Brevet FR2137579A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne la réalisation d'un profilage ou d'un réseau de gravures'sur un film en matière plastique (qu'il s'agisse d'un film déjà existant ou d'une masse fondue chaude extrudée sous forme d'un film à l'aide d'une filière en fente) 5 passant à travers la ligne de pincement de deux rouleaux qui coopèrent. L'invention concerne en particulier un dispositif dans lequel deux rouleaux de précision coopèrent de manière à assurer une pression et des conditions de jeu uniforme le long de leur ÎO longueur. Le domaine principal d'utilisation de l'invention est la production d'un matériau textile en plastique synthétique à partir de polypropylène, de polyamide, de polyéthylène à haute densité ou de plastiques analogues étirables à froid directement à partir d» 15 une masse fondue chaude extrudée. De tels matériaux textiles peuvent, comme cela est déjà connu dans la pratique, être mis soit sous la forme d'un filet soit sous la forme de fibres. Le filet est produit en étirant une feuille qui est munie de bossages ou de creux selon .un réseau régu-20 lier de bossages ou de cavités et qui est ensuite étirée de manière à fournir une structure en filet ouvert de cordons étirés reliant des bossages relativement non étirés et non orientés. Les fibres sont produites en réalisant un réseau plus ou moins longitudinal , par exemple un réseau de nervures et de rainures longitudinales, 25 sur une feuille d'un film lorsqu'il passe en se trouvant encore à l'état fondu à travers la ligne de pincement de deux rouleaux et en étirant ultérieurement ce film de manière que le matériau se sépare en fibrilles et se divise entre les nervures, chaque nervure sur le film formant une fibre qui, dans de nombreux cas, se 30 sépare totalement des fibres adjacentes. Pour autant que l'invention concerne l'aspect "filet", un avantage de la présente invention est de fournir un procédé pour graver de façon uniforme une masse fondue chaude sur la totalité de sa largeur lorsqu'elle est extrudée d'une filière plate de ma-35 nière à n'avoir que peu ou pas de perte sur les surfaces de bordure. Pour autant que l'invention concerne l'aspect "fibre", elle fournit un moyen pour exercer une pression uniforme sur toute la largeur de la face des rouleaux de telle sorte que par exemple, les profondeurs des rainures, c'est-à-dire l'épaisseur de la mem-40 brane dans le fond des rainures, soient uniformes, ce par quoi une 72 16221 2 /137579 séparation par fendage efficace et nette entre les nervures peut être obtenue lors de l'étirage, ce qui fournit une fibre de qualité uniforme. Si deux rouleaux sont tourillonnés dans des paliers pour 5 s'étendre parallèlement l'un à l'autre avec leurs surfaces en contact et s'ils sont sollicités l'un vers l'autre pour exercer une pression le long de la ligne de pincement, la précision d'un tel dispositif est, dans la plupart des cas, nettement suffisante. Toutefois, pour des usages nécessitant une haute précision, de petites 10 différences dans le diamètre des rouleaux peuvent se répercuter sur les matériaux passant à travers la ligne de pincement. Il en est spécialement ainsi si le matériau passant à travers la ligne de pincement a une épaisseur de l'ordre de quelques centièmes de millimètre. Sur un cylindre qui a par exemple 15 cm de diamètre il 15 est possible que les inégalités de surface se produisant par exemple lors du polissage aient plus de deux centièmes de millimètre. Si un tel cylindre est gravé, les effets sont encore plus notables étant donné qu'en certains points le réseau gravé peut presque transpercer le film alors qu'en d'autres points il peut ne 20 transpercer que partiellement celui-ci. Les dimensions absolues des différences sont petites mais leur effet sur le traitement ultérieur du film peut être considérable si on désire obtenir que le film se fende dans toutes les parties en çreux. Ces effets sont accrus lorsque 1'un ou les deux rouleaux 25 sont chauffés, du fait que toutes les mesures effectuées pour vérifier la précision des rouleaux avant l'installation sont nécessairement faites sur le rouleau froid et peuvent être rendues imprécises par l'élévation de température. Outre les inégalités se produisant d'une façon plus ou moins aléatoire sur la surface du rou-30 leau, il y a une tendance générale lorsqu'un rouleau chauffé est tourillonné dans deux paliers notablement plus froids à ce que le rouleau se dilate plus dans sa partie centrale qu'à ses extrémités et prenne, en section longitudinale, une forme en tonneau. A nouveau ces effets sont très faibles et de l'ordre de deux à cinq 35 centièmes de millimètre mais ces petites différences sont suffisantes pour provoquer un défaut d'uniformité dans certains procédés qui visent à créer un réseau sur un film, plus spécialement lorsque ceux-ci sont effectués sur un film fondu chaud passant dans la ligne de pincement. 