Brevet FR2051873A1 — publié le 19710409

la présente invention concerne un procédé et un appareil pour obtenir une feuille de résine th.ermoplastique comportant une bande colorée. Antérieurement, on a utilisé, pour les pare-brise d'automobi-5 les et d'aéronefs, etc. ou les carreaux de fenâtres des édifices, un verre de sécurité stratifié comprenant deux plaques de verre parallèles et une couche intermédiaire constituée par une feuille® de résine thermoplastique, telle que le polyvinylbutyral plastifié, intercalée entre elles. Cette couche intermédiaire est obtenue, en 10 général, par chauffage, malaxage et fusion d,une résine thermoplasti que avec une extrudeu'se, introduction de la résine fondue dans un moule pour la transformer en une pièce moulée semblable à une feuille, et extrusion de cette dernière à travers une filière pour feuilles. la couche intermédiaire ainsi obtenue est en général in-15 colore et transparente et laisse passer la quasi-totalité de la lumière, si bien que lorsqu'elle est utilisée pour un pare-brise de véhicule, tel qu'une automobile, le conducteur reçoit la lumière du soleil directement sur le visage et est ébloui. Pour réduire la transparence à la lumière du pare-brise et 20 rendre ce dernier anti-éblouissant, il est courant de colorer la couche intermédiaire avec une matière colorante ou un pigment de teinte variée, telle que le verre bleuâtre, en tout ou partie, de manière à former une bande colorée, lorsqu'on colore partiellement la couche intermédiaire, il est avantageux de faire varier de ma-25 nière continue l'intensité de la teinte entre une partie teintée et une ou plusieurs parties non teintées, en éclaircissant progressivement la nuance en direction de la partie non teintée, obtenant ainsi une atténuation progressive de la teinte. l'obtention d'une feuille ayant une teinte variant piogressi-30 vement ou "gradient de teinte" entre une partie teintée et une partie non teintée en utilisant une extrudeuse, est connue par le brevet E.U.A. U° 3 405 425. D'après le procédé décrit dans ce brevet, une résine thermoplastique fondue, pigmentée est refoulée verticalement à travers un grand nombre de tubes de sortie de ma-35 nière à l'introduire dans le oourant principal d'une résine thermoplastique fondue dans une zone immédiatement en amont de l'orifice d'extrusion de la filière pour feuilles, la proportion de résine 70 26693 2 2051873 thermoplastique teintée à refouler à travers chacun des tubes de sortie est réglée de manière à obtenir un gradient de teintes dans le sens de la largeur de la feuille en cours d'extrusion. Avec ce procédé, la largeur d'une bande teintée obtenue par le refoulement 5 de la résine thermoplastique teintée à travers le tube de sortie correspondant est sensiblement de l'ordre du diamètre dudit tube de sortie dans le sens de la largeur de la.feuille extrudée. Cependant, ce procédé nécessite un appareillage compliqué et un contrôle rigoureux des proportions de résine thermoplastique teintée, 10 ce qui conduit à une opération fastidieuse. De plus, il est difficile, en utilisant ce procédé, de maintenir constante, pendant une longue période de temps#la quantité de résine refoulée à travers chacun des tubes de sortie# puisque cette résine teintée est introduite simultanément par un grand nombre de tubes de sortie. Par 15 conséquent, il est difficile d'obtenir une feuille ayant un gradient de teinte, constant dans le sens de sa largeur, avec une bonne stabilité, pendant une longue période de temps. la présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour la production coniâiue et stable d'une feuille de résine ther-20 moplastiqae ayant une bande colorée avec un gradient de teinte entre une partie teintée et une partie non teintée, en particulier une feuille de polyvinylbutyral plastifiée employée comme couche intermédiaire de verre stratifié. