Brevet FR2077321A1 — publié le 19711022

i 2077321 La présente invention concerne la préparation à grande vitesse de pellicule thertroplastique polymère. Lorsqu'on coule une nappe thermoplastique cris-tallisable fondue, il est nécessaire de refroidir rapidement 5 la nappe fondue à une température inférieure à la température de transition vitreuse pour réduire au minimum la cristallisation. On croît qu'une cristallisation excessive dans la nappe perturbe l'orientation, en provoquant la formation de zones de trouble et d'irrégularité d'épaisseur dans le produit orienté. 10 On refroidit, en général, la nappe extrudée en coulant la matière thermoplastique fondue sur une surface refroidie mobile. Des tentatives antérieures pour augmenter la vitesse de ce mode opératoire, de façon à rendre l'opération plus efficace et plus rentable, ont abouti à une faible uniformité d'épaisseur 15 et de largeur et à des motifs troubles à récurrence régulière connus dans la technique sous le nom "ombre de store vénitien Bien qu'on ait utilisé différentes techniques pour supprimer les problèmes associés aux vitesses plus élevées lors de l'opération de refroidissement rapide o'u trempe, 20 l'une de celles qui a le mieux réussi implique d'épingler la nappe fondue sur la surface de trempe en communiquant une charge électrostatique sur toute la largeur de la pellicuie. Malheureusement cependant, l'augmentation des vitesses de coulée pouvant être atteintes en utilisant l'épinglage élec-25 trostatique est limité par l'apparition, à des vitesses encore plus élevées, d'un effet de surface connu sous le nom de "bulles d'épinglage Ce sont de petites bulles d'air qui apparaissent au point de contact initial de la nappe et de la surface de trempe. Ces bulles, qui produisent des défauts 30 inacceptables dans le produit pelliculaire final, semblent accompagner uniquement l'épinglage électrostatique. A des vitesses de coulée exceptionnellement élevées, on peut éviter les bulles d'épinglage en appliquant la charge électrostatique aux bords de la pellicule plutôt que sur toute la largeur de 35 la feuille extrudée. L'application de la charge électrostatique seulement aux bords de la pellicule sert à réduire au minimum la variation de largeur de la feuille extrudée. Cependant l'absence de force électrostatique sur toute la largeur de la feuille diminue l'intimité du contact de la 40 nappe fraîchement extrudée et de la surface de trempe, ce qui BAD ORIGINAL 71 02288 2 2077321 aboutit, dans le produit final, à un trouble qui limite fortement son utilité. La présente invention offre un procédé de coulée de pellicule thermoplastique, par épinglage électrostatique, 5 qui augmente sensiblement les vitesses de coulée que l'on peut appliquer, tout en conservant une clarté excellentë dans le produit pelliculaire final. Selon l'invention, un procédé de préparation d'une pellicule thermoplastique polymère par' extrusion d'une pelli-10 cule fondue sur une surface de trempe mise électriquement à la masse et épinglage de la pellicule extrudée sur la surface de trempe en faisant passer la pellicule à proximité, mais hors de' contact, d'au moins une électrode qui communique une charge électrostatique à la pellicule sur toute sa largeur , 15 et par orientation subséquente de la pellicule dans au moins une direction, est caractérisé en ce que l'on extrude la pellicule sur une surface de trempe présentant une rugosité superficielle dont la valeur quadratique moyenne est d'au moins 0,38 micron, et un grand nombre de cavités 20 reliées entre elles. Selon l'invention, on applique, dans ce procédé, la charge électrostatique d'épinglage sur toute la largeur de la pellicule extrudée, de façon à rendre maximal l'effet de refroidissement rapide de la surface de trempe' . L'appareil 25 et le procédé généraux pour appliquer la charge électrostatique peuvent être ceux qui sont décrits dans les brevets français Nos 1 289 782 et 1 301 822. Une caractéristique importante du procédé perfectionné selon l'invention est la combinaison de l'épin-30 glage électrostatique sur toute la largeur et l'utilisation d'une surface de trempe présentant des caractéristiques de surface particulières. Les surfaces de trempe utilisées le plus souvent pour préparer des pellicules