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Procédé de fabrication d'une bande de liaison à résistance
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;i;;;;-;;-no--uv-;;-u p--ro"d-u--it --- ........ 0, ------ .... élevée et nouveau produit ainsi obtenu.
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La présente invention se rapporte 1 un procédé perfectionné pour fabriquer une bande de liaison à résis- tance élevée formée de matière polymère formant des films et des fibres, Plus spécialement, la présente invention se rapporte à un procédé perfectionné pour orienter par allon- gement les molécules des polymères, et, de ce fait, on peut obtenir une amélioration du contrôle de la forme en section transversale et la tendance de la bande à prendre un "état permanent d'enroulement" peut être éliminée ou grande- ment réduite.
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La bande fabriquée selon des caractéristiques de la présente invention est particulièrement adaptée pour servir de matière perfectionnée remplaçant les bandes d'acier utilisées pour le cerclage.
En général, les bandes du type auquel la présente invention appartient sont fabriquées en extrudant par fusion un polymère ou un copolymère à travers un orifice rectangu- laire, en refroidissant le produit extrudé pour le solidifier en l'étirant pour orienter les molécules et augmenter ainsi sa résistance à la traction et, finalement, en l'enroulant pour former un paquet. Principalement, selon le polymère particulier, la bande peut être complètement refroidie après extrusion et puis rechauffée avant l'allongement, ou bien elle peut être allongée pendant qu'elle contient encore une partie de la chaleur d'extrusion. En tout cas, il est généralement souhaitable que la bande soit chaude durant l'orientation par allongement.
La température réelle au moment de l'allongement et la valeur de l'allongement donné - à la bande dépendent de la nature du polymère et des carac- %éristiques souhaitées de la bande une fois achevée.
Le procédé normal pour orienter par allongement';
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. <.R., les molécules de la bande consiste à la faire passer autour de deux paires de tambours ou de rouleaux, la seconde paire engagée par la bande étant entraînée à une vitesse plus rapide que la première.
La bande est. amortie autour des tambours des deux paires et 3'engage dans une partie substantielle de la pé- riphérie des tambours. Pour maintenir une orientation molé-f culaire permanente, il est nécessaire de refroidir la bande, alors qu'elle est encore, sous la tension d'allongement, car ,
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autrement elle se relâcherait une fois refroidie et perdrait ainsi une partie ou toute l'orientation donnée par l'allonge- ment. En conséquence, il était très courant de maintenir les seconds tambours d'allongement (ou tambours d'allongement se déplaçant plus rapidement) à une température assez basse, de manière à refroidir rapidement la bande, immédiatement après l'allongement, les tambours plus lents étant maintenus à une température élevée, de manière à maintenir la bande chaude durant l'allongement.
On a trouvé que ce procédé d'allongement donnait une bande ayant une section transver- sale cambrée ou incurvée et également qui avait une tendance permanente à s'enrouler, cette tendance à s'enrouler étant appelée ici "état permanent d'enroulement". Alors qu'une faible valeur de cambrage n'est ordinairement pas criticable et, en effet, offre même certains avantages, il y a certaines occasions où l'on désire une bande ayant une section trans- versale complètement plate- D'autre part, l'état permanent d'enroulement est presque toujours criticable, étant donné que l'enroulement rend difficile le placement convenable de la baade autour de l'objet à lier.
En conséquence, etest un objet de la présente invention 'de prévoir une bande en polymère ayant un état permanent d'enroulement sensiblement réduit et dont le cambrage peut être contrôlé ou éliminé si on le désire.
L'invention sera décrite en détail comme étant appliquée à la production d'une bande en polypropylène, mais il apparattra que ses principes de base sont également appli- cables à la production de bandes formées d'autres polymères formant des films et des fibres. Par exemple, la bande peut être formée d'autres polyoléfines, telles que le polyéthylène;
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-ou des polycarbonates; des polyesters; des polyamides, tels
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que le polyhxaméthylène adipamide; des résines acryli,quea, ,:'.,;
du polystyrène ou n'importe quel composé pris dans un grand nombre d'autres polymères linéaires à longue chaîne. Ces - matières peuvent être formées en bandes{de cerclage à ré- Sistance élevée par le procédé d'extrusion par fusion, c'est-à-dire que le polymère fondu est extrudé à travers un orifice rectangulaire pour former un ruban ou une bande.
