CH622460A5 - - Google Patents
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- C08J7/065—Low-molecular-weight organic substances, e.g. absorption of additives in the surface of the article
Description
La présente invention concerne un procédé pour la production de feuilles orientées en résine thermoplastique protégées contre l'action des rayons ultraviolets.
On sait qu'il est possible d'améliorer notablement les propriétés mécaniques de feuilles en résine thermoplastique en leur faisant subir un traitement d'orientation.
Une technique pour la production directe de feuilles orientées en résine thermoplastique consiste à extruder une feuille épaisse à partir de cette résine, à conditionner cette feuille à une température favorable à son orientation par étirage, à étirer cette feuille conditionnée dans au moins une direction de façon à y induire des tensions d'orientation et à refroidir la feuille maintenue sous tension jusqu'à une température inférieure à la température de transition de second ordre de la résine de façon à figer les tensions d'orientation induites. Durant le traitement d'étirage, ou de préférence juste après cet étirage, on peut en outre conférer une forme particulière à la feuille telle que, par exemple, une forme ondulée, ainsi qu'il est décrit dans les brevets français Nos 2073691 (déposé le 11.12.1970) et 2137447 (déposé le 9.5.1972) au nom de la titulaire. Ces feuilles sont utilisées notamment pour la couverture de toits et le revêtement de façades.
On sait, par ailleurs, que les rayons ultraviolets exercent une action très néfaste sur les propriétés mécaniques des feuilles en résine thermoplastique soumises à l'action de la lumière solaire.
Il convient, en conséquence, de protéger, notamment contre les effets du rayonnement solaire, les feuilles en résine thermoplas-tique exposées en service au rayonnement solaire.
Une technique exploitable pour réaliser cette protection consiste à incorporer des agents anti-UV tels que des dérivés de benzophénone ou de benzotriazole dans les compositions mises en œuvre pour la réalisation des feuilles.
Etant donné que ces agents anti-UV sont coûteux, car difficiles à synthétiser, et que seuls les agents anti-UV présents dans la couche superficielle des feuilles sont actifs pour la protection contre l'action des rayons ultraviolets, on a tenté de mettre au point des techniques applicables aux feuilles mises en forme et permettant de concentrer l'agent anti-UV dans la couche superficielle de ces feuilles.
Ainsi, on a proposé d'enduire les feuilles finies au moyen d'un vernis protecteur contenant l'agent anti-UV, mais cette technique implique une mise au point délicate de vernis particuliers qui sont forcément coûteux, en vue d'obtenir un accrochage durable de la couche protectrice.
On a également proposé de tremper les feuilles dans des solvants dissolvant l'agent anti-UV et capables d'exercer une action gonflante limitée à la couche superficielle de résine. De ce fait, l'agent anti-UV pénètre superficiellement dans la partie ramollie des feuilles et y reste dispersé après évaporation du solvant. Cette dernière technique implique toutefois le traitement des deux faces des feuilles, ce qui n'est ni nécessaire ni souhaitable et impose le recours à des installations de séchage importantes. Elle est de plus de réalisation très difficile quand il s'agit de traiter des feuilles continues relativement rigides.
Enfin, on a proposé d'enduire superficiellement au moins une des faces des feuilles au moyen d'une solution du même type que celle utilisée dans la technique de trempage. Cette technique qui se révèle particulièrement économique et efficace ne peut toutefois être exploitée pour le traitement de feuilles ayant subi un traitement d'orientation. En effet, la titulaire a constaté que cette technique provoque la libération des tensions d'orientation induites dans la région superficielle des feuilles avec, pour conséquence, l'apparition de crevasses qui constituent des amorces de rupture et rendent les feuilles fragiles. Il en résulte une perte importante des propriétés mécaniques acquises au cours de l'orientation et une rétraction de la feuille. Enfin, cette technique est difficilement exploitable sur des feuilles orientées non planes telles que des feuilles ondulées.
