Brevet FR2054657A1 — publié le 19710423

la présente invention se rapporte à un procédé de production de films thermoplastiques et, en particulier, elle se rapporte à un proeédé perfectionné de production de films orientés pouvant se rétrécir. 5 Lorsqu'un fila thermoplastique est utilisé dans des appli cations d'empaquetage ou d1 emballage, il est souvent très souhaitable qu'il soit enveloppé d'une manière serrée autour du contenu de l'empaquetage pour une manipulation facile et pour une question d'aspect, ainsi que pour une protection améliorée. Dans ce but, on 10 a mis au point des films moléeulairement orientés qui se rétréciront, ou se retracteront autour du contenu pour donner un montage serré. Dans la production de ce film qui est orienté le long de son axe longitudinal (direction de la machine), le film est étiré entre deux rouleaux dont le second est entraîné à une vitesse périphéri-15 que supérieure au premier, normalement le film est chauffé durant l'étirage jusqu'à une température entre la température de transit tion à l'état vitreux et le point de fusion du polymère, afin de le rendre facilement déformable pour faciliter l'orientation. Ce procédé est décrit en détail dans le brevet américain n® 3-*34G.122:. 20 Jusqu'à présent, lorsqu'un film a été produit par le pro cédé d'extrusion de film soufflé par lequel un tube ou gaine verti- . cale de film est extrudé et puis pincé pour former une enveloppe mise à plat à deux épaisseurs, l'enveloppe mise à plat a été ébar-bée sur ses bords et les deux épaisseurs séparées pour leur roule-25 ment individuel. Cependant, cette caractéristique à présenté des problèmes lorsque le film devait être orienté de la manière décrite dans le brevet américain n° 3: .Ma .12Z. lorsqu'une unité d'orientation unique était utilisée, en la situant avant la séparation des épaisseurs, il était nécessaire d'étirer le film en-dessous de la 30 température à laquelle les épaisseurs fusionneraient afin de permettre la séparation ultérieure. Etant donné que cette température est insuffisante pour stabiliser thermiquement le film orienté, ces films exigeraient alors une étape de recuit pour empêcher le rétrécissement ou la contraction du film et le broyage par roulement à 35 des températures ambiantes élevées. Pour éviter l'étape de recuit, il a été nécessaire jusqu'à présent d'étirer les épaisseurs individuellement après la séparation, en exigeant ainsi deux unités d'orientation ; avec cet agencement, l'étirage pouvait être fait à une température suffisamment élevée pour stabiliser thermiquement 40 le prGduit pour des températures ambiantes, sans une étape séparée 70 25486 2 2054657 de recuit. Ainsi» ni l'un ni l'autre procédé n'a fourni un moyen efficace et économique de production d'un film orienté, puisqu'ils exigent soit des étapes de traitement supplémentaires, soit un équipement dédoublé sur une seule chaîne d'extrusion. 5 On a maintenant trouvé qu'un film thermoplastique orien té longitudinalement pouvait être produit, efficacement et d'une manière économique, à partir d'un film tubulâire qui a été pincé pour former une enveloppe mise à plat à deux épaisseurs, sans rencontrer les difficultés indiquées ci-dessus. Selon la présente in-10 vention, l'enveloppe ou gaine mise à plat à deux épaisseurs est soumise à l'étirage entre des rouleaux chauffés et refroidis, la surface du rouleau chauffé étant maintenue à une température comprise entre la température de transition à l'état vitreux et le point de fusion du polymère, suffisante pour stabiliser thermiquement le pro-15 duit formé de film orienté, le film sortant du rouleau refroidi est ainsi transformé en stratifié fondu qui est longitudinalement étiré et dimensionnellement stable à la température ambiante, et qui peut être rassemblé sur une bobine d'enroulement unique, sans séparation en épaisseurs individuelles et sans étape séparée de recuit. 20 Ainsi, avec la présente invention, il n'est plus nécessaire d'ébar-ber les bords de 1'enveloppe ou gaine mise à plat et de la séparer en épaisseurs individuelles avant l'étirage, pour étirer le film à une température insuffisante pour provoquer la stabilisation thermique ou pour étirer chaque épaisseur individuellement, pas plus 25 qu'il n'est nécessaire de recuire le film orienté avant dé le rassembler pour le rendre dimensionnellement stable à la température ambiante. Pour mieux comprendre la présente invention, on se référera au dessin ci-joint dont la figure unique illustre schématique-30 ment le présent procédé perfectionné. Selon la présente invention, un film thermoplastique sous forme 4'une enveloppe tubulâire pincée pour sa mise à plat à deux épaisseurs, est soumis, à un étirage pour donner un film à rétrécissement ou à contraction, orienté.longitudinalement. En se référant 35au dessin, le polymère est extrudé à partir du dispositif d'extrusion 10 sous forme d'un tube ou gaine soufflée 12 qu'on fait alors passer^ à.travers un châssis 13;.