Les molécules telles qu'elles sont extrudées à l'origine sont disposées de manière hétérogène et ne sont pas orientées.
La bande non orientée est caractérisée par une faible ténacité et une élongation élevée ou un aspect cassant, selon le polymère particulier. Ces inconvénients peuvent être surmontés en allongeant ou en étirant la bande non orientée, pour provoquer une orient ation sensiblement uniaxiale des molécules longitudinalement par rapport à la bande.
On se référera maintenant aux dessins, dans les- quels :
La figure 1 est une vue schématique latérale en élévation du dispositif pour réaliser un procédé préa- lablement connu de fabrication d'une bande en polypropylène.
La figure 2 est une vue schématique latérale en élévation de la partie du dispositif fabriquant les 'bandes utile pour réaliser une forme du procédé de la présente invention.
La figure 3 est une vue semblable à la figure 2 mais représentant le dispositif pour mettre en pratique une autre forme ou genre de la.présente invention.
La figure 4 est une coupe transversale d'une ban- de fabriquée selon les procédés représentés dans les figures
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.1 et 2, et
La figure 5 est une vue en coupe transversale j d'une bande réalisée selon les procédés représentée dans la figure 3.
Le procédé consistant à fabriquer une bande de polypropylène à l'aide du dispositif représenté dans la figure 1 est décrit en détail dans le brevet belge
No 644.265 déposé le 24 février 1964 sous le titre "Procéd' de fabrication de courroies ou bandes de serrage ou de cerclage à résistance élevée et nouvelles courroies ainsi obtenues", et on ne s'y référera ici que de manière géné- rale. Des boulettes ou flocons de résine de polypropylène sont précipités dans une trémie 10 d'un dispositif d'extru- sion par fusion 11 à partir duquel la résine est extrudée vers le bas à travers un orifice sensiblement rectangulai- re dans l'ajutage de décharge 12.
La matière déchargée par le dispositif d'extru- sion passe immédiatement entre une paire de rouleaux de prise et de trempe à froid 13 et 14 de manière à refroidir rapide- ment l'extérieur de la matière extrudée qui a alors la forme d'une bande ou d'un ruban 15. A partir des rouleaux 13 et 14, la bande est amenée à travers une cuve de trempe 16 pour effectuer un refroidissement et, ultérieurement, la solidilca- tion de l'intérieur de la bande.
La bande est étirée à partir de la cuve de trempe par un ensemble de rouleaux 17 d'où elle passe à travers un réchauffeur 18 dans lequel elle est réchauffée jusqu'à la température désirée d'étirage ou d'allongement, cette température étant, dans le cas du polypropylène, comprise entre environ 60 C et environ 150*C, de préférence dans
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l'intervalle compris entre 82 C et 110'C. A partir du réchauffeur, la bande passe autour d'une paire de tambours
19 et 20 qui est maintenue à une température élevée et, de là, autour d'une paire de tambours froids 21 et 22 qui est main-, tenue à une température d'environ 70 C.
Les tambours 21 et 22 etournent à une vitesse plus élevée que les tambours
19 et 20 et, ainsi, la bande est allongée lorsqu'elle panse entre les tambours 20 et 21, l'engagement substantiel de la bande avec les tambours servant à amortir la bande et à em- pécher le glissement. Comme on l'a décrit dans la demande de brevet indiquée ci-dessus, la bande est de préférence allongée jusqu'à environ 8 fois sa longueur préalable. Après avoir quitté le tambour 22, la bande maintenant orientée est guidée autour d'un rouleau ou tambour froid 23 et in- troduite dans une cuve d'eau 24 pour achever complètement le refroidissement.
