Brevet FR2095310A1 — publié le 19720211

La présente invention concerne un appareil utilisable pour la production de feuilles, pellicules ou films thermoplastiques, comportant un système vertical à plusieurs rouleaux, et elle concerne plus particulièrement un appareil de prélèvement ou de polissage perfectionné, utilisable pour la production de feuilles ou de films thermoplastiques. Lors de la production de feuilles thermoplastiques par extrusion, de nombreuses méthodes sont utilisées pour prélever la feuille à la buse d'extrusion. Par exemple, la matière thermoplastique en fusion peut être extrudée verticalement vers le haut à partir d'une buse fendue, cette feuille étant prélevée à la buse par des rouleaux de traction qui sont disposés environ 3 mitres au-dessus de la buse. La production réalisée par cette méthode est lente. Suivant une variante, la matière thermoplastique en fusion peut être extrudée horizontalement à partir d'une buse fendue, de sorte que la feuille est extrudée directement sur le rouleau inférieur d'un système comportant trois ou plusieurs rouleaux montés l'un au-dessus de l'autre et entraînés par des engrenages à vis sans fin montés sur un arbre d'entrainement commun, la feuille traversant la commissure ménagée entre le rouleau inférieur et le rouleau médian, puis passant autour du rouleau médian et traversant la commissure ménagée entre ce rouleau médian et le rouleau supérieur. Un tel système comportant trois rouleaux est parfois dénommé "système vertical à trois rouleaux" et il sera désigné ciaprès par cette dénomination. Des systèmes comportant des rouleaux multiples peuvent être dénommés d'une façon correspondante "systèmes à rouleaux multiples". Dans un système comportant trois rouleaux, les trois rouleaux sont montés sur des axes horizontaux qui se trouvent directement l'un au-dessus de l'autre dans un plan vertical, et ils sont entraînés normalement à une vitesse uniforme par une roue à denture hélicodale et une vis sans fin, les vis sans fin étant montées sur le même arbre d'entra- nement. Des vitesses de production plus élevées peuvent être obtenues pour la feuilb thermoplastique extrudée en utilisant un système à trois rouleaux qui peut etre complété par un dispositif de prélèvement vertical. Toutefois, le système formé de trois rouleaux usuels, dans lequel les trois rouleaux sont entranés par le même arbre d'entrainement, présente un autre inconvénient. Les surfaces de la feuille sont munies d'ondulations orientées à 900 par rapport à la direction d'extrusion. Les ondulations sont décelables principalement aux faibles angles de réflexion, mais elles sont aisément visibles sous forme d'ombres lorsque la lumière traverse la feuille sur un fond blanc. Alors que ces ondulations peuvent être admises dans le cas de feuilles opaques ou translucides, en particulier pour les feuilles opaques ou translucides colorées, elles représentent une gêne en ce qui concerne l'aspect des feuilles transparentes ou claires. Il existe des systèmes à rouleaux multiples dans lesquels chaque rouleau est entrainé de façon indépendante. Bien qu'un tel système puisse réduire la taille et la fréquence des ondulations, il est coûteux et il peut être d'un contrôle de fonctionnement difficile. Les recherches qui ont abouti à l'invention, ont montré d'une façon en soi remarquable qu'on peut produire une feuille, une pellicule ou un film ne présentant sensiblement pas d'ondulations en utilisant un système vertical à rouleaux multiples dans lequel l'entrainement du rouleau supérieur est supprimé, de sorte que ce rouleau supérieur tourne simplement sous l'effet du frottement qui s'exerce entre lui-même et la matière passant dans la commissure ménagée entre ce rouleau supérieur et le rouleau médian voisin. L'invention est matérialisée dans un appareil utilisable pour la production de feuilles, pellicules ou films thermoplastiques comportant un système vertical i rouleaux multiples dans lequel au moins le rouleau le plus éloigné de la source d'alimentation en matière thermoplastique est monté fou, tandis que les autres rouleaux sont entraînés à la même vitesse. L'appareil peut comporter simplement un système vertical à rouleaux multiples classique, dans lequel on a supprimé l'entratnement d'au moins le rouleau le plus éloigné de la source d'alimentation en matière thermoplastique. L'invention concerne également un procédé pour l'extrusion de matière thermoplastique afin de former une feuille, une pellicule ou un film, consistant à extruder la matière thermoplastique en fusion à travers une buse et d évacuer cette matière de la buse au moyen d'un appareil d'appel ou de prélèvement comprenant un système vertical à rouleaux multiples dans lequel au moins le rouleau qui est le plus éloigné de la buse tourne fou, tandis que les autres rouleaux sont entraînés à la même vitesse. Bien que le systt- rouleaux multiples suivant 1 inven- eion soit décrit ci-après à titre l'exemple dans le cas d'un ploduction par extr@siel, son @ti@@sation n'est pas limitée une extrusion; par exemple, il peuc ètre utilisé également a cours d'un processus de calandrage de la matière thermoplastique pour former une