Brevet FR2096482A1 — publié le 19720218

La présente invention se rapporte à la fabrication de filets en résine thermoplastique à partir d'un motif aplati d'une nappe et elle concerne également les filets obtenus par ce procédé. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3.515.778, on décrit la formation d'un filet à partir d'une nappe de résine thermoplastique comportant un motif de brins sécants parallèles et perpendiculaires à son axe longitudinal, par étirage biaxial de ladite nappe. Un inconvénient de ce procédé réside dans le fait que la largeur du filet est limitée par la largeur que l'on peut donner à la nappe et 1? étirage transversal qu'on peut lui faire subir. Dans le brevet français n0 1 523 831, on décrit un procédé de formation d'un filet à partir d'une nappe de résine thermoplastique comportant un motif, dans lequel la largeur du filet obtenu à partir de celle-ci n'est pas limitée par la largeur de ladite nappe.On obtient ce résultat du fait que le motif de la nappe est un motif aplati dans lequel les brins dirigés pour former la largeur du filet proviennent de brins du motif parallèles à l'axe longitudinal de la nappe. Ce procédé, par exemple, permet de former des filets dont la largeur est supérieure à 100 fois la largeur de la nappe initiale. Le filet obtenu présente cependant l'inconvénient que ses brins ne sont parallèles ni à l'axe longitudinal ni à l'axe transversal du filet, de sorte que le filet ne présente pas de stabilité dimensionnelle vis-à-vis de forces exercées le long de l'un ou l'autre de ces axes. Selon l'invention, un procédé de fabrication d'un filet thermoplastique orienté consiste à former une nappe de résine thermoplastique, destinée à la formation d'un filet, sur une surface comportant un motif d'un cylindre rotatif que l'on maintient à une température inférieure à la température de fusion de la résine, ladite surface comportant un motif comprenant plusieurs premières rainures parallèles, peu écartées et disposées en spirale et plusieurs secondes rainures courtes, parallèles et discontinues dont l'aire de la section transversale est supérieure à celle des premières rainures et qui sont disposées dans le sens général transversal par rapport au sens des premières rainures, de façon que les extrémités des secondes rainures ne se raccordent qu'aux deux premières rainures adjacentes en une configuration décalée en quinconce à écartement uniforme; à retirer de la surface refroidie du cylindre une nappe comportant plusieurs brins parallèles inclinés par rapport à l'axe longitudinal de la nappe et réunis alternativement par des intersections longitudinalement écartées, qui sont plus épaisses que les brins ; et à étirer longitudinalement la nappe de sorte qu'un brin sur deux, sur la largeur de la nappe, est allongé et orienté, les autres brins étant nonétirés et inclinés obliquement par rapport à l'axe longitudinal. Selon un mode d'exécution préféré de l'invention, on réalise un filet présentant une stabilité dimensionnelle à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal en formant un motif aplati dans une nappe, en étirant longitudinalement la nappe, puis en l'étirant transversalement. On peut supprimer le stade d'étirage transversal, et le filet résultant présentera de la stabilité dimensionnelle dans le sens longitudinal à cause des brins dirigés dans ce sens, et sera entièrement rigide dans le sens transversal à cause des brins transversaux plus gros non-étirés. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée La figure 1 est une vue en plan schématique d'une partie d'un motif aplati selon l'invention avant étirage longitudinal la figure 2 représente schématiquement la partie de la nappe de la figure 1 après étirage longitudinal la figure 3 représente schématiquement la partie de la nappe de la figure 2 après étirage transversal la figure 4 est une partie agrandie de la nappe de la figure 1, représentant les lignes de la force d'étirage longitudinal le long de la nappe la figure 5 est un autre agrandissement d'une ouverture du motif de la nappe de la figure 4 après étirage longitudinal la figure 6 représente l'ouverture de la figure 5 après étirage transversal. Dans la nappe qui est décrite dans le brevet des #tats-Unis d'Amérique n0 3.515.778 précité, le motif de la nappe comprend des brins parallèles à l'axe longitudinal de la nappe et des brins sécants parallèles à l'axe transversal de la nappe, les deux ensembles de brins se coupant pour former des intersections de section transversale plus épaisse que les brins qui rejoignent l'intersection. Lors de ltétirage subséquent, les brins s'étirent et les intersections demeurent non-étirées. Lors de l'étirage longitudinal de la nappe, les brins longitudinaux s'allongent tandis que la dimension des brins transversaux demeure inchangée.Lors de l'étirage transversal, les brins transversaux de la nappe s'allongent pour constituer un filet à mailles carrées. La nappe comprend des brins qui sont paral- lèles à son axe longitudinal et sont réunis alternativement par des ponts longitudinalement espacés qui forment les intersections des brins dans le filet obtenu à partir de la nappe. L'étirage longitudinal de la nappe allonge les brins, en laissant les dimensions des ponts inchangées. L'ouverture transversale de la nappe étirée longitudinalement fournit un filet dont les brins et intersections forment des ouvertures en losange. L'étirage se distingue d'un stade d'ouverture transversal en ce que ce dernier ne met pas en jeu une forte orientation des molécules de la résine thermoplastique. 1,L'étirage1, décrit ici a lieu à une température inférieure à la température de fusion de la résine et ne met pas en jeu une orientation qui renforce les brins.Bien qu'un tel filet étiré soit biaxialement résis- tant, tout en étant étiré qu'uniaxialement, il présente l'inconvénient que, lorsqutune force s'exerce parallèlement à l'axe longitudinal ou à l'axe transversal du filet, le filet a tendance à staplatir dans le sens perpendiculaire à la ligne de force, ctest-à-dire que les ouvertures en losange ont tendance à rallonger dans le sens de la force, donc à devenir plus étroites dans le sens transversal. La nappe 20 de la figure 1 comprend plusieurs brins parallèles 22 qui sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal 23 de la nappe, suivant une configuration en spirale ou hélicoi- dale, et qui sont réunis alternativement par des ponts 24 espacés longitudinalement. Les brins 22 se terminent aux ponts le long des bords de la nappe 20, comme le montre la figure. L'angle d'inclinaison des brins par rapport à l'axe longitudinal est, en général, compris entre 24 et 300. Lors de l'étirage longitudinal de la nappe 20 (dans le sens indiqué, suivant l'axe longitudinal 23 de la nappe), il prend la forme représentée grossièrement sur la figure 2, où seuls certains des brins 22 stallongent sous l'effet de l'étirage longitudinal, tandis que les autres ne s'allongent pas. Ceux qui ne le font pas sont étirés sous l'effet de l'étirage transversal (dans le sens indiqué, suivant l'axe transversal de la nappe) pour former le filet à mailles carrées représenté sur la figure 3, dans lequel les brins étirés sont dirigés suivant l'axe longitudinal du filet (précédemment, de la nappe) et suivant l'axe transversal du filet (précédemment, de la nappe), dt façon à assurer la stabilité dimensionnelle dans chaque sens. Le phénomène de l'étirage de certains brins 22 et du nonétirage des autres pour former la configuration de nappe de la figure 2 est expliqué avec davantage de détails en se référant aux figures 4, 5 et 6. La figure 4 représente un agrandissement d'une partie de la nappe 20 de la figure 1, et les lignes de force 26 qui prennent naissance dans la nappe lors de son étirage longitudinal. Les lignes de force ne parcourent pas de façon continue un seul brin 22, mais effectuent un parcours en gradins de brin à intersection et à brin adjacent, et ainsi de suite le long de la nappe. Lors de l'étirage longitudinal, les brins 22 correspondant aux lignes de force s'allongent, tandis que les brins qui n'y correspondent pas ne