En ressortant de la cuve 24, la bande est séchée par des jets d'air provenant des ajutages 25 et, , après avoir passé autour d'un tambour de guidage 26, elle est enroulée en un paquet sur une bobina envidoir tournante
27.
Alors que le procédé décrit ci-dessus donne une bande ayant de nombreuses qualités exceptionnelles, comme on l'a montré dans le brevet cité ci-dessus, on a observé que la bande était cambrée, comme on l'indique dans la fi- gure 4, et avait fortement tendance à s'enrouler sur elle- -même lorsqu'elle était retirée du paquet.
L'importance du cambrage représentée dans la figure 4 est q uel q ue peu exagérée mais,dans la pratique, on la remarque très bien, même si elle n'est pas aussi importante. maintenant trouvé que cambrage et l'é-
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tat permanent d'enroulement étaient provoqués par le Méca- Nisme ou la géométrie de l'opération d'allongement. Dans la figure 4, la surface de la bande qui est en contact avec le tambour d'allongement à froid 21 est indiquée en 15' et on croit que le cambrage est provoqué par le fait que la surface 15' a été durcie ou fixée par suite d'un contact avec le tam- bour froid et que la surface opposée s'est contractée quelque peu avant d'être stabilisée par contact avec le tambour froid 22, amenant ainsi une courbure transversale ou cambrage.
En outre, on a trouvé que l'état permanent d'enroulement était dans la direction autour de la.surface du tambour 21, même si la bande était enroulée dans l'autre direction lorsqu'elle était empaquetée. Si la bande reste dans l'état enroulé pen- dant l'empaquetage durant un temps considérable, il y a une certaine tendance à un déplacement de l'état permanent d'en- roulement provoqué par le passage autour du tambour 21, mais cette tendance n'est pas assez forte pour surmonter l'état permanent d'enroulement provoqué par le tambour 21. On a dit que la bande était étirée entre les tambours 20 et 21 mais, en fait, une partie de l'allongement se produit sur la surface incurvée du tambour chaud 20 et on croit que cet allongement autour d'une surface incurvée est l'un des facteurs impliqués dans l'état permanent d'enroulement.
On croit qu'un autre facteur est l'enroulement inégal de la bande lorsqu'elle passe autour du tambour 21, c'est-à-dire que le côté 15' est refroidi plus rapidement que le côté éloigné du tambour.
Comme on l'a préalablement mentionné, on désire généralement une faible valeur de cambrage et, dans la figure 2, on représente un dispositif pour produire une bande cambrée
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ayant peu ou pas du tout d'état permanent d'enroulement.
Cette partie du dispositif précédant l'opération d'allonge- ment peut être la même que celle représentée dans la ligure, *-\ 1 et n'a pas été répétée dans la figure 2. Lorsque la bande
30 sort du réchauffeur 18, elle est dirigée autour d'une paire de tambours chauffés 31 et'32 et un rouleau 33 amortit.'. la bande contre la surface du tambour 32 au point où la bande quitte le tambour. A partir de l'intervalle entre,le tambour 32 et le rouleau 33, la bande se dirige vers un intervalle entre un tambour 34 et un rouleau 35.
Le tambour
34 est entraîné à une vitesse supérieure au tambour 32 de sorte que la bande est allongée entre les deux tambours et, aucontraire de l'arrangement de la figure 1, il n'yf a pas d'allongement autour de la surface incurvée du tambour/± chauffé 32 parce que le rouleau 33 empêche tout glissement de la bande, c'est-à-dire que le rouleau 33 empêche que la traction exercée par le tambour 34 affecte cette partie de la bande précédant l'intervalle. Le tambour 34 est maintenu froid de sorte que la face de la bande en contact avec le tambour est refroidie plus rapidement que la face qui s'engage dans le rouleau en caoutchouc 35 et.n'est pas refroidie. On notera d'après le dessin que la bande n'est pas courbée autour de la surface du tambour 34 mais passe tangentiellement entre ce tambour et le rouleau 35.