à glissières de pinçage, pour fournir une^.enveloppe mise à pla,t:14 ,à; deux épaisseurs, l'enveloppe 14 . est. introduite dans, l'unité d'orientation 15 où elle passe autour 40de la surface du rouleau ou tambour chauffé 16 et, de là, autour 70 2S4Ô6 3 2054657 de la surface du rouleau ou tambour refroidi 17 q' i est entraîné à une vitesse périphérique plus grande que le rou aau 16. le film est serré contre le rouleau 16 par le rouleau 18, et le rouleau 16 est maintenu à une température suffisante pour stabiliser thermi-5 quement le produit fini pour la température ambiante» en réunissant ainsi par fusion l'enveloppe mise à plat en deux épaisseurs en un stratifié inséparable et en le rendant facilement déformable pour faciliter l'étirage, La matière sortant de l'unité d'orientation 15 est un stratifié de film fondu 20, longitudinalement orien-10 té, qui est dimensionnellement stable à la température ambiante, Le bord du stratifié 20 est ébarbé en 21 et le produit est rassemblé sur une bobine d'enroulement 22. Bien que la présente invention ne soit pas limitée à cela, le film tubulâire est souvent celui obtenu à partir de l'extru-15 sion par le procédé de formation de gaine soufflée. La gaine extradée est pincée pour former l'enveloppe mise à plat? à deux épaisseurs, par n'importe quel moyen parmi de nombreux moyens bien connus des personnes expérimentées dans la technique, tels que des châssis à glissières de pinçage décrits dans les brevets américains 20 n° 2. 955.318, n° 3.061.876, n° 3.170.012 et n° 3.335.208. L'enveloppe mise à plat ainsi obtenue peut être sensiblement non orientée» ce qui entraînera un produit fini orienté monoaxialement (longitudinalement), soit orienté circonférentiellement, ce qui entraînera la production d'un produit fini orienté biaxialement (longitudinalement 25 et transversalement). Le degré d'orientation transversal est convenablement contrôlé en faisant varier le diamètre jusqu'auquel le tube ou gaine extradée est gonflé. En sortant du châssis pouvant s'affaisser, l'enveloppe mise à plat est passée à travers une unité d'orientation de coneep— 30 tion classique, qui comprend deux rouleaux non en contact mais parallèles, autour desquels le film passe successivement, le premier rouleau étant chauffé et le second étant refroidi. Dans des opérations antérieures où. l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs était étirée dans ce dispositif type, il était nécessaire de maintenir le 35 rouleau chauffé à une température comprise entre la température de transition à l'état vitreux et le point de fusion du film, mais insuffisante pour provoquer une fusion entre les épaisseurs. Cependant, le présent procédé exige que le rouleau chauffé soit maintenu à une température dans la même gamme large, mais suffisante pour 40 provoquer la fusion et, en fait, il exig^ qu'il soit maintenu bad original 70 25486 4 2054657 à une température même supérieure, c'est-à-dire une température suffisante pour stabiliser thermiquement le produit formé de film orienté. Par l'expression "stabilisé thermiquement*, on veut dire, dans toute cette description, le fait de rendre le film dimens ionnel-5 lement stable pour qu'il ne puisse pas se rétrécir durant l'emmagasinage, isêss à des températures ambiantes élevées, la température spécifique exigée à la surface du rouleau chauffé dans ce but variera selon les détails du fonctionnement et sera influencée par des facteurs tels que le diamètre du rouleau chauffé, la longueur 10 de temps où le film qui avance est en contact avec le rouleau, la valeur de la force par laquelle le film est maintenu contre le rouleau, l'importance selon laquelle le film est étendu, la composition du polymère extrudé et le niveau désiré de stabilisation thermique. Typiquement9 dans le cas d'un film de chlorure de polyvinyle 15 plastifié (flexible), une température d'environ 104 - 110°C est adéquate pour provoquer la fusion des deux épaisseurs pour former un stratifié inséparable9 mais des températures d'au moins