CH290384A - Procédé pour la production d'un film continu de matière plastique organique par extrusion et appareil pour la mise en oeuvre du procédé. - Google Patents

Description

  
 



  Procédé pour la production d'un film continu de matière plastique organique par extrusion
 et appareil pour la mise en   oeuvre    du procédé.



   La présente invention est relative à un procédé pour la production d'un film continu de matière organique plastique par extrusion.



   On pourra employer divers composés organiques plastiques et plus particulièrement le polyéthylène.



   L'invention concerne surtout un procédé d'extrusion par voie sèche. L'expression  voie sèche  signifie que les composés plastiques extrudés sont à peu près dépourvus de solvant.



   Des procédés et appareils pour l'extrusion par voie sèche d'une feuille de plastique organique sont déjà connus. La présente invention concerne les moyens de formation d'un film ayant une grande résistance à la rupture ou au cisaillement.



   Le procédé suivant la présente invention est   earaetérisé    en ce qu'on chauffe et maintient le film à des températures   comprises    entre une limite supérieure et une limite inférieure, la limite supérieure étant la températurc au-dessus de laquelle l'étirage du film n'améliore pas la résistance à la rupture de ce film, aussi bien dans la direction de l'étirage que dans une direction perpendiculaire à celle-ci, et la limite inférieure étant la tem  pérature    au-dessous de laquelle l'application au film d'un effort suffisant pour étirer le film de 50   O/o    produit un étirage brusque en goulot plutôt qu'un étirage uniforme du film maintenu entre lesdites limites de températurc,

   en ce qu'on étire le film d'au moins 50   Olo    entre lesdites limites supérieure et inférieure de température suivant une seule direction et en ce qu'on refroidit et fige immédiatement le film étiré.



     L'inventiou    comprend également un appareil pour la mise en oeuvre dudit procédé, ca  ractérisé    en ce qu'il comprend des moyens permettant un chauffage continu d'un film de matière thermoplastique et de donner à   cc    film   une    forme donnée en un premier point, des moyens pour transporter le film de ce premier point jusqu'à un second point, des moyens pour refroidir le film en ce second point, des moyens pour réchauffer le film refroidi, des moyens pour étirer le film réchauffé suivant   une    seule direction, et des moyens permettant de refroidir et de solidifier ledit film étiré.   



   Le e dessin ci-joint illustre le procédé et re-    présente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil pour la mise en oeuvre du procédé.



   Fig. 1 est une vue en plan de l'appareil.



   Fig. 2 est une vue en élévation de l'appareil représenté à la fig. 1.



   En se reportant au dessin, 1 est l'extrémité de sortie d'un extrudeur E pour l'alimentation en composé organique thermoplastique, tel que le polyéthylène à l'état chauffé  plastique, d'une   tuyère    d'extrusion ou matrice D d'où le composé plastique sort sous pression sous la forme d'un film ou feuille S.



   On comprendra que l'extrudeur E sert à comprimer et à travailler la matière plastique organique, à la chauffer et la ramollir jusqu'à   lin    état approprié pour l'extrusion. L'extrudeur E comprendra, de préférence,   un    homogénéisateur approprié (non représenté), dont le but est de rendre le composé plastique amenéàla matrice D complètement homogène.



   A mesure que la feuille plastique sort de la matrice D, elle est saisie par des paires successives de galets 3 situés des deux côtés de la feuille. Une ou plusieurs paires du grand nombre de galets 3 montés des deux côtés de la feuille servent à refroidir et à raidir d'une manière appréciable les bords latéraux de la feuille qui sont saisis par les galets, tout en tirant en même temps la feuille S hors de la tuyère D et en l'étirant transversalement.



   Les divers galets 3 peuvent être montés de manière réglable sur une grille   X,    de sorte que leur position peut être modifiée pour faire varier la valeur et le taux de l'effort de traction appliqué à la feuille S, en contrôlant ainsi la largeur de la feuille étirée.



   Chacun des dispositifs à galets 3 comprend une paire de galets 3a, 3b dont au moins un est actionné, par exemple, au moyen d'engrenages coniques (non représentés) et d'une poulie 5. Les poulies motrices 5 des divers dispositifs 3 sont actionnées par des transmissions à courroie ou à chaîne 6 et par de poulies folles intermédiaires 7.



   Dans la forme d'exécution représentée, les dispositifs à galets 3 sont disposés des deux côtés de la feuille le long de lignes divergentes, de manière à étirer transversalement la feuille le long de lignes divergentes et d'étirer la feuille jusqu'à ce qu'elle ait une largeur d'environ trois fois celle qu'elle présente au point d'extrusion, à la sortie de la tuyère.