40 D'autres causes de non uniformité de la ligne de pincement 72 16221 2137579 résultent de la flèche que prennent les rouleaux en cours d'utilisation soit sous l'effet de la gravité agissant sur un rouleau long supporté seulement à ses extrémités ou sous l'effet de la pression exercée par les rouleaux l'un sur l'autre. 5 On a proposé dans divers domaines de l'art antérieur d'uti liser des rouleaux en caoutchouc pour traiter des matériaux passant à travers la ligne de pincement. De façon évidente, l'utilisation de tels rouleaux en caoutchouc rend les conditions de pression le long de la ligne de pincement uniformes mais il se produit des 10 difficultés en ce qui concerne le transfert calorifique, ce qui rend l'usage du caoutchouc impossible pour graver des matériaux chauffés sauf si on assure un refroidissement externe intensif de la surface arrière du rouleau. De plus, on a trouvé que, dans la gravure de réseaux sur des films plastiques très minces, en fai-15 sant pénétrer dans la ligne de pincement, entre un rouleau métallique présentant une gravure et un cylindre en caoutchouc lisse, une masse fondue chaude, la déformation de la surface du rouleau souple peut, dans certains cas, provoquer une déformation locale sur la partie arrière des parties les plus épaisses du film, ce 20 par quoi la réalisation éventuelle de fentes nettes à partir du film dans les parties les plus minces et l'uniformité des fibres produites sont dégradées. De plus, la proposition connue d'utiliser un rouleau en caoutchouc ayant une bande de métal lâche montée sur lui, pour former la ligne de pincement, coopérant avec un 25 cylindre gravé n'est particulièrement intéressante que pour imprimer un film déjà formé. Un tel dispositif relativement lâche ne pourrait être applicable pour traiter une masse chaude étant donné que le matériau s'accumulerait en avant de la ligne de pincement relativement lâche et affecterait la déformation du film. 30 La présente invention a pour but de surmonter ces difficul tés et de fournir tout d'abord un appareil pour produire un profil gravé régulier sur un film fondu chaud de matière plastique qui circule et est refroidi dans un passage de profilage entre deux surfaces coopérantes, appareil dans lequel au moins une des surfa-35 ces comprend un dispositif à rouleau ayant une surface non sujette à une déformation locale mais qui est élastique en raison de la déformation par flexion élastique selon le diamètre d'un élément tubulaire creux. Le dispositif conforme à l'invention se présente lui-même 40 sous deux formes principales. 72 16221 2137579 Sous la forme la plus simple, l'invention a pour objet un appareil dans lequel la ligne de pincement est définie entre un rouleau et un cylindre creux lisse avec une surface non sujette aux déformations locales, le diamètre externe, le diamètre interne 5 et le matériau de ce cylindre étant tels que ce cylindre peut se déformer élastiquement pour s'adapter à des différences dans les dimensions du rouleau. De préférence, le rouleau, mais éventuellement le cylindre, peuvent être profilés pour former un réseau sur le film. ÎO A titre d'exemple, un cylindré métallique réalisé en acier peut par exemple avoir un diamètre externe compris entre 25 et 150 mm et une épaisseur de paroi comprise entre 1,2 et 10 millimètres • Un tel cylindre n'a pas besoin d'être monté à ses extrémi-15 tés et peut être muni d'un support sous-jacent lui permettant de tourner librement tandis qu'il est pressé contre le rouleau coopérant par un rouleau d'appui arrière. Une variante de la disposition consiste à supporter le cylindre creux sur une barre interne s' étendant le long de la totalité de sa longueur et autour de laquel-20 le glisse le cylindre creux. Une autre disposition possible consiste à utiliser deux rouleaux d'appui arrière espacés (parallèles au cylindre et parallèles l'un à l'autre, et à maintenir le cylindre entre eux et le premier rouleau mentionné) ce qui élimine la nécessité de tout support séparé. 