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux com-25 pris à la lecture de la description qui va suivre d'un.ou plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la fig. 1 est une vue en perspective représentant schémati-quement un exemple de fabrication d'une feuille ayant une bande 30 colorée, en refoulant une résine thermoplastique fendue, teintée dans une filière plate ou filière pour feuilles, avec système col-. lecteur, - la fig® 2 est une vue en coupe transversale d'une filière plate d'un modèle différent de celui représenté sur la figure 1, 35 - la fig. 3 est une vue en ooupe suivant la ligne III-III* de la fig. 2, - la "fig. 4 est une vue en coupe transversale d'une filière BAD ORIGINAL 70 26693 3 2051873 plate d'an aatre modèle, - la fig. 5 est une vue en coape selon la ligne Y-Y' de la fig. 4, - la fig. 6 est une vue en coupe transversale d'une filière 5 plate d'un troisième modèle, - la fig. 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-Vil' de la fig. 6. - les fig. 8a, 8b et 8c représentent respectivement les coupes dans le sens de la largeur de trois feuilles A, B et 0 ayant une 10 bande colorée obtenue par le procédé selon l'invention. Dans l'exemple de la fig. 1, une filière 1, plate, en T, est raccordée à une extrudeuse (non représentée) par un tube 2 d'arrivée d'un courant principal 9 d'une résine thermoplastique fondi© ; ce courant 9 est amené par le passage 4 au collecteur 3, relié à une 15 partie de filière à section constante 5 en aval dudit collecteur 3, à orifice de sortie de filière 6. Un courant 10 d'une résine thermoplastique fondue colorée débouche dans le collecteur 3 en provenance d'un tube 8 d'injection raccordé à un dispositif d'ali-mentation, par exemple une extrudeuse ou une pompe. 20 On a observé qu'on obtient une feuille de résine thermoplas- tique ayant un bon gradient de teinte en injectant un courant de résine teintée sous pression par un trou débouchant dans le collecteur 3 en direction du courant prncipal de résine circulant dans le sens de la largeur. Le courant principal de résine conduit à 25 l'intérieur du collecteur 3 à un affaiblissement progressif de la teinte. le courant 10 de résine teintée est refoulé (par un dispositif non représenté) par le tube d'injection 8 et injecté dans le courant principal 11 de résine à l'intérieur du collecteur 3, en 30 traversant au moins un trou d'injection 7. le courant de résine est ensuite redressé par la partie de filière à section constante 5 et- extradé par l'orifice 6 de sortie de la filière, sous, forme dJune feuille 12 constituée par une partie de résine tfreroioplastique 13 et une partie de résine tiiermoplastique 14 teintée» 35 la fi liere 1 représentée sur les figures 2 èt 3 comprend un passage 4 pour- 1*'introduction d8une résine fondue, on collecteur 3a, un trou circulaire d2injection 7jas une partie de filière à 70 26693 4 2051873 section constante 5 en aval du collecteur 3a et un oiifice de so3>-tie 6. Une résine teintée 14 injectée dans le collecteur 3a de la filière arrive symétriquement dans le sens de la largeur de la feuille à obtenir, et on obtient ainsi une feuille 12 ayant la 5 section transversale représentée sur la fig. 8Â. Dans la filière 1, preprésentée sur les fig» 4 et 5, un trou circulaire d injection 7a. est ménagé à une. faible distance de l'axe de symétrie du collecteur dans le sens de sa largeur. lia section transversale du collecteur 3b. n'est pas circulaire et sa partie 10 proche de la partie à section constante 5 est légèrement inclinée en ligne droite par rapport à sa surface horizontale et aboutit dans la partie de filière 5c L'angle d!inclinaison par rapport à l'horizontale est compris entre 15 et 60°, de préférence entre 30 et 45°. l'emploi d'une filière à faible angle d'inclinaison dimi-15 nue ià turbulence de l'écoulement de résine fondue dans le sens de 1 ® extrusion à 13 entrée de la partie de filière à section constante, et il est possible d ' extruder régulièrement une feuille de bonne qualité. Une feuille extradée en utilisant la filière représentés'sur 20 les fig® 4 et 5 possède une section transversale