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Publication number: BE500561A
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Description


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    .PERFECTIONNEMENTS-AUX   PROCEDES .ET   APPAREILS-POUR-.LA   PRODUCTION DUN 
FILM   PLASTIQUE     ORGANIQUE   PAR EXTRUSION. 



   La présente invention est relative à la production d'un film or- ganique plastique continu par extrusion et l'objet de 1-'invention est de pré- voir un nouveau procédé et un nouvel appareil pour la production de ce film. 



   Divers composés organiques plastiques peuvent être transformés sous la forme d'une feuille et   d'un   tube suivant   1.%invention.   Un exemple de type de composés plastiques auxquels 19 invention   s9applique   est le polyéthy- lène 
L'invention a été surtout développée pour être employée dans 1' extrusion par voie sèche. L'expression "voie sèche" signifie que les compo- sés plastiques extrudés sont substantiellement dépourvus de solvanto 
Le brevet U.S.A. N  2.297.645 délivré le 29 septembre 1942 dé- crit un procédé et un appareil pour   l'extrusion   par voie sèche d'une feuille plastique organique.

   La présente invention prévoit les moyens de formation d'un film ayant une résistance à la rupture ou au cisaillement appréciable- ment plus élevée que celle du film obtenu suivant ledit brevet U.S.A. 



   L'un des objets principaux de la présente invention est de pré- voir un procédé et un appareil dans lesquels le film est étiré et   sa,tempé-   rature contrôlée de telle manière que le produit final ait une haute résis- tance à la rupture 
Un film à haute résistance à la rupture est obtenu suivant la présente invention au moyen   d'un   procédé et d'un appareil dans lesquels la température et l'étirage du film extrudé sont contrôlés et coordonnés d'une nouvelle manière qui sera décrite ci-après en se reportant à un mode de réalisation préféré illustré dans les dessins ci-joints dans lesquels? 
Fig.

   1 est une vue supérieure en   plan 'd'un   appareil pour la for- 

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 mation d'un film plastique continu à haute résistance à la ruptureet 
Figo 2 est une vue latérale en élévation de l'appareil montré dans la Figo la 
En se reportant aux dessins, 1 est l'extrémité de sortie d'un extrudeur E pour l'alimentation d'un composé organique thermoplastiquetel que le polyéthylène à l'état chauffé plastique,, à une tuyère   d'extrusion   ou matrice D d'où le plastique sort sous pression sous la forme d'un film ou feuille   S .   



   L'on comprendra que l'extrudeur E sert à comprimer et à travail- ler la matière plastique organique et à la chauffer et la ramollir dans un état approprié pour   l'extrusion.   L'extrudeur E comprendra de préférence un homogénéisateur approprié (non montré) dont le but est de rendre le plastique alimenté à la matrice D dans un état complètement homogène. 



   A mesure que la feuille plastique sort de la matrice   D..   elle est saisie le long de bords étroits par des paires successives de galets 3 situés des deux côtés de la feuille. Une ou plusieurs paires du grand nombre de galets 3 prévus des deux côtés de la feuille servent à refroi- dir et à raidir d'une manière appréciable les bords latéraux de la feuille qui sont saisis par les galets, tout en tirant en même temps la feuille S de la tuyère D et en l'étirant transversalemento 
Les divers galets 3 peuvent être montés de manière réglable sur une grille F de sorte que leurs positions peuvent être modifiées pour faire varier la valeur et le taux de l'effort de traction appliqué à la feuille S en contrôlant ainsi la largeur de la feuille étiréeo 
Chacun des dispositifs à galets 3 comprend une paire de galets 3a,

   3b dont au moins   l'un   est actionné de manière positive par exemple au moyen d'engrenages coniques (non montrés) et d'une poulie 5. Les poulies mo- trices 5 des divers dispositifs 3 sont actionnées par des transmissions à courroie ou à chaîne 6 et par des poulies folles intermédiaires 7. 



