Brevet FR2090131A1 — publié le 19720114

La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'étirage mono- ou biaxial de feuilles à-base de matière thermoplastique, dont l'aspect fondamental est l'étirage en sens transversal. tj En principe, il existe du point de vue technique deux possibilités pour étirer des feuilles en sens transversal ; la première consiste à utiliser ce qu'on appelle le procédé d'étirage à l'aide d'un tuyau, dans lequel une feuille extrudée sous forme d'un tuyau est soufflée de façon à augmenter le dia-10 mètre, ce qui entraîne l'étirage de la feuille en sens transversal. Ce procédé d'étirage possède l'inconvénient qu'en aplatissant le tuyau, des plis peuvent apparaître. D'autre part, la feuille finie peut être difficilement mise à plat. La mise en oeuvre de ce procédé d'étirage exige en outre des 15 appareillages coûteux et des hauteurs considérables des bâtiments . La deuxième possibilité réside dans ce qu'on appelle le procédé d'étirage à plat. A cet effet, une feuille fabriquée sous forme plate, par exemple à l'aide d'une calandre, d'une 20 boudineuse et d'une tuyère à fente large, est saisie sur ses bords par des éléments non glissants tels que des mordaches, qui s'écartent dans le cadre d'étirage transversal. Ce procédé exige un système mécanique compliqué et une grande longueur du cadre d'étirage transversal. Etant donné que dans la plupart 25 des cas l'étirage en sens transversal est accompagné d'un étirage en sens lorgitudinal que l'on effectue selon le procédé moderne en deux étapes, la longueur est encore plus grande. L'emploi de mordaches a un autre inconvénient : il nécessite des dispositifs de guidage particulièrement précis. 30 II est possible que la feuille éclate ; en outre il faut s'attendre à ce que les bords des bandes affectés par les mordaches soient perdus pour l'utilisation. Le brevet de la République Fédérale d'Allemagne n* 851 962 décrit un dispositif d'étirage en sens transversal, 35 dont le principe consiste également à saisir les bords des feuilles avec des éléments non glissants. Dans ce cas, on fait passer la feuille plate sur une surface cylindrique elliptique chauffée ayant des surfaces de coupe annulaires obliques divergentes, et la feuille est maintenue sur ses bords par 40 deux disques rotatifs ; ceux-ci ont une circonférence qui 71 17929 2 2090131 correspond aux surfaces de coupe annulaires et dont les plans sont parallèles à ces surfaces de coupe. Les supports sous forme des disques peuvent être par exemple des pignons de chaîne, les bords des feuilles étant coincés entre les dents 5 de la roue dentée et la chaîne. Un autre dispositif prévoit de munir les disques avec des rainures, les bords devant être fixés dans les rainures à l'aide de fils d'acier. Ce dispositif a un inconvénient considérable : - en particulier dans le cas d'un grand rapport d'étirage transversal - un maintien 10 sûr de la bande- de feuille n'est pas garanti ou que les bords saisis éclatent, ce qui donne lieu à un étirage irrégulier en sens transversal. L'appareil décrit ci-dessus n'assure pas de fonctionnement sûr, étant donné en particulier les grandes vitesses exigées aujourd'hui pour les feuilles. 15 Ainsi, il se pose le problème de mettre au point un procédé d'étirage simple du point de vue technique qui n'ait pas les inconvénients des procédés et appareillages mentionnés. Pour résoudre le problème cité le procédé selon 20 la présente invention utilise des disques rotatifs en position oblique par rapport à la direction des feuilles, qui servent de support pour les bords des bandes de feuilles; ce procédé est caractérisé en ce que, lors du contact des bords des bandes de feuilles avec les surfaces circonféren-25 tielles des disques, on presse les bords survies surfaces de manière à ce que des inclusions d'air entre la feuille et le disque soient évitées ; en outre, on chauffe les disques à une température telle que les bords des bandes de feuilles entrant en contact avec les surfaces des disques s'ajustent 30 aux surfaces circonférentielles, ce qui entraîne, pendant l'étirage en sens transversal, un maintien positif des bords par les disques ; le procédé prévoit également de chauffer la feuille d'une manière connue à la température d'étirage et de la détacher dans le sens de parcours de la feuille. 