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Procédé de formation de pellicules orientées uniaxialement et revêtues et produits ainsi obtenus.
La présente invention se rapporte à des pellicules de polyoléfines cristallines orientées uniaxialement et portant de préférence un revêtement thermoplastique qui a un point de fusion inférieur à celui des pellicules de polyoléfines cristallines orien- tées uniaxialement. Elle concerne également un procédé de formation de ces pellicules de polyoléfines cristallines orientées uniaxia- lament. Plus particulièrement, elle se rapporte à de telles pelli- cules de polyoléfines cristallines orientées uniaxialement et uti- lisées de préférence cossus bandes d'arrachement soudables à chaud pour des pellicules d'emballage thermoplastiques.
Il est connu d'utiliser des bandes d'arrachement pour
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ouvrir un emballage et on sait que ces bandes permettent d'ouvrir facilement un emballage. Ce procédé a trouvé une application très étendue dans les emballages enveloppés de papier et de cellophane, par exemple dans les paquets de chewing-gum et de cigarettes. Tou- tefois, l'application de bandes d'arrachement connues sur des pel- licules thermoplastiques flexibles, telles que des pellicules de polyéthylène à basse densité, n'a pas été couronnée de succès.
Une des difficultés provient du fait que la pellicule d'emballage thermoplastique flexible, telle que la pellicule de polyéthylène, est plus extensible que la pellicule cellulosique et ne se déchire pas uniformément avec les bandes d'arrachement connues. Par conséquent, si la pellicule cellulosique se déchire facilement et laisse des arêtes lisses sur les bords de la déchi- rure lorsqu'on utilise des bandes d'arrachement connues, il n'en est pas ainsi avec les pellicules de polyéthylène; au contraire, les déchirures sont irrégulières et elles devient de la trajectoire désirée dans le corps de l'emballage dont elles détruisent ainsi l'intégrité. Il en résulte un bord dentelé non uniforme, qui se caractérise par des morceaux de pellicule fortement étirés et des zones irrégulières de pellicule bien déchirée.
Suivant la présente invention, le procédé de formation de pellicule orientées uniaxi&lement consiste de préférence à faire passer un tronçon continu de tube sans soudure et à double paroi d'une pellicule de polyoléfine cristalline à une des surfaces de laquelle est soudée un revêtement thermoplastique dont le point de fusion est inférieur à celui de la pellicule de polyoléfine cristal- line à travers une zone chauffée, tandis qu'on introduit et qu'on maintient simultanément dans ce tube sans soudure une bulle isolée continue d'un fluide pour empêcher son affaissement et à étirer la pellicule de polyoléfine cristalline dans le sens longitudinal pour l'orienter dans ce sens,
la chaleur dans cette zone maintenant la température du revêtement theraoplastique au-dessus de son point de fusion et au-dessous de son point de dégradation pour ne pas affecter la soudure entre le revêtement thermoplastique et la
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pellicule de polyoléfine cristalline et celle de la pellicule de polyoléfine cristalline au-dessous de son point de fusion et au-dessus du point où elle est étirable pour provoquer son orienta- tion uniaxiale.
En variante, et toujours suivant la présente invention, des pellicules peuvent être orientées uniaxialement de manière sa- tisfaisante en faisant passer un tronçon continu d'une pellicule tubulaire sans soudure et à paroi unique consistant essentiellement en une polyoléfine cristalline filmogène à travers une zone chauf- fée, tandis qu'on introduit et qu'on maintient dans la pellicule tubulaire sans soudure une bulle isolée continue d'un fluide pour empêcher son affaissement, et en étirant la pellicule tubulaire sans soudure à au moins 700% dans le sens longitudinal pour l'orien- ter dans ce sens,
la chaleur dans cette zone portant la pellicule tubulaire sans soudure à une température inférieure à la températu- re à laquelle elle fond et supérieure à la température à laquelle elle est étirable pour provoquer l'orientation, uniaxiale.
La bande d'arrachement produite par le procédé de la présente invention comprend une pellicule de polyoléfine cristalli- ne à haut degré d'orientation uniaxiale, de préférence associée à un revêtement thermoplastique soudé à une de ses surfaces. Le rêvê- tement thermoplastique, lorsqu'on l'utilise, a un point de fusion inférieur à celui de la pellicule de polyoléfine (qui sert de matière de support) et il est soudable à chaud à une pellicule d'emballage et de préférence à une pellicule d'emballage thermo- plastique sans déformation significative de la bande d'arrachement, déformation qui provoque un froncement peu esthétique indésirable.
La bande d'arrachement de la présente invention est caractérisée en ce que lorsqu'elle est entaillée et détachée de la zone de soudure de la bande d'arrachement de la pellicule d'emballage dans les limites de la matière de support et dans le sens d'orientation, elle déchire de manière uniforme la pellicule d'emballage limitro- phe suivant une ligne sensiblement droite, parallèle au sens d'orien-
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tation de la matière de support sans dévier dans la pellicule d'emballage.
La pellicule pour la bande d'arrachement (servant de ma- tière de support si on utilise un revêtement thermoplastique) est préparée à partir d'une polyoléfine cristalline filmogene et orientée en l'étirant à au moins 700% dans un sens à une température inférieure au point de fusion de la polyoléfine et supérieure à
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.i1 U.I'';2!-I'."t tée uniaxialement obtenue a une orientation du type fibre qui lui confère une résistance à la traction extrêmement élevée de l'ordre de 2. 109 à 5.625 kg/cm2 dans le sens d'orientation.