s'allongent pas.La figure 5 représente une seule ouverture après étirage longitudinal, où les brins correspondant aux lignes de force sont plus longs et plus fins, comme le montre la figure, tandis que les autres brins 22 conservent leur longueur et leur épaisseur initiales, mais s'inclinent suivant un angle supérieur par rapport à l'axe longitudinal. Lorsque l'ouverture unique est soumise à étirage transversal, les brins 22 nonétirés s'étirent comme le montre la figure 6. Si l'on revient à la figure 4, il est clair qu'un brin sur deux dirigé transversalement s'étire lors du stade d'étirage longitudinal.La faible courbure des brins transversaux 22 (figure 6) et, parfois, des brins longitudinaux empêche les brins d'être parallèles à leurs axes respectifs, mais ces brins le sont presque et, pour des raisons pratiques, ils offrent en fait la stabilité dimensionnelle des brins parallèles axiaux. Le degré de courbure des brins étirés dépend de la rigidité de la résine. Les brins de résine de polyamide, par exemple, auront en général une faible courbure, tandis qu'une résine moins rigide, comme une résine de polyéthylène, formera des brins sans courbure sensible. En supprimant le stade d'étirage transversal, on obtient la configuration de filet de la figure 2, où les mailles ressemblent à celles de la figure 5. Les brins 22 allongés confèrent une stabilité dimensionnelle longitudinale au filet, et les brins transversaux 22 non étirés sont suffisamment rigides pour conférer une bonne stabilité dimensionnelle transversale au filet. On peut former les nappes décrites ici par des procédés connus, de préférence par le procédé décrit dans le brevet français n0 1.523.831, où l'on coule de la résine thermoplastique fondue contre la surface présentant un motif d'un cylindre rotatif qui est refroidi par rapport à la température de la résine fondue, de façon à couler la résine dans le motif du cylindre. A mesure que le cylindre stéloigne en tournant de la source de résine thermoplastique fondue et au-dessous d'un racle, il se forme une nappe à motif continue, de façon complémentaire au motif tracé à la surface du cylindre, et cette nappe est retirée sous forme de bande continue après un refroidissement suffisant au contact du cylindre.On peut former, à la surface du cylindre, n'importe quel motif en spirale pour constituer le motif désiré dans la nappe qui forme, à son tour, la forme d'ouverture désirée dans le filet résultant. Le motif du cylindre sera tel que les ponts entre brins parallèles ou intersections entre brins sécants dans la nappe aient une section transversale supérieure à celle d'un seul brin séparé aboutissant à l'intersection de sorte que, lors de ltétirage du brin, la résine qui se trouve à l'intersection n'est pas étirée. Une configuration d'intersection typique, dont l'aire de la section transversale est supérieure à celle d'un brin qui y aboutit est celle représentée sur la figure 4, oà la largeur de l'intersection dans le plan du filet est supérieure à celle du brin qui aboutit à l'intersection. On peut en variante utiliser les configurations d'intersection des figures 3 et 4 du brevet français n0 1.523.831, et de la figure 7 du brevet des Etats Unis d'Amérique n0 3.515.778. De préférence, l'aire de la section transversale d'un pont ou d'une intersection de la nappe perpendiculaire au sens d'étirage (préformage) est égale à au moins 1,25 fois l'aire de la section transversale de deux brins de la nappe qui aboutissent à l'intersection. L'orientation sélective du filet, où les brins sont orientés et où les intersections sont pratiquement non-orientées, assure la résistance multiaxiale du filet. L'utilisation du procédé de formation des nappes décrit dans le brevet français n 1.523.831 précité fournit une nappe et un filet obtenu à partir de celle-ci qui est moulé d'une seule pièce, dans ce sens que les brins et intersections sont moulés en bloc à partir des masses contiguës (en contact) de résine fondue, au lieu de mouler la résine en produits façonnés à partir de masses séparées de résine fondue que