  Depuis le dernier des dispositifs 3, la feuille est conduite au moyen de galets de festonnage   Sa,    8b,   8c    dans un bain d'eau de refroidissement 9 contenu dans un récipient 10. Cependant, on pourra employer d'autres moyens pour refroidir la feuille et lui donner une température non plastifiante à laquelle sa forme pourra être maintenue.



   La feuille est ensuite tirée dans un état non visqueux lui permettant de conserver sa forme, hors du bain de refroidissement ou d'une autre zone de refroidissement appropriée, à travers un dispositif de nettoyage comprenant un galet 11 et des lames 12, par une paire de galets de préhension 13 qui agissent de manière à maintenir l'effort de traction nécessaire sur toute la largeur de la feuille qui passe entre les galets de festonnage du bain 9, ainsi que sur la partie suspendue de la feuille S entre les éléments d'étirage transversal 3. Les lames 12 qui servent au nettoyage de la feuille et qui sont situées de chaque côté de celle-ci découpent de la feuille des bandes lourdes marginales 14, celles-ci pouvant être enroulées sur un enrouleur 15.



   A partir de la première série de galets de serrage 13, la feuille S est tirée par une deuxième série de galets de serrage 16 à une vitesse linéaire plus élevée, de sorte que la feuille est étirée longitudinalement entre ces séries de galets.



   Dans la forme d'exécution représentée, la première série de galets 13 est actionnée directement par une transmission motrice   ll    qui est commune aux galets d'étirage transversal 3, et la seconde série de galets 16 est reliée à la transmission   Il    par l'intermédiaire   d'un    régulateur variable de vitesse 17, de sorte qu'un étirage longitudinal approprié peut être effectué entre les galets 13 et 16.



   Entre les galets 13 et 16 est placée une boîte de vapeur 18 à travers laquelle la feuille passe et au moyen de laquelle la température de la feuille est élevée jusqu'à celle nécessaire pour effectuer l'étirage longitudinal approprié.



   Ainsi qu'il est montré dans la fig. 2, la boîte de vapeur 18 est constituée par un compartiment fermé à travers lequel on tire la feuille S. Les ouvertures à travers lesquelles  la feuille entre et sort de la boîte 18 peuvent être munies de volets flexibles 19 pour réduire la perte de vapeur de la boîte. La vapeur est amenée à la boîte par des tuyaux d'alimentation 20 et l'eau de condensation est soutirée par un tuyau d'évacuation 21. Un souffleur d'air 22 est disposé entre la boîte 18 et les galets 16 de manière à enlever l'humidité du film et à réduire la température de la feuille, afin de la ramener dans un état rigide ou qui lui permette de maintenir sa forme, avant d'atteindre les galets 16.



   Ainsi qu'il est montré dans le dessin, une série de galets d'enlèvement des bords dési  ondés    par 23 et un enrouleur désigné par 24 sont également destinés à couper les bords de la feuille qui a été étirée longitudinalement, afin de lui donner la largeur définitive désirée.



   La feuille ainsi débarrassée de ses bords est conduite depuis les galets 16 à un enrouleur W où elle est enroulée sur   une    bobine 25.



   En employant l'appareil décrit ci-dessus pour la fabrication   d'une    feuille S à haute résistance de rupture, en polyéthylène ou   îine    autre matière thermoplastique similaire, l'ex   trudeur 1i E peut fonctionner à la température    et à la pression désirées convenant pour la matière thermoplastique employée. Dans le cas du polyéthylène, la feuille S sort de la matrice D de préférence à une température au-dessus de 960 C et reste au-dessus de cette température pendant toate la période d'étirage avant d'entrer dans le bain   refroidisseul    9.

   Dans ce but, la température d'extrusion peut être suffisamment élevée (par exemple   177     C), de sorte que la feuille ne se refroi (lit pas à 960 C avant de quitter le dernier des galets 3 ou Si cela s'avère nécessaire, on pourra fournir de la chaleur supplémentaire pour maintenir la température de la feuille au-dessus de 960 C.



   En pratique, il a été trouvé désirable de refroidir la feuille S dans le bain de refroidissement 9 depuis une température au-dessus de   960 C    jusqu'à   lme    température en dessous de   65"    C.