Les matières plastiques convenant pour la production de ces pellicules orientées uniaxialement sont de préférence des poly- oléfines cristallines filmogènes qui ont un point de fusion supérieur à 120-125 C. On peut utiliser des polyoléfines telles que le po- lyéthylèjeà haute densité, d'une densité de 0,94 et davantage, le polypropylène et le polybutane, des mélanges de polyéthylène et de polypropylène, et des copolymères d'éthylène, de propylène et de butène. Les polymères oléfiniques cristallins filmogènes peuvent être également préparés par polymérisation de l'éthylène et/ou du propylène avec d'autres oléfines monomères polymérisables telles que le chlorure de vinyle et l'acétate de vinyle.
Les matières thermoplastiques convenant pour le revête- ment soudable à chaud de la bande d'arrachement sont, entre autres, le polyéthylène filmogène à basse densité ayant une densité de 0,93 ou noins et un point de fusion inférieur à 1150C.
Un procédé préféré de formation de la pellicule de poly- oléfine cristalline orientée uniaxialement portant un revêtement thermoplastique qui a un point de fusion inférieur à celui de la pellicule de polyoléfine orientée uniaxialement consiste à extruder à l'état fondu la matière thermoplastique de revêtement à travers un orifice annulaire extérieur et à la déposer en même temps sur une masse fondue d'une matière polyoléfinique cristalline extrudée
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simultanément et concentriquement à travers un crifice annulaire intérieur pour former un tube sans soudure comportant uns couche extérieure du revêtement thermoplastique soudée à une surface d'une couche intérieure de la pellicule de polyoléfine cristalline; Le tube est continuellement tiré et étranglé en un point espacé du point d'extrusion.
Une bulle de gaz est maintenue dans le tube entre le point d'extrusion et le point d'étranglement pour disten-
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Y.. -'::f!li.'j(J., .,ui':"'¯¯J- 11.1 i !?<'M*nfMMMtM1fitrWtM<MtWMMMMN passe à travers un milieu gazeux se trouvant à une température pro- pre à refroidir les couches soudées de tube à un degré tel que lorsque le tube est gonflé par cette bulle au diamètre déterminé, il se trouve dans un état stabilisé.
L'orientation uniaxiale de la couche cristalline inté- rieure de tube de polyoléfine, tout en préservant la soudure entre celle-ci et la couche de revêtement extérieure de tube thermoplasti- que, est ensuite effectuée en maintenant dans le tube une bulle isolée de gaz et en faisant passer le tube à travers une zone chauf- fée. La chaleur de cette zone porte la couche de polyoléfine cris- talline intérieure du tube à une température supérieure à celle à laquelle elle est étirable et inférieure à son point de fusion, et, tandis qu'elle se trouve dans un état étirable, elle est orientée uniaxialement en l'étirant dans le sens machine.
Le tube de polyolé- fine cristalline intérieur orienté uniaxialement obtenu est carac- térisé en ce que lorsqu'une déchirure y est amorcée, celle-ci suivra une ligne sensiblement droite et parallèle au sens d'orientation.
De préférence, la déchirure faite dans ce tube ne déviera pas d'une ligne droite de plus de 0,04 cm par cm de déchirure. Concurremment au chauffage et à l'étirage du tube intérieur de polyoléfine cris- talline, la chaleur de la zone porte le tube extérieur de revête- ment thermoplastique à une température supérieure à sa température de fusion mais inférieure à sa température de décomposition. Ces températures préférées maintiennent la soudure de la couche de revê- tement et suppriment sa tendance à se pulvériser et à se fibriller
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lorsque la couche de polyoléfine cristalline du tube est orientée
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=,.. -<,f .1"" uniaxialement.
De même, un procédé préféré de formation d'une pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et à paroi unique consiste à extruder de manière continue à l'état fondu une matière polyoléfine à haut degré de cristallinité en un tube sans soudure, à tirer de manière continue le tube du point d'extrusion et à aplatir le tube en un point distant du point
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d'extrusion, tandis qu'on maintient dans la section au tuoe située entre le point d'extrusion et le point d'aplatissement une bulle isolée, continue et sensiblement constante d'un gaz.
Le tube au point de dilatation initiale est dans un état plastique se prêtant au formage; de telle sorte qu'il se trouve dans un état non stabi- lisé et est susceptible d'être agrandi et aminci, c'est-à-dire au- dessus du point de fusion de la polyoléfine particulière utilisée.
La pression du gaz constituant la bulle est propre à gonfler le tube dans cet état plastique se prêtant au formage à un diamètre supé- rieur à celui qu'il a au point d'extrusion. Au point d'extrusion, le tube est passé à travers un milieu fluide se trouvant à une tempéra- ture propre à refroidir le tube à un degré tel que lorsque le tube est gonflé par cette bulle au diamètre déterminé il se trouve dans un état stabilisé.
L'orientation uniaxiale du tube de polyoléfine cristalli- ne est ensuite effectuée en maintenant dans le tube, tandis qu'on le fait passer à travers une zone chauffée, une bulle isolée d'un gaz. La chaleur de la zone porte le tube à une température au- dessus de laquelle il peut être étiré et au-dessous de laquelle il fond, et, tandis qu'il se trouve à l'état étirable, le tube est orienté uniaxialement en l'étirant dans le sens longitudinal. Le tube de polyoléfine cristalline orienté uniaxialement obtenu est caractérisé en ce que lorsqu'une déchirure y est amorcée, celle-ci suivra une ligne sensiblement droite et parallèle au sens d'orienta- tion. De préférence, la déchirure faite dans ce tube ne déviera
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pas d'une ligne droite de plus de 0,04 cm par cm de déchirure.
La mise à exécution de la présente invention sera com- prise plus facilement en se référant aux dessins annexés dans lesquels le procédé est décrit en utilisant à titre d'exemple d'une polyoléfine cristalline du polyéthylène à haute densité et du polyé- thylène à basse densité à titre d'exemple de la matière de revê- tement thermoplastique.
