Procédé et appareil pour produire une feuille continue en un polymère organique
dont les molécules sont orientées suivant deux axes.
La présente invention est relative à la production de feuilles continues en polymères organiques dont les molécules sont orientées suivant deux axes, par chauffage dune masse d'un polymère organique, exempte de solvants, extrusion de cette masse sous la forme cl:un ruban et étirage longitudinal et transversal du ruban pour former la feuille et orienter les molécules du polymère.
Il est bien connu que la résistance dc certains polymères organiques, tels que les polymères synthétiques à longue chaîne, peut être notablement augmentée par étirage, de faeon à orienter les molécules dn polymère dans la ou les direetions suivant lesquelles l'effort est appliqué. Des exemples de ces polymères sont les composés ou dérivés vinyliques, tels que les polystyrolènes, le chlorure de vinyle ou les copolymères de ces composés ou dérivés ou ceux comportant ces composés ou dérivés.
I1 a été proposé de former des fenilles orientées suivant deux axes à partir d'un polymère organique en refonlant un ruban du polymère et en étirant simultanément le ruban dans des directions longitudinale et transversale pour orienter le polymère. nIais l'étirage longitudinal et transversal simultané soulève des objections, parce que l'effet d'orientation résultant dans une direction dépend de et est limité par l'effet d'orientation dans l'autre direction et ceci peut limiter les effets d'orientation dans les deux directions.
Ces limitations sont dues au fait que 1 'étirage longitudinal désiré est empêché par l'engage- ment des dispositifs d'étirage transversal relativement fixes avec les bords du ruban. De tels dispositifs peuvent également refroidir les bords du ruban, de faucon à s'opposer en ontre à l'étirage et à l'orientation longitudi- naux.
I1 a été également proposé de produire une feuille orientée en laminant une feuille préalablement conformée pendant qu'elle est dans un état plus ou moins plastique. Allais le procédé de laminage est très inefficace, parce que le polymère s'écoule beaucoup plus dans la partie centrale de la feuille dans une direction longitudinale qu'il ne le fait dans les parties marginales et un très faible écoule- ment transversal peut se produire entre les cylindres. Dans le laminage, le polymère ne peut pas toujours être maintenu aussi mon qu'on le désire, parce qu'il adhère ou colle aux cylindres.
En général, on peut dire qu'eu laminant un polymère organique pour former une feuille orientée, un contrôle de l'orientation est très difficile sinon impossible à la fois eu égard à la température et à la vise o- sité du polymère et à l'application de l'effort.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un appareil pour la production continue d'une feuille orientée suivant deux axes, grâce auxquels les inconvénients des procédés et appareils antérieurs peuvent être surmontés complètement ou en grande partie et une feuille orientée suivant deux axes peut être produite efficacement et à bon marche.
Les dessins annexés montrent un appareil conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; sur ces dessins:
La fig. 1 est une vue plus ou moins selié- matique en plan par-dessus et à échelle réduite dudit appareil, et dans laquelle certaines parties sont arrachées ou supprimées pour plus de clarté.
La fig. 2 est une vue en élévation coupée verticalement sous forme plus ou moins schématique. dc l'appareil représenté à la fig. 1 et dans laquelle certaines des parties représentées à la fig. 1 sont supprimées, tandis que d'autres non représentées à la fig. 1 sont indiquées.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale verticale d'un ruban d'épaisseur non luni- forme et des moyens de chauffage des fig. 1 et 2 montrant le chauffage d'un tel ruban.
La fig. 4 est une vue analogue à celle de la fig. 3 montrant le chauffage d'une forme différente de ruban de celle montrée à la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en plan par-dessus avec coupe horizontale et à plus grande échelle faite approximativement par la ligne 54 de la fig. 6 et montrant des cames au moyen desquelles l'étirage transversal du ruban est contrôlé.
La fig. 6 est une vue en élévation avec coupe Verticale et à plus grande échelle faite approximativement par la ligne 6-6 de la fig. 2 en regardant dans la direction des flèches.
La fig. 7 est une vue en plan par-dessus à plus grande échelle encore de l'une des pinces de l'appareil représenté aux fig. 1 à 6.
La fig. 8 est une vue partiellement en coupe verticale et partiellement en élévation latérale du dispositif de pinces montré à la fig. 7.
La fig. 9 est une vue en coupe transversale verticale faite approximativement par la ligne 9-9 de la fig. 8.
