Procédé de fabrication d'une feuille continue en polymère thermoplastique
et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une feuil] e continue en polymère thermoplastique et une installation pour la mise en oeuvre Ide ce procédé.
Le procédé faisant l'objet de l'invention cst caractérisé en ce qu'on chauffe un polymère dépourvu de solvant à la température nécessaire pour l'extruder, en ce qu'on l'ex tnuie à ladite température hors d'une trémie sous la forme d'un ruban chaud continu, en ce qu'on festonne ledit ruban sur une série de cylindres, en ce qu'on maintient le premier desdits cylindres à environ 160 C, en ce qu'on maintient les cylindres de festonnage subsé- quents à une température en dessous de ladite température d'extrusion, mais au-dessus du point de ramollissement du polymère,
en ce qu'on effectue l'étirage et la traction dudit ruban hors desdits cylindres à une vitesse plus grande que la vitesse d'extrusion et en ce qu'on refroidit le ruban lors de l'étirage.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est caractérisée en ce qu'elle comprend ime trémie pour l'extrusion sous forme de ruban du polymère à la température nécessaire pour l'extruder, des moyens d'étirage du ruban pour étirer le ruban à une vitesse plus grande que la vitesse d'extrusion, des moyens disposés entre la trémie et lesdits moyens d'étirage pour le refroidissement su perficiel de chaqne partie du ruban extrudé, lesdits moyens intermédiaires comprenant une pluralité de cylindres de festonnage du ruban, des moyens pour faire varier le degré d'enveloppement du ruban autour desdits cylindres pendant que ledit ruban est étiré à travers lesdits moyens intermédiaires,
et des moyens pour maintenir le premier desdits cylindres à environ 160 C et pour maintenir les cylindres de festonnage subséquents à une température en dessous de la température d'extrusion, mais au-dessus du point de ramollissement du polymère.
Une mise en oeuvre particulière du procédé faisant l'objet de l'invention est décrite ei dessous, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé qui représente une forme d'exécution particulière de l'installation servant à cette mise en oeuvre et donnée à titre d'exemple.
Fig. 1 est une vue en élévation latérale et en partie en coupe de ladite forme d'execu- tion, la coupe étant effectuée suivant la ligne I-I de la fig. 3.
Fig. 2 est une vue plus détaillée, également en élévation latérale et à échelle plus grande d'nue partie de l'installation de la fig.1.
Fig. 3 est ime vue de cette partie en coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2.
Fig. 4 est une vue de cette partie en coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
En se reportant à la fig. 1, l'on verra que les parties principales de l'installation représentée sont: une trémie d'extrusion D à travers laquelle on peut forcer, par exemple, au moyen d'un dispositif d'introduction forcée, m polymère organique chauffe, tel que du polystyrène, et l'extruder sous la forme d'un ruban plat R; un groupe C de quatre cylindres de festonnage, la position de deux de ces cylindres pouvant être réglée de manière à faire varier, entre des limites étendues, l'importance de l'enveloppement du ruban R, et des moyens d'étirage indiqués en G pour l'étirage du ruban en une feuille à molécules orientées. La trémie D est montrée plus ou moins schématiquement.
Les moyens d'étirage comprennent des griffes G pour tenir le ruban R lors de l'étirage.
En se reportant plus particulièrement au groupe de cylindres de festonnage G, il y a quatre cylindres actionnés 1, 2, 3 et 4, supportés de manière à pouvoir tourner dans un châssis approprié et parallèles l'un à l'autre.
Les cylindres 1 et 4 sont supportés dans des paliers fixes situés de telle manière que le cylindre 1 se trouve adjacent à la trémie D et en contact avec la face inférieure du ruban
R, et le cylindre 4 se trouve éloigné de la trémie et en contact avec la face supérieure du ruban quand ce dernier est étiré en direction horizontale par les griffes G depuis la trémie. Les cylindres 2 et 3 sont. situés entre les cylindres 1 et 4 et sur les côtés opposés, auqdessus et en dessous du ruban R, les cy- lindres 2 et 3 ayant des paliers mobiles permettant d'interchanger les positions des cylindres l'une par rapport à l'autre.
Ainsi, comme on peut le voir dans la fig. 1, le cylindre 2 peut être déplacé d'une position audessus du cylindre 3 et hors contact avec le ruban R, en contact enveloppant et dans une position en dessous du cylindre 3, en feston nant ainsi le ruban.