feuille, une pellicule ou un film, consistan à amener la matière thermoplastique à un appareil de polissage comprenant un système vertical à rouleaux multiples dans lequel au moins le rouleau le plus éloigné de la source d'alimentation en matière thermoplastique tourne fou, tandis que les autres rouleaux sont entratnés à la meme vitesse. La feuille, la pellicule ou le film peut être produit suivant l'invention à partir de diverses matières thermoplastiques, par exemple à partir de méthacrylate da polyméthyle, de polystyrène, d'acéto-putyrate de calluiose, de polymères du type dénommé ABS, de caoutonouos, de chlorure de polyvinyl de polypropylène, de mélanges de chlorure de polyvinyle et de méthacrylate de polyméthyle, ec de poly-4-méthylpentène-1. Selon la matière tiermoplastique utilisée, la esse d'alimentation et l'épaisseur de la feuille, de la pellicule ou du film à produire, les rouleaux du système Q @ouleaux multiples peuvent être maintenus chacun à une température diffé- rente. Plus la vistesse d'alimentation est grade, plus la tem- pérature des rouleaux doit être passe. Par exemple, pc: l'extrusion d'une feuille en méthacry@ace @@ polyméthyle, in est préférable que la température des rou@eaux soit comprise dans une gamme allant de 70 C à 130 C, selon la vitesse d'alimentation et l'épaisseur de la feuille. Le diamètre optimum et la vitesse @e rotation optimale des rouleaux, ainsi que la distance entre les rouleaux au droit de leur commissure, dépendent d na vitesse de passage et de l'épaisseur de feuille requise. Une feuille de méthacrylate de polyméthyle produite par le procédé suivant l'invention représente une amélioration considérable en ce qui concerne la planéité de sa surface. Par rapport à une feuille de méthacrylate de polyméthyle produite en utilisant un système d'appel à rouleaux classique, la variation de planéité de la surface peut être réduite selon un facteur de 5 environ. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une vue de profil d'un système vertical classique formé de trois rouleaux. La fig. 2 est une vue de profil d'un système vertical à trois rouleaux suivant l'invention. Les fig. 3, 4, 5 et 6 sont des graphiques montrant les variations de la planéité de surface dans le cas d'échantillons préparés comme décrit ci-après dans les exemples. Les fig. 1 et 2 (sur lesquelles les organes correspondants ont été désignés par les mêmes références) montrent une partie d'une extrudeuse 1 et sa buse 2, qui constituent ensemble la source d'alimentation en matière thermoplastique, et un système à trois rouleaux désigné d'une façon générale par la référence 3. Ce système comprend un rouleau inférieur 4, un rouleau médian 5 et un rouleau supérieur 6. Les rouleaux 4, 5 et 6 sont montés chacun sur des axes 7 tourillonnés dans des paliers prévus dans des supports verticaux 8 supportés chacun par une semelle horizontale 9. Sur la fig. 1, les rouleaux 4, 5 et 6 sont entraînés chacun par un jeu d'engrenages à vis sans fin comprenant chacun une roue à denture hélicoidale 10 et une vis sans fin 11. Sur la fig. 2, qui illustre l'invention, les rouleaux 4 et 5 sont entraînés chacun par un jeu d'engrenages à vis sans fin dont chacun comprend une roue à denture hélicoidale 10 et une vis sans fin 11, tandis que le rouleau 6, qui ne comporte ni roue à denture hélicoïdale, ni vis sans fin, tourne fou sur son axe 7. Les roues à denture hélicoïdale 10 sont calées sur les axes 7, leurs dents (non représentées) étant en prise aved les dents des vis sans fin 11. Ces vis sans fin 11 sont entraînées par l'arbre 12, qui traverse chaque vis sans fin 11 et sur lequel celle-ci sont calées. L'arbre 12 est tourillonné dans des paliers 13 et est entrainé à partir de son extrémité inférieure par des organes (non représentés) comportant un système d'engrenages et un moteur électrique. Le système d'appel ou de prélèvement 3 formé par trois rouleaux est étudié de telle sorte que la matière polymère en fusion 14 passe directement depuis la buse 2 sur le rouleau inférieur 4, puis traverse la commissure ménagée entre ce rouleau inférieur 4 et le rouleau médian 5. La matière foliiforme résultante 15 passe ensuite autour du rouleau médian 5 pour rejoindre la commissure entre ce rouleau médian 5 et le rouleau supérieur 6. Après passage à travers la commissure ménagée entre les rouleaux 5 et 6, la feuille 15 peut (comme montré sur la fig.l) être dirigée directement vers le haut à partir du rouleau 6, ou bien suivant une variante (comme montré sur la fig.2) elle peut passer autour de ce rouleau 6 de telle sorte qu'elle quitte horizontalement celui-ci. La feuille 15 est ensuite coupée en tronçons suivant les besoins. La feuille produite suivant l'invention en utilisant le système formé de trois rouleaux visible sur la fig. 2 présente des ondulations nettement plus petites qu'une feuille produite en utilisant le système à trois rouleaux classique représenté sur la fig. 1. Les exemples donnés ci-après à titre non limitatif permettront de mieux comprendre encore l'invention. L'exemple 1 est un exemple comparatif, tandis que l'exemple 2 correspond à l'invention. Exemple n- 1 On produit du méthacrylate de