Brevet FR2049046A1 — publié le 19710326

20490^6 Lors de la coulée d'une nappe thermoplastique cristal-lisable, il faut refroidir rapidement la nappe fondue à une température inférieure à la température de transition vitreuse, pour réduire au minimum la cristallisation. Il est nécessaire de 5 procéder à un refroidissement rapide, car une cristallisation excessive dans la nappe gêne l'orientation. On refroidit, en général, la nappe extrudée en coulant la matière thermoplastique sur line surface refroidie mobile. Des tentatives d'augmentation de la vitesse de coulée, pour obtenir une exécution plus rentable 10 et plus économique, ont eu pour résultat une épaisseur peu uniforme, des défauts superficiels provenant d'imperfections de la surface de trempe et des motifs sombres à périodicité régulière connus dans la technique sous le nom "d'ombre de store vénitien". En outre, l'accroissement de vitesse produit souvent l'"étrangle-15 ment", qui est. un retrait latéral de la pellicule trempée. On a utilisé différentes techniques pour faciliter les problèmes de l'accroissement de la vitesse de coulée dans l'opération de trempe. Par exemple, on a recouvert la surface de trempe d'un liquide non solvant pour améliorer la transmission 20 de chaleur de la pellicule fondue à la surface de trempe refroidie. Bien que la couche liquide réduisît l'effet drombre de "store vénitien", le liquide formait une transition flottante entre la toile thermoplastique et la surface de trempe, ce qui provoquait non seulement une perte de largeur importante de la 25 pellicule, mais aussi une amplification de la variation d'épaisseur. On a également utilisé des lames d'air pour plaquer la toile fraîchement extrudée en contact étroit avec m tambour de refroidissement. Cependant, l'utilisation d'ajutages à air jfQ provoquait souvent une irrégularité d'épaisseur de la pellicule finie. Une autre façon de contourner les problèmes associés à 1'augmentation de la vitesse de coulée consistait à épihgler par voie électrostatique la nappe fondue sur la surface de 35 trempe. On utilise souvent l'épinglage électrostatique en appliquant la charge d'épinglage sur toute la largeur de la nappe. Malheureusement, du fait que l'épinglage sur toutè la largeur met nécessairement la nappe électrostatique en contact étroit avec la surface 6s trempe, des défauts relativement légers de la ijO surface de trempe s'emprègnent sur la surface de la pellicule 27021 2 2049046 molle. En outre, lorsque la vitesse augmente, l'épinglage sur toute la largeur de la feuille conduit à la formation de petites bulles entre la nappe thermoplastique et la surface de trempe, ce qui devient particulièrement apparent dans la coulée de 5 pellicules de faible épaisseur, où les bulles retenues provoquent des irrégularités à la surface de la pellicule, qui persistent même après orientation biaxiale. Par conséquent, malgré les techniques nombreuses et variées expérimentées dans ce but, on ne disposait pas jusqu'à 10 présent de procédé d'épinglage d'une nappe thermoplastique extrudée sur une surface de trempe, qui donne pleine satisfaction lors d'opérations de coulée à vitesse élevée. La présente invention fournit un procédé d'épinglage d'une nappe fraîchement extrudée sur une surface de trempe à 15 des vitesses accrues tout en conservant et améliorant la transparence, l'uniformité de la largeur et de l'épaisseur, et d' autres caractéristiques superficielles. Précisément, l'invention concerne un perfectionnement d'un procédé de trempe d'une nappe polymère thermoplastique 20 fraîchement extrudée par extrusion d'une matière polymère thermoplastique formant des pellicules sous la forme d'une fine pellicule continue sur une surface de trempe mobile reliée électriquement à la masse, ledit procédé perfectionné étant caractérisé en ce que 25 a) l'on fait passer la pellicule fondue au voisinage, mais hors de contact, d'au moins une électrode pour déposer une charge électrostatique sur la surface supérieure de la pellicule, suffisante pour faire adhérer la pellicule à la surface de trempe, la charge électrostatique étant déposée au 50 point où la nappe prend en premier contact avec la surface de trempe, et b) l'on insère une mince pellicule de liquide conducteur de la chaleur entre la nappe et la surface de trempe. La description qui va suivre en regard du dessin 35 annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente schématiquement un appareillage monté de façon particulière, que l'on peut utiliser pour mettre en oeuvre l'invention. 