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La présente invention est relative à un procédé pour aplanir une matière thermoplastique, de façon à obtenir une feuille ou bande exempte d'ondulations ou de plis.
L'aplanissement de matières thermoplastiques, par exemple sous forme d'une pellicule ou d'une feuille tubulaire, pour former une 'feuille ou une bande plane dans les procédés classiques a souvent donné lieu à l'obtention d'un tube aplani présentant des ondulations et des plis. Lorsque, par exemple, un tube en matière thermoplastique a d'abord été étiré ou orien- té autour d'un mandrin solide ou d'un mandrin flùide, tel qu'une bulle d'air captif, les sollicitations appliquées à ce tube le rendent particulièrement apte à s'onduler ou à présen- ter des plis, lorsqu'il est aplani sous une forme plane.
Des essaie ont été effectués pour éliminer cette tendance à la formation d'ondulations et de plis, en faisant . passer le' tube entre deux châssis plats convergents de forme allongée ou sur un mandrin du type à barre d'étalement, pour aplanir sensiblement le tube, celui-ci étant ensuite amené à passer, sous tension, sur une série de rouleaux ou l'aplanis- sement final a lieu. Une quantité suffisante de chaleur pour ramolli@r la matière plastique a été appliquée habituellement soit à l'extrémité de convergence des deux châssis, soit sur les rouleaux, dans le but d'éliminer les ondulations, en libé- rant les tensions existant dans la matière tubulaire. Ces procédés offrent des difficultés et des inconvénients.
Ainsi, un châssis d'aplanissement très long pouvant aller jusqu'à 6 mètres ou davantage est nécessaire pour réduire à un minimum
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l'ondulation du tube, De plus, les ondulations ne sont pas éliminées dans de nombreux cas, en particulier lorsque la tube en matière thermoplastique présenteune épaisseur voisine de 176 microns ou davantage, parse que la chaleur et la pression mécanique, c'est-à-dire le repassage et le chauffage de la matière n'ont pas été appliqua efficacement, on raison du fait que les surfaces aplanies du tube sont pressées l'une sur l'autre au contact des rouleaux, en serte que les ondula- tions apparaissent dans ces surfaces respectives maintenue.
en place par frottement.
La présente invention 4 pour objet un procédé pour aplanir uns matière thermoplastique de façon à obtenir une matière plane exempte d'ondulations Elle concerne, plus par- ciculièrement, un procédé pour aplanir une matière thermoplas- tique sous forme d'un tube, pour former une bande plane exempte d'ondulation et de plis.
Le précédé pour aplanirune matière thermoplastique pour obtenir un produit plat exempt d'ondulations consiste à faire passer une nappe de cette matière, sous tension, sur les cotes alternants de rouleaux adjacents, en contact intime avec ceux-ci, les rouleaux adjacents étant montés de manière à être à peu près parallèles les uns aux autres et étant à distance mutuelle supérieure à l'épaisseur de la nappe, celle-et étant en même temps chauffé@à une température com- prise entre la température de déformation à chaud de la matière à 4,62 kg/cm2 (ASTM D648-56) et environ 60 C de plus. L'expres- sion " nappe thermoplastique" désigne une pellicule ou feuille thermoplastique sous forme non tubulaire.
L'invention ressortira davantage de la description détaillée suivante, dans laquelle il est f ait référence à la
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figure unique du dessin ci-annexé qui montre, en élévation, @ une forme de réalisation d'un appareil convenant pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Comme le montre le dessin, un tube thermoplastique 10 est extrudé par une extrudeuse 12, refroidie, par exemple par de l'air soufflé par une bague 17 et amené à passer sur et autour d'un mandrin 14 monté sur une tige de support 13, de façon à amener le tube 10 à un diamètre voulu. Un fluide captif 15 constitué, de préférence, par de l'air, se trouvant entre le mandrin 14 et l'extrudeuse 12 contribue à favoriser l'expansion ou le gonflement du tube .10 en route vers le man-. drin 14.
Le tube 10 est divisé en deux nappes ou bandes 18 et 20 par une ou plusieurs lames de sectionnement 16 montées sur le mandrin 14. Les feuilles 18 et 20 sont en- suite amenées, en suivant des trajets distincts, à des rouleaux d'aplanissement 22 et 23 formant deux séries de rouleaux se trouvant à une certaine distance l'une de l'autre. La bande 18 passe, sous tension, alternativement sur un côté et sur le côté opposé des rouleaux 22 au contact de ceux-ci, en sui- vant un trajet en forme de S, tandis'que de la chaleur est appliquée à cette bande 18 par un dispositifde chauffage 24, de façon à repasser mécaniquement cette bande 18, pour la transformer en une bande exempte d'ondulations.