35 II n'était pas prévisible dans le présent procédé que l'élimination de la couche d'air qui se forme entre la. feuille et la surface lors du contact normal d'une bande de feuilles, accompagnée de l'ajustement, du au chauffage,, des bords de feuilles à la surface des disques, permettait d'ob-40 tenir un maintien aussi bon des bords lors de l'étirage en 71 17929 2090131 sens transversal, la pression atmosphérique normale agissant comme seul moyen de pression. Etant donné que dans la présente invention tous les appareillages mécaniques compliqués servant à maintenir la feuille sont superflus, un fonctionnement complè-5 tement régulier est assuré malgré la simplicité technique du procédé. En effet, le procédé selon l'invention prévoit que la surface totale des bords de feuilles soit pressée de façon régulière et continue contre les surfaces des disques par la 10 pression atmosphérique. La force nécessaire pour maintenir les feuilles est donc introduite de la meilleure façon possible dans les bords, et on obtient une liaison positive entre les bords de feuilles et les disques. Dans le cas des autres dispositifs de maintien mécaniques connus jusqu'à présent, les 15 éléments de prise (mordaches, fils d'acier, chaîne,, etc..) saisissent les bords des feuilles plus ou moins fortement pour former une liaison non glissante. La force de maintien nécessaire n'est introduite dans les bords des feuilles que par des parties plus ou moins petites de la surface à la suite de 20 pressions relativement élevées, ce qui, lors de pressions trop élevées, conduit à faire éclater la feuille. On peut employer le procédé avec succès pour toutes les matières thermoplastiques, telles que le chlorure de poly-vinyle, les polymères d'oléfines ou les polyesters. La pratique 25 a montré que le procédé permet d'opérer à des températures plus élevées que dans le cas des procédés traditionnels. Ce fait est souvent un avantage en raison des propriétés mécaniques particulières de la feuille qui peuvent en résulter, par exemple du point de vue du rétrécissement. Il est particulièrement 30 avantageux d'étirer en sens transversal par exemple des feuilles à base de chlorure de polyvinyle (dur) dans le domaine plastique. Dans ce domaine, de 170 à 240° environ, l'étirage s'effectue sans orientation des molécules ; une feuille fabriquée de cette manière ne présente pas de tendance au rétrécissement 35 lors du chauffage ultérieur, ce qui est avantageux pour beaucoup d'applications. L'étirage en sens transversal de feuilles plates dans le domaine de température indiqué n'était pas possible jusqu'à présent, étant donné que la prise non glissante des bords de feuilles à l'aide de mordaches, de chaînes ou de 40 fils d'acier rend inévitable une détérioration ou déformation 71 17929 * 2090131 du bord des feuilles ce qui conduit en fin de compte à une rupture de la feuille. Lorsqu'on effectue le procédé d'étirage selon l'invention, cependant, les bords restent intacts ; seuls les bords reposant sur les disques gardent l'épaisseur 5 originale, puisqu'ils ne sont pas soumis à l'étirage. En général, on utilise le procédé pour l'étirage transversal. Dans quelques cas, en particulier ceux où l'on se propose d'atteindre un rapport élevé d'étirage transversal, on prévoit d'utiliser le procédé à plusieurs reprises. A cet 10 effet, on répète le procédé avec des rapports d'étirage croissants, c'est-à-dire qu'on monte en série les dispositifs décrits plus tard, les positions angulaires correspondantes des disques par rapport à la direction des feuilles étant maintenues. 15 Tout en étant prévu pour l'étirage transversal de bandes de feuilles, le procédé peut être combiné simultanément avec un étirage longitudinal. A cet effet, il existe plusieurs possibilités. On peut faire précéder l'étirage en sens transversal d'un étirage en sens longitudinal-, par exemple à l'aide 20 de mesures connues, et l'on obtient une feuille étirée en sens transversal et longitudinal. On peut également faire suivre l'étirage en sens transversal d'un étirage longitudinal. La question de savoir si l'on effectue d'abord l'étirage longitudinal et puis transversal dépend d'une part des groupes 25 de machines éventuellement disponibles, du type de matière thermoplastique employée et d'autre part des propriétés requises des feuilles. Cependant, il existe la possibilité d'un étirage biaxial simultané dans lequel la paire de rouleaux qui détache la bande de feuilles présente une plus grande vi-30 tesse que la paire de rouleaux d'admission, selon le rapport d'étirage longitudinal désiré. Comme on l'a déjà indiqué, on peut effectuer l'étirage longitudinal à l'aide de méthodes connues ; lorsque les bords des feuilles né sont pas fixés, on observe un rétrécissement 35 71 17929 5 2090131 décrite dans le cas de l'étirage transversal. Il y a plusieurs moyens pour presser les bords des bandes de feuilles sur les disques lors de leur contact avec ceux-ci, tant qu'ils permettent d'empêcher la formation d'une 5 couche d'air