Se référant d'abord aux fig. 1 et 2, on voit que les principales parties de l'appareil comprennent un dispositif de refoulement S pour chauffer le polymère organique, le distribuer et le forcer à travers une filière de refoulement D sous la forme d'un ruban plat R, un groupe de cylindres C dont quatre sont représentés et sur lesquels passe le ruban R, un four O dans lequel les cylindres C sont montés et dans lequel la partie du ruban indiquée en R est étirée longitudinalement, comme expliqué ci-après, le four contenant une plaque chauffante H pour régler la température dans ce four,
un mécanisme de picage et d'étirage indiqué en général en G et comprenant deux séries sans fin de pinces opposées g pour saisir le ruban à étirer et une paire de cylindres entraineurs ou tendeurs indiqués en
P pour maintenir une tension longitudinale sur le ruban et sur la feuille.
Comme montré à la fig. 2, des moyens de chauffage H1 sont prévus dans le four O audessus de la partie R2 du ruban à l'endroit où celui-ci est étiré transversalement et un autre dispositif de chauffage indiqué en E2 est placé dans le four O an-dessus du ruban pour chauffer celui-ci avant le dispositif de chauffage H1.
Un troisième moyen de chauffage est prévu en Es en dessous du ruban et légèrement avant le moyen de chauffage H2.
Le dispositif de refoulement S peut être de construction connue et, comme représenté, comprendre un cylindre 11 comportant une chemise chauffante 12, dans laquelle circule un milieu chauffant convenable, tel que de l'huile, pour chauffer le polymère organique dans le dispositif de refoulement à la tempé- rature désirée. Le dispositif de refoulement contient une vis : 13 pour travailler le poly- mère organique pendant qu'iI est chauffé et pour le forcer à travers les conduits indiqués en 14 et 15 dans et à travers la filière D. Le dispositif de refoulement S est monté sur un support convenable, comme montré en 16, et la filière D peut être supportée en partie par sa connexion avec le dispositif de refoulement et par un support additionnel représenté en 17 et qui est monté sur le châssis 18.
Les cylindres C comportent des conduits les traversant pour la circulation d'un fluide contrôlant la température, de préférence un liquide de refroidissement, qui s'écoule dans l'un des cylindres par l'intermédiaire d'unie tuyauterie 19 et de ce cylindre dans les autres cylindres à travers des conduits en forme d'U 21, 22 et 23, le fluide étant évacué du dernier cylindre par l'intermédiaire d'une tuyauterie 24. Les cylindres C solit tous entraînés à la vitesse désirée au moyen dune chaîne 25 qui engrène avec des roues à chaîne montées sur les cylindres et dont l'une est in- diquée en 26, la chaîne 25 étant entraînée à son tour par une roue à chaîne 27 montée sur l'arbre 28 (fig.
2 et 6) qui est entraîné à son tour par une chaîne 29 par l'intermé- diaire d'un réducteur à engrenages 31. Cc réducteur à engrenages 31 est entraîné par l'in termédiaire d'un variateur de vitesse indiqué en 32 (fig. 2) qui comprend des poulies à étages, une, 33, solidaire du réducteur à engrenages et une, 34, montée sur l'arbre 88 entraîné par un moteur 35, comme expliqué ciaprès (voir fig. 6). La vitesse à laquelle les cylindres C sont entraînés peut être modifiée en déplaeant la courroie 32a sur les poulies à étages, comme on le comprendra facilement.
Tout autre variateur de vitesse approprié peut être utilisé à la place du variateur 32.
Le four O entoure le ruban immédiatement à partir de l'endroit où il est refoulé de la filière D jusqu'à l'endroit où la feuille peut être exposée à l'atmosphère, comme nion- tré, par exemple, à la fig. 2. Le four O est prévu non seulement pour un contrôle de la température dn ruban, mais empêche également des courants d'air de venir au contact du ruban, courants d'air qui pourraient refroidir ce ruban et contrarier les opérations d'étirage.
Le dispositif de chauffage H peut être de tout type connu et, comme représenté, il peut être du type à plaque creuse comportant des tuyauteries d'entrée et de sortie 37 et 38 pour l'amenée et l'évacuation d'un fluide de chauffage convenable tel que de l'huile.
Comme il sera plus complètement expliqué ci-après, le chauffage de la partie Rl du ruban par le dispositif de chauffage H peut être modifié transversalement au ruban au moyen du bloc 41 (fig. 1, 2 et 3) ou de blocs 42 et 43 (fig. 4).