On a maintenant trouvé un procédé pour la protection, contre l'action des rayons ultraviolets, de feuilles orientées en résine thermoplastique qui se révèle particulièrement efficace et économique et ne présente pas les inconvénients des procédés connus.
La présente invention concerne donc un procédé pour la production de feuilles orientées en résine thermoplastique protégées contre l'action des rayons ultraviolets comprenant l'extrusion d'une feuille à partir de la résine, le conditionnement de cette feuille à une température fournissant l'orientation par étirage, l'étirage de la feuille conditionnée dans au moins une direction de façon à y induire des tensions d'orientation moléculaire et le refroidissement sous tension de la feuille étirée à une température inférieure à la température de transition de second ordre de la résine, suivant lequel, avant l'étirage de la feuille conditionnée, on applique, sur au moins une de ses faces, une solution comprenant au moins un solvant exerçant une action gonflante sur la résine et au moins un agent anti-UV soluble dans le solvant et on provoque l'évaporation du solvant.
En opérant de cette façon, la titulaire a constaté que l'étirage de la feuille, postérieur à l'enduction, n'altère nullement la capa5
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cité de résistance aux rayons ultraviolets qui lui a été conférée et, en particulier, que l'épaisseur de la ou des couches superficielles contenant de l'agent anti-UV reste suffisante après étirage pour conférer à cette feuille une protection efficace.
La titulaire a encore constaté que l'étirage de la feuille après enduction n'engendre aucune crevasse superficielle, ni l'apparition d'aucun autre défaut.
La quantité d'agent anti-UV déposée sur la feuille sous forme de solution est choisie en tenant compte des rapports d'étirage appliqués par la suite lors de la production des feuilles orientées et de la quantité finale que l'on souhaite répartir à la surface des feuilles orientées. La quantité d'agent anti-UV déposée par mètre carré de surface traitée de la feuille avant étirage lors de l'enduc-tion est de préférence comprise entre 10 et 30 g/m2.
L'agent anti-UV utilisé peut être quelconque. Il est choisi notamment en fonction de la nature de la résine thermoplastique constituant la feuille et de la sévérité des conditions de service des feuilles. A titre d'exemples d'agents anti-UV utilisables, on peut citer les dérivés de la benzophénone tels que les dérivés hydroxylés et alkoxylés, les dérivés du benzotriazole, les acrylonitriles substitués et les esters aryliques. La titulaire accorde toutefois sa préférence, lorsque la résine est à base de polychlorure de vinyle, aux dérivés de la benzophénone tels que le 2,2-dihydroxy-4-methoxy-benzophénone, le 2-hydroxy-4-méthoxybenzophénone et le 2-hydroxy-4-n-octoxybenzophénone. On peut aussi mettre en œuvre plusieurs agents anti-UV différents.
La quantité d'agent anti-UV présente dans la solution de traitement varie en général entre 5 et 40% en poids de la solution. Elle est de préférence comprise entre 10 et 30%. On la choisit en fonction notamment de la quantité d'agent anti-UV que l'on souhaite déposer et des propriétés de la résine thermoplastique constituant les feuilles.
Le choix du ou des solvants utilisés pour réaliser la solution exploitée pour l'enduction se fait en tenant compte des conditions ci-après :
1) il faut dissoudre l'agent anti-UV utilisé;
2) le solvant doit, dans les conditions de traitement, exercer une action gonflante sur la surface de la résine, de façon à permettre la pénétration de l'agent anti-UV.
Enfin, pour des raisons facilement compréhensibles, il est souhaitable, en outre, que le ou les solvants soient aussi peu coûteux que possible, qu'ils soient de préférence non toxiques et ininflammables dans les conditions d'utilisation et qu'ils n'exercent pas une action défavorable sur la résistance de la feuille au vieillissement. Suivant une variante avantageuse du procédé suivant l'invention, on choisit un solvant qui tend à améliorer la résistance de la feuille au vieillissement.
