Brevet FR2080721A1 — publié le 19711119

L'invention concerne la fabrication de feuilles par coulée de matière thermoplastique fondue, telle que du poly(téréphtalate d'éthylèneglycol) fondu, sur une roue de coulée. Elle concerne, plus précisément, le refroidissement de la nappe de matière fondue en train de se solidifier pour former la feuille. On sait que les matieres thermoplastiques, telles que le poly(téréphtalate d'éthylèneglycol), peuvent être façonnées sous forme de feuilles par extrusion d'une couche fondue qui se dépose sur une roue de coulée, relativement froide, entratnée en rotation ; quand la nappe de matière a parcouru un certain trajet sur la roue, elle est suffisamment résistante et peut étre décollée de celle-ci ; on peut faire subir à la pellicule ainsi fabriquée divers traitements de finition ou l'enrouler en bobine, en attente d'utilisation. Ceci est décrit, notamment aux brevets des Etats-Unis 2 936 492 et 3 159 696.Dans un tel procédé, on adopte sensiblement les températures suivantes (dans le cas du poly (téréphtalate d'éthylèneglycol) précité) Température de la masse fondue 2820C Température de la roue de coulée 540C Température de la feuille au décollement (pour une épaisseur de 1,0 mm environ) 570C au maximum Ces températures sont fixées par les motifs suivants : à 2820C, la masse fondue est suffisamment fluide pour couler facilement sur la roue ; une roue à 540C assure une trempe assez rapide pour réduire la cristallisation de la matière plastique, et est bien mouillée par la matière fondue ; et la feuille doit être à une température de 570C environ pour se supporter elle-meme et pour pouvoir etre décollée de la roue de coulée sans difficulté. Le but de l'invention est de fournir un moyen d'augmenter la capacité de production d'une telle installation, tout en maintenant les températures à des valeurs voisines de celles indiquées ci-dessus. Pour augmenter cette capacité de production, on peut envisager plusieurs moyens ; on pense immédiatement à laisser plus longtemps la feuille en contact de la roue, en augmentant le diamètre de la roue de coulée (diminuer la vitesse ne serait pas intéressant dans l'optique d'un accroissement de production) ce qui est difficile, surtout si la roue est refroidie par une circulation interne de fluide ; en effet, des roues ayant des diamètres de 3 m à 4 m sont encombrantes, très conteuses, difficiles à monter sur des supports assurant un entraînement mécanique satisfaisant, etc.Un autre moyen, appliqué en pratique, est de diriger un fluide de refroidissement sur la surface de la nappe en cours de solidification et de la feuille figée, ce qui accélère son refroidissement. Cet expédient est insuffisant pour atteindre la capacité de production que permettent les autres parties de l'installation. Utiliser la roue de coulée elle-mème comme agent principal de trempe limite nécessairement la vitesse de formation de la bande de feuille thermoplastique. On a trouvé, suivant l'invention, des conditions qui permettent de refroidir beaucoup plus rapidement la feuille en cours de fabrication, tout en obtenant un produit de qualité permettant son utilisation comme support photographique, utilisation pour laquelle les exigences, au point de vue régularité et qualités optiques, sont particulièrement sévères. On a trouvé, suivant l'invention, qu'on peut augmenter considérablement la capacité de production d'une installation de fabrication de feuilles ou de pellicules en matière thermoplastique par coulée de la matière fondue sur une roue, sans modifier le diamètre de la roue, en immergeant dans un agent de refroidissement la partie de la roue sur laquelle est déposée la feuille en cours de formation, entre le point où la nappe de matière fondue vient toucher la roue et le point de'décollement de la pellicule formée. Autrement dit, le procédé suivant l'invention de fabrication d'une feuille de matière polymère, dans lequel on extrude la matière polymère à l'état fondu sur une roue de coulée, entraînée en rotation, puis on décolle la matière de la roue dé coulée après la formation de la feuille, est caractérisé en ce qu'on immerge la matière extrudée dans un bain liquide pendant qu'elle est appliquée sur la roue de coulée et que le polymère fait dans ce bain liquide une partie du trajet compris entre la zone de contact avec la roue et la zone de décollement. Pour obtenir une feuille très régulière, exempte de marques et utilisable, par exemple, cvmme support photographique, deux précautions sont importantes il faut éliminer les gouttelettes de liquide qui restent sur la roue après la zone de décollement, pour que la nappe fondue se dépose sur une surface sèche et il fallt que la nappe de matière polymère pénètre dans le liquide de refroidissement dans une zone où sa surface est parfaitement exempte de turbulence. Il y a donc lieu de prévoir un moyen de séchage de la roue, et un moyen de stabiliser la surface du liquide, qui doit être aussi unie que possible. Bien entendu, il est très avantageux de stabiliser la température de la roue et la température du liquide ~ il est évidemment nécessair#e que celui-ci n'entre jamais en ébullition. La description suivante illustre lrinvention, en faisant référence au dessin annexé qui représente schématiquement une installation de fabrication de pellicule par le procédé suivant l'invention. Du poly(téréphtalate d'éthylèneglycol)12 fondu est' contenu dans la trémie 10 d'extrusion, d'où coule une nappe 14 de matière fondue sur la roue 16 de coulée, mise en rotation, de la manière usuelle, par un mécanisme non représenté: cette roue est munie de moyens (non représentés) de réglage de la température superficielle ; par exemple, un dispositif de circulation de liquide de refroidissement est installé à l'intérieur de la roue, ce qui est usuel. La température superficielle de la roue est maintenue, par exemple, à 550C. La surface