Le dispositif de chauffage H1 peut être du type à serpentin comprenant plusieurs serpentins 45, dans lesquels un fluide de chauffage, tel que de l'huile, est admis par une tuyauterie 46 et desquels le fluide de chauffage peut être évacué par des vannes de réglage 47 conununiquant avec la tuyauterie d 'évacuation 48.
Par un réglage des vannes, une variation de température dans le sens longitudinal peut être maintenue sur la feuille ou la température de la surface de la feuille peut être maintenue uniforme ou à toute températnre désirée.
Le dispositif de chauffage H ;, peut être un dispositif de chauffage à résistance électrique de type connu auquel du courant est amené par des conducteurs 51. Le dispositif de chauffage II ; représenté est du type à gaz sons la forme d'un brûleur qui, comme indiqué à la fig. 1, s'étend transversalement en dessous du ruban près de l'extrémité du dispositif de chauffage H.
Considérant maintenant la eonstruetion du mécanisme de pinçage et d'étirage G, on voit que des pinces g sont disposées sous forme de deux ; séries sans fin qui peuvent être, comme représenté, supportées et actionnées par des convoyeurs de construction identique des deux côtés de l'appareil, c'est-à-dire sur les bords opposés du ruban ou feuille. Les pinces g peuvent également être de construe- tion identique, de sorte que la description d'une seule suffira.
Chaque pince g constitue une partie du dispositf de pincage monté sur les convoyeurs respectifs pour un déplacement transversal vers l'extérieur du ruban ou feuille en vue d'effectuer un étirage transversal et d'éten dre la feuille et à l'intérieur de l'appareil en vue de permettre le pinçage du ruban étroit avant l'étirage transversal. En outre, chaque pince est montée de manière pivotante, de façon qu'elle puisse prendre élastiquement une position parallèle au bord de la feuille sans tenir compte si le bord de la feuille est parallèle à l'axe de l'appareil ou s'il forme un angle avec lui.
Comme mieux montré aux fig. 7, 8 et 9, chaque pince g comprend une mâchoire supá- rieure 54 et une mâchoire inférieure 55. Zla mâchoire supérieure est montée sur un pivot 54a, vertical sur un levier 56 articulé sur un axe 57. La mâchoire inférieure 55 est montée sur un pivot 55a, vertical sur une barre 58 fixée par des vis, comme représenté, sur un eoulisseau 59 monté sur un guide 61. Le pivot 57 pour le levier 56 est monté dans des organes 62 et 63 prévus sur le coulisseau 59 et qui servent également de guides pour l'extrémité arrière du levier 56.
Les mâchoires 54 et 55 sont rainurées, comme indiqué en 64, pour mettre une bonne prise sur le bord du ruban et l'empêcher r de sortir d'entre les mâchoires. La mâchoire 54 est maintenue élastiquement perpendiculaire au levier 56 et au guide 61 par un ressort de tension 54b et la mâchoire 55 est maintenue d'une manière analogue dans une telle position par un ressort de tension 55b qui lui est relié, comme représenté.
Ces ressorts permettent. à la pince g de se régler élastiquement pour tout changement de direction du bord de la feuille et plus spécialement de pivoter d'un certain angle par rapport au guide 61 quand le ruban est étiré transversalement et a ses bords divergents.
Ce pivotement des pinces les empêehe de plisser ou de tordre de toute autre manière le ruban, ce qui se produirait si les mâchoires des pinces ne pouvaient tourner horizontalement.
On comprendra que les ressorts de tension 54b et 55b servent à ramener la pince Jans une position perpendiculaire au guide 61 lorsque l'étirage transversal est terminé et que les bords de la feuille sont parallèles l'un à l'autre et à l'axe de l'appareil.
Le coulisseau 59, qui supporte la pince g, est déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur sur le guide 61 par engagement du galet 66 prévu à la partie inférieure du coulisseau avec des cames qui seront décrites plus loin et qui sont disposées pour déplacer les pinces vers l'intérieur en vue de saisir le ruban et vers l'extérieur pour lui appliquer une tension transversale.
La pince g est maintenue normalement fermée par un ressort de compression 67 disposé entre la face supérieure du coulisseau 59 et l'extrémité externe du levier 56. La pince est ouverte par application d'une pression sur un bouton 68 prévu sur l'extrémité externe du levier 56 et au-dessus du ressort 67.
