 EMI21.2
 50 9L at 25 C 90 fa
 EMI21.3
 
<tb> Permeability <SEP> to <SEP> oxygen <SEP> 2700 <SEP> cm3 / 24h / m2 /
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> atm / <SEP> '
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Permeability <SEP> to <SEP> nitrogen <SEP> 600 <SEP> cm3 / 24h / m2 / atm
<tb>
 
A sample of the film thus produced was stretched so as to obtain an elongation of 50% at room temperature, subjected to hot fixing in the extended state (under tension) for 5 minutes at 125 ° C.

   At the end of this period, the film was removed from the oven, allowed to cool and was found to exhibit the following properties:
 EMI21.4
 
<tb> Permeability <SEP> to <SEP> oxygen <SEP> greater <SEP> to
<tb>
<tb> 120000 <SEP> cm3 / 24h / m2 / atm
<tb>
<tb> -Permeability <SEP> to. <SEP> nitrogen <SEP> 118000 <SEP> "<SEP>" <SEP> "<SEP>"
<tb>
 
Example VI
The polymer of Example III was subjected to melt extrusion, annealed on heated rolls as follows: the roll of film produced was slit continuously between two points and collected in two rolls of a single thickness, thanks to an industrial cutting and winding device at high speed.

   Tightly wound, single rollers and continuously passed around three metal rollers maintained at 120 0, the total contact time on the hot rollers is 37 seconds. When the film separates from the heated metal rolls and is wound onto the spool, it exhibits the following properties:

   
 EMI21.5
 
<tb> Thickness <SEP> 0.019 <SEP> mm
<tb>
<tb> Recovery <SEP> to <SEP> from <SEP> of an <SEP> lengthening
<tb>
<tb> from <SEP> 50 <SEP>% <SEP> to <SEP> 25 <SEP> 86 <SEP>%
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 22>

 
 EMI22.1
 
<tb> Resistance <SEP> in <SEP> traction <SEP> (direction
<tb>
<tb> stretching <SEP> to <SEP> the <SEP> manufacturing <SEP> in <SEP> kg / cm2) <SEP> 476
<tb>
<tb> Module <SEP> in <SEP> kg / cm2 <SEP> (direction <SEP> of stretching <SEP> to
<tb>
<tb> the <SEP> manufacture) <SEP> 21000
<tb>
<tb>
<tb> Elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> break <SEP> in <SEP>% <SEP> 1 <SEP> 330
<tb>
 
300 meters of film prepared in this way are continuously stretched to give it an elongation of 50% by passing it over four rotating metal rollers of 30 cm in diameter,

     the last two rotating at an angular speed 1 times 1/2 greater than the angular speed of the first two. The film is partially stabilized in the extended state by the action of a heating lamp placed between the third and fourth rollers. As the film leaves the fourth roll, it is received under tension and not given a chance to relax. The tightly wound film thus produced was subjected to heat stabilization by placing it in an oven at 125 ° C. for 1 and 1/2 hours.

   At the end of this period, the tightly wound roll of film is removed from the oven and the following properties are determined.
 EMI22.2
 
<tb> Resistance <SEP> in <SEP> traction <SEP> (direction <SEP> of stretching
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> the <SEP> manufacturing) <SEP> in <SEP> kg / cm2 <SEP> 735
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Elongation <SEP> (direction <SEP> of stretching <SEP> to <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> manufacturing) <SEP> in <SEP>% <SEP> 275
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Module <SEP> 7000
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Elastic <SEP> recovery <SEP> to <SEP> 25 C <SEP> for <SEP> a
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> elongation <SEP> of <SEP> 50 <SEP>% <SEP> (direction <SEP> of stretching <SEP> to
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> the <SEP> manufacture)

   <SEP> 84 <SEP>%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Apparent <SEP> density <SEP> determined <SEP> by <SEP> porosimetry
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> at <SEP> mercury <SEP> in <SEP> g / cm3 <SEP> 0.755
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 23>

 
 EMI23.1
 
<tb> Volume <SEP> of <SEP> pores <SEP> determines <SEP> by <SEP> porosimetry
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> at <SEP> mercury <SEP> cm3 / g <SEP> 0.228
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dimensions <SEP> of <SEP> pores <SEP> determined <SEP> by <SEP> poro-
<tb>
<tb>
<tb> simetry <SEP> at <SEP> mercury <SEP> 100-1000A
<tb>
   Example VII
A sample of polyethylene having a density of 0.960 and a melt index of 0.7 was subjected to melt extrusion through a die with a thin annular opening of 1 mm and 100 mm in diameter.