La bande 20 est repassée, de manière similaire, en la .faisant passer, sous tension, alternativement sur un côté et sur le côté opposé des rouleaux 23, tandis que le dispositif de chauffage 25 chauffe cett'e bande 20. Les bandes aplanies 18 et 20 conver- gent ensuite et passent entre des rouleaux de pinçage 26, après quoi elles sont enroulées ou soumises à un traitement ultérieur. Les bandes 18 et 20 peuvent aussi suivre des trajets distincts, plutôt que de converger entre les rouleaux 26. ' ,
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Le tube 10 peut être tiré sur le mandrin 14 et les bandes 18 et 20 peuvent être tirées de manière à passer sur les rouleaux d'aplanissement 22 et 23 respectivement par des moyens convenables, par exemple par les rouleaux de pinçage 26 ( entraînes par d es moyens non montrés).
La tension et/ou l'étirage.appliqués aux bandes 18 et 20, de même que le degré d'étirage ou d'orientation longitudinale appliqué au tube 10 peuvent être réglés à volonté, par exemple en ré- glant la vitesse de rotation des rouleaux 26.
Les bandes sont chacune chauffées, pendant qu'elles passent sur les rouleaux d'aplanissement 22 et 23, à une tempé- rature comprise entre la température de déformation à chaud à 4,62 kg/cm2 (ASTM D648-56) de la matière et une température supérieure d'environ 60 C à cette température de déformation à chaud, selon la composition de la bande aplanie. Cette @ température peut être aisément déterminée par les spéciaistes.
La température de déformation à chaud à 4,62 kg/cm2 (ASTM D648-56) est en relation avec la gamme de températures de ramolissement de polymères amorphes, tels que le polysty- rène, ainsi qu'avec la gamme des températures de fusion ou la température de transition de premier ordre des polymères cristallisés, tels que les polyoléfines, comme le polyéthylène.
Ainsi, une bande en polyéthylène de densité élevée qui a une température de distorsion à chaud à 4,62 kg/cm2 (ASTM D648-56) d'environ 60-83 0 est avantageusement chauffée à une tempé- rature comprise entre environ 110 C et environ 125 C tout en passant sur les rouleaux d'aplanissement 22 et 23. La nappe peut ensuite être convenablement refroidie, si on le désire, en vue de sa récupération tandis qu'elle peut aussi être soumise à d'autres traitements, par exemple à un section-
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nement de ses bords, comme cela est bien connu dans la tech- nique.
Une particularité importante de la présente inven- tion réside dans le fait que les rouleaux adjacents de chaque série de rouleaux d'aplanissement sensiblement parallèles se trouvent à une distance mutuelle supérieure à l'épaisseur de la nappe qui passe entre eux.. Cet intervalle permet à chaque partie de la feuille ou nappe de passer dans l'inter- valle entre les rouleaux adjacents, sans être en contact avec frottement avec une quelconque surface, ce qui permet aux ondulations ou aux plis existant dans la bande d'être librement éliminés par le jeu des tensions inhérentes à la feuille de matière plastique chauffée.
Ainsi, pendant la phase de repassage du procédé suivant l'invention, la feuille traitée est exempte de tout contact à friction avec une autre surface, lorsqu'elle passe entre les''rouleaux, ce quinpermet une élimination virtuellement complète des plis et des ondu- lations.
Les diverses compositions thermoplastiquesqui peu- vent être soit extrudées, soit extrudées et orientées, pour former un tube flexible ou une feuille flexible, conviennent pourtre utilisées dans le procédé suivant la présente inven- tion. Parmi ces matières thermoplastiques, on peut citer les polymères et copolymères de styrène, d'éthy- lène, de propylène et d'autres monomères vinyliques, de même que les polyhydroxyéthers thermoplastiques, les polyméthacry- lates, les polysulfones, les résines phénoxy, etc, comme le comprendront bien les spécialistes. On préfère utiliser le polyéthylène de densité élevée, le polyéthylène de faible densité, ainsi que le styrène.