Cette pression est appliquée successivement aux pinces, lorsqu'elles sont amenées en position pour saisir le ruban, au moyen d'une came fixe réglable 68a (fig. 2j, le bouton étant amené en engagement avec une extré- mité de la came et enfoncé pour ouvrir la pince et ensuite amené hors d'engagement avec la came pour permettre à la pince de se fermer sur le bord du ruban. D'une manière analogue, chaque pince est ouverte pour libérer la feuille au moyen d'une came 68b située près de l'extrémité du mécanisme G (fig. 2).
Après libération de la feuille, la pince est fermée et reste fermée jusqu'à être ouverte à nouveau par la came 68a.
Le convoyeur pour chaque rangée ou série de pinces g comprend une paire de chaînes, comme mieux montré à la fig. 5, dans laquelle les brins inférieurs d'une chaîne intérieure 71 et d'une chaîne extérieure 72 sont représentés. La chaîne 71 est entraînée par une roue à chaîne 73 montée sur un arbre d'entraînement 74 et passe sur une roue à chaîne folle 75 montée sur un arbre 76 à l'au tre extrémité du mécanisme.
D'une manière analogue, la chaîne 72 est entraînée par une roue à chaîne 77 montée sur l'arbre 74 et passe sur une roue à chaîne folle 78 montée sur l'arbre 76
L'arbre 74 des roues à chaîne motrices porte une roue à chaîne 79 sur l'extrémité in- térieure de cet arbre qui engrène avec et est entraînée par une chaîne 81 à partir d'unie roue à chaîne 82 montée sur un arbre 83.
L'arbre 83 porte une roue à chaîne principale 84 entraînée par une chaîne 85 à partir d'une roue à chaîne 86 (voir fig. 2) montée sur un arbre 87 qui est mû à partir de l'arbre d'e ! l- traînement principal 88 au moyen d'un embrayage 89.
Comme montré à la fig. 6, l'arbre 88 porte une poulie 91 sur laquelle passe une courroie 92 qui passe également sur une poulie 9 : S montée sur l'arbre 94 du moteur 35. Le moteur 35 et la poulie 93 sont montés sur un coulisseau 95 réglable par des moyens eompIenant le volant à main 96 pour modifier la vitesse à laquelle le moteur entraîne l'arbre 88. Cette variation de vitesse résulte du eílall- gement de la position radiale de la courroie 92 sur la poulie 93 qui, bien que cela ne soit pas représenté sur les dessins, est construite de façon que, lorsque le moteur est déplacé vers ou éloigné de l'arbre 88, la courroie 92 se déplace vers l'extérieur ou vers l'intériellr de la poulie.
La construction d'un tel variateur de vitesse est bien connue en soi et n'a pas besoin d'être décrite plus en détail, ni représentée.
L'arbre 83 (fig. 5), à partir duquel les chaînes 71 et 72 sont entraînées, comme décrit ci-dessus, entraîne également l'autre paire de chaînes pour l'autre série de pinces dont l'une des chaînes est indiquée en 71a à la fig. 5.
Dans ce but, l'arbre 83 est pourvu d'une roue à chaîne supplémentaire 82a et d'une chaîne d'entraînement 81a passant sur une roue à chaîne 79a de l'arbre 74a. Une description plus étendue de cette autre paire de chaînes et de leur entraînement est inutile, parce que dans la réalisation représentée, ces organes sont les doubles des organes correspondants pour les chaînes 71 et 72.
Les diverses pinces sont reliées aux chaînes telles que les chaînes 71 et 72 par des chaînons à galet 71b et 72h boulonnés respectivement sur ]es: extrémités internes et externes des guides 61, comme montré aux fig. 5 et 8. Les chaînons à galets 71b et 79b constituent des parties des chaînes 71 et 72 respectivement, des chaînons complémentaires 71c et 72e (fig. 5) étant interposés entre les chaînons à galets des pinces adjacentes.
On comprendra que les arbres des roues à chaînes et les arbres d'entraînement sont con venablement tourillonnés dans le châssis F du mécanisme G.
Le brin supérieur des guides 61 est guidé à ses extrémités et est ainsi obligé de se déplacer dans un plan horizontal par des gui- des indiqués en 61a et 61b (fig. 1 et 6) et montés sur la partie supérieure de châssis F au moyen de supports 61e et 61d. Le brin in- férieur des guides 61 coulisse également sur des cornières 61e et 61f montées dans le châssis F au moyen de supports en fer cornière 61g et 61h.