Pour les détails du groupe C, on peut se reporter aux fig. 2 et 3. Ce groupe comprend un châssis de base 5 ayant une paire d'éléinents latéraux verticaux parallèles espacés 6 et 7 dans lesquels les cylindres 1 et 4 sont montés de manière à pouvoir tourner. Dans les éléments latéraux 6 et 7 sont prévues des ouvertures circulaires opposées dans lesquelles des chemins de support 6a et 7a supportent, de manière à permettre leur rotation, des éléments d'extrémité circulaires 8 et 9 servant de support des cylindres 2 et 3. Deux fers en
L, 10 et 11, sont soudés à leurs extrémités aux éléments circulaires d'extrémité 8 et 9. Cha cun des éléments d'extrémité 8 et 9 présente quatre rainures circulaires 12 équidistantes dans lesquelles sont fixés des galets 13 en contact avec les chemins 6a et 7a.
Les cylindres 2 et 3 sont disposés diamétralement l'un par rapport à l'autre dans la paire d'éléments circulaires d'extrémité 8 et 9
dont la position est réglable entre des limites
qui dépassent quelque peu 1800. Une roue hélieoïdale 14 ayant une denture 15 découpée
sur un peu plus de 1800 de sa périphérie est
fixée au moyen de boulons 15a à la plaque d'extrémité 8. Une vis sans fin 16 actionnée
à la main est prévue pour orienter angulai
rement les éléments 8 et 9 et les cylindres
2 et 3 dans une position désirée entre les
limites permises par les dents 15.
Un doigt in
dicateur 17 est prévu pour placer facilement
les cylindres 2 et 3 dans les positions requises, et un mécanisme de verrouillage 18 actionné
à la main est également prévu pour fixer la
vis sans fin 16 et la roue hélicoïdale 15 et,
par conséquent, les cylindres 2 et 3 dans la
position de réglage requise.
En se reportant maintenant aux détails
des cylindres de festonnage 1, 2, 3 et 4, ils se
ressemblent dans leur construction et arran
gement des parties et, par eonséquent, la des
cription de l'un d'eux suffira comme descrip
tion de tous. Plus particulièrement, chaque
cylindre comprend un arbre interne 19 espacé
d'un arbre concentrique extérieur 21 et monté
à rotation, par exemple au moyen de coussi
nets 20. L'espace annulaire entre les arbres
internes 19 et 21 constitue un chenal 22 pour
l'écoulement de fluide de refroidissement pou
vant y être alimenté par les alésages concen
triques 24 et des passages communicants 23
disposés radialement près des extrèmités des
arbres internes 19.
Des anneaux de bourrage
appropriés 25 sont prévus pour réduire la
perte de liquide de refroidissement de l'espace
situé entre les extrémités des arbres coneen triques 19 et 21.
Chacun des arbres externes est bui-meme monté à rotation au moyen de coussinets 26 dans les plaques circulaires d'extrémité 8 et 9, les colliers 27 étant prévus pour réduire le jeu d'extrémité dans les coussinets. Egalement fixés à l'arbre externe 21 de chaque cylindre 1 à 4 inclusivement se trouvent des pignons la, 2a, 3a et 4a, qui, avec une chaîne 28, forment les moyens servant à l'entraînement des cylindres. Ainsi que montré dans les fig. 1 à 4, des pignons supplémentaires 29 et 30 sont montés, de manière à pouvoir tourner et espacés dans le sens vertical, sur des saillies 31 et 32 fixées au châssis 5.
Un autre pignon 33 est monté à rotation, en alignement avec les autres pignons, sur un bras articulé 34, le pignon 33 et le bras 34 constituant un mé canisme de rappel pour la chaîne quand les positions des cylindres 2 et 3 sont déplacées entre les limites permises par l'engrenage hé licoïdal 1.5 5 et la vis sans fin 16.
La chaîne 28 est aetionnée par un pignon moteur 35 qui, à son tour, est actionné par un mécanisme d'actionnement à vitesse variable ou autre source d'énergie appropriée (non montrée), par exemple au moyen d'une chaîne 36 et d'un pignon 37 monté sur l'arbre moteur 35a.