40 Dans le procédé de la présente invention, on peut 70 27021 3 20^90^6 effectuer l'épinglage électrostatique sur toute la largeur de la nappe fraîchement extrudée ou par des sondes ponctuelles dirigées seulement vers les bords de la pellicule. L'appareil et le procédé d'application de la charge électrostatique peuvent 5 être ceux qui ont été décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N03.223.757, la demande de brevet français N° 70 17 279 du 12/5/70 déposée par la même demanderesse et la demande de brevet des Etats -Unis d'Amérique n° 823.848 du 12/5/70,déposée par la même demanderesse, dont les enseignements 10 sont incorporés à titre de référence. Un élément important du procédé conforme à l'invention est que la charge électrostatique est appliquée au voisinage du point de contact normal de la nappe fraîchement extrudée sur la surface de trempe refroidie provenant de la lèvre de la tré-15 mie. On a trouvé que, lorsque les électrodes sont plus près de la lèvre de la trémie que le point de contact normal, le contact de la nappe a lieu en général en amont de son point de contact naturel. Cependant si les électrodes se trouvent trop en amont du point de contact normal, une grande quantité d'air sera retenue 20 entre la pellicule et le tambour au point d'application des sondes ponctuelles, ce qui diminue fortement le coefficient de transmission de chaleur. En outre, si l'on place la source électrostatique trop en aval du point de contact normal, son rendement en ce qui concerne l'élimination des variations de largeur 25 et de l'étranglement sera réduit. Les liquides que l'on peut utiliser sur la surface du tambour de trempe dans le procédé conforme à l'invention comprennent tout liquide pratiquement inerte vis-à-vis de la pellicvile thermoplastique, conduisant facilement la chaleur et ayant un 30 point d'ébullition supérieur à la gamme de températures de fonctionnement normalement mises en jeu dans des opérations d'extru-sion et de trempe de façon que le liquide ne se vaporise pas dans une mesure importante pendant les opérations. Parmi ces liquides, on peut citer, par exemple, les alcools comportant 35 de 4 à 10 atomes de carbone, les glycols comportant de 2 à 8 atomes de carbone, les diglycols, les polyglycols, les huiles et les graisses à base de silicones, les huiles hydrocarbonées, l'eau et des combinaisons des liquides ci-dessus. Parmi ces liquides, on préfère particulièrement l'eau, non seulement pour 40 des raisons d'économie, mais aussi parce qu'on peut l'éliminer 70 27021 4 2049046 par séchage ou raclage de la surface de la pellicule une fois achevée l'opération de trempe, ce qui élimine la nécessité d'un stade d'élimination séparé avec utilisation d'un solvant ou d'autres moyens. 5 On a trouvé que l'épaisseur du liquide sur le tambour variait sur la surface de support. La couche est très mince, probablement d'une épaisseur ne dépassant pas quelques molécules, là où la pellicule fraîchement extrudée prend contact en premier avec la surface du tambour. Aux points d'irrégularité du tambour 10 qui se trouvent plus bas que les zones voisines, tels que des piqûres et d'autres évidemment, la couche de liquide sera aussi irrégulière que la surface. Ainsi, la variation totale d'épaisseur de la.couche de liquide pourrait être de façon concevable de 3 mm ou davantage. 15 On peut appliquer le liquide sur la surface du tambour de trempe au moyen de n'importe quel appareil qui produit les épaisseurs nécessaires pour le procédé de l'invention. Parmi les procédés que l'on peut utiliser pour appliquer l'eau à la surface du tambour de trempe, on peut citer, par exemple, celui 20 où l'on maintient le point de rosée dans l'atmosphère entourant le tambour à un niveau tel que la surface refroidie du tambour à découvert provoque la condensation d'humidité à la surface du tambour, ce qui forme une pellicule d'eau continue sur le tambour. On peut encore envoyer de la vapeur ou de l'eau pulvérisée 25 directement sur la surface du tambour un peu avant le point de contact de la nappe fraîchement extrudée avec la surface du tambour. Lorsqu'on utilise des ajutages d'humidification pour appliquer l'eau à la surface du tambour, il peut être nécessaire d'ajuster l'épaisseur de la couche d'eau, par exemple en utili-30 sant un rouleau essuyeur ou une lame d'air. Un procédé d'application d'eau sur la surface du tambour de trempe que l'on préfère particulièrement, pour obtenir une épaisseur uniforme de la couche appliquée, implique l'utilisation d'au moins deux rouleaux pour transmettre l'eau 35 d'un réservoir dralimentation à la surface du tambour de trempe. L'un des rouleaux étant partiellement immergé dans l'eau, tandis que le second rouleau est en contact avec le premier rouleau et la surface de trempe, on peut ajuster le pincement entre les rouleaux de façon à régler avec précision la quantité de 70 27021 5 2049046 liquide déposé à la surface du tambour . La figure représente un appareil de ce type,dans lequel un tambour de trempe 10 est pourvu d'un tuyau 11 pour envoyer du réfrigérant à l'intérieur de la s tir face de coulée 12 du tambour de trempe. La sur-5 face du tambour de trempe est métallique et est mise à la masse par une masse 13. Une nappe 14 est extrudée d^une trémie 15 qui présente un orifice fendu, avec ses bords essentiels légèrement écartés de la surface du tambour. Une mince couche d'eau 16 est appliquée sur la surface 12 