de la roue 16 est, comme usuel, parfaitement polie ; la partie périphé- rique peut entre en acide inoxydable recouvert d'une couche de chrome.Le maintien de la température superficielle vers 550C fait que la surface est mouillée régulièrement par le polymère fondu et trempe rapidement la feuille, ce qui évite -la cristallisation du polymère. La roue 16 est partiellement immergée dans de l'eau 19 froide, placée dans un bac 20 à la température choisie, 70C par exemple, par circulation extérieure, l'arrivée au bac et la sortie se faisant par les vannes 21, 23 respectivement. La pellicule formée est décollée de la roue 16 et s'enroule sur un rouleau 22 récepteur. Dans ces conditions, l'immersion partielle de la roue de coulée ne modifie pas la température de la roue à l'endroit où la matière fondue la touche, si bien que le mouillage de la roue par la matière fondue se fait ans les conditions habituelles ; cette immersion refroidit rapidement la nappe t cours de solidification, qui est déjà étalée régulièrement : le refroidisse t d'une face est assuré par la roue et celui de l'autre face est simultanémen. assuré par le liquide. L'abaissement de la température jusqu'à la température de décollement est donc accéléré. Quand on veut obtenir une feuille de matière polymère de grande qualité, utilisable comme support photographique, par exemple, il faut prendre de grandes précautions pour éviter que des marques diverses se produisent sur les deux faces de la feuille. Pour éviter que la face en contact avec la roue ne présente une structure analogue à celle d'une peau d'orange, il faut que la nappe fondue se dépose sur une surface sèche ; pour cela, on dispose une raclette 52, à frottement ou du type pneumatique, pour sécher la roue dans la zone non recouverte de la bande en formation. Pour éviter les marques sur la face externe, il y a lieu d'éviter toute turbulence de la surface de l'eau, plus spécialement dans la zone d'immersion de la feuille.Pour maintenir l'eau calme, on maintien constant son niveau et on fixe ce niveau, la température de l'eau et les diverses conditions de fonctlonnement de l'installation, notamment, les échanges de chaleur avec la roue (en agissant sur le refroidissement interne) pour~ que la feuille chaude ne puisse jamais faire bouillir l'eau au voisinage de la zone d'immersion. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1 : On utilise une roue de coulée ayant un diamètre de 254 mm, et une tuyère d'extrusion ayant une fente longue de 135 nun. La roue est maintenue à 460C. La température du poly(téréphtalate d'éthylèneglycol) extrudé est de 2930C, et la feuille extrudée est épaisse de 0,460 mm. La roue plonge dans une cuve d'eau maintenue à, 210C, l'arc d'immersion talt de 1450C. La température de la feuille s'abaisse ainsi à 64,50C. le débit d'extrusion est de 16,3 kg/h. EXEMPLE 2 : On utilise une roue de coulée ayant un diamètre de 508 mm, et la fente de la tuyère d'extrusion est longue de 168 mm. La roue est maintenue à 46cl. La température du poly(téréphtalate d'éthylêneglycol) extrudé est de 2820C. L'épaisseur de la feuille extrudée est de 1,80 mm ; l'arc d'-immersion est de 1300 C. L'eau est maintenue à 210C dans le bac, et la température de la feuille s'abaisse ainsi à 64,50C. Le débit d'extrusion est des68 kg/h. REVEEDICATIONS. 1. - Procédé de fabrication d'une feuille de matière polymère, dans lequel on extrude la dite matière à l'état fondu sur une roue de coulée entraînée en rotation, puis on décolle la dite matière de la roue après la formation de la feuille, caractérisé en ce qu'on immerge la matière extrudée dans un bain liquide pendant qu'elle est appliquée sur la dite roue et que cette matière fait dans ce bain liquide une partie du trajet compris entre la zone de contact avec la roue et la zone de décollement. 2. - Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on assure la constance des températures de la roue de coulée et du bain liquide. 3. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on règle la température de la roue de manière à refroidir suffi samment la dite matière pour que le liquide n'entre pas en ébullition au voisinage de la zone d'immersion. 4. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on élimine le liquide de la surface de la roue entre la zone de décollement et la zone de mise en contact de la nappe'de matière extru dée. 5. - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on réduit au minimum la turbulence et le mouvement du liquide au voisinage de la zone d'immersion de la matière extrudée et qu'on maintient constant le niveau du bain liquide. 6. - Application d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'on fabrique une feuille de poly(té'réphtalate d'éthylèneglycol) en utilisant l'eau comme liquide du bain. 7. - Appareillage de fabrication d'une feuille de matière polymère par coulée sur une roue à axe horizontal d'une nappe de matière fondue extrudée, caractérisé en ce qu'il comprend un bac dans lequel plonge la partie infé rieure de la roue et pouvant contenir un liquide de refroidissement. 8. - Appareillage conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il cotrend un dispositif de stabilisation de la température du liquide, et un dispositif de stabilisation de la température superficielle de la roue, ces dispositifs pouvant être régles pour que le liquide n'-eXltre pas en ébullition dans la zone où la nappe en cours de solidification pénètre dans le liquide. 9. - Appareillage conforme à l'une quelconque des revendications 7 et 8, carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif de stabilisation du niveau du liquide. 10. - Appareillage conforme à l'une quelconque des revendications 7, 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen pour éliminer le liquide de la roue dans la partie comprise entre la zone de décollement de la pellicule et la zone de dépôt de la matière fondue.