Considérant maintenant les dispositifs à came pour contrôler le déplacement intérieur et extérieur des coulisseaux 59 en vue de produire les déplacements correspondants des pinces g et se référant plus spécialement aux fig. 1, 5 et 6, on voit que, lorsque les pinces dans le brin inférieur se déplacent vers l'arrière de l'appareil, les galets 66 prévus sur les guides 59 viennent en contact avec la came rectiligne 101 disposée en diagoiiale (fig. 5 et 6). La came 101 est maintenue en position horizontale dans le châssis F par des cornières transversales 101a et 101b (fig. 5).
Une came analogue (non représentée) est prévue dans le même but de l'autre côté de l'ap- pareil. Ainsi, un déplacement initiai intérieur est imprimé aux pinces lorsqu'elles atteignent l extrémité de leur parcours dans le brin inférieur et avant qu'elles aient tourné et passent dans le brin supérieur.
Lorsque les pinces ou ensembles de pin qage se déplacent dans le brin supérieur du eonvoseur, les galets 66 de l'une des série. des ensembles de pinçage viennent sueeessi- vement en contact avec une came 102 montée de manière réglable sur la grille 103. Ceci sert à impartir un autre déplacement intérieur aux guides 61 et aux pinces portées par ceux-ci, ce mouvement intérieur étant aidé par une came additionnelle 104 (fig. 5) dont le champ extérieur 105 vient en contact avec les galets près de la fin de leur engagement avec la came 102. La came 104 est conformée de façon à avoir un champ dirigé vers l'extérieur 106 pour provoquer le mouvement initial extérieur des glissières 61 et des pinces portées par celles-ci par suite de son action sur les galets 66.
Le mouvement extérieur ultérieur des galets est effectué par une came relativement longue 107 en plusieurs tronçons qui est éga Iement montée sur la grille 103 et qui est réglable sur celle-ci comme il va maintenant être décrit.
Comme montré aux fig. 1 et 6, les cames : 102, 104 et 107 sont prévues pour deux séries de chaînes convoyeuses pour l'actionnement des séries respectives de pinces portées par ces chaînes vers l'intérieur et vers l'extérieur du mécanisme G de façon que les mêmes mouvements soient impartis aux pinces opposées et ee dans des directions opposées.
Les cames 102 et 104 sont fixées au moyen de vis 102a et 104a sur des coulisseaux 102b montés pour être réglables transversalement dans les fentes ou rainures de la grille 103.
Ainsi, les cames 102 et 104 peuvent être réglées vers l'intérieur et vers l'extérieur comme un tout pour modifier le trajet de déplace- ment des pinces g, ce réglage étant effectué au moyen d'une vis 102e qui est montée de manière à pouvoir tourner dans un support 102d fixé sur la grille 103 et qui est vissée dans nne oreille 102e fixée sur la face inférieure de la came 102.
La came 107 comprend les tronçons 107a, 107b, 107c, 107d et 107e, le tronçon 107a étant relié de manière pivotante en 107f à la came 104. Le tronçon 107a est à son tour relié de manière pivotante au tronçon 107b, le tron jeton 107b au tronçon 107e et le tronçon 107e au tronçon 107cul. Chacun des tronçons est pourvu dune lumière longitudinale, comme indiqué en 107g.
Le réglage de la came 107 en plusieurs tronçons est effectué en partie par le réglage de la came 102 au moyen de la vis 102e et au moyen de la vis supplémentaire 108, 108au, 108b, 108e et 108d (fig. 5). Lesdites vis sont montées sur la face inférieure de la grille 103 par des supports tels qu'indiqués en 109 et sont reliées aux troncons de came respectifs par des écrous tels qu'indiqués en 110 dans lesquels sont vissées les vis, chaque écrou com- portant un ergot ou téton 111 qui s'étend extérieurement dans la lumière 107g du troncon de came associé.
A partir de la description précédente des cames 102 et 104 et des cames 107 et de leurs moyens de réglage respectifs, on voit que les trajets de déplacement des deux séries de pinces g peuvent être changées en accord avec les modifications désirées de la largeur de la partie Rl du ruban à l'endroit où celui-ci est saisi initialement par les pinces et de façon à étirer le ruban en feuilles de différentes largeurs. La vitesse de l'étirage transversal peut également être modifiée et est contrôlée en modifiant la forme de la came 107 en changeant les positions de ses tronçons.
