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Nouveau procédé d'étirage transversal de pellicules et machine pour sa mise en oeuvre.
La présente invention a pour objets un procédé con- tinu d'étirage transversal de pellicules de grande longueur et une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On sait que les pellicules fabriquées à partir de nom- breuses matières plastiques, notamment à partir de matières ther- moplastiques telles que les polyesters téréphtaliques, doivent pour de nombreuses applications subir un étirage dans deux directions rectangulaires pour acquérir les propriétés mécaniques indispen- sables pour ces applications. Généralement, lorsqu'on opère sur des pellicules planes, on effectue cet.étirage "biaxial" en deux @ opérations successives. On peut étirer les pellicules longitudina- @ lement d'abord, et transversalement ensuite, mais on peut aussi les étirer transversalement, d'abord, et longitudinalement ensuite.
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L'invention a pour objet un moyen d'étirage transver-. sal de telles pellicules, moyen remarquable par les avantages sui- vants : (1) la machine suivant l'invention est particulièrement économique d'utilisation, car tous les frottements entre la pelli- cule de grande longueur et les organes de' cette machine sont éli- minés, si bien que la dépense d'énergie nécessaire à son fonction- nement est réduite .;
(2) un défaut local de la pellicule, tel qu'une déchirure ou un trou, n'a aucune tendance à se propager au cours de l'étirage transversal, ce qui évite de rebuter des lon- gueurs de pellicule considérables (3) la machine est auto-amor-' çable, et il est inutile de rabouter la bande à étirer après une bande déjà étirée déjà en place à la mise en fonctionnement de la machine ; et (4) les bandes marginales non utilisalbes et devant être découpées sont très réduites. Ces avantages sont tels que l'in- vention constitue un progrès important dans les techniques d'éti- rage transversal des pellicules.
Le procédé d'étirage transversal de pellicules suivait l'invention est notamment remarquable en ce qu'on fait passer des ' bandes latérales minces de la pellicule, jouxtant ou non les bords de celle-ci, sur au plus la moitié des circonférences de deux roues dentées non parallèles qui tournent à la même vitesse périphérique, en appliquant les dites bandes sur les dents des dites roues au mo- yen de pignons dentés pouvant être pressé contre ces roues par un dispositif élastique, tel qu'un ressort, ou pouvant être montés à une distance fixe des dites roues en ménageant un jeu entre les dents suffisant pour le passage de la pellicule.
Chacune des bandes latérales se trouve ainsi gaufrée et laminée entre la roue et le pignon correspondant ; elle subit de ce fait un étirage longitudinal dans le rapport du périmètre total de la roue dentée, dentures comprises, à celui de la circon- férence primitive de cette roue ; cet étirage est, par exemple, de
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l'ordre de trois à un.
Ce gaufrage.a un double objet : il consti-. : tue un moyen d'accrochage de la bande sur les roues dentées, qui étirent ensuite transversalement la pellicule par suite de leur @ non-parallélisme ; d'autre part, ce traitement physique localisé dans les bandes latérales accroît considérablement la résistance mécanique de celles-ci, qui supporteront donc sans risque-de dé- chirure les contraintes d'extension transversale.
La'machine suivant l'invention, destinée à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprend essentiellement en combi- naison sur un bâti commun : une paire de cylindres d'entrée, gui- dant l'introduction de la pellicule dans la machine ; deux roues ,dentées non parallèles et entraînées à la même vitesse périphé- rique, par exemple par un mécanisme à double cardan et deux pignons engrenant avec ces roues dentées, à raison de un par roue, pour imprimer les gaufrages marginaux.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avan- tageux, cette machine comprend aussi une ou plusieurs paires de @ pignons de guidage engrenant avec les roues dentées, ces pignons ' étant disposés par rapport aux roues dentées de la même façon que ' les pignons imprimant le gaufrage des parties marginales. Ces pignons ont pour rôle d'empêcher les gaufrages de se décoller des dentures des roues sous l'action de l'effort de traction trans- versai.
Il est également avantageux que la machine comprenne, entre les deux roues dentées non parallèles, une surface cyline drique lisse, à section droite elliptique, ayant comme directrices les demi-circonférences primitives des roues dentées constituant ! les surfaces d'accrochage et que cette surface puisse être chauf- fée de façon non uniforme. Cette surface lisse guide la partie centrale de la pellicule et évite une cambrure possible. Avec cer- ' tains types de pellicules, il est utile de commencer et de finir l'étirage à froid, la partie médiane de l'opération étant effectuée
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à chaud.
Au dessin annexé qui illustre l'invention.