environ 127*C, de préférence entre environ 132°C et 143°C, sont exigées pour obtenir la stabilisation thermique désirée. Dans la mise en prati-20 que réelle de la présente invention, la température convenable à la surface du rouleau chaud pour tout film particulier peut être facilement déterminée en examinant différents rouleaux de produit fini, dont chacun a été fabriqué en utilisant une température différente du rouleau chaud, et en observant à quel point les rouleaux de pro-25 duit ont la stabilité dimensionnelle désirée. Bien que ceci ne soit pas exigé pour un fonctionnement couronné de succès, il est préférable de serrer le film avançant contre le rouleau chauffé en utilisant un rouleau classique de serrage, en fournissant ainsi un contact uniforme et intime entre les 30 deux épaisseurs et le rouleau pour faciliter la formation du stratifié fondu et pour améliorer l'uniformité du produit. le rouleau refroidi, qui fournit une trempe rapide, est espacé du rouleau chauffé avec un serrage minimum en accord avec la matière et le rapport d'étirage, par exemple, avec une séparation 35 d'environ 0,76 - 1s27 mm. En minimisant le serrage de cette manière, on. minimise, durant l'orientation, la formation de saillies ou le rétrécissement transversal, le rouleau refroidi est entraîné à une - vitesse périphérique supérieur© à celle du rouleau chauffé pour " •> fournir l'étirôge-désirê, lé rapport d'étirage é^tant déterminé par 40 la différence des vitesses périphériques. Un rapport d'étirage d'ea- BAD ORIGINiAi 70 25486 5 2054657 viron 2:1 est souvent préféré pour fournir un rétrécissement ou une contraction de 50 $> du produit fini dans la direction longitudinale (à la machine) mais, bien sûr, on peut utiliser différents rapports tels que nécessaires et tels qu'ils sont en accord avec la pré-5 sente invention. Sous cet aspect, des rapports d'étirage supérieurs augmentent la possibilité d'écrasement de la partie centrale ou âme, si bien que des rapports sensiblement supérieurs à environ 2,5 s 1 ne sont pas souvent utilisés lorsque l'écrasement de la partie centrale est un problème. Néanmoins, lorsque l'écrasement de la 10 partie centrale n'est pas un problème, on peut employer de plus grands rapports pour fournir un produit avee un plus grand rétrécissement ou une plus grande contraction. Lorsque le stratifié fondu étiré sort de l'unité d'orientation, il est rassemblé sur une bobine d'enroulement à la manière 15 classique, un avantage de la présente invention étant la nécessité d'une seule bobine plutôt que d'une bobine pour chaque "épaisseur de l'enveloppe mise à plat d'origine. Puisque la séparation des épaisseurs est évitée dans le présent procédé, le procédé fournit un temps de départ plus court et-un fonctionnement plus économique. Les as-20 peets économiques sont encore augmentés puisqu'il- n'estjplus néces* Baire d'ébarber les bords de l'enveloppe mise à plat avant l'étirage et de traiter à nouveau la matière ébarbée. ïïn autre avantage de la présente invention est une plus grande uniformité des rouleaux ou bobines de produit, puisque des variations du calibre du film 25 sont amenées à une moyenne entre les deux épaisseurs stratifiées. Le procédé de la présente invention, tel que décrit ici, peut être convenablement utilisé avantageusement avec n'importe quel polymère thermoplastique utilisé dans la production de film qui peuvent être longitudinalement orientés à la manière du brevet américain 30 n° 3.340.122, par exemple le chlorure de polyvinyle, le polyéthylè-ne, le polypropylène, les polyesters, le produit dit nylon et le chlorure de polyvinylidène. Dans un exemple de réalisation préféré de la présente invention,le polymère est du chlorure de polyvinyle plastifié d'où on obtient un film flexible pouvant être rétréci ou con-35 tracté. L'exemple suivant, est indiqué pour illustrer plus en détail la présente invention. Il n'est indiqué qu'à titre d'illustration et non-pas de limitation. Dans l'exemple, sauf indication (Contraire, toutes les quantités sont exprimées en parties pour 100:par-4-0 ties de résine et toutes les températures sont exprimées en degrés bad original 70 25486 6 2054657 5 10 Adipate de dioctyle Huile de soja époxydée Stabilisant au calcium-zinc Monooléate de glyeéryle Acide atéarique Laque dite : violet n° 1 Gel de silice. 