   Dans le mode de réalisation illustrée les dispositifs 3 sont disposés des deux côtés de la feuille le long de lignes divergentes de manière à étirer transversalement la feuille le long de lignes divergentes et d'étirer la feuille d'environ trois fois la largeur d'extrusion ou de tuyère. Depuis le dernier des dispositifs 3, la feuille est alimentée au moyen de galets de festonnage 8a, 8b, 8c dans un bain d'eau de refroidis- sement 9 d'un récipient 100 Cependant, on pourra employer des moyens alternatifs pour refroidir la feuille étirée latéralement et lui donner une température non plastifiante à laquelle sa forme pourra être maintenue. 



   Suivant la présente invention, la feuille est tirée dans un état non visqueux lui permettant de conserver sa former hors du bain de refroidis- sement ou d'une autre zone de refroissement appropriée à travers un disposi- tif de nettoyage comprenant un galet 11 et des lames 12 par une paire de galets saisisseurs 13 qui agissent de manière à maintenir   l'effort   de trac- tion nécessaire sur toute la largeur de la feuille qui passe entre les galets de festonnage du bain 9 ainsi que sur la partie suspendue de la feuille 5 entre les éléments transversaux   d'étirage   3. Les lames 12 qui servent au nettoyage de la feuille et qui sont situées de chaque côté de celle-ci décou- pent les bandes lourdes marginales 14 de la feuille, celle-ci pouvant être enroulée sur un enrouleur 15. 



   De la première série de galets de serrage 13, la feuille S est tirée par une deuxième série de galets de serrage 16 à une vitesse linéaire plus élevée de sorte que la feuille est étirée longitudinalement entre ces galets. 



   Dans le mode de réalisation illustrée la première série de galets 13 est actionnée directement par une transmission motrice M qui est commune aux galets   d'étirage   transversal 3, et la. seconde série de galets 16 est connectée avec la transmission M par- un- régulateur variable de vitesse 17 de 

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 sorte que 1-lètirage longitudinal approprié peut se faire entre les galets lj et 160 -- ,"..¯ ¯ . ¯ .

   --- - - -- '  Entré'ies galets 13 et 16 se trouve prévue TIne -boite 'de-vapeur 18 à travers laquelle la feuille passe et au moyen de lâquéII6'la"tem--p-'é- rature' de la feuille est élevée Jusqu-à celle nécessaire pour effectuer 1' étirage   longitudinal.appropriés   -
Ainsi que montré dans la Fige 2, la boite de   vapeur'18   est'un 
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 compartiment fermé à travers lequel on tire la feuille So Les ouvertures ' à travers lesquelles'la feuille entre et sort de la boîte 18 peuvent être prévues avec dés volets flexibles 19 pour réduire la perte de vapeur de la   boîte'.   La vapeur est alimentée à la boite par des tuyaux d'alimentation 20   et-Peau   de condensation est soutirée par un tuyau d'épuisement 21.

   Un Souffleur d'air 22 est disposé entre la boite 18 et les galets 16 pour en- lever l'humidité du film et pour réduire la température de la feuille afin de la ramener dans un état rigide ou qui lui permette.= de maintenir sa for- 
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 me., avant d1atteindre les galets 16 
Ainsi que montré dans les dessins, une série de galets   d'enlève-   ment des bords désignés par 23 et un enrouleur désigné par 24 sont également prévus pour enlever les bords de la feuille qui a été étirée longitudinale- ment., afin de lui donner la largeur définitive désirée. 



   La feuille ainsi débarrassée de ses bords est alimentée depuis les galets 16 à un enrouleur W ét enroulée sur une bobine 25. 



   En employant l'appareil décrit ci-dessus pour la fabrication d' une feuille S à haute résistance de ruptureen polyéthylène ou autre matière 
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 thermoplastique similaire, l'extrudeur E peut fonctionner à la température et à la pression désirées convenant pour la matière thermoplastique employée. 