   The hot tubular film thus formed is expanded 1.5 times by internal air pressure and cooled by a current of air impinging on the film from a ring of air placed around and beyond. above the die. Extrusion was performed using an extruder with a length to barrel diameter ratio of 20: 1 and a shallow thread extrusion screw.

   The extruded product is stretched very quickly to achieve a draw ratio of 100: 1 and passed between a series of rollers which flatten the tube and maintain the internal air pressure. of 30 m / min it is found that the film has the following properties:
 EMI23.2
 
<tb> Thickness <SEP> 0.012 <SEP> mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Recovery <SEP> to <SEP> from <SEP> of a <SEP> lengthening <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP>% <SEP> 45 <SEP>%
<tb>
 
The film was then subjected to oven annealing under tension at 115 ° C. for 16 hours.



   After removal from the oven, the film is left to cool, it is stretched by 50% at room temperature. Hot set in an oven, in the molten state, under tension, for 5 minutes at 120 ° C. The film treated in this manner was found to exhibit the following properties as measured by mercury porosimetry.

 <Desc / Clms Page number 24>

 
 EMI24.1
 
<tb>



  Apparent density <SEP> <SEP> 0.785 <SEP> g / cm3
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> Volume <SEP> of <SEP> pores <SEP> 0.25 <SEP> cm3 / g
<tb>
<tb> @ <SEP> @ <SEP>. <SEP> @
<tb>
<tb> Dimensions <SEP> of <SEP> pores <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 20000 <SEP> A
<tb>
 
The recovery values given above re. have the recovery determined as follows at 25 C and a relative humidity of 65%,
A 15 mm wide sample was placed in an Instron machine for testing tensile properties with the jaw gap being 5 cm. The sample is stretched at a rate of 2.5 cm / min until an elongation of 50% is obtained.



   The sample is held at this stretch for one minute and then released at the same rate as stretched. In the unloaded state,,, the help of the Instron apparatus is recorded. The elastic recovery is calculated as @ following: Total length recovery elastic final distance = when extended between the jaws x 100 length added when the film is extended
The other properties mentioned were determined according to the Standard ASTM method as follows:

   
Tensile strength ASTM D882 Method A - sample 15 mm wide
Elongation at break ASTM D882 Method A - 15 mm wide sample
Modulus ASTM D882 Method A - sample 2.5 cm wide
Vapor permeability ASTM 9663T Method B - Process B wet Permeability to O2, N2, CO2 ASTM D1434-63 Cell method. ', @ Dow except that due to the excessively high gas permeability two films are laminated together with a coating from the Company "Interchemical" "NB 483C" which has a

 <Desc / Clms Page number 25>

 thickness of 0.0025 mm.



  Density determined by the penetration of mercury. See Textile
Research Journal volume 33 .. p.21 et seq. 1963 by R.G,
QUYNN Clarity ASTM D1003 process A, see fig. 2.



    @
The values of the percentage of crystallinity given above are determined using the method described in an article by R.G. QUYNN et al. Journal of Applied Polymer Science, Vol.2, No.5, p. 166-173,1959.



   .



   The elastic films of the invention can be used as printable packaging, microporous membranes for dialysis operations, and the like.



   It is understood that the detailed description above is given merely for illustrative purposes and that modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.



   CLAIMS.



   1. A film of a polymer, said film being characterized by an open cell structure and a bulk density lower than the actual density of said polymer, when said film has been stretched.

 

Claims (1)