représentée sur la figo"8ba l'orifice d'injection 7a étant placé à une faible distance de l'axe de symétrie du collecteur dans le sens de sa largeur- la section transversale de la feuille acquiert une forme te?le que la résine colorée 14s refoulée à partir de l'orifice 25 7a, s'étale dans le sens d8écoulement du courant principal de résine à l'intérieur du collecteur 3b,o Sur les figo 6 et 7, 15orifice 7k d'injection déboucharifc dans le collecteur a8 en coupe horizontal©5 une forme ovale allongée dans le sens du grand axe ou ressemblant à la section vertiale 30 d'une aile d'avion0 l'orifice 7k fait un certain angle avec la ligne 15 parallèle à l'as© médian et passant par le centre de l'orifice Srinjection 7b du collestsc-so Gomme on le voit sur la figure Sj cet angle est tèl que 1 'eetz'ioité de l'orifice 7b à proximité d® l'ase du collecteur 3j> est plus proche de la partie de 55 la filière à section constante que X3auire osctrêmité c la d'-autres ternes,, 18extrémité de 18orifice d^iarjectioa placé sa asent du courant de résine à l'intérieur du coHeoteur dans le sens de la 70 26693 5 2051873 largeur dudit collecteur est plus proche de la partie de la filière à section constante que l'autre extrémité de l'orifice d'injection. Cet angle est compris entre Û et 90°, de préférence entre 0 et 45°. En refoulant une résine fondue teintée par un orifice d'in-5 jection ayant la forme et l'angle d'inclinaison décrit ci-dessus, on peut obtenir une feuille ayant une bande teintée plus large, avec un gradient de teinte plus progressif que dans le cas où la résine teintée est introduite par un orifice d'injection circulaire. 10 La feuille extrudée par la filière représentée sur les fig. 6 et 7 a une section transversale représentée sur la fig. 8c. • La forme de l'orifice d'injection peut être circulaire, triangulaire ou carrée. Pour obtenir un bon gradient de teinte et une largeur suffisante de la partie teintée, il est préférable d'uti-15 liser des formes telles que celles d'un cercle, d'une ellipse^ d'un-ovale ou d'un ovale déformé dans la direction du grand axe, par exemple une forme correspondant à la section verticale d'une aile d'avion, d'un croissant ou d'une partie symétrique d'un croissant. Avec la présente invention, on peut utiliser n'importe quel 20 modèle d'extrudeuse capable de fondre et d'extruder à chaud une résine thermoplastique et on peut citer comme exemple les modèles à vis unique ou à deux vis. En ce qui concerne la filière pour feuille (filière plate) on"utilise/de préférence, des filières alimentées par le centre (filière en T) ou par une extrémité (filière 25 en J.). On entend par résine thermoplastique, dans le cas de la présente invention, des résines synthétiques capables de fondre à température élevée, et on peut citer parmi ces résines, par exemple, le polyéthylène, le. polypropylène, le polystyrène, les polycarbonates, 30. le polychlorure de vinyle, les polyamides, le polyvinylbutyral, les polyacrylates, et les polyesters. La résine themoplastique qui constitue le courant principal dans la filière peut être identique ou non à la résine thermoplastique teintée ; ces deux résines sont de préférence un polyvinylbutyral. Si l'on utilise des résines de 35 natures différents, il est naturellement préférable que ces deux résines soient bien compatibles. Les résines thermoplastiques employées dans la présente 70 26693 6 2051873 invention peuvent contenir des plastifiants appropriés tels que le di(2-éthylbutyrate) de triéthyléneglycol, le dicapronate de triéthyléneglycol, le monboLéate de glycérine, le sébaçate de dibutyle, 11 adipate de di-(f3-butoxyéthyle), les dialcoylphtalates ou des 5 charges. Parmi les matières colorantes appropriées utilisables dans la présente invention, on peut citer les colorants et pigments qui ont une résistance supérieure à la chaleur pendant l'opération de formage des feuilles, ainsi qu'aux intempéries. On peut citer no-10 tamment, les colorants azoiques, ceux dérivés del'anthraquinonê et de la quinoléine et des pigments tels que le bioxyde de titane, le noir de carbone, le bleu d'outremer, le vert moyen de chrome, le jaune moyen de chrome, le.rouge de cadmium, l'orangé de molybdène, les dérivés de la phtalocyanine et les dérivés de l'indan-15 thrène. L'utilisation de colorants azoiques, de ceux dérivés de 1 'anthraquinone et de la quinoléine est à préférer puisqu'elle garantit la production d'une feuille ayant une teinte et une.variation d'intensité de teinte régulières, étant donné leur bonne dispersabilité ou diffusibilité dans la résine thermoplastique. 