   Afin de produire une feuille ayant   une    haute résistance à la rupture, la feuille doit être étirée de   50 /o    ou plus à une température d'environ   960 C    ou en dessous de cette température, et l'étirage doit se faire d'une manière uniforme sur une large surface   pln-    tôt que par un goulot étroit le long d'une ligne ou d'une bande étroite. L'étirage effectué à une   température    au-dessus de 960 C a peu ou pas d'effet apparent sur la résistance à la rupture. L'étirage doit se faire avec une force appréciable, afin d'améliorer la résistance à la rupture; si la température est   an-    dessus de   96  G,    le polyéthylène ne résistera pas à la force requise pour améliorer la résistance à la rupture.



   Cependant, il a été trouvé que le polyéthylène ou les autres matières analogues s'étirent plutôt en goulot plutôt que d'une   ma-    nière uniforme en surface, lorsqu'on applique un effort de traction trop grand, et il est clair, par conséquent, qu'il existe une limite inférieure ainsi qu'une limite supérieure pour les efforts qui conviennent pour un étirage   unciforme,    afin d'améliorer la résistance à la rupture.



   L'effort d'étirage nécessaire est assuré en maintenant la feuille qui passe dans la boîte de vapeur 18 à une température ne dépassant pas environ   96"    C. Cette température, d'autre part, ne doit pas être inférieure à la température la plus basse qui permet d'effectuer un étirage   unciforme    de   50 ouzo    de la feuille S dans la boîte 18.



   Dans la pratique, une température de   65"    C est en général la limite inférieure de température permise, malgré le fait qu'une feuille qui avance lentement dans la boîte 18 peut être étirée   d'une    manière   lmiforme    des 50   O/o    nécessaires   ou    davantage, à des températures plus basses. Cependant, aux taux de   produc-    tion commerciale acceptables, l'effort maximum permis produisant un étirage   lmiforme    ne produira pas l'étirage de 50   o/o    requis à des températures inférieures à 650 C.

   Un effort d'étirage excessif doit être appliqué aux températures plus basses pour produire l'étirage de 50   O/o    qui est nécessaire, et   l'on    ne produit  alors qu'un étirage en goulot qui diminue la résistance latérale à la rupture de la feuille.



   Un allongement de   70  /o    est préférable quand l'étirage de la feuille se fait entre les galets 13 et 16 et à 960 C ou près de cette température, pour compenser la production de tensions dans la feuille et pour assurer un étirage minimum de 50   O/o    dans la feuille S à la température critique ou en dessous de cette température critique.



   L'amélioration de la résistance à la rupture réalisée dans la feuille par le procédé décrit apparaît en comparant une feuille fabriquée par le procédé décrit avec une feuille fabriquée par les procédés connus. Par exemple, une feuille de polyéthylène de 0,1   mm    produite par le procédé décrit a   une    résistance moyenne à la rupture de l'ordre de 180 g par 0,025   mm    mesurée par la méthode d'Elmendorf avec la charge appliquée dans le sens longitudinal de la feuille, et de-220 g par 0,025   mm    avec la charge appliquée transversalement par rapport à la feuille.
   i1    a été trouvé également qu'un étirage unciforme, non en goulot, au-dessus   d'non    allongemment de 50   O/o    et jusqu'à 100   O/o,

      effectué à une température en dessous de 960 C, produit une résistance à la rupture, mesurée par la méthode   Elmendorf,    de plus en plus élevée.



   Par opposition, une feuille produite par les procédés   connues    et sans l'étirage   uniforme    de   50  /o    à des températures en dessous de 960 C, présente une résistance moyenne à la rupture mesurée par la même méthode d'environ   70-90    g par 0,025   mm    dans le sens longitudinal et de 115-130 g dans le sens transversal.



   Ainsi qu'il a été   mentionné    ci-dessus, de préférence la feuille S n'est pas étirée à une température en dessous de   960 C    avant d'atteindre la première série de galets de préhension 13. Si cependant on effectue un certain étirage latéral à des températures en dessous de   96O    C, on doit effectuer un étirage longitudinal analogue entre les galets 13 et 16 pour compenser l'étirage latéral en plus de l'étirage de 50 à 100   8/o    qui a été effectué pour obtenir une résistance à la rupture plus élevée, étirage qui a amené la longueur à   150-200 0/o    de la longueur initiale.