La Fig. 1 représente une vue en perspective. d'un morceau de la pellicule de polyoléfine cristalline orientée uniaxialement et portant un revêtement thermoplastique et montre une section transversale exagérée de cette pellicule; la Fig. 2 représente une vue en perspective d'un emballa- ge enveloppé d'une pellicule thermoplastique portant une bande d'arrachement qui est soudée à sa surface extérieure et qui a été entaillée et partiellement arrachée ; la Fig. 3 représente une vue en perspective d'un embal- lage enveloppé d'une pellicule thermoplastique àla surface extérieu- re de laquelle est soudée une bande d'arrachement qui comporte un onglet ; la Fig. 4 représente une coupe transversale suivant les lignes 4-4 de la Fig. 3 ;
la Fig. 5 représente une vue en perspective d'une par- tie fragmentaire d'un emballage enveloppé d'une pellicule thermo- plastique à la surface intérieure de laquelle est soulée une rande d'arrachement; la Fig. 6 est une illustration schématique représentant l'extrusion continue à l'état fondu d'un revêtement thermoplastique et d'une pellicule de polyoléfine cristalline et l'orientation uniaxiale qui suit de la pellicule de polyoléfine cristalline ; la Fig. 7 est une coupe verticale dans la filière et l'ajutage d'extrusion illustrée sur la Fig. 6, montrant la rela- tion des organes; la Fig. 8 est une coupe transversale suivant la ligne
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8-8 de l'appareil de chauffage à rayonnement représenté sur la Fig. 6.
Dans les dessins, dans lesquels les marnes chiffres de référence désignent, sauf indication contraire, des organes identi- ques, la Fig. 6 représente un extrudenr classique 16 pourvu à une de ses extrémités d'une trémie d'alimentation 18 qui introduit la polyoléfine cristalline, par exemple du polyéthylène à haute densi- té, dans la chambre à vis (non représentée) de l'extrudeur. Le poly- éthylène à haute densité introduit parla vis passe dans l'extru- deur 16 où il est fondu par chauffage et il est amené dans cet état à la filière 14 montée sur l'extrudeur par des dispositifs appro- priés.
L'extrudeur 10, pourvu de marne d'une trémie 12 et également attaché par des dispositifs appropriés à la filière 14., sert à ame- ner la matière de revêtement thermoplastique, par exemple du poly- éthylène à basse densité, à l'état tondu à la filière 14.
La filière 14, telle qu'elle est représentée sur la Fig. 7, comprend un logement ou enveloppe extérieur 20 qui se ter- mine par un orifice annulaire 22. Un noyau de filière 24 est disposé et maintenu de manière espacée dans le logement extérieur 20. Le noyau de filière 24 comporte un prolongement cylindrique s'évasant vers l'extérieur 26 coopérant avec le logement extérieur 20 pour former l'orifice annulaire 22 et un anneau diviseur 28. L'anneau di- viseur 28 est espacé d'un canal annulaire 30. Le canal annulaire 30 aboutit à l'orifice 22. L'autre extrémité du canal 30 est reliée à l'extrudeur 16 par une ouverture 32.
L'anneau diviseur 28 est éga- lement espacé de la surface intérieure du logement 20 pour former un second canal annulaire 34 qui aboutit à l'orifice 22 et est alimen- té en matière plastique fondue par l'extrudeur 10 par une ouverture 36.
L'anneau diviseur 28 sépare les canaux annulaires 30 et 34 jusqu'à un point de convergence proche de l'entrée de l'orifice 22. Cela permet au courant de matières thermoplastiques à l'état fondu des deux canaux de converger et de former deux tubes concen-
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triques et de sortie sous cette forme de l'orifice annulaire 22 avec le tube extérieur 40 soudé au tube intérieur 38. Les tubes concentriques soudés 38 et 40 après leur sortie sont représentés sur la Fig. 6. Le noyau de filière 24 comporte un orifice central 42 relié à une source de gaz non représentée, de manière à gonfler le tube sans soudure en y introduisant le gaz, par exemple de l'air, en une quantité suffisante pour le dilater au diamètre désiré.
La source de gaz est munie d'une vanne, non représentée, de sorte que lorsque la quantité désirée de gaz a été Introduite à l'intérieur du tube sans soudure, on peut en empêcher une nouvelle arrivée.
Dans le cas où la quantité de gas diminue, par exemple par fuite ou autrement, la quantité requise de gaz peut être ajoutée en manoeu- vrant convenablement la vanne.
Revenant à la Fig. 6, les tubes concentriques 38 et 40 soudés et gonflés sont jdrés verticalement vers le haut à partir de la filière 14 par une paire de cylindres pinceurs 46 tournant en sens contraires et passent à travers une sone de refroidissement 44 qui sert à refroidir et à stabiliser les tubes concentriques en expansion en un point auquel ils ont atteint le diamètre désiré.
Les tubes concentriques stabilisés, après être passés entre les rou- leaux pinceurs 46, sont introduits dans la zone d'orientation.
L'orientation uniaxiale du tube intérieur 38 de polyolé- fine cristalline, tout en maintenant la soudure du tube thermoplas- tique extérieur 40 au tube 38, est ensuite effectuée en tirant les couches concentriques soudées de tube sans soudure des cylindres pinceurs 46 verticalement vers le haut à travers un dispositif de chauffage 48 par une paire de rouleaux pinceurs 50 tournant en sens contraires. Une bulle de gaz, tel que l'air, est maintenue à l'in- térieur du tube entre les paires de cylindres pinceurs 46 et 50 pour empêcher l'affaissement des couches concentriques de tube sans soudure.