  Dans le cas du polyéthylènes la feuille S sort de préférence de la matrice D à une température au-dessus de 205 F et reste au-dessus de cette température 
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 pendant toute la période d'étirage avant d'entrer dans le bain refroidisseur 9, Dans ce buts la température d'extrusion peut être suffisamment élevée (par exemple 350 F) de sorte que la feuille ne se refroidit pas à 205 F avant de quitter le dernier des galets 3 ou bien.9' si nécessaire., on pourra fournir de la chaleur supplémentaire pour maintenir la feuille au-dessus de   205 F.   



   En réalisant 1-'invention dans la pratique, il a été trouvé dé- sirable de refroidir la feuille S dans le bain de refroidissement 9 depuis 
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 une température au-dessus de 205 F jusque une température en-dessous de   1500F.   



   Afin de produire une feuille ayant une haute résistance à la 
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 rupture, la feuille doit être étirée de 50 ou plus à une température d9 environ 205 F ou en-dessous de cette température, et l'étirage doit se faire substantiellement d'une manière uniforme sur une large stMas putot* que 'par goulot étroit le long doune ligne ou bande étroite. L'étirage effectué à une tempé- rature au-des.'sus de 205 F a peu ou pas d9effet apparent sur la résistance à la rupture. Apparemment   1.9 étirage   doit se faire avec une force appréciable 
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 afin d'améliorer la résistance à la rupture et à une température au-desëus de 205 F la limite   délasticité   du polyéthylène est trop basse pour résister à la force nécessaire. 



   Cependant, il a été trouvé que le polyéthylène ou autres   matiè-   
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 res analogues satire plutôt en goulot p;lutât' que 9aàz uniforme en- auface9 lorsque on applique un effort de traction trop grande et il est clair par 
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 conséquent qu'il existe une limite-inférieure ainsi qu.9une limite supérieure pour les efforts qui conviennent pour   un.   étirage uniforme sur une surface et en valeur suffisantes' pour améliorer la résistance à la rupture. 



   Suivant la présente invention., l'effort d'étirage nécessaire est assuré en maintenant la feuille qui-passe dans le boîte de vapeur 18 à une température ne dépassant pas environ 205 F et qui n'est pas inférieure à la température la plus basse à laquelle la feuille 5 dans la boite 18 est étirée d'une manière substantiellement uniforme pour toute sa surface sous un effort de traction qui produit approximativement un   étirage-¯de   50% 

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Dans la pratiqueg 150 F seront en général la'limite inférieu- re de température permise malgré le fait   qu'une 'feuille   qui avance lente- ment dans la boîte 18 peut être étirée d'une manière uniforme des   50%- ne- '*   cessaires ou davantage, à des températures plus basseso  Cependant,\)

     aux taux de production commerciale acceptables l'effort permis maximum qui produit un étirage plutôt uniforme que non   uniforme.9   ne produira pas   1:1 étirage   de 
50% requis à des températures inférieures à   150 Fo   Un effort   d'étirage   ex- cessif doit être appliqué aux températures plus basses pour   produire'l'étira-   ge de 50% qui est   nécessaire!)

     et on ne produit qu'un étirage en goulot qui diminue la résistance latérale à la rupture de la feuilleo 
Un allongement de 70% est préférable quand l'étirage de la feuil- le se fait entre les galets 13 et 16 à 205 F ou près de cette température pour compenser tout recuit des efforts engendrés dans la feuille et pour assurer   un' étirage   minimum de   50%   ou la rétention   d'une   mémoire élastique dans la feuille S à la température critique ou en-dessous de cette tempé- rature critique. 



   L'amélioration de la résistance à la rupture réalisée dans la feuille par la présente invention apparaît d'une comparaison avec une feuille fabriquée suivant l'invention décrite dans le brevet U.S.A. N  
2.297.645 mentionné ci-dessus Par exemple, une feuille de polyéthylène de 
4 mil produite suivant la présente invention a une résistance moyenne à la rupture de l'ordre de 180 gr par mil mesurée par la méthode   dElmendorf   avec la charge appliquée dans le sens longitudinal de la feuille;, et 220 gr. par mil avec la charge appliquée transversalement par rapport à la feuille. 