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Le procédé suivant l'invention convient pour aplanir n'importe quelle feuille ou bande thermoplastique flexible, par exemple sous foxme d'une feuille ou d'une pellicule. La bande peut être obtenue de toute manière convenable, bien qu'elle soit a vantageusement obtenue par découpage d'un tube extrudé en matière plastique qui a été étiré ou orienté dans une ou plusieurs directions. On notera cependant que la bande peut aussi être obtenue par découpage d'un tube extrudé en matière plastique qui n'a pas été étiré, mais a simplement été refroidi jusqu'à, l'état autonome.
De plue, le procédé suivant l'invention peut être continu, c'est- à-dire qu'il peut être appliqué à un tube extrudé de manière continue, dont les bandes découpées sont aplanies de manière continue. Le procédé suivant l'invention peut aussi étre discontinu, comme dans le cas ou la feuille qui a été préparée précédemment est amenée aux rouleaux d'aplanissement, à partir d'un rouleau d'alimentation.
Lorsque la feuille amenée aux rouleaux d'aplanisse- ment a une forme partiellement tubulaire ou autre forme non- plane, elle tend à s'étaler ou à s'aplanir au contact des rouleaux, sans assistance,en particulier, lorsque la feuille a une épaisseur de 508 microns ou davantage. Cependant, des moyens d'espacement peuvent être utilisés, en aval des rouleaux d'aplanissement, pour favoriser l'étalement de la feuille ou bande, lorsqu'elle se rapproche des rouleaux. Ces moyens d'aplanissement sont avantageusement utilisés, lorsque la bande n'est pas plane et a une épaisseur de moins de 508 microns, pour éviter que la bande ne se replie sur elle-même, lorsqu'elle vient initialement en contact avec les rouleaux.
Le dispositif d'étalement particulier utilisé n'est pas criti-
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que et peut être d'un type quelconque bien connu des spécia- listes. Ainsi, on peut utiliser deux ou plus de deux paires dé rouleaux de pinçage, c'est-à-dire des dispositifs de gui- data des bords de la bande qui viennent en conta ct avec les partie Marginales de la bande et les écartent davantage lorsque la bande passe dans les intervalles de pinçage des paires de rouleaux*
Le tube en matière thermoplastique est de préfé- ronce$ expansé par passage sur un mandrin en une matière rigide, parexemple sur un métal, ce mandrin pouvant être constitua par un disque métgallique.
Cependant, le tube peut être expansé par n'importe quel dispositif approprié, par exemple en le faisant passer autour d'un fluide captif, tel qu'une bulle d'air/ou en le faisant passer autour d'un fluide captif et d'un mandrin rigide.
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Chaque série de rouleaux d'aplanissement comporte au moins deux rouleaux écartes l'un de l'autre et sensible- ment parallèles l'un à l'autre. On peut prévoir un nombre quelconque de rouleaux dans une ou plusieurs séries, selon le nombre de bandes qui sont aplanies en môme temps par le procédé suivant l'invention. Les rouleaux peuvent être fous ou entraînés à des vitesses égales ou différentes, pourvu qu'une tension soit maintenue dans la bande passant d'un rouleau à l'autre.
Les rouleaux d'aplanissement adjacents peuvent être à une distance quelconque l'un de l'autre, pourvu que cette distance soit supérieure à l'épaisseur de la bande à traiter, comme on l'a déjà indiqué.
On préfère que cette distance corresponde à au moins deux fois l'épaisseur de la bande à aplanir.
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De la chaleur est fournie à la bande passant sur des'cotes opposés des rouleaux adjacents par des dispo3itife de chauffage par rayonnement se trouvant à une certaine dis- tance d'un côté ou des deux côtés de la b ande. Cependant, la bande peut être chauffée par des moyens quelconques appropriés connus des spécialistes. Ainsi, les rouleaux d'aplanissement peuvent être chauffés individuellement ou ensemble par une source de chaleur placée à une certaine dis- tance dela bande à aplanir.
Comme on l'a déjà signalé la bande est chauffée à une température comprise entre la température de déformation à chaud de la matière à 4,62 kg/em2 (ASTM D648-56) et une température supérieure de 60 C à cette température de défor- mation,. Cependant, dans le cas où il s'agit de chauffer une bande en un polymère amorphe, tel que le polystyrène, on préfère la chauffer à une température comprise entre la température de translation de second ordre et une température supérieure de 30 C à cette température de transition, pendant que la bande passe entre les rouleaux d'aplanissement.
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