Dans ce dispositif de chauffage 48, le tube intérieur 38 est chauffé à une température supérieure à celle à laquelle il devient étirable et s'oriente lorsqu'il est étiré, mais inférieure
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à celle à laquelle il s'amincit simplement lorsqu'il est étiré et de préférence à une température inférieure de 5 25 C à son point de fusion. Pour obtenir les résultats optima, la vitesse périphéri- que des cylindres pinceurs 50 est suffisamment supérieure à celle des cylindres pinceurs 46 pour étirer le tube intérieur de poly- oléfine cristalline à au moins 700% pour l'orienter dans le sens machine tandis qu'il se trouve à l'état étirable.
Simultanément, le dispositif de chauffage 48 chauffe de préférence le tube thermoplastique extérieur 40 à une température supérieure à celle à laquelle il fond et inférieure à celle à la- quelle il se décompose pour préserver la soudure de la couche ex- térieure 40 et empêcher sa tendance à se pulvériser et à se fibril- ler pendant que le tube intérieur 38 de polyoléfine cristalline est orienté uniaxialement. Le tube de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et revêtu de matière thermoplas- tique est ensuite affaissé par les cylindres pinceurs 50 au moment où il passe entre ceux-ci. Après son passage entre les cylindres pin ceurs 50, le tube de polyoléfine cristalline orienté uniaxialement et revêtu du tube thermoplastique est envidé sur la bobine 52.
Le dispositif de chauffage 48, tel que représenté sur la Fig. 8, comporte essentiellement un noyau tubulaire 54 et une série de résistances 56 également espacées autour de sa périphérie intérieure et il est réglé par un dispositif de réglage connudu type à transformateur (non représenté). Le diamètre intérieur du noyau 54 est suffisamment grand pour permettre au tube à l'état gon- flé de le traverser en laissant un espace libre. Les températures mesurées utilisées dans le procédé sont obtenues au moyen d'un ther- mocouple placé dans le dispositif de chauffage et maintenu en con- tact avec la surface extérieure du tube sans soudure à son point d'étirage.
Bien que le procédé ait été décrit en utilisant un chauf- fage rayonnant, on peut également utiliser d'autres moyens de chauf- fage, par exemple le chauffage par infrarouge, le chauffage par air chaud, le chauffage par pertes diélectriques et le chauffage par
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la vapeur d'eau.
Il convient de remarquer que les facteurs affectant le degré d'étirage et d'orientation dans le sens machine du tube 38 sont notamment le rapport de la vitesse périphérique des cylindres pinceurs 46 à la vitesse périphérique des cylindres pinceurs 50, ce rapport étant habituellement appelé rapport d'étirage, et la tem- pérature à laquelle le tube est soumis. En outre, au cours de son passage dans le dispositif de chauffage 48, le tube intérieur 38 de polyoléfine cristalline devient étirable et s'étire dans le sent machine en un point défini appelé ici point d'étirage. L'axe hori- zontal du point d'étirage aura tendance à s'élever dans le disposi- tif de chauffage si la température est baissée ou si la vitesse linéaire du passage du tube dans le dispositif de chauffage est accrue.
Inversement, l'axe horizontal du point d'étirage sera abais- sé si la température augmente ou si la vitesse linéaire du passage du tube dans le dispositif de chauffage est réduite.
Les pellicules de polyoléfines cristallines telles que les pellicules formées à partir de polyéthylène à haute densité deviennent étirables et s'orientent convenablement lorsqu'elles sont étirées dans un intervalle étroit de température. Pour l'étira- ge des tubes de polyéthylène cristallin ayant une densité de 0,94 à 0,98, on obtient les résultats désirés en les chauffant à une tem- pérature préférée inférieure d'environ 5 à 25 Càleur point de fu- sion. L'étirage du tube de polyéthylène cristallin dans le sens ma- chine à une température inférieure d'environ 25 C à son point de fu- sion a pour résultat-. une orientation irrégulière du tube qui laisse des régions non orientées.
L'étirage du tube de polyéthylène cristal- lin dans le sens machine à des températures supérieures à son point de fusion a pour résultat un simple amincissement du tube sans orien- tation appréciable.
Pour obtenir l'orientation uniaxiale désirée, la pellicu- le de polyoléfine cristalline est étirée (de préférence quand on utilise des parois doubles) dans le sens machine à au moins 700%.
L'étirage optimum dans le sens machine dépend de facteurs tels que la natare de la polyoléfine cristalline utilisée pour former la
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pellicule, la température de la pellicule lorsqu'elle est orientée, l'orientation antérieure éventuelle de la pellicule, la résistance à la traction de la pellicule et l'appareil utilisé pour l'étirage.
Dans la forme de réalisation dans laquelle unepellicule à haut degré d'orientation uniaxiale est produite à partir d'un polyéthylène ayant une densité de 0,96, il est préférable d'étirer la pellicule à au moins 900%. Il s'est avéré que l'étirage de la
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1 "c.iiûûiG'cü:ïaïzis-ßûû û aa,vantagë- sonne une pellicule limpide et brillante. L'étirage de la pellicule à 700% donne un produit qui a un embu*appréciable. Toutefois, étirée à 700%, la pellicule produit néanmoins une bande d'arrachement satisfaisante.
Dans le cas de polyéthylène cristallin ayant une densité de 0,96, il s'est avéré qu'après avoir orienté la pellicule pour produire une bande d'arrachement satisfaisante, une nouvelle orientation dé la pelli- cule a pour résultat une plus grande résistance à la traction dans le sens machine et un meilleur brillant.