   Il a été trouvé également qu'un étirage   uniforme!)   non en goulot, au-dessus   d'un   allongement de   50%   et jusque 100% effectué à une température en-dessous de 205 F, produit une résistance à la rupture mesurée par la méthode   Elmendorf,   progressivement plus élevéeo 
Par oppositions une feuille produite suivant ledit brevet ? 
2.297.645 et sans   1-'étirage   uniforme de 50% à des températures en-dessous de   205 F,   présente une résistance moyenne à la rupture mesurée par la marne méthode d environ 70-90 gr.par mil dans le sens longitudinal et de 115-130 dans le 'sens   latéral et   transversal. 



   Ainsi qu'il a déjà été mentionné ci-dessus, la feuille S de préférence n'est pas étirée à une température en-dessous de 205 F avant d'at- teindre la première série de galets saisisseurs 13o Si cependant on effectue un certain étirage latéral à des températures en-dessous de 205 F on doit effectuer un étirage longitudinal analogue entre les galets 13 et 16 pour compenser 19étirage latéral en plus de l'étirage de 50 à 100% qui a été introduit pour obtenir une résistance à la rupture plus élevée. 



   . Un résultat similaire peut être obtenu si un étirage transversal d'au moins 50% est effectué par les galets 3 pendant que la feuille est en- dessous de 205 F.Une feuille étirée latéralement de cette manière présente une résistance à la rupture supérieure à   150   gra par mil aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction   transversaleo   Cependant,

   on doit employer des dispositifs saisisseurs positifs à la place des galets saisisseurs 3 montrés dans le dessin car ces derniers ne saisissent pas suffisamment pour tirer la feuille avec la force nécessaire pour   19 étirer   de 50% à une température en-dessous de 205 F 
Les températures spécifiques et les limites de température in- diquées ci-dessus conviennent pour le polyéthylène commercial ayant un poids moléculaire moyen de   1-'ordre   de 18   mille.   Pour le polyéthylène ayant un poids moléculaire moyen plus   'élevé.,   la température supérieure critique est légère- ment plus élevée que la température supérieure limite de 205 F pour la   matiè-   re ayant un poids moléculaire de 18.000 D'une manière similaire,

   les limites spécifiques varient un peu pour les copolymères du polyéthylène et autres po- lymères auxquels la présente invention s'applique Cependant dans chaque cas la limite supérieure est celle au-dessus de laquelle l'étirage ne réalise pas 

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Claims

une amélioration appréciable de la résistance à la rupture, et la limite ib- férieure à laquelle ôn effectue plutôt un-étirage 'en goulot qu'un étirage uniforme sous un effort suffisant pour produire un allongement d'au moins 50% REVENDICATIONS ET RESUME.

1. Procédé pour l'émélioration d'un flimthermoplastique, qui comprend le chauffage et le maintien du film entre des températures dont la limite supérieure est la température au-dessus de laquelle l'étriage 'du film n'améliore pas la résistance à la rupture de ce film aussi bien dans la direction de l'étirage que dans une direction à angle droits et dont-la limite inférieure est la température en-dessous de laquelle Inapplication au film d'un effort suffisant pour étirer le film de 50% produit un étirage brus- que en goulot plutôt qu'un étirage uniforme du film maintenu entre les 'dites. limites de températures le film étant étiré entre les dites limites dans une direction seulement d'au moins 50% ,

et la feuille étirée étant immédiatement refroidie et figée.

2. Procédé selon 1 , dans lequel le film est étiré à au moins 150% de sa longueur non étirée dans la direction de 1-'étirage et en plus, dans la même direction, d'une valeur égale à tout étirage effectué dans la feuille entre les dites limites de température dans une direction transver- sale à la première.