Lors du fonctionnement de l'installation représentée, le polymère organique, tei que le polystyrène, est chauffé à une température d'extrusion de 1880 C et pendant qu'il est en core libre de tout solvant, il est extrudé d'une manière continue à travers la trémie D sous la forme d'un ruban R. Celui-ci est porté de manière continue par les cylindres 1, 2, 3 et 4 vers les pinces a qui peuvent étirer le ruban longitudinalement depuis les cylindres, ainsi que transversalement. Le e ruban extrudé passe d'abord à travers les cylindres dans la position illustrée de manière succincte dans la fig. 1. On étire au moyen des pinces G le ruban vers l'avant à une vitesse plus grande que la vitesse d'extrusion.
Comme le ruban est, de préférence, extrudé à une température de i 880 C, très peu de molécules resteront orientées lors de l'étirage, la température relativement élevée agissant pour relâcher l'orientation avant que la température du ruban n'ait été suffisamment abaissée. Afin de supprimer les efforts développés par les pinces G sur la partie du ruban située entre le cylindre 1 et la trémie, la paire d'éléments 8 et 9 supportant les cylindres 2 et 3 est tournée au moyen de la vis sans fin 16, le cylindre 2 se dépla çant en sens opposé à celui des aiguilles d'une montre depuis la position du cylindre 3 (fig. 1), d'abord en contact avec le ruban R (vue en pointillé) et de là vers la position qu'il occupe dans la fig. 1.
En même temps, le cylindre 3 se déplace dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre de la position du cylindre 2 dans la position qu'il occupe dans la fig. 1, en festonnant ainsi le ruban R comme montré en traits pleins. Il est clair que la valeur de l'enveloppement du ruban R autour de chacun des cylindres 1, 2, 3 et 4 et, par conséquent, l'effort d'étirage dans la partie de ruban située entre chaque paire adjacente de cylindres et entre la trémie D et le cylindre 1 peut être déterminé en réglant la position des cylindres 2 et 3. Il est également clair que le réglage peut être effectué sans interrompre l'extrusion continue et les opérations d'étirage. L'orientation des molécules s'effectue lors de l'étirage entre les cylindres 2, 3 et 4.
Afin de conserver le contact nécessaire entre les cylindres 1 à 4 inclusivement et le ruban R pour que chaque cylindre exerce une traction à frottement sur le ruban, il peut être nécessaire d'exercer im léger effort d'étirage sur la partie de ruban située entre la trémie D et le cylindre 1. Dans ce but, les moyens d'entraînement des cylindres sont agencés de façon à entraîner le cylindre 1 à une vitesse voisine de la vitesse d'extrusion du ruban.
Un certain étirage du ruban peut aussi avoir lieu entre chaque paire de cylindres adjacents. il a été trouvé que lorsqu'il existe une tendance vers un étirage inégal ou par sauts, trahi par un glissement périodique plutôt qu'uniforme sur les cylindres, plus par ticulièrement sur les cylindres 3 et 4, cette tendance sera appréciablement corrigée en accélérant la vitesse desdits cylindres. Ainsi, par exemple, si les pignons ia et 2a sont & ha- cun prévus avec 30 dents, le cylindre 3 sera prévu avec vingt-neuf dents et le cylindre 4 avec vingt-huit. Cela tend à assurer l'uniformité du léger glissement du ruban sur les cylindres et une extension uniforme conséquente, ainsi qu'une variation uniforme correspondante de la largeur du ruban quand celui-ci passe sur les cylindres.
Le cylindre 1 est maintenu à 160 C par de l'eau de circulation à cette température, et les cylindres restants 2, 3 et 4 sont maintenus à lme température en dessous de la température d'extrusion, mais au-dessus du point de ramollissement du polymère. Lorsque le polymère est du polystyrène, la température des cylindres 2, 3 et 4 est, de préférence, maintenue entre 66 et 880 C.
REVENDICATIONS:
I. Procédé de fabrication d'une feuille continue en polymère thermoplastique, caractérisé en ce qu'on chauffe un polymère dépourvu de solvant à la température nécessaire pour l'extruder, en ce qu'on l'extrude à ladite température hors d'une trémie sous la forme d'un ruban chaud continu, en ce qu'on festonne ledit ruban sur une série de cylindres, en ce qu'on maintient le premier desdits cylindres à environ 160 C, en ce qu'on maintient les cylindres de festonnage subséquents à une température en dessous de ladite température d'extrusion, mais au-dessus du point de ramollissement du polymère, en ce qu'on effectue l'étirage et la traction dudit ruban hors desdits cylindres à une vitesse plus grande que la vitesse d'extrusion et en ce qu'on refroidit le ruban lors de l'étirage.