20 Oes colorants et ces pigments peuvent être utilisés seuls ou sous forme de mélange. Si le courant principal 9 de résine thermoplastique fondue sortant d'une extrudeuse est teinté d'une certaine nuance, le courant 10 de résine à refouler à travers l'orifice d'injection 7 doit 25 être teinté en une nuance différente. La proportion de résine teintée est de préférence voisine de 3 à 30 i» du poids, en prenant comme base le poids d*une feuille ëxtrudéë par l'orifice de sortie de la filière plate. Si la proportion de résine teintée est en dehors des limites spécifiées ^ L 30 ci-dessus, la bande apparaissant sur la feuille en cours d'extrusion tend à avoir une teinte d'intensité fluctuante et "il est parfois difficile d'extruder la feuille en maintenant un gradient de teinte uniforme dans le sens de la largeur de ladite feuille pendant une longue période. 35 La viscosité du oourant de résine est comprise entre 5 x 10 C À ' À et 1 x 10 poises, de préférence comprise entre 1 x 10 et 6 i 10 poises. La pression sous laquelle la résine teintée ést introduite 70 26693 7 2051873 est comprise entre 25 et 500 kg/cm2,de préférence entre 500 et 400 kg/cm2. l'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples explicatifs mais non limitatifs suivants. Dans ces exemples et les reven-5 dications, les parties et pourcentages sont en poids, sauf indications contraires. - EZBMPLB 1 - On malaxe et fait fondre à l'aide d'une extru-deuse un mélange constitué par 100 parties de polyvinylbutyral et 40 parties de di - ( 2-ét hylb utyrate ) de polyéthylèneglycol, et on 10 l'introduit dans une filière pour feuille, en forme de T, du modèle représenté sur les fig. 2 et 3, avec une vitesse d1extrusion de 35 kg/li. la filière 1 comporte un orifice d'entrée 4 pour la résiné fondue reliée à l'orifice d'extrusion d'une extrudeuse, un collecteur 3a d'un diamètre de 4 cm et une section transversale cir-15 culaire représentée sur la fig. 3» dans laquelle l'axe médian coupe l'axe de l'orifice d'entrée à angle droit avec une longueur totale de 80 cm, à raison de 40 cm de chaque côté du point d'intersection des deux axes, une partie de filière à section constante 5 en aval dudit collecteur et une sortie de filière 6 d'un écarte-20 ment de 0,5 mm. Un orifice d'injection 7a ayant un diamètre de 2 mm est ménagé en position centrale dans le sens de la largeur du collecteur, l'orifice 7a est raccordé à l'orifice de sortie d'une extrudeuse de dimensions plus petites que 1'extrudeuse précédente. Un mélange constitué par 100 parties de polyvinylbutyral, 25 40 parties de di-(étlxylbutyrate) de polyétliylèneglycol et 0,2 partie d'un colorant vert foncé (mélange d'un colorant dérivé dé l'an-thraquinone et d'un colorant azoique et constitué, plus précisément;, par 5 parties de bleu Sumiplast 0A>2 parties de rouge Sumi-plani FB et 3 parties de jaune Sumiplast FC, tous fabriqués par 30 la firme Sumitomo Chemical Go, Itd, Japon) est malaxé et fondu par ladite extrudeuse plus petite et refoulé de manière ooïtinue dans le collecteur, à raison de 5 kg/h. La feuille extrudée est refroidie tout en étant légèrement étirée dans le sens de 1' extrusion et on obtient ainsi une 35 feuille de polyvinylbutyral comportant une bande teintée de' 75 cm de large et Gs4 as d'épaisseur,, à raison de 40 kg/h6 La teinte est plus intense vers la partie centrale de la feuille considérée dans 70 26693 a 2051873 le sens de sa