par un dispositif d2application 17 10 juste avant le contact de la toile 14. Une électrode à fil 18, alimentée par une source haute tension 19.» selon la description du brevet des Etats-Unis d' Amérique n° 3.223.757.» est placée de façon à appliquer une charge électrostatique à la nappe sur tout sa largeur juste avant son point de contact avec la surface 15 de trempe. Comme le montre le dessin, la nappe enveloppe le tambour (c'est-à-dire échange de la chaleur avec la surface du tambour par l'intermédiaire de la couche d'eau) sur environ deux tiers de sa circonférence, avant d'être retirée par un rouleau 20 pour un traitement ultérieur. Cette nappe retirée est, de préférence, débarrassée de l'eau à la surface par des lames d'air 21 et 22, qui sont disposées de façon que les courants d'air que chacune envoie heurtent la surface de la nappe. On peut âppliquer le procédé de l'invention à tout polymère organique thermoplastique formant des pellicules, 25 parmi lesquels on peut citer, par exemple, les polyesters tels que le téréphtalate de polyéthylène, les polyoléfines telles que le polyéthylène et le polypropylène, les polymères'et copoly-mères d'acétate de vinyle, les polymères et copolymères de chlorure de vinylidène, les polyamides, les esters et éthers 30 cellulosiques, les polymères et copolymères de styrène, les chlorhydrates et polycarbonates de caoutchouc„ Le procédé s'applique particulièrement aux polymères cristallins et spécialement au téréphtalate de polyéthylène, car les propriétés optiques de la pellicule sont fortement améliorées lorsqu'elle est 35 produite à vitesse élevée. Dans le cas du téréphtalate de polyéthylène, la vitesse de coulée peut être maintenue' entre 9 et 23 mètres par minute, tout en préservant les ëxcellentes caractéristiques optiques et l'uniformité physique de la pellicule finie. Le procédé de l'invention permet d'obtenir une amé-40 lioration importante de l'uniformité d'épaisseur, de l'unifor- 70 27021 6 2049046 mité de largeur et de la transparence des pelliouls-s produites • à âen vitesses élevées, Il esi-ste «n- effet de- coopération appa-^■snte entre la- couche de lîçjuide. et l'épinglage électrostatique, Cet effet est pa^tieyXièrerasnt inattendu dans le cas de l'épin-5 glage électrostatiques où-l'intensité de..force pouvant être appliquée à la pellicule est strictement liwitée » On pensait auparavant que du. fait que l'épinglage électrostatique seul n'était pas suffisant pour produire une nappe satisfaisante à . des vitesses, élevées,-, la. mobilité accrue fournie par l'ae couche 10- de liquide pourrait encore diminuer l'efficacité de la fixation. L'exemple spécifique qui suit illustre davantage l'invention» EXEMPLE 1 ; On fabrique un échantillon de comparaison en extradant •I5 du téréphtalate de polyéthylène fondu sur un tambour de trompe refroidi-à une épaisseur nominale de 0,15 mm par épinglage électrostatique sur toute la largeur de la feuille extradés, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.223»757. On détermine la vitesse maximale à laquelle on peut extrudsr la 20 pellicule tout en conservant une bonne transparence, et l'appelle R. On extrude une pellicule dans des. conditions identique, sauf que l'on recouvre le tambour de trempe d'une mince couche d'eau au moyen d'un appareil du type représenté sur la figure. 25 On extrude la pellicule, en utilisant à la fois l'eau et 1'épinglage électrostatique de toute la feuille, à une vitesse de 2,3 H, tout en conversant une excellente transparence et des dimensions physiques uniformes» BAD ORIGINAL 70 27021 7 2049046 REVENDICATIONS 1. - Procédé de trempe d'une nappe polymère thermoplastique fraîchement extrudée par extrusion d'une matière polymère thermoplastique formant des pellicules sous la forme d'une 5 fine pellicule continue sur une surface de trempe mobile reliée électriquement à la masse, caractérisé en ce que l'on fait passer la pellicule fondue au voisinage, mais hors de contact, d'au moins une électrode pour déposer une charge électrostatique sur la surface supérieure de la pellicule, suffisante pour faire 10 adhérer la pellicule à la surface de trempe, la charge électrostatique étant déposée au point ou la nappe prend en premier contact avec la surface de trempe, et l'on insère une mince pellicule de liquide conducteur de la chaleur entre la nappe et la surface de trempe. •J5 2. - Procédé selon la revendication t, caractérisé en ce que le liquide conducteur de la chaleur est l'eau. 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge électrostatique est déposée sur pratiquement toute la largeur de la feuille thermoplastique. 20 4. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge électrostatique est appliquée aux bords de la feuille thermoplastique. 5. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du téréphtalate de polyé- 25 thylène. 6. - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la pellicule est extrudée à une vitesse d'environ 9 à 23 mètres à la minute.