l'onrapproche alors et que l'on lie par la chaleur.L'avantage du moulage en une seule pièce réside dans le fait que l'on évite le plan d'affaiblissement représenté par la zone de liaison par la chaleur. Lorsqu'on utilise le procédé décrit dans le brevet français n0 1.593.831 pour former une nappe, la face de la nappe située du côté du râcle comportera typiquement une pellicule de 25 à 50 microns d'épaisseur, pouvant être détachée par le procédé de détachement de pellicule décrit dans ce brevet et dans le brevet des Etats-Unis dtAmérique n0 3.515.778. Le motif de nappe de la figure 1 de la présente invention possède,à cet égard, l'avantage de réduire la nécessité de détacher la pellicule, parce que le stade d'étirage longitudinal pour aboutir à la configuration de la figure 2 provoque une augmentation de largeur de la nappe à cause de la tendance des brins adjacents à se séparer l'un de l'autre, pour former la combinaison de brins étirés et non-étirés représentée sur la figure 2, qui à son tour rompt la fine pellicule qui se trouve entre les brins. Pour certaines applications, il n'y a pas du tout lieu de détacher de pellicule du filet réalisé à partir de la nappe du mode d'exécution représenté sur la figure 1, lorsque le léger résidu de pellicule brisée s'étendant latéralement à partir des brins allongés ne constitue par un inconvénient. On peut effectuer les opérations d'étirage longitudinal et transversal des nappes décrites dans le présent mémoire par le procédé et au moyen de l'appareil décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3.515.778. L'axe transversal des différentes nappes et des différents filets décrits ici est l'axe perpendiculaire à l'axe longitudinal du plan de la nappe ou du filet. Les filets selon l'invention sont utilisables comme filets de pêche et pour d'autres applications, telles que le renforcement, l'emballage, et la culture et la récolte de divers produits. Comme résines typiques pouvant être utilisées dans le cadre de l'invention, il y a lieu de citer celles que l'on peut extruder en produits façonnés solides continus à partir de ltétat fondu, et sous des pressions relativement élevées. La résine aura, en général, un poids moléculaire moyen supérieur à 10.000.Comme exemples de telles résines thermoplastiques, il y a lieu de citer les polymères de styrène, comme le polystyrène et les résines ABS (acrylonitrile, butadiène, styrène) les polym.lères hydrocarbonés saturés, comme les poly-oléfines, parmi lesquelles le polyéthylène, le polypropylène linéaires et ramifiés, et leurs copolymères ; des ionomères tels que ceux qui sont décrits dans le brevet français n0 1.393.730 ; des copolymères de l'éthylène avec un acide carboxylique à insaturations en alpha et en bêta, par exemple ceux qui sont décrits dans le brevet britannique n0 963.380 ; des oléfines halogénées ou perhalogénées, telles qu'un polymère de chlorure de vinyle. et des polymères de tétrafluoréthylène pouvant être préparés par fusion, comme les copolymères du tétrafluoréthylène avec l'hexafluoropropylène ou le chloro-trifluoréthylène ; l'acétate de polyvinyle et ses copolymères avec des polymères d'hydrocarbures saturés ; des polymères d'esters d'acides carboxyliques à insaturations en alpha et en bêta, comme le polyméthacrylate de méthyle ; des polyamides comme le polyhexaméthylène-adipamide, le polyhexaméthylène-sébacamide, le polycaprolactame, et des copolymères et mélanges de ceux-ci, ou des mélanges de ces polyamides avec un ionomère ou les copolymères du brevet britannique n0 963.380 ; un polymère du poly-oxyméthylène ; des polycarbonates; et des polyesters, comme le téréphtalate de polyéthylène. Les exemples non limitatifs qui suivent expliquent avec davantage de détails l'invention. EXEMPLE 1 On forme une nappe conforme à la figure 1, à partir de polyéthylène à haute densité, à une temperature de moulage d'environ 2750C, et une température de cylindres de 90 C, en appliquant le procédé du brevet français n0 1.523.831. L'angle d'inclinaison des brins 22 parallèles par rapport à l'axe longitudinal