2. - Pellicule suivant la revendication 1, dans la- quelle la dimension des vides formés dans ladite structure à cellules ouvertes est inférieure à 5000 angtröms. 2. - The film of claim 1, in which the dimension of the voids formed in said open cell structure is less than 5000 angtroms. 3- Pellicule suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la capacité volumétrique desdits vides peut être modi- fiée de façon réversible. 3- Film according to claim 2, characterized in that the volumetric capacity of said voids can be changed reversibly. @ <Desc/Clms Page number 26> 4,- Pellicule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le polymère présente une cristallinité d'au moins 40 %. @ <Desc / Clms Page number 26> 4, - Film according to claim 1, characterized in that the polymer has a crystallinity of at least 40%. 5.- Pellicule suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le polymère est le' polypropylène. 5.- Film according to claim 4, characterized in that the polymer is' polypropylene. 6.- Pellicule suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le polymère est un polymère d'oxyméthylène. 6.- Film according to claim 4, characterized in that the polymer is an oxymethylene polymer. 7.- Pellicule suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le polymère est le polyéthylène. 7.- Film according to claim 4, characterized in that the polymer is polyethylene. 8. - Pellicule en matière polymère, stable du point de vue dimensionnel, ladite pellicule présentant une structure à @ cellules ouvertes comprenant des pores inférieurs à 5000 A et caractérisée par un mécanisme d'étirage basé sur énergie-élasti- cité. 8. A film of dimensionally stable polymeric material, said film having an open cell structure comprising pores of less than 5000 A and characterized by an energy-elasticity-based stretching mechanism. 9.- Procédé pour préparer une pellicule à partir d'un polymère avec une cristallinité d'au moins 40 % et une récupé- ration élastique, pour un allongement de 50 %, d'au moins 60 % à 25 C, caractérisé en ce que l'on étire ladite pellicule et en ce qu'on recuit la pellicule sous tension. 9.- Process for preparing a film from a polymer with a crystallinity of at least 40% and an elastic recovery, for an elongation of 50%, of at least 60% at 25 C, characterized in that stretching said film and annealing the film under tension. 10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on réalise l'étirage avec un rapport d'étirage compris entre 1,10 : 1 et 4 : 1. 10. A method according to claim 9, characterized in that the stretching is carried out with a stretching ratio of between 1.10: 1 and 4: 1. 11.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le polymère est le propylène et l'étirage est réalisé à une température intérieure à 104,4 Cà. 11. A method according to claim 9, characterized in that the polymer is propylene and the drawing is carried out at an internal temperature of 104.4 Cà. 12,- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le polymère est un polymère d'oxyméthylène et l'étirage est réalisé à une température inférieure à 107,2 C. 12, - Process according to claim 9, characterized in that the polymer is an oxymethylene polymer and the stretching is carried out at a temperature below 107.2 C. 13.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le polymère est le polyéthylène et l'étirage est réalisé à une température inférieure à 93,3 C. <Desc/Clms Page number 27> 13. A method according to claim 9, characterized in that the polymer is polyethylene and the stretching is carried out at a temperature below 93.3 C. <Desc / Clms Page number 27> 14.- Procédé suivent la revendication 9, caractérisé en ce que le recuit est réalisé à une température allant de 90 C au point de fusion du polymère, 15.- Prooédé de fabrication d'une pellicule à partir d'un polymère, ladite pellicule présentant une densité apparente non supérieure à environ 90 % de la densité du polymère, procédé qui comporte l'extrusion sous forme d'une pellicule, du poly- mère fondu, ce dernier présentant une cristallinité à l'état solide d'au moins 40 %, à une température de.la masse fondue dépassant au maximum de 100 0 le point de fusion cristalline du polymère, la réception de la pellicule résultante à un rapport d'étirage du polymère d'au moins 20 : 14.- A method according to claim 9, characterized in that the annealing is carried out at a temperature ranging from 90 C to the melting point of the polymer, 15.- Method of manufacturing a film from a polymer, said film having an apparent density of not more than about 90% of the density of the polymer, which process comprises extruding in film form the molten polymer, the latter having a solid state crystallinity of at least 40 %, at a melt temperature exceeding the crystalline melting point of the polymer by at most 100 0, receiving the resulting film at a polymer draw ratio of at least 20: 1 et le recuit de la pel- licule résultante à une température comprise dans un domaine allant de 5 à 1000 au-dessous du point de fusion cristalline du polymère pendant une période d'au moins 5 secondes et suffisante pour développer dans la pellicule une récupération plastique d'au moins 70 % de l'allongement de 50 % à 25 C,l'étirage de la pel- licule à un rapport d'étirage de 1,25 : 1 à 4 : 1, et le fixage' à chaud de la pellicule ainsi étirée. 1 and annealing the resulting film at a temperature in the range of 5 to 1000 below the crystalline melting point of the polymer for a period of at least 5 seconds and sufficient to develop recovery in the film. plastic of at least 70% of the elongation of 50% at 25 C, stretching the film at a stretch ratio of 1.25: 1 to 4: 1, and hot-setting of the film thus stretched. 16.- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le polymère est extrudé sous forme d'une pellicule tubulaire avec pression d'air à l'intérieur qui gonfle la pel- licule tubulaire à un diamètre supérieur,le rapport du diamètre de la pellicule soufflée au diamètre de!la pellicule à la sortie de l'extrudeuse étant de l'ordre de 0,5 à 6,0 avec un rapport d'étirage compris entre 20 : 1 et 100 : 1 n @ 16. A method according to claim 15, characterized in that the polymer is extruded in the form of a tubular film with air pressure inside which swells the tubular film to a greater diameter, the ratio of the diameter of the film blown to the diameter of the film at the exit of the extruder being of the order of 0.5 to 6.0 with a draw ratio of between 20: 1 and 100: 1 n @
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