Il en résulte que le choix du ou des solvants de la solution de traitement est fonction de la nature de la résine constituant les feuilles et peut être déterminé dans chaque cas par des essais préalables.
Ainsi, lorsque la feuille est constituée par une résine à base d'un polychlorure de vinyle tel qu'un homopolymère du chlorure de vinyle ou un copolymère contenant au moins 50% molaires d'unités dérivées du chlorure de vinyle, la titulaire préfère utiliser comme solvant les solvants chlorés dérivés d'hydrocarbures comprenant de 1 à 3 atomes de carbone tels que le chlorure de méthylène et les dichloréthanes. Les meilleurs résultats sont obtenus avec une solution constituée en utilisant un mélange de 1,1,2-trichloréthane et de tétrachloréthylène dans un rapport pondéral compris entre 1,5 et 3, cette solution contenant de 10 à 40 g d'agent anti-UV par 100 g de solution. Dans ce cas, la quantité de solution déposée par face et par mètre carré de feuille à traiter peut avantageusement être comprise entre 20 et 200 g.
Afin de faciliter la dissolution du ou des agents anti-UV dans le ou les solvants ainsi que la pénétration de la solution dans la couche superficielle de surface traitée des feuilles, il est avantageux de mettre la solution en œuvre à une température supérieure
à la température ordinaire et inférieure à la température d'ébulli-tion, à pression normale"'de préférence.
De même, la pénétration de la solution est facilitée par le fait que les feuilles se trouvent à une température relativement élevée, s en général à une température supérieure à la température de transition du second ordre. De ce fait, pour que la pénétration de la solution ait le temps de s'opérer de manière suffisante, il est avantageux de choisir des solvants ou des mélanges de solvants dont le point d'ébullition, de préférence, à pression normale, est io supérieur à la température des feuilles à traiter.
Compte tenu des points d'ébullition du 1,1,2-trichloréthane et du tétrachloréthylène (114° C pour le 1,1,2-trichloréthane et 12I°C pour le tétrachloréthylène), les solutions à base de ce mélange de solvants peuvent être utilisées pour traiter des feuilles 15 se trouvant à une température de 90 à 115°C. Dans cette plage de températures, on peut induire des tensions d'orientation par étirage de feuilles en résines à base de polychlorure de vinyle.
On préfère effectuer l'application de la solution sur des feuilles se trouvant à une température favorisant l'orientation par étirage, 20 cette température étant par exemple atteinte en faisant passer préalablement la feuille extrudée sur un ou plusieurs cylindres de refroidissement. Il n'est toutefois nullement exclu d'effectuer le traitement sur des feuilles se trouvant à une température inférieure ou supérieure à leur température d'orientation, pour autant bien entendu que ces feuilles soient amenées à leur température d'orientation après le traitement anti-UV et en tout cas avant le traitement d'étirage.
La solution de traitement est de préférence appliquée par 30 enduction sur la ou les faces à traiter, ce qui ne pose aucun problème particulier étant donné que ces faces sont planes et que les solutions sont peu visqueuses. A cet effet, on peut utiliser par exemple une ou deux rampes de pulvérisateurs ou tout autre moyen équivalent. L'application peut avantageusement être 35 effectuée en continu et peut donc être facilement intégrée dans une installation de production en continu de feuilles orientées.
Après que la solution de traitement a été déposée, on provoque l'évaporation du solvant. Toutefois, cette évaporation ne peut être provoquée que lorsque la solution a pu pénétrer suffi-40 samment dans la couche superficielle de la ou des faces traitées des feuilles. Le temps compris entre l'application et l'évaporation peut varier dans une large mesure en fonction notamment de la profondeur souhaitée pour la pénétration, de la nature du ou des solvants, du ou des agents anti-UV et de la résine, ainsi que de la 45 température de la feuille. En général, ce temps est inférieur à 60 s. De préférence, il est compris entre 10 et 40 s.