largeur et devient progressivement plus claire lorsqu'on s'écarte du centre, le gradient de teinte, ou variation d'intensité de la teinte par unité de longueur, est sensiblement le même des deux côtés de.3g, partie centrale. Le gradient de teinte de la feuille obtenue ci-dessus est représenté sur la figure 8a. La transparence à la lumière en un point de la feuille à une distance déterminée d'un c&té de la feuille dans le.sens de sa largeur est mesurée conformément au procédé décrit ci-après, et les résultats obtenus sont indiqués sur le .Tableau 1. TABLEAU 1 Distance d'un côte de ±a l arence à la feuille dans le sens.de , L {afs sa largeur, (cm) lumxere. (36) G ~ 23 88,2 25 86,8 28 81,2 30 66,(5 33 39,1 55 21,0 38 15,0 41 20,5 43 41,2 46 71,0 48 84,8 51 88,0 53 - 76 88,2 0 La transparence à la lumière a-st mesurée à l'aide d'un spe'o- trophotomètre» Quand l'absorption c.~ Xumière est nulle, la transparence est par définition égale à 100 fo et quand l'absorption de lumière est totale, la transparence par définition égale à 0$. Les calculs sont donc effectués sur cotte base» La bande de longueur 5 d8ondes de 400 à 700 gailliaici-ons a 4'?â subdivisée en 8 parties, et un échantillon a fait l'objet cl© ufôeiïces de transparence pour chacune de o©s 8 partiesc On a oalei'iXo la moyenne des 8 résultais ainsi obtenus0 70 26693 9 2051873 - EXEMPLE 2 - On opère comme dans l'exemple 1, le collecteur employé étant toutefois d'un modèle ayant en section par un plan coupant à angle droit l'axe du collecteur, la forme représentée sur la fig. 5, et un orifice d'injection débouchant dans le collecteur 5 étant ménagé en un point éloigné de 51 mm de l'axe du collecteur ' comme indiqué sur la fig. 4. On obtient, à raison de 40 kg/heure, une feuille de polyvinylbutyral comportant une bande de teinte vert foncé de 76 cm de largeur et 0,4 mm d'épaisseur, La section de la feuille dans le sens de sa largeur est représentée sur la 10 fig. 8ji. Le grandient de teinte dans le sens de la largeur de la feuille est indiqué par_les mesures de transmission de lumière indiquées sur le tableau 1 et réalisées de la manière indiquée dans l'exemple 1. Le gradient de teinte dans le sensvde la largeur de la feuille 15 est indiqué par les mesures de transparence figurant sur le tableau 2 et effectuées de la manière indiquée dans l'exemple 1. TABLEAU 2 Distance d'un côté de la feuille dans le sens de sa largeur, (cm) Transparence pour la lumière (?£) . ' 0-38 88,2 41 9,5 43 11,2 46 16,5 48 26,0 51 42,0 53 62,5 56 77,6 58 84,3 61 86,8 63 - 76 88,2 - TCYWMPTi'B 3 - On opère comme dans l'Exemple 1, aux différences près indiquées ci-dessous. Un orifice d'injection de forme elliptique ayant une largeur 20 maximale de 2 mm et une longueur de 16 mm, comme représenté sur la 70 26693 10 2051873 fig. 6, a été ménagé de manière que son extrémité proche de l'axe du collecteur soit placée en un point éloigné de 5 cm du centre du collecteur, ledit orifice d'injection est incliné de 30° par l'apport à une ligne parallèle à l'axe médian du collecteur"et passant 5 par le centre de l'orifice d'injection, de manière que,1'extrémité dudit orifice d'injection près de l'axe du collècteur soit plus près de la partie de filière à section constante en aval du col-lecteur. La quantité de polyvinylbutyral plastifiée teintée à refouler par l'orifice d'injection est réglée à 6 kg/h. 10 On obtient une feuille de polyvinylbutyral de 76 cm de largeur et 0,40 mm d'épaisseur comportant une bande teintée avec une vitesse d'extrusion de 41 kg/h. La section de la feuille a l'allure représentée sur la fig. 8c_. Le gradient de teinte de la feuille dans le sens de sa largeur est très faible. Les résultats des me- -15 sures de transparence figurent sur le tableau 3» TATnïfiAg 3 Distance d'un bord de la feuille dans le sens de sa largeur (cm). Transparence pour • la lumière (#) 0 - 41 88,2 12,(5 14,1 20,0 29,0 37,9 47,0 57,0 67,8 76,5 82,8 86,7 88, è 43 46 48 51 $3 $6 58 61 63 66 68 71 70 26693 n 2051873 