Ainsi, les tronçons 107a et 107b peuvent être déplacés vers l'intérieur ou vers l'extérieur au moyen des vis 108 et 108a pour changer la forme de cette partie de la came 107 constituée par ces tronçons qui produisent l'étirage transversal (voir fig. 5). Les tronçons 107e et 107d peuvent être et sont de préférence réglés suivant une ligne rectiligne parallèle à l'axe du mécanisme et du ruban, de sorte que les bords du ruban sont maintenus et peuvent être orientés pour être parallèles l'un à l'autre pendant qu'ils sont maintenus sous tension par les pinces g. Le tronçon 107e est de préférence réglé de façon à être divergent vers l'extérieur par rapport au tronçon 107d d'une quantité suffisante pour dégager les pinces de la feuille après que ces pinces ont libéré celle-ci, comme montré à la fig. 2.
On comprendra que les deux séries de cames qui contrôlent le déplacement des deux séries de pinces sont habituellement réglées suivant des positions équidistantes de l'axe du mécanisme G et du ruban ou feuille, de façon que les trajets des pinces de chaque paire opposée soient disposées de manière analogue et que le ruban soit étiré et con- formé syniétmquement par rapport à son axe.
Dans le fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus pour la mise en ceuvre du procédé, le polymère organique à partir duquel une feuille orientée suivant deux axes doit être formée est chauffé dans de bonnes conditions de travail dans le dispositif de refoulement X, alors qu'il est dans un état exempt de solvant, refoulé de manière continue à travers la filère D et entraîné de manière continue par les cylindres C et étiré d'abord longitudinalement et ensuite transversalement par les pinces g pendant qu'il est maintenu à une ou à des températures prédéterminées dans le four O au moyen des dispositifs de chauffage H et Hl et, Si on le désire,
des dispositifs de chauffage supplémentaires H2 et Ha. De préférence, le polymère organique est chauffé dans le dispositif de refoulement S à une température notablement plus élevée que celle à laquelle l'étirage est accompli dans le four O de façon à le refouler dans un état aussi homogène que possible et à faciliter le refoulement du polymère sous la forme d'un ruban. Lorsque le polymère est ainsi ehauffé, il est nécessaire de réduire notablement sa température pour l'étirage et l'orientation.
En d'autres termes, l'étirage et l'orientation sont accomplis habituellement à une température notablement inférieure à celle à laquelle le polymère est chauffé pour le refoulement.
Cette réduction de température peut être effeetuée par les cylindres C par circulation d un fluide réfrigérant dans ces cylindres.
Le ruban refoulé passe autour des cylindres C et est entraîné par eux à une vitesse prédéterminée obtenue par un réglage convenable du variateur de vitesse 32. De préférence, les cylindres C sont entraînés à une vitesse telle que l'épaisseur du ruban R entre la filière et le premier cylindre ne soit pas sensiblement réduite. L'entraînement du ruban par les cylindres C peut être facilité en contrôlant la température des cylindres de façon que le ruban adhère quelque peu à ceux-ci.
De préférence, l'effet de température des cylindres sur le ruban est réglé de façon à refroidir superficiellement le ruban, en laissant plus ou moins de chaleur dans le ruban pour aider à le réchauffer à la température prédéterminée ou choisie pour les opérations d'étirage. Le refroidissement et le réehauffage du ruban aident à l'amener à une température en principe uniforme sur toute sa section.
Habitnellement, le réchauffage du ruban dans le four O est aidé par le dispositif de chauffage H. Le four et le dispositif de chauffage sont suffisamment longs pour permettre l'étirage longitudinal et l'allongement du ruban désirés de préférence sans étirage transversal et pour pennettre un conditionnement thermique prédéterminé du ruban.
Dans ces conditions d tière isolante peuvent être placés sur le dispositif de chauffage ff pour limiter le chauf- fage de ces parties marginales.
L'étirage longitudinal de la partie RX du ruban est effectué par la traction longitudinale sur cette partie exercée par les pinces g lorsqu'elles entraînent de manière continue le ruban et la feuille à travers l'appareil. La valeur de l'allongement du ruban est prédéterminée par les vitesses relatives auxquelles les cylindres Css et les pinces g sont entraînées.
Ces vitesses relatives peuvent être- réglées au moyen du variateur de vitesse à partir du moteur 35 vers les chaînes du convoyeur des pinces, c'est-à-dire au moyen du volant 96 (fig. 6) et par le variateur de vitesse 32 (fig. 2) au moyen duquel les cylindres C sont entraînés.
La vitesse linéaire des pinces g est de préférence plusieurs fois plus grande que celle des cylindres C. Par exemple, la vitesse linéaire des pinces peut être approximativement quatre fois plus grande que celle des cylindres.