Pour assurer l'évaporation, il est avantageux de faire passer la feuille à travers une enceinte où le solvant est vaporisé. Le solvant peut ainsi être récupéré par condensation et recyclé. Dans le cas so où les vapeurs de solvant se révèlent toxiques, on peut rendre cette enceinte étanche ou la mettre en dépression. L'enceinte est de préférence maintenue à la température choisie pour le traitement ultérieur d'étirage et d'orientation. Il est toutefois loisible de maintenir cette enceinte à une température différente de la tempé-55 rature prévue pour l'étirage ultérieur, pour autant que celle-ci soit suivie d'une installation de conditionnement thermique amenant la feuille à sa température optimale en vue de son orientation. Les conditions opératoires de l'évaporation (température, pression, durée) peuvent facilement être déterminées par voie expérimentale 60 cas par cas.
Lorsque le solvant est substantiellement éliminé, la feuille pénètre, si besoin est, dans une installation de conditionnement thermique, puis est engagée dans une installation d'étirage mono-ou biaxial, la feuille ainsi étirée étant ensuite ramenée sous tension 65 à une température inférieure à la température de transition de second ordre de sa résine constitutive. Si on le désire, la feuille orientée par étirage peut éventuellement être ondulée, par exemple en exploitant la technique décrite dans les brevets français
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N052073691 (déposéle 11.12.1970) ou2137447 (déposéle 9.5.1972) par la titulaire.
Suivant un mode de réalisation préférentielle du procédé suivant l'invention, on extrade en continu une feuille de matière plastique, on amène la feuille extradée à sa température d'orientation par passage entre des cylindres de conditionnement thermique, on enduit en continu la feuille conditionnée au moyen d'une solution de traitement anti-UV, on vaporise ensuite le solvant de la solution par passage de la feuille enduite dans une enceinte maintenue à la température d'orientation de la feuille traitée et on fait enfin passer la feuille dans l'installation d'orientation par étirage.
Ainsi qu'il est exposé plus haut, on peut faire varier de nombreux paramètres lors de l'application du procédé suivant l'invention. Ceux-ci ont, pour la plupart, une incidence sur l'épaisseur de la couche superficielle à la surface des feuilles traitées suivant le procédé. De ce fait, on dispose de nombreux moyens pour obtenir l'épaisseur que l'on souhaite. En général, celle-ci est supérieure à 30 n et de préférence comprise entre 60 et 150 \i.
Le procédé suivant l'invention peut, comme on l'a dit, être utilisé pour de nombreuses applications. L'une des plus intéressantes est la protection contre le rayonnement ultraviolet des plaques ondulées biorientées transparentes, translucides ou opaques à base de polychlorure de vinyle, qui trouvent de nombreux emplois dans la construction. De plus, il est bien évident que le procédé suivant l'invention peut être appliqué à la production de tout autre objet orienté par étirage tel qu'un film, une plaque, un profilé, voire un ruban, et pas seulement à la production de feuilles au sens strict de ce terme. On entend donc par feuilles tous les objets, en général de très grande longueur, présentant au moins une surface plane avant l'orientation par étirage.
Le procédé suivant l'invention est par ailleurs illustré par l'exemple de réalisation pratique qui va être exposé. Il est bien entendu que cet exemple est donné à titre illustratif et ne peut entraîner aucune limitation de la portée de la présente invention.
Exemple:
Au moyen d'une extrudeuse équipée d'une filière plate de 82 cm de largeur, on extrade en continu une feuille de polychlorure de vinyle, la température de la filière étant comprise entre 200
et 220° C. La feuille extradée est ensuite polie et refroidie par passage entre trois cylindres consécutifs maintenus à une température de 115QC. La feuille, au sortir des cylindres, a une épaisseur de 4,45 mm, une température de surface de 120° C et se déplace à s une vitesse de 1,3 m/mn.