HETOHBIOJffllOHS 1. - Procédé de fabrication d'une feuille de résine thermoplastique comportant une bande colorée par introduction d'une résine thermoplastique fondue extrudée dans une filière pour feuille com-5 portant un collecteur et "extrusion de ladite résine fondue par un orifice de sortie de ladite filière, caractérisé en ce qu'on refoule un'courant d'une résine thermoplastique fondue teintée, à travers au moins un orifice d'injection débouchant dans le collecteur de la filières dans le courant principal de résine fondue ex-10 trudée, introduit dans le allecteur, on associe le courant principal de résine therrnoplastique fondue et le courant de résine thermoplastique teintée fondue à l'intérieur du collecteur et l'on extrude les carants associés par l'orifice de sortie de ladite filière. 15 2. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite résine th.ermoplastiq.ue est choisie dans le groupe constitué parle polyéthylène, polypropylène, polystyrène, polycarbonate, polychlorure de vinyle, polyamide, polyvinylbutyral, polyacrylate et polyester. 20 3. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la proportion de résine thermoplastique "teintée est comprise entre environ 3 et 30 ,ô. 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la viscosité du courant de résine dans le collecteur est 25 comprise entre 1 i 10^ et 6 x 10^ poises et la pression à laquelle la résine teintée est introduite est comprise entre 50 et 400 kg/ cs2 o 5o - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en es que 3a matière colorante est choisie dans le groupe constitué 30 par les colorants azoïques, les colorants dérivés de l'anthraqui-nones et les colorànté dérivés de la quinoléine. 6. - Appareil destiné à produire une feuille de résine thermoplastique avec bande col crée s caractérisé en ce qu'il comprend un organe d1extrusion destiné à extrader un courant principal d'une 70 26693 12 2051873 résine thermoplastique, ledit organe d*extrusion comportant une filière pour feuille et étant raccordé à l1 orifice d'extrusion d'une extrudeuse et un dispositif de refoulement pour extruder un courant de résine thermoplastique teintée dans le courant prlnci-5 pal de résine et pour associer ces courants, ledit dispositif de refoulement comportant un tube d'injection pour 1'introduction de la résine thermoplastique colorée} raccordé à un orifice de sortie d'un dispositif de refoulement et à ladite filière pour feuille, ladite filière comportant un conduit dsarrivée de la charge pour 10 le courant principal de résines un collecteur, au moins un orifice d'injection pour la résine thermoplastique teintée, ledit orifice débouchant dans ledit collecteur, une partie de filière à section constante en aval dudit collecteur et une sortie de filière, ledit tube d'injection pour l'introduction de la résine thermoplastique 15 teintée débouchant dans ledit orifice d'injection. 7o ~ Appareil selon la revendication 6,, caractérisé en oe que la surface inclinée du collecteur à proximité de la partie de filière à section constante est inclinée de 50 à 45° par rapport à ladite partie de filière à section constante0 20 8. - Appareil selon 15une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la section horizontale dudit orifice d'injection a la forme d'un cercle, dEuneëilipse, dBun ovale, d'un ovale déformé, dans la direction du grand axe, d?un croissant ou d'une partie r symétrique d'un croissant» 25 9• *' Appareil selon la revendication 6S caractérisé en ce que la section horizontale dudit orifice d8injection a la forme d'un ovale dont-ch. côté est allongé dans le sens du grand axe et l'orifice d*injection est placé de manière à fomer un angle avec une ligne parallèle à l'axe médian du collecteur et passant par le centre 30 dudit orifice d'injection de manière qu'une extrémité de cet orifice d "injection à proximité de la partie centrale du collecteur soit plus proche de la partie de la filière de section constante que l'autre extrémités BAD ORIGINAL