Pendant que quelques-lmes des pinces g effectuent l'étirage longitudinal de la partie
R1 du ruban, d'autres pinces étirent trans versalement la partie R, 2l du ruban du fait du déplacement extérieur des pinces opposées produit par les cames 107.
On comprendra que la vitesse et l'impor- tance de cet étirage transversal seront prédéterminées par le réglage des cames. La partie R2 du ruban est de préférence maintenue à une température choisie ou prédéterminée la mieux adaptée à l'orientation du polymère organique du ruban au moyen du dispositif de chauffage IIî et, si nécessaire ou désirable, au moyen du dispositif de chauffage supplémentaire Z. z. Celui-ci peut être utilisé pour la production d'une feuille mince inhabituelle, par exemple d'une feuille d'épaisseur comprise entre 0,05 et 0,127 millimètre.
Ceci est habituellement néeessaire du fait qu'une feuille exeessivement mince refroidit très rapidement lorsqu'elle est étirée et, à moins d'être maintenue à la température désirée, la feuille peut se déchirer durant l'étirage.
Habituellement, le dispositif de chauffage Il3 ne sera pas employé durant le fonction nenient normal, mais il est utilisé pour ehauf- fer le ruban quand l'appareil est mis en route au début de façon à aider l'étirage de ce ruban de manière que les bords puissent être dégagés à l'endroit où les pinces peuvent les saisir.
Lorsque les pinces ont étiré le ruban transversalement à sa largeur finale, celui-ci peut sortir du four dans l'atmosphère pour lui permettre de refroidir. La partie du ruban en R3 est soumise à ce refroidissement qui se poursuit pendant que la feuille ou ruban est encore saisie et maintenue sous tension par les pinces jusqu'à ce que la température du ruban tombe en dessous de la température de transition du polymère organes que.
Par température de transition , on entend la température à laquelle il fat porter une feuille, tige, etc., formées à partir du polymère lui-même pour provoquer une réduetion appréciable des tensions internes, une diminution rapide de la résistance mécanique à la rupture, le développement d'une forte élas ticité et l'apparition d'un écoulement excessif à froid. En dessous de cette température, lesdits phénomènes se font trop lentement pour présenter une importance pratique.
En ce qui concerne l' écoulement excessif à froid , on sait qu'une matière plastique présente une certaine tendance à la déformation à n'importe quelle température, même basse, mais ce n'est qu'à partir d'une tempé- rature donnée, qui est la température de transition, que cette déformation ou écoule- ment de la masse devient parfaitement visi bic et pour ainsi dire excessive.
La température de transition du polymère peut être déterminée par le procédé décrit dans Température de transition et dilatation volumétrique des matières plastiques par Fred E. Wiley paru dans Industrial and
Engineering Chemistry , voîmne 34, page 1052, de septembre 1942. Si on le désire. un refroidissement forcé peut être utiiisé pour abaisser la température du ruban.
Les pinces n'ont pas besoin d'être libérées de la feuille immédiatement après que sa température est tombée en dessous de la température de transition du polymère, mais elles ne doivent pas être libérées avant ce iaonicnt, parce que si cela était, un relâchement de l'orientation pourrait se produire.
La fig. 1 montre que les pinces ont été libérées de la partie R4 de la feuille et déplacées vers l'extérieur de ses bords de façon que ces pinces puissent être entraînées vers le bas en dessous de l'appareil sans toucher la feuille.
De e préférence, une tension longitudinale est maintenue sur la feuille et le ruban par les cylindres tendeurs P, de façon à supprimer ou empêcher un relâchement longitudi- nal de l'orientation pendant l'étirage transversal et pendant que le ruban ou feuille est refroidi à ou en dessous de la température de transition. Dans le cas où ce relâchement se produit, il peut être compensé par un allongement excessif de la partie R1 du ruban; par exemple par un allongement supérieur à dix pour cent (10%) et allant jus- qu'à vingt pour cent (20%) en plus de celui requis pour l'orientation longitudinale prédéterminée dans la feuille terminée.
Bien que, dans la eonstruetion représentée, l'étirage transversal soit effectné seulement par le déplacement transversal vers l'extérieur des pinces, l'étirage transversal peut être aidé ou augmenté en disposant les séries de chaînes convoyeuses, qui portent deux séries de pinces, de manière divergente l'une par rapport à l'autre, de façon que les extrémités des séries de chaînes soient plus écartées à l'extrémité de sortie de l'appareil qu'elles ne le sont à l'autre extrémité de l'appareil.