entre la feuille et les disques. Comme moyens pour presser les bords sur les disques, des rouleaux de pression qui roulent librement ou qui peuvent être entraînés, ont donné de bons résultats. Il est également possible de serrer les bords des feuilles contre les disques à l'aide d'un courant gazeux 10 dirigé,par exemple à l'aide d'air comprimé, en utilisant ce qu'on appelle une brosse d'air. Pendant le déroulement du procédé, on chauffe la feuille à la température d'étirage selon des méthodes connues, par exemple à l'aide de gaz chauds et/ou d'appareillages électriques. Il est utile de chauffer avec une 15 série d'éléments de chauffage homogènes qui se trouvent en parallèle, mais qui sont réglables séparément. On peut effectuer le chauffage par exemple à l'aide d'air chaud, que l'on souffle par un faisceau de tuyaux dans l'espace formé entre les disques et la feuille. Au besoin, on peut de la même 20 manière charger l'envers de la feuille avec de l'air chaud ; à cet effet on prévoit une tole demi-circulaire ou autre chose semblable, qui veille à ce que le courant d'air chaud extérieur suive la forme de la feuille. Une autre possibilité de chauffage dans la zone d'étirage en sens transversal est l'emploi de 25 radiateurs électriques appropriés dont la forme ou la disposition sont adaptés à la forme de la feuille. Le chauffage des disques peut être effectué par des moyens divers, par exemple à l'aide de gaz ou de liquides chauffés ou de dispositifs électriques. 30 En général, on applique le procédé selon l'invention sans que la bande de feuilles soit soutenue, de sorte que la feuille est étirée sous forme d'une surface courbée. Par suite de la tension d'étirage, la surface de la feuille se présente sous forme d'une selle, et la partie médiane de la bande par-35 court un chemin différent de celui des bords (chemin en pointillé sur la figure 2 avec la référence 8). Ceci a pour conséquence que la feuille étirée a, au milieu, une épaisseur d'environ 10-20$ plus grande. On peut éviter cette répartition indésirée des épaisseurs par exemple en formant un profil d'é-40 paisseur opposé lors de la fabrication de la feuille non étirée. 71 17929 6 2090131 Une autre possibilité en vue d'égaliser l'épaisseur réside dans un chauffage différent de la feuille transversalement au parcours de la feuille ; on peut aussi éviter par force la "surface en forme de selle" en soutenant la feuille. 5 A cette fin, on emploie par exemple des rouleaux d'appui (figure 3) Ou bien une surface d'appui (figure 4). Les supports doivent avoir une friction aussi faible que possible par rapport à la feuille pour ne pas l'abîmer. On peut encore diminuer la friction en créant un coussin d'air entre la bande et le 10 support, et l|air de support, soufflé peut servir en même temps pour chauffer plus ou moins^ légèrement la feuille. De même l'épaisseur peut être égalisée par un étirage longitudinal simultané ou subséquent. Il est avantageux d'influer sur la feuille par des moyens de chauffage variables appropriés, par 15 exemple par de l'air chaud, de manière à ce qu'elle parcourt la zone d'étirage à une température décroissante. De la même manière on peut thermofixer les feuilles en maintenant les dimensions des feuilles. Certes, il est connu d'éviter le rétrécissement sur la largeur de la feuille dans l'étirage longitu-20 dinal en laissant un interstice étroit entre les rouleaux. A part le fait qu'un faible rétrécissement de la largeur de la feuille est inévitable, cela présente l'inconvénient supplémentaire de ne pas permettre une égalisation de l'épaisseur particulièrement requise pour les feuilles extrudées obtenues à 25 plat. L'application régulière du procédé selon l'invention a montré que dans le cas de l'étirage élastique, c'est-à-dire avec orientation des molécules, les disques n'ont pas besoin d'un mécanisme d'entraînement propre, mais qu'ils sont maintenus 30 en rotation par la bande de feuilles. Dans 3e cas de températures d'étirage élevées et/ou de l'étirage de feuilles très minces, il est cependant plus convenable malgré le coût plus élevé de l'équipement, de munir les disques d'un mécanisme d'entraînement propre, ce qui permet de fixer le déroulement 35 de l'étirage longitudinal avant et/ou après les disques. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé. Dans sa forme la plus simple, il se compose - pour l'étirage transversal ou.l'étirage simultané en sens transversal et longitudinal - d'au moins 40 une paire de rouleaux d'admission.chauffés,qui chauffe la 71 17929 7 2090131 feuille non étirée et qui l'introduit dans le dispositif, d'au moins un dispositif de chauffage servant à maintenir la température dans la zone d'étirage, d'au moins une paire de disques rotatifs agencés de manière divergente par rapport au 5 sens de déroulement de la feuille et d'une paire de rouleaux d'étirage qui^ dans le cas d'un étirage longitudinal simultané ont une vitesse plus élevée que celle de la paire de rouleaux d'admission ; le trait caractéristique du dispositif réside dans le fait que, aux endroits où les bords des bandes de 10 feuilles entre en contact avec les disques, il est prévu des dispositifs qui, empêchant des inclusions d'air , serrent les bords des feuilles contre les surfaces circonférentielles des disques et il est prévu des dispositifs de chauffage des disques. Dans le cas d'un étirage transversal prononcé, 15 il est prévu l'un derrière l'autre deux ou plusieurs dispositifs - selon le rapport d'étirage désiré - , la divergence des disques par rapport à la direction de la feuille ayant un angle variable. Lorsqu'à coté de l'étirage transversal on prévoit 20 un étirage longitudinal, on peut - avec le dispositif selon l'invention - effectuer l'étirage longitudinal par la seule modification du nombre de tours ou bien dans l'interstice entre la paire de rouleaux d'admission et les disques ou bien entre les disques et la paire de rouleaux d'étirage ; lorsqu'on 25 ne désire qu'un étirage longitudinal sans étirage transversal, on procède de manière analogue en disposant les disques en position parallèle. Afin d'obtenir une force d'adhérence particulièrement bonne des bords des feuilles sur les surfaces circonfé-30 rentielles des disques, ceux-ci sont traités selon une méthode particulière. Cela veut dire que les disques sont rectifiés et polis ou qu'ils sont revêtus d'une autre matière rectifiée et polie, par exemple de chrome. Dans quelques cas, il s'est avéré utile de donner aux disques la forme d'un tronc de cône 35 ou, le cas échéant, une forme arrondie. On peut utiliser le dispositif d'étirage de manière universelle pour des largeurs différentes des feuilles non étirées et/ou pour des rapports différents d'étirage transversal, lorsqu'on a prévu un déplacement de leur position oblique et/ou de la distance des disques. 40 A cette fin, on se sert de dispositifs connus tels que des 71 17929 8 2090131 anneaux dentés d'ajustage etc., quand on préfère un ajustage continu. A coté des besoins d'espace réduits et de la suppression de dispositifs de prise compliqués pour le bord des 5 feuilles, le nouveau système a comme autre avantage de permettre un accroissement de la largeur de la feuille de manière continue et sans saut, étant donné que les bords de la bande de feuille suivent une courbe absolument sinusoïdale pendant l'étirage transversal. 10 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins ci-joints : 15 La figjre 1 représente de façon schématique en plan, un mode de réalisation d'étirage simultané en sens transversal et longitudinal. La figure 2 représente la vue de coté correspondante 20 en coupe. Les figures 3 et 4 représentent de façon schématique les vues en coupe, et La figure 5 représente en plan d'autres variantes, le chauffage -(9 ) ayant été supprimé pour des raisons de sim-25 plification. La feuille 1 préchauffée d'une manière connue est serrée contre le rouleau de préchauffage entraîné 3 par un rouleau 2 qui possède une surface élastique, par exemple de caoutchouc ou de caoutchouc de silicone ; ensuite elle par-30 vient par ses bords sur les deux disques chauffés 4. Les deux rouleaux de caoutchouc 5 pressent les bords des feuilles contre les surfaces circonférentielles des disques 4, de manière à ce que la formation d'une couche d'air entre les bords et les surfaces circonférentielles soit empêchée. Pour cette 35 raison et par suite du chauffage des disques, les bords des feuilles s'ajustent aux surfaces circonférentielles, de façon à assurer un maintien durable pendant l'étirage en sens transversal. Le dispositif d'étirage est mlini à son extrémité d'une paire de rouleaux d'étirage 6,7 qui sont entraînés et 40 qui, dans le cas d'un étirage longitudinal simultané, tournent 71 17929 9 2090131 à une vitesse plus grande que la paire de rouleaux d'admission 2,3. La ligne 8 en pointillé dans la vue en coupe indique comment - lors de l'étirage d'une "bande de feuilles non soutenue - le milieu de la bande suit un autre chemin 5 que les bords. Les éléments de chauffage ont la forme de tuyaux parallèles 9, dans lesquels on insuffle du gaz chaud. Comme il ressort de la figure 1, les disques 4- ont la forme de cônes. Dans la variante selon la figure les surfaces circonférentielles des disques sont arrondies. En 10 relation avec les éléments de construction - non dessinés sur les figures - en vue de déplacer en continu l'angle des axes des disques ainsi que la distance des paires de disques , le dispositif peut être ajusté de la manière la plus simple à tout rapport.d'étirage transversal désiré 15 et à toute largeur de la feuille non étirée. Sur les figures 3 et 4- sont représentés des supports pour la bande de feuilles en forme de rouleaux 10 ou d'une tôle d'appui 11. Comme cela apparaît facilement, il y a plusieurs 20 modes de réalisation possibles pour la construction du dispositif. 