Le degré minimum préféré d'étirage uniaxial est tel que la pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation et? revêtue de matière thermoplastique obtenue passe les essais suivants lorsqu'elle sert de bande d'arrachement. Quand la déchirure estamorcée dans le sens d'étirage, elle ne déviera pas d'une ligne droite de plus de 0,04 cm par cm de déchirure. Au contraire, quand la pellicule n'est pas complètement orientée, il se produira uneré- sistance soudaine à l'action d'arrachement. Une force accrue aura pour effet de faire dévier la déchirure de la ligne droite amorcée et la déchirure peut alors ou non continuer suivant la ligne déviée.
Les matières plastiques convenant pour la production de telles pellicules de support orientées uniexialement sont de préfé- rence des polyoléfines filmogènes cristallines qui ont un point de fusion supérieur à 120 C. On peut utiliser des polyoléfines tel- les que le polyéthylène à haute densité, 0,94 et davantage, le po- lypropylène, le polybutylène, des mélanges de polyéthylène et de
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polypropylène, et des copolymères d'éthylène, de propylère et du butène. Les polymères filmogènes peuvent être également préparés en polymérisant de l'éthylène et/ou du propylène avec d'autres oléfi- nes monomères polymérisables telles que le chlorure de vinyle et l'acétate de vinyle.
En ce qui concerne la conservation de la soudure entre les deux couches concentriques de tube 38 et 40 pendant l'étirage
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ORMRNWO*qm Ll..:¯i LIJJ!IJI-':: II ,&,--------.... de chauffer la couche de revêtement thermoplastique à une tempéra- ture supérieure à son point de fusion et inférieure à son point de dégradation.
Pour le polyéthylène à basse densité ayant des densités de 0,93 on moins et des points de fusion inférieurs à 115 C, le chauffage du revêtement de polyéthylène lorsqu'il traverse le dis- positif de chauffage 48 de la Fig. 6 à une température inférieure à son point de fusion a pour résultat soit une tendance du revête- ment de polyéthylène à se réduire en poudre et à se fibriller au lieu d'adhérer à la pellicule de polyoléfine cristalline pendant que celle-ci est oreintée, soit une mauvaise adhérence à la pellicu- le de polyoléfine cristalline, les deux couches se séparant au cours de l'étirage.
La matière thermoplastique choisie comme revêtement pour la pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale doit avoir un point de fusion inférieur à celui de la pel- licule de polyoléfine cristalline orientée uniaxialeraent et pré- senter une excellente adhérence à cette pellicule orientée uniexta- lement. Si la pellicule de polyoléfine cristalline orientée uniaxialement et revêtue de matière thermoplastique doit servir de bande d'arrachement, il faut également que le revêtement thermo- plastique soit soudable à chaud à la matière d'emballage.
Les détails et le mode de mise en oeuvre du procédé de la présente invention ressortiront des exemples ci-après qui il- lustrent la présente invention sans la limiter.
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EXEMPLE 1.-
Une pellicule tabulaire de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale est formée en utilisant le procédé avec paroi unique décrit plus haut. La polyoléfine cristal- line consiste en une résine de polyéthylène filmogène, ayant une densité de 0,96 et un indice de viscosité à l'état fondu de 0,7 à 190*Ce qui est extrudée en un tube sans soudure par le procédé connu d'extrusion de tubes gonflés. La pellicule ainsi obtenue a une épaisseur de 0,254 mm et une largeur à plat de 5,08 cm.
La pellicule tabulaire est ensuite orientée dans le sens machine seule- ment en la tirant verticalement vers le haut à partir des cylindres pinceurs qui aplatissent la pellicule tubulaire formée et en la faisant passer dans un dispositif de chauffage par rayonnement par une paire de cylindres tournant en sens contrres placée au-dessus du dispositif de chauffage. Une bulle d'air est maintenue dans la pellicule tubulaire entre les jeux de cylindres pinceurs pour l'em- pêcher de s'affaisser. Le rapport d'étirage entre les cylindres pin- ceurs situés au-dessus du dispositif de chauffage et les cylindres pinceurs situés au-dessous de ce dispositif est de 10.
Cela a pour effet d'étirer la pellicule tubulaire de polyéthylène cristallin à 900% dans le sens échine au moment où elle atteint une tempéra- ture de 90 C dans le dispositif de chauffage. La pellicule tubu- laire orientée uniaxialement à paroi unique a une épaisseur de 0,305 mm, et elle est envidée sur une bobine. La pellicule tubulaire à haut degré d'orientation uniaxiale a, dans le sens machine, une résistance à la traction de 3867 kg/cm et un allongement de 20% au point de rupture.
EXEMPLE 2,-
Une pellicule tubulaire de polyoléfine cristalline orien- tée uniaxialement et revêtue de matière thermoplastique est formée en utilisant l'appareil représenté sur les Figs. 6 et 7 des dessins.
Une résine de polyéthylène filmogène ayant une densité de 0,92 et un indice de viscosité à l'état fondu de 1,8 à 190 C est introduite
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par la trémie de l'extrudeur qui limnt13 le 1 o-sro,;. : la filière et extrudée conjointement à une résine de polyéthylène filmogène ayant une densité de 0,96 et un indice de viscosité à l'état fondu de 0,2 à 190 C qui est introduite simultanément par l'extrudeur qui alimente le canal intérieur de la filière. La filière comporte un orifice annulaire de 0,127 mm, chaque ouverture des canaux étant de 0,635 mm. Le diamètre entre les lèvres infé- rieures de la filière est de 3,81 cm.