Puisque la bande n'est pas courbée autour du rouleau 34, le tambour ne produit pas un état permanent d'enroulement ) ' dans la bande mais, comme le tambour est froid, il provque un refroidissement et une fixation de la surface de la bande,',] engagée avec lui de sorte que la bande est cambrée, la cour-,,¯, bure étant opposée au tambour. Il est impôrtant de noter
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que l'allongement est entièrement limité à un segment de ligne droite de la bande et se distingue ainsi de l'arrange- ment de la figure 1 où une partie de l'allongement a lieu sur la surface incurvée du tambour 20.
Après l'allongement, la bande est envoyée sur le tambour froid 23 et traverse la cuve d'eau 24 pour le re- froidissement final. Après avoir été séchée par les jets d'air provenant des ajutages 25, la bande passe sur le tambour de guidage 26 et est enroulée en un paquet sur la bobine envidoir 27 comme dans le cas du dispositif de la figure 1. En passant partiellement autour du tambour froid 23, la bande, n'étant pas entièrement refroidie à ce moment, prend un certain état permanent d'enroulement. Cet état permanent d'enroulement n'est pas aussi important que celui du procédé de la figure 1 parce que la bande s'est refroidie à un certain degré avant de s'engager dans le tambour 23 et également la courbure autour du tambour est moindre dans l'arrangement de la figure 2 que dans celui de la figure 1.
La faible valeur de l'état permanent d'enroulement provoquée par le tambour 23 dans l'arrangement de la figure 2 amène la bande à s'enrouler dans la direction de la surface du tambour et cet enroulement permanent peut être sensiblement éliminé en enroulant la bande dans la direction opposée sur la bobine 27.
Dans la figure 3, on représente un dispositif - pour réaliser une forme de la présente invention et on obtient une bande n'ayant pas de cambrage et pas d'enroule- ment permanent. Lorsque la bande non orientée 40 est étirée à partir de la chambre de chauffage 18, elle est dirigée au- tour d'une paire de tambours chauffés 41 et 42 et elle est
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appliquée contre le tambour 42 et un rouleau 43 par ce rou- leau 43. A partir d'un intervalle entre le tambour 42 et le rouleau 43, la bande continue vers une paire de tambours
44 et 45 qui sont entraînés à une vitesse plus grande que le tambour 42 de manière à allonger la bande. Un rouleau 46 pousse la bande contre le tambour 44 au point où la bande',' s'engage d'abord dans le tambour.
Le tambour 44 est placé dans un milieu liquide tel qu'un bain d'eau contenu dans une cuve 47. L'eau dans la cuve 47 et les tambours 44 et 45 peuvent être maintenus assez froids ou bien on peut leur permettre d'atteindre n'importe quelle température trans- :' mise par la bande chauffée. Gràce à l'eau dans la cuve 47, le deux faces de la bande sont à la même température lorsque la bande pa sse autour du tambour 44 et ainsi on évite un cambrage provoqué par un refroidissement inégal des deux faces de la bande. La section transversale de la bande est plate comme indiqué dans la figure 5.
Comme la température/'. est la même sur les deux faces de la bande, aucun enroulement permanent n'est transmis à la bande par suite de l'engagement avec les tambours 44 et 45.
A partir du tambour 45, la bande est dirigée au- tour du tambour de guidage 23 qui, dans ce cas, n'est pas re- froidi mais peut atteindre n'importe quelle température trans- mise par la bande'. Puisque le tambour 23 sera sensiblement à la même température que la bande, aucun état permanent d'enroulement n'est provoqué dans la bande par son passage autour de ce tambour. Le refroidissement intérieur final de la bande est effectué en la faisant passer à travers le bain d'eau 24, après quoi elle est séchée par les jets d'air 25 et enroulée en un rouleau sur la bobine envidoir 27.
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Puisque la bande n'a pas d'état permanent d'enroulement, la direction d'enroulement sur la bobine est sans importance.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.