thermoplastiques comprennent des tambours ou des courroies sans fin présentant 35 des surfaces métalliques, par exemple en chrome, en acier inoxydable ou en nickel. On fait circuler des fluides de refroidissement à travers les tambours pour maintenir la surface à la plus basse température de refroidissement possible. Les surfaces de trempe selon le présent procédé présentent une 40 rugosité superficielle dont la valeur quadratique moyenne est . BAD ORIGINAL 71 02288 3 2077321 d'au moins environ 0,38 micron. Bien que, pour la surface de trempe, il n'y ait pas de rugosité superficielle maximale à laquelle la présente invention ne puisse plus être mise en oeuvre, il s'est avéré qu'une rugosité qui dépasse 1,52 5 micron en valeur quadratique moyenne produit, dans la pellicule finie, des irrégularités superficielles égales ou supérieures aux défauts provoqués par les bulles d'épinglage constatées en utilisant l'épinglage électrostatique avec une surface de trempe lisse. Il s'est avéré que des rugosités 10 superficielles comprises dans l'intervalle de 0,46 à 0,71 micron, en valeur quadratique moyenne, offrent une combinaison de caractéristiques particulièrement désirable, du fait que les bulles d'épinglage qui apparaissent normalement lorsqu'on applique l'épinglage électrostique ne sont pas présentes, 15 tandis que les irrégularités dans un produit pelliculaire à orientation biaxiale provenant de la reproduction de la surface de trempe sur la pellicule fraîchement extrudée sont minimales. Il s'est avéré que des rugosités superficielles de valeur quadratique moyenne inférieure à environ 0,38 micron ne permettent 20 pas de résoudre de façon satisfaisante le problème des bulles d'épinglage provenant de la coulée à vitesse élevée avec épinglage électrostatique sur toute la largeur. En plus des rugosités superficielles requises, les surfaces de trempe utilisées selon le présent procédé doivent être caractérisées 25 par vin grand nombre de cavités reliées entre elles. Bien que l'on ne comprenne -pas parfaitement les raisons particulières de l'importance des liaisons entre ces creux, on suppose que celle liaison produit des canaux de dissipation de faibles quantités de gaz qui apparaîtraient normalement sous forme de 50 bulles d'épinglage. On peut préparer les surfaces de trempe utilisées selon le présent procédé en soufflant sur me surface de trempe métallique lisse une matière particulaire dure telle que du sable, des perles de verre, de la grenaille ou de la limaille 55 d'oxyde d'aluminium présentant une dimension générale de particules d'environ 0,175 mm à 0,043 mm. On peut souffler la matière particulaire sur la surface par des techniques de soufflage classiques en utilisant de l'air comprimé et en propulsant ton courant de matière particulaire contre 40 la surface de trempe, par exemple à partir d'un orifice de 71 02288 4 2077321 6,34 mm de diamètre avec des pressions d'air d'environ 8,1 kg/ p cm . Après soufflage, on peut polir la surface pour réduire la rugosité d'ensemble de la surface dans l'intervalle particulièrement préférée de 0,46 à 0,71 micron, en valeur 5 quadratique moyenne. Il ne faut pas, cependant, continuer à polir jusqu'à ce qu'une proportion importante des cavités formées par le soufflage soient entourées par une surface polie, de façon à préserver les canaux reliant entre elles les cavités superficielles. Par contraste, on doit limiter 10 le polisaage ou rodage à l'élimination des pointes particulièrement élevées provenant du soufflage. Après avoir coulé une pellicule thermoplastique sur la surface de trempe refroidie, conformément au présent procédé, on oriente la pellicule en l'étirant dans au moins 15 une direction pour améliorer la résistance et d.'autres caractéristiques de comportement du produit fini. Les conditions de coulée et d'orientation du présent procédé peuvent être les mêmes que celles généralement appliquées pour préparer des pellicules de résines thermoplastiques. Avantageusement, 20 on étire la pellicule d'au moins 2,5 fois ses dimensions initiales dans chacune des deux directions mutuellement perpendiculaires. L'invention s'applique à la préparation de toute résine thermoplastique polymère orientable filmogène, y compris, par exemple, des polyesters