La température de la filière
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J. -- - --=--"'"'".......II[1. ¯....::4¯-::;'-- ¯..7...-¯...w.-:::- # vAt> *JÏ*" ques composites, dont le tube extérieur adhère fortement au tube in- térieur, sont tirés dans une direction ascendante verticale à par- tir de la filière à la vitesse de 7,01 m par minute par les cylin- dres pinceurs placés au-dessus de la filière. On introduit inté- rieurement assez d'air pour gonfler les tubes concentriques à un diamètre final suffisant pour donner un tube qui a une largeur à plat de 5,08 cm et une épaisseur moyenne de 0,254 mm pour chaque tube concentrique. En sortant de la filière, les tubes concentri- ques fondus commencent à se dilater sous l'effet de la bulle d'air qui y est enfermée.
Les tubes concentriques en expansion sont ensui- te passés à travers une zone de refroidissement et Cirés vers le haut par les cylindres de tirage et aprèsavoir passé entre ceux-ci ils sont introduits dans lazone d'orientation. L'orientation uni- axiale du tube intérieur de polyoléfine cristalline, tout en préser- vant la soudure du tube de revêtement thermoplastique extérieur au tube intérieur, est exécutée ensuite en faisant passer les tubecon- centriques verticalement vers le haut à partir des cylindres pinceurs par un dispositif de chauffage par rayonnement en les tirant par une autre paire de cylindres pinceurs se trouvant au-dessus de ce dispositif de chauffage.
Une bulle d'air est maintenue à l'intérieur de la pellicule tubulaire de polycléfine cristalline revêtue de ma- tière thermoplastique entre les deux paires de cylindres pinceurs pour éviter qu'elle né s'affaisse. Le rapport d'étirage entre les
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cylindres pinceurs situés au-dessus du dispositif de chauffage et les cylindres pinceurs situés au-dessous de ce dispositif s'établit à 10.
Cela a pour effet d'étirer la pellicule tubulaire intérieure de polyéthylène cristallin à haute densité à 900% et de l'orienter ainsi formment dans le sens machine au moment où elle atteint son point d'étirage dans le dispositif de chauffage. A cette températu- re,.on conserve également l'adhérence delà couche extérieure de polyéthylène à basse densité à la pellicule intérieur de polyéthy- lène à haute densité. La pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et revêtue de matière thermo- plastique est ensuite aplatie par la seconde paire de cylindres pinceurs et envidée sur une bobine.
Cette pellicule a une épaisseur à plat de 1,905 cm, et la couche de revêtement et la couche orientée uniaxialement ont toutes deux une épaisseurmoyenne de 0,1905 mm. La pellicule de polyéthylène à haute densité, à haut degré d'orientation uniaxiale et revêtue de matière thermoplastique a, dans le sens machine, une résistance à la traction de 2981 kg/cm2 et un allongement de 75% au point de rupture.
Bien qu'il soit préférable de former la pellicule de po- lyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et re- vêtue de matière thermoplastique suivant un procédé continu, comme décrit ici, les couches concentriques de tube sans soudure peuvent être formées par le procédé d'extrusion avec double paroi décrit et envidées sur une bobine d'envidage, non représentée, après avoir quitté les cylindres pinceurs 46. Puis la pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et revêtue de ma- tière thermoplastique peut être formée par la suite simplement en dévidant les couches concentriques de tube sans soudure et en pro- cédant aux opérations appropriées d'orientation du procédé ici dé- crit.
Il convient de remarquer que la couche concentrique de tube sans soudure peut être formée en extrudant la matière de re- vêtement thermoplastique à partir du canal intérieur de la filière
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et déposée simultanément sur une masse en fusion de matière poly- oléfinique cristalline qui est extrudée simultanément et concentri- quement à partir du canal extérieur de la filière. De cette façon, le revêtement thermoplastique peut être appliqué sur la surface intérieure du tube de polyoléfine cristalline. La pellicule de poly- oléfine cristalline peut être également formée de manière que ses deux surfaces soient soudées à une matière de revêtement thermo- plastique.
En outre, la pellicule cristalline revêtue de matière thermoplastique peut être formée par d'autres procédés connus du spécialiste. Ainsi, les polyoléfines cristallines peuvent être transformées en pellicule par des procédés tels que l'extrusion à travers une fente et le coulage en solvant. Ensuite, la pellicule de polyoléfine cristalline est de préférence étirée à au moins 700% dans le sens machine, par exemple à l'aide de cylindres ou de tam- bours espacés entraînés à des vitesses différentes. La pellicule de polyoléfine cristalline peut être également étirée par un autre procédé.
D'autre part, le revêtement thermoplastique peut être appli- qué sur une des surfaces ou les deux de la pellicule de polyoléfi- ne à haut degré d'orientation uniaxiale par un procédé quelconque connu du spécialiste, par exemple en appliquant le revêtement ther- moplastique sous la forme d'une composition en- émulsion, d'une com- position en solvant, en laminant le revêtement thermoplastique sur la pellicule orientée et en revêtant la pellicule orientée uniaxia- lement par le procédé d'extrusion à l'état fondu.
Toutefois, la formation de la pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et revêtue de ma- tière thermoplastique par le procédé préféré décrit ici offre cer- tains avantages sur les procédés connus. D'abord, dans le procédé préféré, le tube entier de polyoléfine cristalline peut être orienté sans aucune perte due au rognage des bords comme ce serait le cas dans le procédé d'étirage à deux cylindres ou dans le procédé d'éti-
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rage avec rame. Ensuite, le procédé préféré d'orientation du tube de polyoléfine cristalline peut être utilisé de manière continue conjointement au procédé économique d'extrusion de tubes gonflés.
Qaand le tube 38 de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale et portant un revêtement thermoplastique 40 a été formé, il peut être découpé en bandes par un dispositif ap. proprié quelconque non représenté. La largeur des bandes dépend évi- demment dans une grande mesure de leur application.