3. Procédé selon 1 ou 2 , dans lequel on établit une mémoire é- lastique d'allongement d'au moins 50% dans la direction de 1'allongement en excès par rapport à la mémoire élastique de tout étirage transversal effec- tué entre le& mêmes limites de température 4. Procédé selon les revendications 1 à 3 dans lequel le film est maintenu entre des températures d'environ 205 F et 150 Fo 5. Procédé selon 4 dans lequel le film est chauffé à environ 205 F et étiré à cette température d'environ 50% 6.

Procédé selon les revendications 1 à 5, dans lequel la matiè- re reçoit sa forme en un premier point à une température au-dessus de 205 F et est étirée d'environ 50% en un second point à une température ne dépassant pas environ 205 F.

7 Procédé selon 6 , dans lequel 12*étirage se fait à une tempé- rature qui n'est pas inférieure à environ 150 Fo 8., Procédé selon les revendications précédentes pour la fabrica- tion d'un film de polyéthylènes caractérisé en ce que la matière est extrudée d'une manière continue à une température au-dessus de 205 F sous la forme d'un film;

,lequel est étiré d'une manière continue et substantiellement uniforme d'au moins 50% à une température ne dépassant pas environ 205 Fo 9o Procédé selon 8 , dans lequel par rapport à tout étirage du film à des, températures ne dépassant pas environ 205 F dans une première direc- tion et dans une deuxième direction transversale par rapport à la première l'étirage subséquent du film dans l'une des dites directions est d'au moins environ 50%.

10. Procédé selon 8 , dans lequel le polyéthylène est extrudé d'une manière continue au-dessus de-environ 205 F refroidi d'une manière continue à au moins 205 F maintenu entre environ 150 et 205 F et étiré entre ces températures dans une seule direction d'au moins environ 50% 11Appareil pour la fabrication d'un film thermoplastique, com- prenant des moyens pour le chauffage continu d'un film de matière thermoplas- tique et pour donner la forme à ce film en un premier point,, des moyens pour transporter le film jusqu9à un second pointa des moyens pour refroidir le film en ce second point,

des moyens pour réchauffer le film refroidie des <Desc/Clms Page number 6> moyens pour étirer le film réchauffé en une seule directions et des moyens pour le refroidissement et la solidification du film étiré.

12Appareil selon 11 , caractérisé en ce que 19-étirage du film ne se fait que dans une seule direction et à la température de refroidisse- ment,, 13. Appareil selon 11 dans lequel le film est étiré à une pre- mière température dans une direction et à une deuxième température dans une direction transversale par rapport à la première.

14, Appareil selon les revendications 11 à 13 ayant des moyens pour découper le film à une largeur uniforme.

15. Appareil selon IL 9 appliqué à la fabrication d'un film en partant de polyéthylènes ayant des moyens pour l'extrusion continue de la matière en un premier point à une température au-dessus de 205 F, des moyens pour transporter le film extrudé jusqu'à un second point, des moyens pour le refroidissement du film à une température en-dessous de 205 F et des moyens pour l'étirage uniforme du film d'environ 50% au second point susdit.

16. Appareil selon 15 , dans lequel les moyens d'étirage effec- tuent l'étirage du film dans une direction seulement.

17. Film en polyéthylène qui a été étiré d'au moins environ 50% dans une direction à une température ne dépassant pas environ 205 F et ayant une résistance à la rupture dans deux directions à angle droit l'une par rapport à 1-'autre d'au moins 150 gro par mil mesurée par la méthode dElmen= dorf 18.Film en polyéthylène suivant 17 dans lequel l'étirage dans une direction est d'au moins environ 50% de la longueur du film non étiré dans la même direction,9 le dit étirage d'au moins 50% ayant été introduit d'une manière uniforme à des températures ne dépassant pas environ 205 Fo 19.

Procédé et appareil pour l'amélioration d'un film thermoplas- tiques substantiellement comme décrits et/ou en se reportant aux dessins ci-joints.