71 17929 10 2090131 REVENDICATIONS 1.- Procédé d'étirage de matières plastiques, utilisant des disques rotatifs comme support pour les bords des bandes de feuille , caractérisé en ce qu'on chauffe 5 les feuilles d'une manière connue à 3atempérature d'étirage et, lors du contact des bords de feuilles avec les surfaces circonférentielles des disques, on presse les bords contre les surfaces de manière telle que des inclusions d'air entre la feuille et les disques soient empêchées et que l'on 10 chauffe les disques à une température telle que les bords des feuilles en contact avec les disques s'ajustent aux surfaces circonférentielles des disques, ce qui a pour conséquence un maintien positif des bords par les disques pendant l'étirage. 15 2.- Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce que les disques rotatifs se trouvent en position oblique par rapport au sens de déroulement des feuilles. 3«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue le procédé à plusieurs reprises 20 avec des rapports croissants entre les feuilles non étirées et les feuilles étirées en sens transversal (rapport d'étirage transversal). 4-.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue un étirage longitudinal avant ou 25 après l'étirage transversal. 5«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on traite la feuille pendant l'étirage transversal à une température décroissante. 6.- Procédé selon la revendication 1, caracté-30 risé en ce qu'on soutient la feuille pendant l'étirage transversal et/ou longitudinal. 7«- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on entraîne les disques. 8.- Dispositif d'étirage de feuilles en matière 35 thermoplastique se composant d'au moins une paire de rouleaux chauffés d'admission, d'au moins un dispositif de chauffage en vue de maintenir ou de régler la température de la feuille dans la zone d'étirage, d'une paire de disques rotatifs, sur lesquels on fait passer les bords des bandes de feuilles 71 17929 n 2090131 et d'au moins une paire d_e rouleaux d'étirage, dispositif caractérisé par le fait qu'aux endroits où les "bords des feuilles entrent en contact avec les disques, il est prévu des dispositifs qui, empêchant les inclusions d'air, serrent 5 les "bords des feuilles contre les surfaces circonférentielles des disques, et qu'il est prévu des dispositifs de chauffage des disques. 9«- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les disques rotatifs sont en position 10 oblique par rapport au sens d'enlèvement de la paire de rouleaux d'étirage. 10.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que plusieurs dispositifs sont montés en série, et que les disques sont dans une position oblique par rapport 15 au sens de déroulement de la feuille avec une position angulaire crois sant e. 11.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les surfaces circonférentielles des disques sont traitées d'une manière spéciale. 20 12.- Dispositif selon la revendication 8, carac térisé en ce que les disques ont la forme d'un tronc de cône. 13.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les surfaces circonférentielles des disques sont arrondies. 25 14.- Dispositif selon la revendication 8, carac térisé en ce que les disques sont inclinables par rapport au sens de déroulement des feuilles et/ou peuvent être écartés les uns des autres. 15.- Dispositif selon la revendication 8, carac- 30 térisé en ce que les disques sont entraînés. 16.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'appareillage servant à presser les bords des feuilles contre les disques se compose de rouleaux élastiques roulant librement ou entraînés. 35 1?.- Dispositif selon la revendication 8, carac térisé en ce que le dispositif servant à presser les bords des bandes de feuilles contre les disques se compose de brosses d'air. 18.- Dispositif selon la revendication 8, carac- 40 térisé en ce que dans la zone d'étirage ou les zones d'étirage 71 17929 id 2090131 sont prévus des éléments de support pour la "bande de feuille . 19»- Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que les éléments de support sont des rouleaux ou des tôles.