Le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent être utilisés pour produire une feuille orientée suivant deux axes à partir de divers types de polymères organiques et, notamment, à partir de polystyrolènes en partant, par exemple, de poudre de moulage de polystyrolène qui aient un poids moléculaire approximativement compris entre 30 000 e 200 000 et un poids moléculaire moyen compris entre 70 000 et 100 000.
Des articles produits à partir de polystyrolènes sont ordinairement très brillants, mais, étant du type de polymère à chaîne longue et contenant des molécules relativement longues, le polymère peut être considérablement renforcé par application de tensions directiotînelles pour orienter les molécules dans la direction d'ap -E > lication de la tension.
Bien qu'il soit diffi cile de former un ruban de polystyrolènes de viscosité uniforme et de l'orienter, ces diffi- cuités sont surmontées en grande partie ou complètement par la présente invention en premier lieu par suite de la manière suivant laquelle le polymère est chauffé et la tempé- rature du ruban contrôlée, en deuxième lieu par suite de l'accomplissement des étirages longitudinal et transversal en des phases séparées dans des conditions contrôlées d'appli caution de l'effort et en troisième lieu par les moyens pour étirer le ruban grâce auxquels un effort ou tension suffisant peut être appliqué au moment convenable pour obtenir un degré élevé d'orientation dans la feuille terminée.
Dans la production de feuille orientée sui- vant deux axes à partir de polystyrolènes et conformément à la présente invention, la poudre de moulage de polystyrolènes peut être chauffée à une température de 187,60 C ou à une température plus élevée dans le dispositif de refoulement S, refroidie superficiellement par les cylindres C, par circulation d'eau dans ces cylindres, à 71,30 C environ, étirée longitudinalement pendant qu'elle est maintenue à une température de 122,80 C environ et étirée transversalement pendant qu'elle est maintenue à une température de 1.23,0" C environ. Il peut y avoir une baisse de températurc du ruban entre les cylindres C et le point où le ruban est saisi par les pinces g.
Après que le ruban a été étiré à la largeur finale de la feuille, il est refroidi en dessous de la température de transition des polystyro- lènes qui est de 82,20 C pendant qno le ruban est maintenu sous tension par les pinces g.
Après quoi, au moment désiré, les pinces peuvent être dégagées de la feuille.
L'étirage longitudinal peut résulter d'non allongement du ruban de trois à quatre fois l'imité de longueur avant allongement, cet allongement ramenant la largeur du ruban à environ 0,58 à 0,50 fois la largeur qu'il présentait lors de son refoulement de la filière
D. D'une manière analogue, l'étirage trans-versal peut augmenter la largeur de trois à quatre fois celle du ruban refoulé de la filière D, la largeur finale étant à peu près six à huit fois celle du ruban juste après qu'il a été étiré longitudinalement.
Aux températures choisies d'étirage spécifiées dans l'exemple ci-dessus, on obtient une feuille qui est bien orientée parce que, à ces températures, la vitesse de relâchement d'orientation sous tension est relativement faible et le relâchement total n'est pas notable en un temps d'lue minute.
De préférence, les étirages transversal et longitudinal sont conduits de façon que l'orientation et la résistance de la feuille soient égales dans les deux directions indiquées. Toutefois, l'étirage peut être conduit de façon que l'orientation dans une direction soit supérieure à celle dans l'autre direction d'une quantité prédéterminée.
Diverses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil ci-dessus dé crits sans sortir du cadre de la présente invention.
REVENDIC ATIONS :
I. Procédé de préparation d'une feuille continue, en un polymère organique dont les molécules sont orientées suivant deux axes, caractérisé par le fait qu'on chauffe un polymère organique, exempt de solvant et dont les molécules sont susceptibles d'être orientées jusqu'à la température de travail et qu'on le refoule d'une façon continue à travers une filière sous la forme d'un raban, qu'on applique à ce ruban, maintenu à une température à laquelle les molécules du poly- mère sont susceptibles d'être orientées d'une façon appréciable par l'application de tensions, ime tension longitudinale en l'éi.
irant dans le sens de sa longueur, puis une tcn- sion transversale réalisée en écartant l'un de l'autre les bords de la partie allongée du ruban, jusqu'à ce que cette partie ait atteint approximativement la largeur finale de la feuille, qu'on abaisse la température de ia feuille ainsi formée, tout en maintenant ladite tension transversale, à une valeur inférieure à la température de transition du polymère, et qu'ensuite on supprime la tension transversale.