   Un résultat similaire peut être obtenu si un étirage transversal d'au moins   50 oxo    est effectué par les galets 3 pendant que la feuille est à une température inférieure à 960 C. Une feuille étirée latéralement de cette manière présente une résistance à la rupture supérieure à 150 g par 0,025 mm aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal. Cependant, on doit employer des dispositifs de préhension plus puissants à la place des galets de préhension 3 montrés dans le dessin, car ces derniers ne serrent pas suffisamment la feuille avec la force nécessaire pour pouvoir l'étireur de   50  ! o    à une température inférieure à   96O    C.



   Les températures spécifiques et les limites de température indiquées ci-dessus conviennent pour le polyéthylène commercial dont le poids moléculaire moyen est de l'ordre de 18 000. Pour le polyéthylène ayant un poids moléculaire moyen plus élevé, la   température    supérieure critique est légèrement plus élevée que la température supérieure limite de   960 C    du polyéthylène à poids moléculaire de 18 000. D'une manière similaire, les limites spécifiques varient un peu pour les copolymères du polyéthylène et autres polymères auxquels le procédé décrit s'applique.

   Cependant, dans chaque cas la limite supérieure est celle au-dessus de laquelle l'étirage ne réalise pas une amélioration appréciable de la résistance à la rupture, et la limite inférieure est celle à laquelle on effectue plutôt un étirage en goulot qu'un étirage uniforme sous un effort suffisant pour produire   un    allongement d'au moins 50   O/o.   
 



   REVENDICATIONS:
 I.   Procédé pour la production      d'un    film con  tinu    de matière organique plastique par extrusion, caractérisé en ce qu'on chauffe et maintient le film à des températures situées entre une limite supérieure et une limite inférieure, la 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.



   

Claims (1)

1. **ATTENTION** debut du champ CLMS peut contenir fin de DESC **. alors qu'un étirage en goulot qui diminue la résistance latérale à la rupture de la feuille.

   Un allongement de 70 /o est préférable quand l'étirage de la feuille se fait entre les galets 13 et 16 et à 960 C ou près de cette température, pour compenser la production de tensions dans la feuille et pour assurer un étirage minimum de 50 O/o dans la feuille S à la température critique ou en dessous de cette température critique.

   L'amélioration de la résistance à la rupture réalisée dans la feuille par le procédé décrit apparaît en comparant une feuille fabriquée par le procédé décrit avec une feuille fabriquée par les procédés connus. Par exemple, une feuille de polyéthylène de 0,1 mm produite par le procédé décrit a une résistance moyenne à la rupture de l'ordre de 180 g par 0,025 mm mesurée par la méthode d'Elmendorf avec la charge appliquée dans le sens longitudinal de la feuille, et de-220 g par 0,025 mm avec la charge appliquée transversalement par rapport à la feuille. i1 a été trouvé également qu'un étirage unciforme, non en goulot, au-dessus d'non allongemment de 50 O/o et jusqu'à 100 O/o,

   effectué à une température en dessous de 960 C, produit une résistance à la rupture, mesurée par la méthode Elmendorf, de plus en plus élevée.

   Par opposition, une feuille produite par les procédés connues et sans l'étirage uniforme de 50 /o à des températures en dessous de 960 C, présente une résistance moyenne à la rupture mesurée par la même méthode d'environ 70-90 g par 0,025 mm dans le sens longitudinal et de 115-130 g dans le sens transversal.

   Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, de préférence la feuille S n'est pas étirée à une température en dessous de 960 C avant d'atteindre la première série de galets de préhension 13. Si cependant on effectue un certain étirage latéral à des températures en dessous de 96O C, on doit effectuer un étirage longitudinal analogue entre les galets 13 et 16 pour compenser l'étirage latéral en plus de l'étirage de 50 à 100 8/o qui a été effectué pour obtenir une résistance à la rupture plus élevée, étirage qui a amené la longueur à 150-200 0/o de la longueur initiale.

   Un résultat similaire peut être obtenu si un étirage transversal d'au moins 50 oxo est effectué par les galets 3 pendant que la feuille est à une température inférieure à 960 C. Une feuille étirée latéralement de cette manière présente une résistance à la rupture supérieure à 150 g par 0,025 mm aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal. Cependant, on doit employer des dispositifs de préhension plus puissants à la place des galets de préhension 3 montrés dans le dessin, car ces derniers ne serrent pas suffisamment la feuille avec la force nécessaire pour pouvoir l'étireur de 50 ! o à une température inférieure à 96O C.