25 La surface non déformable du cylindre métallique est une caractéristique importante de l'invention, comme l'est le fait que le cylindre doit seulement se déformer en dessous de sa limite élastique. Le cylindre creux peut être réalisé en tout métal et, dans 30 de nombreux cas, il est de préférence réalisé en bronzé. Une seconde forme plus complexe de l'invention comporte un cylindre de base, un tube de précision bobiné sur le cylindre de base selon une disposition hélicoïdale ou une disposition en anneaux périphériques parallèles, et un manchon métallique entou-35 rant et contactant le tube dé précision. L'aspect externe de ce rouleau est celui d'un rouleau conventionnel ayant une épaisseur de paroi relativement importante et un dispositif de refroidissement par eau disposé à l'intérieur. Toutefois, la disposition du tube bobiné assure une flexion de la surface externe du manchon 40 métallique contre le rouleau coopérant. 72 16221 5 2137579 Un tel rouleau construit essentiellement en trois parties est, en lui-même, une caractéristique de la présente invention puisqu'il constitue un article commercialisable susceptible de remplacer les rouleaux conventionnels. 5 De plus, habituellement, le rouleau coopérant mais éven tuellement aussi le rouleau en trois parties peuvent être convenablement profilés. Le tube bobiné peut avoir une section cylindrique. Toutefois, étant donné que le tube cylindrique présente seulement une 10 liane de contact avec le manchon externe, il est également envisagé que le tube soit de section elliptique avec l'axe principal parallèle à la surface du rouleau de base ou qu'il soit de section aplatie à l'endroit où il contacte le rouleau de base et le manchon avec le reste du tube concave vers l'extérieur ou l'intérieur. A 15 titre d'exemple, un tel second rouleau dans le présent dispositif peut avoir de ÎOO à 200 millimètres de diamètre externe et avoir une épaisseur de paroi comprise entre 12,5 et 25 millimètres, ce par quoi il est généralement non fléchi par la pression de contact, le tube fléchissant par contre selon son diamètre. 20 Le rouleau profilé peut présenter une pluralité de rainures parallèles périphériques par exemple de 4 rainures par centimètre jusqu'à 200 rainures par centimètre et généralement entre 40 et 100 rainures par centimètre. Il est désirable, lorsqu'on utilise un tel rouleau, de presser les rainures et les nervures dans le 25 film fondu chaud de manière qu'en partant avec un film de par exemple 5 à 50 centièmes de millimètre d'épaisseur (par exemple de 50 à 500(i), il soit possible d'imprimer sur le film, d'une manière uniforme sur toute la totalité de la largeur du rouleau, des ♦ rainures qui se terminent d'une manière uniforme à une profondeur 30 de 5 à iO[i du côté non gravé. Le procédé de gravure peut être effectué sous une pression allant de 1 à 10 kg par centimètre linéaire de la ligne de pincement, avec la masse fondue extrudée à une température de 200 à 350°C et le rouleau profilé maintenu à 70 - 100°C. La température 35 du dispositif de rouleau coopérant peut être contrôlée par un moyen de refroidissement interne, par exemple une circulation d' huile, êt approcher le point de fusion cristalline du matériau. En conséquence,, il sera évident que, selon un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé pour profiler un film fondu 40 chaud de matière plastique avec un profilage répété de profondeur 72 16221 2137579 uniforme sur la totalité de la surface profilée, dans lequel le film est pressé à l'état fondu et refroidi, contre une surface d* un rouleau non sujette aux déformations locales mais élastique dans son ensemble en raison de la déformation de flexion élastique 5 se produisant selon le diamètre d'un élément tubulaire creux. Un tel procédé peut être utilisé pour graver du polypropy-lène, du polyéthylène â haute densité, des polyamides ou'des polyesters ou en principe toute matière plastique. Un autre objet de la présente invention, qui sera décrit 10 plus en détail ci-après, consiste en un appareil pour produire une fibre textile en matière plastique comprenant successivement un extrudeur pour la matière plastique fondue ayant une filière en fente pour produire un film en matière plastique extrudé, un premier rouleau présentant une pluralité de rainures parallèles périls phériques et un dispositif de second rouleau ayant une surface non sujette aux déformations locales mais élastique dans son ensemble par suite de la déformation élastique selon le diamètre d'un élément tubulaire creux, définissant une ligne de pincement avec ledit premier rouleau, dans laquelle passe le film fondu qui est pro-20 filé avec des rainures longitudinales parallèles et refroidi, des moyens pour diviser le film solidifié en'des "rubans parallèles, chacun comprenant une pluralité de telles rainures longitudinales parallèles, une zone d'étirage munie de moyens de chauffage dans laquelle les rubans peuvent être étirés de manière que le fendage 25 des rubans au fond de leurs rainures puisse au moins être amorcé, et une zone de bobinage dans 'laquelle les faisceaux au moins partiellement fendus de filaments réguliers peuvent être bobinés séparément. Quoique l'invention ait été en général décrite ci-dessus 30 en ce qui concerne la production de fibres avec des rouleaux ner-. vùrés ou rainurês de façon convenable sur leur périphérie, elle peut également être utilisée avec un rouleau régulièrement gravé avec lequel des cavités.ou des bossages sont formés dans le film, ce par quoi le film peut.