- la fig. 1 représente schématiquement, en vue longi- tudinale, une installation d'étirage transversal utilisant la ma- chine suivant l'invention ; - la fig. 2 représente, à plus grande échelle, la ma- chine en plan, avec arrachements partiels ; - la fig. 3 représente, vue suivant la flèche 3 de la fig. 2, la fixation d'un pignon de gaufrage et d'un pignon de main- tien par rapport à la roue dentée correspondante, avec les dispo- si tifs médians de support ;' - les fig. 4 et 5 représentent, en coupe transversale et en vue longitudinale la section transversale et le profil longi- tudinal de la pellicule gaufrée en début d'étirage ; et - la fig. 6 représente, en coupe transversale et à la même échelle que celle de la fig. 4, la pellicule en fin d'étirage transversal.
L'installation d'étirage transversal utilisant la ma- chine suivant l'invention comprend un poste de fabrication d'éti- rage longitudinal préliminaire, ou de magasinage, schématisé par un rouleau 11 débiteur (Fig. 1), d'où sort la pellicule 1. Celle- ci passe entre deux cylindres d'entrée 2,2' (fig. 1 et 2), puis - elle arrive tangentiellement sur deux roues dentées, 3,3' (fig. 1 et 2) faisant entre elles un angle de l'ordre de 40 . Sur les. roues dentées sont disposés un grand nombre de petite pignons, tous montés de la même façon, à savoir les pignons 4,4' gaufreurs-et les pignons 5a,...., 5f, 5'a,....5'f servant de guides et em- pêchant la pellicule 1 en cours d'étirage transversal d'échapper des roues 3, 3'.
Après avoir quitté la roue 3 et la roue 3' sy- métrique, la pellicule 1, maintenant étirée, quitte tangentielle- ment la roue 3 et la roue 3' symétrique,'puis passe entre deux rou- !
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leaux 6, 6' de sortie. La pellicule étirée transversalement est conduite à un poste d'étirage longitudinal de magasinage ou d'uti- lisation, schématisé par un rouleau récepteur 7.
A la fig. 2, qui représente en détail les organes fondamentaux de la machine, on voit le bâti 10, 10', le cylindre
2 d'entrée, le cylindre 6 de sortie, et une petite partie des roues dentées 3, 3' (à travers les arrachements). La roue 3 est entraînée en rotation par un moteur 21 (fig. 1) par l'intermé- @ diaire d'un réducteur de vitesse attaquant,la denture de la roue 3.,
La roue 3 et la roue 3' symétrique tournent à la même vitesse et sont reliées à cet effet par un double cardan 22, 22' (qui pourrait' @ être remplacé par une chaîne cinématique équivalente, à engrenages par exemple)..
Chacune des roues 3, 3' est surmontée d'une série de @
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pignons, telle que .,5a,...., 5f, 4',5'a,....., 5'f dont le nombre peut varier. Ces pignons sont identiques et les profils de leurs . dents conjugués de ceux des roues 3,3'. Les dentures des diverses @ roues et pignons sont très fines à titre d'indication, elles peuvent avoir cinq cents dents au module de 0,5 mm pour des dia- mètres primitifs de 250 mm. Ces dentures peuvent être droites, hélicoïdales ou à chevrons, mais il est préférable que les profils , choisis forment des dents d'épaisseur décroissante depuis leur base jusqu'à leur sommet, sans renflement au voisinage de la cir- donférence primitive pour que la pellicule se décroche facilement des dents à l'endroit opportun.
Ces divers pignons sont montés comme l'indique la fig. 3. Sur un support fixé au bâti est article en 23 un levier 13 oscillant formant un dispositif médian de sup- port. Le pignon 4 (ou 5a, ...., 5f) est porté par un axe 24 fixé au levier 13 par une chape 13a. Un ressort 14 presse le pignon 4 sur la roue 3, si bien que la pellicule 1 passant entre la roue 3 et le pignon 4 soulève légèrement celui-ci à l'encontre du ressort 14.
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Ceci permet d'étirer des pellicules d'épaisseurs différentes sans modifier la machine.
Pendant son étirage, la pellicule est soutenue entre les bandes gaufrées par une surface cylindrique 16 (fig. 2) à sec- tion droite elliptique, telle que les prolongements des génératrices s'appuient sensiblement sur les circonférences primitives des roues 3,3'. Cette surface 16 est lisse et peut être en métal poli, mais il est préférable qu'elle soit formée par un tissu mince en fibres de verre (qu'on a arraché à la fige 2) recouvrant des blocs, tels que 17 a, 17b, 17c, 17d, au nombre d'une dizaine, fabriquées en laiton au autre métal bon conducteur de la chaleur. Les blocs voi- sins de la partie centrale, tels que 17d et 17e, sont creux et une résistance électrique isolée est placée dans chacunede ces cavités.