On se référera maintenant aux Figs. 1 à 5 et d'abord à la Fig. 1 qui représente une application préférée comme bande d'ar- rachement 58 pour pellicules d'emballage de la pellicule à haut de- gré d'orientation uniaxiale et revêtue de matière thermoplastique comprenant une pellicule de support de polyoléfine cristalline 60 fortement orientée dans le sens machine ou sens longitudinal et un revêtement thermoplastique 62 soudé à une surface 61 de celle-ci qui est directement soudable à chaud à la pellicule d'emballage.
La bande d'arrachement 58 est caractérisée en ce que lorsqu'elle est entaillée et détachée de la zone de soudure de la bande d'arrachement de la pellicule d'emballage dans les limites de la pellicule de polyoléfine cristalline à haut degré d'orientation uniaxiale 60 et dans le sens d'orientation elle déchire de manière uniforme la pellicule d'emballage limitrophe suivant une ligne sen- siblement droite, parallèle au sens d'orientation de la pellicule de support sans dévier dans la pellicule d'emballage. Cette bande d'arrachement 58 pase facilement l'essai décrit ici ne s'écartant pas d'une ligne droite de plus de 0,04 cm par cm de déchirure lors- qu'une déchirure est amorcée dans le sens d'orientation.
Pour éviter une distorsion ou un froncement appréciable de la pellicule d'emballage thermoplastique, le revêtement thermo- plastique 62 a de préférence un point de fusion inférieur à celui de la pellicule de support 60 et situé sensiblement dans le même intervalle que la température de fusion de la pellicule d'emballage thermoplastique, et il est soude à chaud directement sur celle-ci,
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par des moyens appropriés non représentas. En outre, le point de fusion du revêtement thermoplastique 62 est inférieur à celui de la pellicule de support 60 parce qu'il s'est avéré que le chauffage de la pellicule de support au voisinage de son point de fusion a pour résultat une réduction de l'orientation.
La pellicule de support à haut degré d 'orientation uniaxiale 60 a une orientation du type fibre et une grande résistan- ce, à savoir de 2.109 à 5.625 kg/cm 2 dans le sens d'orientation, ce qui la rend sensiblement moins extensible que les pellicules thermoplastiques convenant comme pellicule d'emballage.
Dans une forme de réalisation particulière préférée, la bande d'arrachement 58 consiste en une pellicule de support en polyéthylène à haute densité orientée uniaxialement 60 et en un revêtement de polyéthylène à basse densité 62 ayant un point de fusion situé dans le même intervalle que celui de la pellicule d'em- ballage à laquelle le revêtement 62 sera soudé à chaud, ces deux points de fusion étant inférieurs d'environ 5 à 25 C au point de fusion de la pellicule de support 60. De préférence, la pellicule d'emballage est fabriquée à partir de polyéthylène filmogène à bas- se densité, tel que du polyéthylène d'une densité de 0,91 à 0,925.
Une machine à souder par impulsion classique peut être utilisée pour souder à chaud la bande d'arrachement à la pellicule d'emballa- ge, machine dans laquelle le temps de séjour et la température sont réglés de manière à obtenir une soudure satisfaisante.
Comme le montrent les Figs. 2 et 3, une bande d'arrache- ment 58, comme décrit ci-dessus, est appliquée sur la surface exté- rieure 64 d'une pellicule d'emballage de polyéthylène à basse den- sité 66, le revêtement 62 étant soudé à chaud directement à la surface 64 comme représenté sur la Fig. 4 par la machine à souder par impulsion classique. La Fig. 5 représente une bande d'arrache- ment 58, comme décrit ci-dessus, qui peut être soudée à chaud à la surface intérieure 68 de la pellicule d'emballage de polyéthylè- ne à basse densité 66. Toutefois, comme sur la Fig. 4, le revêtement 62 doit être en contact direct avec la pellicule d'emballage
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66, sinon il se produirait une distorsion.
Il va de soi que dans toutes les formes de réalisation de l'invention, le déchirement effectué à travers la pellicule d'emballage 66 par la bande d'arra- chement 58 se fait suivant la ligne d'orientation de la pellicule de support 60.
La Fig. 2 montre l'action de déchirement de la bande d'arrachement 58 sur la pellicule d'emballage 66 lorsqu'elle a été
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'*S!!'B'!*S'S*µ3SFPin quune" paire "c!Jw2ju±X"cfe"¯iczi TV ¯ &ET"'Sioy"6ïi u'urI 5\irumen;'-\irahcnan-c; -c;e qu'une paire de ciseaux. En tirant le morceau 72 de bande d'arrachement se trou- vant entre les entailles 70 vers le haut et vers l'extrémité oppo- sée de l'emballage, on soulève ce morceau 72 et la partie de la pellicule d'emballage 66 qui est contiguë à celle-ci du plan de cette pellicule 66 d'une manière extrêmement uniforme en laissant une déchirure nette, presque droite, dans la pellicule d'emballage 66.
Les guides d'arrachement 74 se trouvant de chaque côté du mor- ceau d'arrachement 72 et en faisant partie intégrante empêchent un déchirement anarchique de la pellicule d'emballage et favorisent ainsi la conservation de l'intégrité de l'emballage.
La Fig. 3 représente un emballage enveloppé a'une pelli- cule thermoplastique munie de la bande d'arrachement 58 comportant un onglet 76. Pour ouvrir l'emballage, l'onglet 76est tiré vers le haut et vers l'extrémité opposée de l'emballage. Par cette ac- tion, il se forme une déchirure nette à bords presque droits dans la pellicule d'emballage, comme dans la forme d'exécution représentée sur la Fig. 2. Des guides d'arrachement 74 se trouvant de chaque côté de l'onglet 76 de la bande d'arrachement et en faisant partie intégrante assurent le maintien de l'intégrité de l'emballage.