de la nappe est de 6,40. Les brins ont une largeur de 1,1 mm et une épaisseur de 1,7 mm, et sont séparés par des intervalles de 0,9 mm. Le pont 24 a une largeur de 3,6 mm et une épaisseur de 2,8 mm.Une pellicule de 50 microns d'épaisseur se trouve sur l'une des surfaces de la nappe, et lton détache cette pellicule en faisant passer la face de la nappe comportant la pellicule sur deux brosses à fil métallique rotatives. L'une des brosses tourne dans le sens de déplacement de la nappe, et l'autre dans le sens opposé. Les axes des deux brosses sont perpendiculaires au sens longitudinal des brins. Après avoir détaché la pellicule; on étire longitudinalement la nappe dans un four à air chauffé à 90 C, contenant des cylindres chauffés par vapeur d'eau à 1300C, à un rapport d'étirage de 5,6 (longueur finale divisée par la longueur initiale du brin) à une longueur de brin, mesurée entre les centres des intersections, de 10 cm.On étire alors transversalement la nappe étirée longitudinalement, dans une élargisseuse classique comportant des chevilles au contact des mailles marginales, à 1250C dans un four à air chauffé, jusqutà un rapport d'étirage de 5,6 pour obtenir un brin transversal de 15 cm entre centres dtintersec- tions. Le filet obtenu, qui comporte des brins étirés dirigés suivant son axe longitudinal et son axe transversal, comprend un réseau de mailles rectangulaires de 10 cm x 15 cm et 7 mailles suivant la largeur, ce qui donne une largeur de filet totale d'environ 107 cm à partir d'une largeur de nappe initiale d'environ 4,4 cm.La raison pour laquelle la longueur de brin dans le sens transversal est supérieure à la longueur dans le sens longitudinal, pour le même rapport d'étirage des brins, réside dans le fait que les brins situés suivant les lignes de force 26 de la nappe ont 1,8 cm de long, entre centres d'intersections, le long des lignes de force 26 et les brins destinés à s'étirer par étirage transversal ont 2,7 cm de long entre centres d'intersection. Le filet présente une résistance à la rupture de maille d'environ 8,2 kg, une limite d'allongement de maille d'environ B%, et une énergie de rupture de maille d'environ 97 grammes-mètre.La résistance à la rupture de maille est mesurée dans cette expérience ainsi que dans les autres expériences décrites dans le présent mémoire, au moyen d'une machine d'essai de traction "Instron" équipée de crochets reliés à leurs pistons respectifs et aux brins opposés d'une seule maille. La limite d'allongement de maille est le rapport de l'allongement à la rupture à la longueur de maille étirée d'une seule maille, et l'énergie de rupture est l'aire comprise sous la courbe d'allongement sous charge pour la maille essayée. EXEMPLE 2 On recommence l'expérience de l'exemple 1, sauf que lesbrins parallèles 22 sont inclinés d'un angle de 2,90 par rapport à l'axe longitudinal de la nappe et que les ponts 24 sont disposés de façon que les brins longitudinaux aient 4,1 cm de long, entre centres d'intersections, et que les brins transversaux du filet résultant aient 2,7 cm de long, entre centres dtintersections. On étire longitudinalement cette nappe, à un rapport d'étirage de 6,2 pour obtenir une longueur de brin longitudinal de 25 cm et on l'étire transversalement à un rapport d'étirage de 5,6 pour obtenir une longueur de brin transversal de 15 cm. Le filet obtenu contient des mailles rectangulaires mesurant 25 cm x 15 cm et présente sept mailles en largeur. L?XSMPL;## 3 On moule un copolymère comprenant, en poids, 90 poîyhexaméthylène-adipamide et 10% de motifs dérivés du caprolactame, par le procédé du brevet français n0 l.523.