25 8 2 5 0,25 0,015 0,6 f> La résine est extradée à partir d'une filière de 25,4 cm de diamètre, on la fait passer à travers un anneau d'air et le film 15 tubulâire résultant, ayant une épaisseur de film de 0,019 mi est gonflé jusqu'à un diamètre d'approximativement 86,25 cm. Le tube gonflé ou gaine soufflée est pincé pour reformer une enveloppe mise à plat, à dèux épaisseurs, de 132,08 em de largeur et on la fait passer dans une unité d'orientation, qui comprend deux rouleaux de 20 45i7 cm de diamètre, installés sur le même plan et parallèles l'un à l'autre mais séparés par un intervalle ou serrage de 1,27 mm. ~ L'enveloppe mise à plat avançant est serrée contre le premier rouleau, qui est maintenu à 138°G et est enveloppée sur le rouleau sur 270* avant d'être étirée vers le rouleau refroidi, qui est entraî-25 né à 2,5 fois la vitesse du premier rouleau. Après avoir enveloppé le rouleau refroidi (qui est maintenu à 27°C) sur 270°, elle est rassemblée sur un rouleau ou bobine unique sous forme d'un fil* flexible de 0,019 ma,.qui'est!stabilisé thermiquement mais qui subit un rétrécissement ou une contraction de 54,2 56 (ASTM D-120-54) 30 dans la direction longitudinale. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de 1'art. 35 BAO OÉtôlNAL 70 25486 7 2054657 BETEHJICATIONS 1 - Procédé de fabrication de films tLarmoplastiques orientés longitudinalement par étirage d'un film sous forme d'une enveloppe tubulâire mise à plat à deux épaisseurs entre un rouleau 5 chauffé et un rouleau refroidi, le rouleau refroidi étaat entraîné à une vitesse périphérique supérieure à la vitesse périphérique du rouleau chauffé, caractérisé en ce qu'il consiste à maintenir la surface du rouleau chauffé à une température comprise entre la tea-pérature de transition à l'état vitreux et le point de fusion du 10 film thermoplastique, suffisante pour stabiliser thermiquement le produit formé du film orienté, en transformant ainsi simultanément l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs en un stratifié fondu, en rendant le stratifié sensible à l'étirage et en rendant le film orienté ainsi produit dimensionnellement stable. 15 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à extruder un film thermoplastique sous forme de tube gonflé ou de gaine soufflée et à pineer ce tube ou cette gaine pour fournir l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 qu'il consiste, en outre, à prendre le stratifié fondu étiré sortant du rouleau refroidi sur un seul moyen de rassemblement. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, en outre, à serrer l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs contre le rouleau chauffé. 25 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse périphérique du rouleau refroidi est approximativement deux fois la vitesse périphérique du rouleau chauffé. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord de l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs n'est pas 30 ébarbé avant l'étirage. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film thermoplastique est un film de chlorure de polyvinyle flexible. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce 35 que la surface du rouleau chauffé est maintenus entre 127°0 et le point de fusion du film de chlorure de polyvinyle flexible,environ. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la température de la surface du rouleau chauffé est comprise entre environ 132°0 et 143°0. 40 10 - Procédé de fabrication de film de chlorure de poly- 70 25486 8 2054657 vinyle flexible, longitudinalement orienté, en extrudant un tube gonflé ou gaine soufflée de chlorure de polyvinyle plastifié, en pinçant le tube ou la gaine pour former une enveloppe mise à plat à deux épaisseurs et en étirant cette enveloppe entre un rouleau 5 chauffé et un rouleau refroidi, caractérisé en ee qu'il consiste à maintenir la surface du rouleau chauffé à peu près à une température comprise entre environ 132°C et 143°C» à serrer l'enveloppe mise à plat à deux épaisseurs contre la surface du rouleau chauffé, en transformant ainsi simultanément l'enveloppe à deux épaisseurs en 10 un stratifié fondu, en rendant le stratifié sensible à l'étirage et en rendant le produit formé de film orienté dimensionnellement stable à la température ambiante, à entraîner le rouleau refroidi à approximativement deux fois là vitesse périphérique du rouleau chauffé et à prendre le stratifié fondu étiré sortant du rouleau refroi-15 di sur un seul moyen de rassemblement. 11 - Films thermoplastiques orientés longitudinalement» en particulier en chlorure de polyvinyle, ainsi obtenus à titre de produits industriels nouveaux® 20