   Les températures spécifiques et les limites de température indiquées ci-dessus conviennent pour le polyéthylène commercial dont le poids moléculaire moyen est de l'ordre de 18 000. Pour le polyéthylène ayant un poids moléculaire moyen plus élevé, la température supérieure critique est légèrement plus élevée que la température supérieure limite de 960 C du polyéthylène à poids moléculaire de 18 000. D'une manière similaire, les limites spécifiques varient un peu pour les copolymères du polyéthylène et autres polymères auxquels le procédé décrit s'applique.

   Cependant, dans chaque cas la limite supérieure est celle au-dessus de laquelle l'étirage ne réalise pas une amélioration appréciable de la résistance à la rupture, et la limite inférieure est celle à laquelle on effectue plutôt un étirage en goulot qu'un étirage uniforme sous un effort suffisant pour produire un allongement d'au moins 50 O/o.

   REVENDICATIONS: I. Procédé pour la production d'un film con tinu de matière organique plastique par extrusion, caractérisé en ce qu'on chauffe et maintient le film à des températures situées entre une limite supérieure et une limite inférieure, la limite supérieure étant la temperature au-dessus de laquelle l'étirage du film n'améliore pas la résistance à la rupture de ce film, aussi bien dans la direction de l'étirage que dans une direction perpendiculaire à celle-ci, et la limite inférieure étant la température au-dessous de laquelle l'application an film d'un effort suffisant pour étirer le film de 50 O/D produit un étirage brusque en goulot plutôt qu'un étirage uniforme du film maintenu entre lesdites limites de température,

   en ce qu'on étire le film d'au moins 50 O/o entre lesdites limites supérieure et inférieure de tem pérature suivant une seule direction et en ce qu'on refroidit et fige immédiatement le film étiré.

   II. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant un chauffage continu d'un film de matière tllermoplastique et de donner à ce film une forme donnée en un premier point, des moyens pour transporter le film de ce premier point jusqu'à un second point, des moyens pour refroidir le film en ce second point, des moyens pour réchauffer le film re froids, des moyens pour étirer le film réchauffé suivant une seule direction, et des moyens permettant de refroidir et de solidifier ledit film étiré.

   III. Film obtenu par le procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il a été étiré d'au moins environ 50 O/o dans une direction à une température ne dépassant pas 960 C, de manière à lui conférer une résistance à la rupture suivant deux directions perpendiculaires l'une à l'autre d'au moins 150 g par 0,025 mm mesurée par la méthode d'Elmendorf.

   SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la devendication 1, caractérisé en ce qu'on étire le film jusqu'à au moins 150 O/o de sa longueur initiale dans la direction de l'étirage et qu'on le sommet, en plus, à un étirage égal à celui qu'il a subi entre lesdites limites de température dans une direction transversale à la première.

   2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on maintient le film entre des températures d'environ 96 et 650 C.

   3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on chauffe le film à environ 960 C et qu'on l'étire à cette température d'en- viron 50 O/o.

   4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on donne sa forme à la matière en un premier point à une température audessus de 960 C et qu'on l'étire d'environ 50 O/o en un second point à une température ne dépassant pas environ 960 C.

   5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on effectue l'étirage à iine température qui n'est pas inférieure à environ 65" C.

   6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on extrude la matière d'unie manière continue à une température au-dessus de 96 C sous la forme d'un film, et qu'on étire ce film d'une manière continue et approximativement uniforme d'au moins 50 O/o à une température ne dépassant pas environ 96" C.

   7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'auprès un premier étirage du film à des températures ne dépassant pas environ 96O C dans une première direction et dans une deuxième direction transversale par rapport à la première, on effectue un étirage subséquent du film dans l'une desdites directions d'au moins environ 50 O/o.

   8. Procédé selon la revendication I, appliqué à la fabrication d'un film en partant du polyéthylène, caractérisé en ce qu'on extrude le polyéthylène d'une manière continue audessus d'environ 96" C, le refroidit d'une ma- nière continue à au moins 960 C, le maintient entre environ 65 et 96 C et l'étire entre ces températures dans une seule direction d'au moins environ 50 O/o.

   9. Appareil selon la revendication II, ca caractérisé en ce qu'il présente des moyens pour découper le film suivant une largeur uniforme.

   10. Appareil selon la revendication II, appliqué à la fabrication d'un film en partant du polyéthylène, caractérisé en ce qu'il présente des moyens permettant l'extrusion continue de la matière en un premier point à une température au-dessus de 960 C, des moyens pour transporter le film extrudé jusqu'à un second point, des moyens pour le refroidissement du film en ce second point à une température en dessous de 96O C et des moyens pour l'étirage uniforme du film d'environ. 50 O/o an second point susdit.