#3l, en une nappe présentant la configuration de la figure 1 en utilisant une température de moulage d'environ 2800C. Les brins parallèles 22 de la nappe sont inclinés d'un angle de 15,40 par rapport à l'axe longitudinal de ladite nappe. Les brins ont 1,1 mm de largeur et 1,5 mm d'épaisseur et sont séparés par des intervalles d'environ 1,3 mm. L'intersection a environ 3,8 mmde largeur et 1,8 mm d'épaisseur. Les brins ont 0,90 mm de long, entre centres d'intersections. La nappe comporte une pellicule d'environ 50 microns d'épaisseur sur l'une de ses faces, que l'on détache en exposant cette face comportant la pellicule à l'action d'un courant rapide d'azote chauffé (60000) puis en la refroidissant brusquement dans un bain d'eau à la température de l'eau du réseau de distribution. On étire la nappe débarrassée de la pellicule à 16500, dans un four à air chauffé contenant des cylindres chauffés par vapeur d'eau à 180 C, à un rapport d'étirage de 2 pour obtenir une longueur de brin de 1,75 cm entre centres d'intersections. On étire alors transversalement la nappe dans un appareil à cadre élargisseur à serrage à une température de 180 C et placé dans un four à air chauffé à un rapport d'étirage de 2 pour donner aux brins transversaux une longueur de 1,75 cm entre centres d'intersections. On stabilise alors le filet obtenu à une température d'environ 180 C, de façon qu'il conserve sa forme lors des applications subséquentes à des températures pouvant atteindre cette température.Le filet obtenu comporte des brins dirigés suivant l'axe longitudinal de la nappe et suivant l'axe transversal de la nappe, de façon à donner au filet une stabilité dimensionnelle biaxiale suivant chacun des axes mentionnés. Le filet obtenu a également une résistance à la rupture de maille d'environ 13,2 kg, une limite d'allongement de maille de 27,8 kg, une énergie de rupture de maille de 83 grames-mètre et un poids d'environ 156 g/m2. EXEMPLE 4 On recommence l'expérience de exemple 3, en plusieurs fois, en utilisant du polypropylène et du polyéthylène à haute densité, au lieu du copolymère de polyamide, et en appliquant les conditions d'étirage de l'exemple 1 pour étirer à un rapport d'étirage de 5 dans le sens longitudinal comme dans le sens transversal, et on obtient un filet à mailles carrées dans lequel les brins ont 4,3 cm de long, entre centres d'intersections. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un filet thermoplastique orienté, caractérisé en ce que l'on forme une nappe de résine thermoplastique destinée à la formation d'un filet, sur une surface comportant un motif d'un cylindre rotatif que l'on maintient à une température inférieure à la température de fusion de la résine, ladite surface comportant un motif comprenant plusieurs premières rainures parallèles, peu écartées et disposées en spirale et plusieurs secondes rainures courtes, parallèles et discontinues dont l'aire de la section transversale est supérieure à celle des premières rainures et qui sont disposées dans le sens général transversal par rapport au sens des premières rainures, de façon que les extrémités des secondes rainures ne se raccordent qu'aux deux premières rainures adjacentes en une configuration générale en quinconce à écartement uniforme ; on retire de la surface refroidie du cylindre une nappe comportant plusieurs brins parallèles inclinés par rapport à l'axe longitudinal de la nappe et réunis alternativement par des intersections longitudinalement écartées qui sont plus épaisses que les brins ; et lton étire longitudinalement la nappe de sorte qu'un brin sur deux, sur la largeur de la nappe, est allongé et orienté, les autres brins étant non-étirés et inclinés obliquement par rapport à l'axe longitudinal. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lton allonge et oriente les brins non-étirés en étirant la nappe orientée longitudinalement dans le sens transversal, pour constituer un filet thermoplastique orienté biaxialement présentant une forte stabilité dimensionnelle à la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lton stabilise par la chaleur la nappe orientée. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on écarte par torsion un brin sur deux, sur la largeur de la nappe, des autres brins et on le dirige vers l'axe transversal de la nappe en ouvrant la nappe orientée longitudinalement sans allonger les brins. 5. Filet thermoplastique orienté, caractérisé en ce qu'il a été produit par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.