polyméthyle en fusion par le procédé décrit dans le brevet britannique n0 875.853. L'appareil utilisé comprend une extrudeuse munie d'une buse fendue d'une largeur de 0,61 mètre, et la matière en fusion est extrudée à travers cette buse selon un débit de 0,023 kq/seconde. Un système formé de trois rouleaux du type visible sur la fig. 1 est disposé de telle sorte que la matière en fusion parvienne directement de la buse fendue sur le rouleau inférieur. Les rouleaux inférieur, médian et supérieur sont maintenus respectivement à 850 C, 900 C et 950 C.La matière en fusion traverse la commissure ménagée entre les rouleaux inférieur et médian et entoure le rouleau médian pour traverser ensuite la commissure ménagée entre les rouleaux médian et supérieur La feuille résultante est ensuite acheminée verticalement vers le haut et est coupée en tronçons de longueur requise. La feuille produite a une épaisseur de 3 mm. Cette feuille présente de nombreuses ondulations qui, comme on peut le voir aisément, produisent des ombres lorsque la lumière solaire ou une autre lumière intense traverse un échantillon de la feuille placé sur un fond blanc. Les ondulations sont également visibles directement quand la feuille est maintenue dans une position correspondante à un angle de réflexion de faible valeur par rapport à l'oeil. La variation de la planéité de surface est mesurée selon la norme britannique 1134 en utilisant un instrument vendu dans le commerce sous la dénomination "Talysurf" par la Société Rank, Taylor et Hobson. Les résultats sont obtenus graphiquement à partir de l'instrument au moyen d'un enregistreur à pointe traçante. La fig. 3 représente un graphique "Talysurf" correspondant å la face d'un échantillon de la feuille qui-a été en contact avec le rouleau supérieur et la fig. 4 montre un graphique "Talysurf" correspondant à la face du même échantillon qui a été en contact avec le rouleau médian, mais non avec le rouleau supérieur. Sur chaque graphique une ligne droite indique le profil de surface idéal. Le graphique représenté sur la fig. 3 indique que la face de la feuille qui a été en contact avec le rouleau supérieur présente des ondulations écartées de 18 mm environ et ayant une amplitude de 76 microns environ. Le graphique qui forme la fig. 4 montre que la face de la feuille qui était en contact avec le rouleau médian est nettement meilleure que l'autre face de la feuille. Bien que la fréquence des ondulations soit semblable, lesdites ondulations sont beaucoup plus faibles. Exemple n0 2 On procède comme décrit dans l'exemple n0 1, mais en utilisant un système de prélèvement ou d'appel formé par trois rouleaux suivant l'invention du type représenté sur la fig.2, au lieu du système que montre la fig. 1, c'est-à-dire que la feuille formée est acheminée verticalement vers le haut à partir du rouleau supérieur de la manière visible sur la fig.l. Les graphiques 'tTalysurf" relatifs à la face d'un échantillon de la feuille qui était en contact avec le rouleau supérieur et d la face du même échantillon de la feuille qui était en contact avec le rouleau médian sont représentés respectivement sur les fig. 5 et ae Les graphites visibles sur les fig. 5 et 6 montrent que la feuille produite suivant l'invention a un fini de surface excellent et présente une très faible ondulation sur chacune de ses faces. Dans cet exemple, la feuille produite est acheminé vertica liement vers le haut à partir du rouleau supérieur d la mar visible sur la fig. 1 et est coupée en tronçons de longueur re quise. On ne note toutefois pas de Sifférence de quallté de su face lors du prélèvement vertical ou horizontal de la feuille j rouleau supérieur comme montre respectivement sur les fgo 1 et 2. Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des quivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Appareil utilisable pour la production de feuilles, pellicules ou films thermoplastiques, caractérisé en ce qu'il comprend un système vertical à rouleaux multiples dans lequel au moins le rouleau le plus éloigné de la source d'alimentation en matière thermoplastique est monté fou, tandis que les autres rouleaux sont entraînés à la meme vitesse. 2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un système formé de trois rouleaux dans lequel le rouleau le plus éloigné de la source d'alimentation en matière thermoplastique est monté fou, tandis que les deux autres rouleaux sont entraînés à la même vitesse. 3.- Procédé pour l'extrusion de matière thermoplastique sous forme de feuille, de pellicule ou de film, caractérisé en ce qu'on procède à l'extrusion de la matière thermoplastique en fusion à travers une buse et on prélève la matière à la buse au moyen d'un appareil de prélèvement ou d'appel comportant un système vertical à rouleaux multiples suivant la revendication 1. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du méthacrylate de polyméthyle. 5.- Procédé pour le calandrage de matière thermoplastique afin de former des feuilles, pellicules ou films, caractérisé en ce qu'on amène la matière thermoplastique à un appareil de polissage comprenant un système vertical à rouleaux multiples suivant la revendication 1.