Les bandes d'arrachement de la présente invention peu- vent être colorées, par exemple par pigmentation ou par teinture, et leurs surfaces peuvent être métallisées avant ou après l'orienta, tion. En outre, les bandes de la présente invention peuvent être soumises, avant ou après l'orientation, à un traitement quelconque , connu du spécialiste, par exemple un traitement à la flan -ne, un traitement à l'ozone, un traitement par effet de couronne et
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un traitement de chloration.
Rien que la matière d'emballage des formes de réalisa- tion décrites plus haut ait été illustrée par la pellicule de poly- éthylène à basse densité, on peut également utiliser d'autres ma- tières d'emballage, notamment des pellicules thermoplastiques telle que le polyéthylène à haute densité, des matières cellulosiques fibreuses telles que le papier, et des pellicules non fibreuses
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Outre qu'elle convient idéalement comme bande d'arrache- ment, les propriétés telles qu'une orientation du type fibre, une résistance à la traction extrêmement élevée dans le sens d'orienta- tion, une faible extensibilité et une moins grande tendance à se fibriller rendent la pellicule cristalline orientée uniaxialement et revêtue de matière thermoplastique admirablement appropriée à la fabrication de cordes, de câbles, de bandes magnétiques et de bandes sensibles à la pression. Il est possible évidemment que la pellicule orientée uniaxialement et revêtue doive subir un nouveau traitement pour ces autres applications.
Par exemple, comme bande adhésive sensible à la pression, la pellicule revêtue doit être découpée aux largeurs désirées et enduite d'adhésifs connus, soit sur la surface non revêtue du revêtement thermoplastique, soit sur la surface non revêtue de la pellicule de polyoléfine cristalline orientée uniaxialement.
Il convient de remarquer que dans le cas où on n'utilise pas de revêtement, la pellicule de polyoléfine cristalline est étirée dans le sens longitudinal à au moins 700 % et avantageuse- ment à 800-900% ou davantage. Toutefois, on obtient les résultats optima en étirant d'une manière analogue la matière de support lorsqu'on utilise un revêtement thermoplastique. La pellicule orientée uniaxialement obtenue n'est limitée à aucune épaisseur
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ni à aucune largeur donnée, nais dépend dans une grande nesure de l'application à laquelle on la destine.
De plus, la pellicule de polyoléfine cristalline peut être orientée immédiatement après l'extrusion ou être envidée sur une bobine-et orientée plus tard, ou encore, si on desire augmenter légèrement la résistance trans- versale, la pellicule de polyolefine cristalline peut être orientée dans ce sens avant d'être fortement orientée dans le sens machine.
¯..La pellicule de polyoléfine cristalline qui doit recevoir un degré élevé d'orientation uniaxiale peut être irradiée ou non.
Dans le cas où la pellicule à haut degré d'orientation uniaxiale est revêtue d'une polyoléfine à bas point de fusion, telle que du polyéthylène à basse densité, la pellicule à haut de- gré d'orientation uniaxiale doit avoir un point de fusion plus éle- vé que celui du revêtement de polyoléfine et la pellicule orientée uniaxialement, lorsqu'elle est entaillée ou soumise à une opéra- tion analogue, doit donner une déchirure à bords droits, unis et parallèles.
On trouvera ci-après un glossaire des termes utilisés dans le présent mémoire.
Indice de viscosité à l'état fondu Essai A.S.T.M.
(American standards for l'esting Materials) D-1238-52T; Normes A.S.T.M. 1952, Partie 6, page 735. La vitesse d'écoulement est la vitesse d'extrusion en grammes par 10 minutes (sauf indication contraire).
Résistance à la traction - Essai ASTM D-882-54T-C; ASTM Standards of Plastics, octobre 1955, page 222, appareil Scott de détermination de la résistance à la traction sur plan incliné.
On utilise une éprouvette de 2,54 cm sur 1,27 cm. La résistance à la traction est exprimée en kg/cm2 sur la base de la surface de la section transversale initiale de l'éprouvette.
Point de fusion - Le point de fusion est la température à laquelle la pellicule perd sa biréfringence à l'examen entre des nicols croisés au microscope à platine chauffante.
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Allongement - Essai ASTM D-882-54T-C; ASTM Standards on Plastics, octobre 1955, page 222. Déterminé à l'aide du même appareil et de la même éprouvette que la résistance à la traction.
Température - La température du tube au point d'étirage est mesurée au moyen d'un thermocouple placé dans le dispositif de chauffage et maintenu en contact avec la surface extérieure du tube à ce point d'étirage.
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Densité - La densité de la polyoléfine Cpiqr.lli"Q 0+
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-IIC-eàtiêt7e ae revêtement thermoplastique est mesurée en grammes par cm3 dans une colonne à gradient remplie d'eau, de méthanol et d'acétate de sodium à 25 C.
RAPPORT D'ETIRAGE Rapport d'étirage = vitesse de sortie de la pellicule apport étirage - vitesse d'entrée de la pellicule % d'étirée = -vitesse de sortie - vitesse d'entrée d'étirage vitesse d'entrée Les vitesses auxquelles la pellicule se déplace sont celles à l'en- trée dans la zone d'orientation (vitesse d'entrée) et au sortir de la zone d'orientation (vitesse de sortie).
Bien que certains modes et détails d'exécution aient été décrits pour illustrer la présente invention, il est clair que l'on peut y apporter de nombreuses variantes et de nombreuses modifications sans sortir de son cadre.