Sedvant la nature chimique de la pellicule traitée, il peut être nécessaire de chauffer celle-ci en cours d'étirage ; mais il est avantageux que le début et la fin de l'étirage s'effectuent à froid et que la pellicule sorte froide de la machine. C'est pour- quoi on a disposé des blocs chauffants réglables séparément, et des blocs extrêmes dépourvus de moyen de chauffage. On a d'ailleurs intérêt à réduire ce chauffage le plus possible ; il peut même être totalement supprimé avec certaines natures de pellicules. Le tissu 16 de fibres de verre constitue'une surface à faible coeffi- cient de friction pour la pellicule 1. Etant mince, il ne constitue pas une barrière thermique notable entre la pellicule et les blocs métalliques.
La surface d'accrochage de la pellicule sur les roues- dentées est considérable, puisque sa longueur approche le demi- périmètre d'une de ces roues, qui est d'ailleurs plusieurs fois supérieur à le demi-longueur de la circonférence primitive de ces .roues par suite de la présence des dents. La pellicule est donc convenablement étirée transversalement, sans perdre de longueur, puisqu'elle est maintenue sur la surface cylindrique à section
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droite elliptique, et l'étirage n'oppose qu'une faible résistance ! à l'avance de la pellicule, par suite de la suppression.des pinces i d'accrochage existant dans les appareils analogues habituellement utilisés. Il en résulte que la machine peut être entraînée par un moteur de faible puissance.
Un avantage très important de l'inven- , tion est qu'un défaut local d'une partie quelconque de la pelli;- cule ne provoque pas de défaut persistant dans la suite de la bande du fait du passage'dans la machine de l'invention. Grâce à la mul- ! tiplicité des points d'accrochage le long de la pellicule, un dé- j faut, tel qu'une déchirure ou un trou, reste localisé, et on l'élimine en coupant seulement une petite partie de la bande.
Un autre avantage de l'invention est que la machine d'étirage s'amorce d'elle-même : il suffit, en effet, d'engager @ dans les premières dents un morceau de la pellicule non étirée et de mettre le moteur en marche. Il n'est pas nécessaire de dis- poser d'une amorce déjà étirée qu'on doit mettre en place dans la machine avant la mise en marche, comme cela se produit avec d'au- . tres machines d'étirage.
La fig.4. montre une coupe transversale de la pelli- cule au début d'étirage avec ses gaufrages marginaux tels que 15, et la fig. 5 montre la même pellicule, vue par la tranche. La fig. 6 est le coupe transversale de la même pellicule après éti- @ rage.
Le mode de réalisation décrit ci-dessus ne comporte @ pas de réglage de l'angle d'étirage,a, formé par les roues 3,
3' symétriques. On peut réaliser une machine dans laquelle cet angle peut prendre plusieurs valeurs, suivant la nature de la pellicule étirée. Dans une telle machine, le bâti est articulé en , deux parties, mobiles l'une par rapport à l'autre comprenant cha- cune une roue telle que 3 et sa série de pignons. Cet angle a peut .prendre un certain nombre de valeurs fixée d'avance, et on dispose
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d'un jeu de cylindres elliptiques recouverte de tissu de fibres de verre et interchangeables, correspondant à ces diverses valeurs de l'angle a, et remplissant pratiquement tout l'intervalle entre les roues pour les différentes valeurs de cet angle.
L'invention permet d'étirer transversalement des pelli-' cules fabriquées avec des matières plastiques filmogènes les plus diverses, telles que le polycaprolactame 'et les autres polyamides, l'acétate de cellulose et les autres esters cellulosiques, les polymères vinyliques, tels que les polymères d'a-oléfines, le chlorure de polyvinyle, et l'acétate de polyvinyle. Elle convient . tout particulièrement pour étirer les pellicules en polyesters li- néaires, tels que les polyesters téréphtaliques.
L'exemple suivant illustre encore l'invention.
EXEMPLE
On utilise la machine décrite ci-dessus, comprenant en tout onze pignons par grande roue dentée de 250 mm de diamètre primitif pour étirer une pellicule continue brute d'extrusion et fabriquée avec un polytéréphtalate d'éthylène glycol' et de 1,4- cyclohexanediméthanol. Cette pellicule a initialement 160 mm'de large et 130 d'épaisseur. Après passage dans la machine, cette pellicule présente une largeur de 310 mm, sans perte de longueur et son épaisseur est 70 u. La vitesse d'étirage est 0,80 m/mn, et la température de la partie centrale du cylindre elliptique est de 80 C environ, les parties extrêmes étant froides.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au, mode de réalisation décrit et représenté, choisi seulement qu'à titre d'exemples..