tels que le polyméthacrylate 25 de méthyle, le polyéthylène-téréphtalate de 1'acéto-butyrate de cellulose; des polymères et copolymères de chlorure de vinyle et de vinylidène; le styrène, le vinyl-toluène; l'éthyl-cellulose et d'autres polymères thermoplas.tiques tels qu'une polyoléfine hydrocarbonée non aromatique que l'on 30 prépare par polymérisation d'un monomère mono-oléfinique qui contient de 2 à environ 8 atomes de carbone dans la molécule de monomère, y compris les variétés linéaires et ramifiées; des polyamides, y compris le nylon-6 et le nylon-66. Après orientation, la rugosité de la pellicule 35 communiquée par la surface de trempe rugueuse n'est qu'à peine perceptible sur le produit pelliculaire. L'utilisation de la surface de trempe rugueuse, cependant, élimine l'apparition de bulles d'épinglage accompagnant normalement l'épinglage électrostatique, ce qui permet 40 d'augmenter la vitesse de coulée de près de 100$ 71 02288 5 2077321 au-delà des vitesses maximales pouvant être atteintes en utilisant l'épinglage électrostatique sur toute la largeur et une surface de trempe fortement polie présentant une rugosité superficielle dont la valeur quadratique moyenne est 5 inférieure à 0,21 micron. La force intense de l'épinglage électrostatique produit des pellicules présentant une clarté excellente. L'invention est maintenant décrite avec davantage de détails dans l'exemple non limitatif qui suit. 10 EXEMPLE : On constitue un étalon de contrôle en extrudant à l'état fondu une pellicule de polyéthylène-téréphtalate sur un tambour de trempe en acier poli présentant une rugosité superficielle d'environ 0,21 micron, en valeur quadratique 15 moyenne, et caractérisé par des cavités séparées, entourées chacune par une surface polie. On épingle électrostatiquement la pellicule sur le tambour, sur toute sa largeur. La vitesse maximale à laquelle on peut couler la pellicule sans qu'apparaissent de bulles d'épinglage est déterminée et désignée 20 par la référence "R". On reproduit le procédé ci-dessus, sauf qu'on utilise un tambour présentant une rugosité superficielle d'environ 0,46 à 0,71 micron, en valeur quadratique moyenne, la surface étant en outre caractérisée par un grand nombre de cavités reliées entre elles. On détermine la vitesse de coulée maximale, au moyen dudit tambour de trempe, que l'on peut atteindre tout en conservant une excellente clarté de la pellicule, et on trouve que cette vitesse est égale à environ 1,92 R. 71 02288 6 2077321 REVENDICATIONS 1.- Procédé de préparation d'une pellicule therraoplastique polymère par extrusion d'une pellicule fondue sur une surface de trempe mise électriquement à la masse et 5 épinglage de la pellicule extrudée sur la surface de trempe en faisant passer la pellicule à proximité, mais hors de contact, d'au moins une électrode qui communique une charge électrostatique à la pellicule sur toute sa largeur, et par orientation subséquente de la pellicule dans au moins une 10 direction, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on extrude la pellicule sur une surface de trempe présentant une rugosité superficielle dont la valeur quadratique moyenne est d'au moins 0,38 micron, et un grand nombre de cavités reliées entre elles. 15 2.-" Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de trempe présente une rugosité superficielle inférieure à 1,52 micron, en valeur quadratique moyenne. 3.- Procédé selon la revendication 2,caractérisé 20 en ce que la surface de trempe présente une rugosité superficielle d'environ 0,46 à 0,71 micron, en valeur quadratique moyenne. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que la pellicule polymère 25 est constituée essentiellement par un polyester. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3j caractérisé en ce que la pellicule polymère est constituée essentiellement par du polyéthylène-téréphtalate. 6.- Procédé selon l'une quelconque des reven-30 dications 1 à 5» caractérisé en ce que l'on oriente la pellicule en l'étirant d'au moins 2,5 fois ses dimensions initiales dans chacune de deux directions mutuellement perpendiculaires. 7-- Pellicule thermoplastique polymère, caractérisée en ce qu'elle a été préparée par un procédé selon 35 l'une quelconque des revendications 1 à 6.