La feuille ainsi conditionnée reçoit, sur sa face supérieure, ime application d'une solution comprenant 30% de 1,1,2-trichloréthane, 50% de tétrachloréthylène et 20% de 2-hydroxy-4-méthoxybenzophenone, les pourcentages étant exprimés en poids, io La solution est déposée à raison de 17,5 g/m2 de surface de la feuille.
La feuille passe ensuite au travers d'ime enceinte fermée de 2 m de longueur dont l'entrée est distante de 20 à 50 cm de l'endroit où se fait l'application. Cette enceinte est équipée d'un 15 ventilateur de circulation et d'un ventilateur d'extraction et maintenue à une température de 120° C. Les vapeurs de solvants sont extraites de l'enceinte et condensées en vue de leur recyclage.
La feuille séchée passe ensuite sur un train de cylindres d'éti-2o rage longitudinal, dont les vitesses sont réglées de façon à étirer longitudinalement la feuille de 100%, les cylindres d'étirage étant maintenus à 115°C. Les bords de la feuille ainsi étirée sont alors saisis par des pinces montées sur une installation d'étirage transversal qui étirent la feuille transversalement d'un taux de 100%. 2s L'opération d'étirage transversal de la feuille est conduite dans une enceinte fermée et ventilée maintenue à 106°C.
Enfin la feuille biétirée, toujours maintenue par ses bords au moyen de pinces d'étirage transversal, est introduite dans une installation d'ondulation telle que décrite dans le brevet français 30 N° 2137447 susmentionné et conçue de façon à donner une feuille ondulée longitudinalement, de profil sinusoïdal, d'une largeur finale de 1,097 m et présentant un taux de sinuosité égal à 1,2.
L'ondulé ainsi produit présente une résilience en traction à 20° C égale à 1800 kgcm/cm2 qui demeure inchangée après 35 36 mois d'exposition de la face traitée à l'action du rayonnement solaire.
A titre de comparaison, un ondulé biorienté identique, mais non traité, présente initialement une résilience en traction identique qui, après 36 mois d'exposition à l'action du rayonnement .40 solaire en Belgique, chute à une valeur de 720 kgcm/cm2.
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Claims (10)
1. Procédé pour la production de feuilles orientées en résine thermoplastique protégées contre l'action des rayons ultraviolets comprenant l'extrusion d'une feuille à partir de la résine, le conditionnement de cette feuille à une température favorisant l'orientation par étirage, l'étirage de la feuille conditionnée dans au moins une direction de façon à y induire des tensions d'orientation moléculaire et le refroidissement sous tension de la feuille étirée à une température inférieure à la température de transition de second ordre de la résine, caractérisé en ce que, avant l'étirage de la feuille conditionnée, on applique sur au moins une de ses faces une solution comprenant au moins un solvant exerçant une action gonflante sur la résine et au moins un agent anti-UV soluble dans le solvant, et on provoque l'évaporation du solvant.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de solution déposée par enduction sur une face est telle que la quantité d'agent anti-UV déposée par mètre carré de feuille avant étirage varie entre 2 et 50 g.
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REVENDICATIONS
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la solution contient entre 5 et 40% en poids d'agent anti-UV.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le solvant est choisi parmi les solvants chlorés dérivés d'hydrocarbures comprenant de 1 à 3 atomes de carbone.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la feuille à traiter est constituée d'une résine à base de polychlorure de vinyle.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la solution est constituée par un mélange de 1,1,2-trichloréthane et de tétrachloréthylène dans un rapport pondéral compris entre 1,5 et 3 contenant de 10 à 40 g d'agent anti-UV par 100 g de solution.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de solution déposée par mètre carré de surface de la feuille est comprise entre 20 et 200 g.
8. Procédé suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'agent anti-UV est un dérivé de la benzophénone.
9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les faces de la feuille sur lesquelles on applique la solution se trouvent, au moment de l'application, à une température favorisant l'orientation par étirage.
10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le solvant est évaporé par passage dans une enceinte en dépression maintenue à la température choisie pour le traitement d'orientation par étirage.
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