être ultérieurement étiré pour former un 35 filet. • • L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans-lesquels : ~ Fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif de rouleaux conforme à l'invention; 40 Fig» 2 est une vue en coupe schématique d'une autre forme 72 16221 7 2137579 de dispositif de rouleaux conforme à l'invention; Fig. 3 représente en coupe partielle avec arrachement partiel un autre rouleau qui peut être utilisé conformément à la présente invention; 5 Fig. 4 représente schématiquement et sous une forme forte ment exagérée les types de déformation du rouleau qui peuvent être rencontrés dans un mode de réalisation de l'invention, et Fig. 5 représente schématiquement l'appareil comportant une installation semblable à celle représentée dans la figure 2 10 pour produire des fibres textiles de qualité. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 1, une extrudeuse 1 extrude une masse fondue chaude de matière plastique sous forme d'un film plat 2 dans la zone de pincement entre un rouleau 3 de gravure rainuré et un cylindre 4 de plus petit dia-15 mètre. Comme cela ressort des dessins, le cylindre 4 présente une épaisseur de paroi relativement faible. Le film passe depuis la ligne de pincement en sortant dans la direction de la flèche A. Un rouleau 5 de contre-poussée, entrainé, sollicite le cylindre 4 contre le rouleau 3 en raison de son montage sur un -bras 6 pivoté 20 en 6a et soumis à l'action d'un ressort 7 de compression qui tend à le déplacer dans la direction représentée par la flèche B. Le cylindre 4 qui, dans le mode de réalisation illustré, peut être considéré comme un cylindre à paroi mince lisse est supporté sur un canal support 8 sous-jacent. 25 A titre d'exemple, le film peut être un film en polypropy- lène et circuler à raison de 0,25 mètre par seconde sous une pression de 2 kg par centimètre linéaire à travers la ligne de pincement, Le cylindre 3 peut avoir un diamètre de 15 cm et être rainuré avec 40 rainures annulaires périphériques par centimètre pour four-30 nir des rainures de l'ordre de 125 millièmes de millimètre de profondeur. La température de fonctionnement est de 60 - 100°C, par exemple 90°C. Le cylindre 4 peut être un cylindre en bronze de 50 mm de diamètre externe et de 3 mm d'épaisseur de paroi fonctionnant à 150 - 160°C. Le cylindre 4 peut à nouveau avoir environ 35 un diamètre de 15 cm et être refroidi à l'eau jusqu'à environ 90°C. Une telle disposition peut présenter une flexion d'environ 0,025 mm au point de serrage pour chaque 2 kg pression par centimètre linéaire. Il sera évident d'après le dessin que le centre du cylindre 4 se trouve quelque peu au-dessous de la ligne des centres des 40 rouleaux 3 et 5, 72 16221 3 2137579 Naturellement, quoique cela ne soit pas représenté sur le dessin, il sera possible de monter le cylindre sur une tige passant à l'intérieur du cylindre de manière que la surface interne du cylindre puisse coulisser sur la tige lorsque la tige est entraînée 5 en rotation. Le mode de réalisation illustré dans la figure 2 est essentiellement similaire à l'exception du fait que deux rouleaux d'appui arrière entraînés 5 et 9 sont, dans le mode de réalisation représenté, prévus sur le même bras 6 muni-de façon analogue d'un 10 ressort de compression 7. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d» avoir un élément support étant donné que le cylindre 4 est maintenu dans la cavité définie par les deux rouleaux 5 et 9. La figure 3 représente un mode de réalisation quelque peu différent de l'invention avec le rouleau coopérant, l'extrudeuse 15 et le montage supprimés. Le rouleau tel qu'illustré dans la figure 3 est constitué par une partie centrale 10 qui, dans le mode de réalisation représenté, est pleine mais peut également parfaitement être à paroi épaisse mais avec noyau creux et une coquille de surface externe 11. Celles-ci sont séparées par un enroulement d'un 20 tube d'acier de précision 12 qui est bobiné hélicoîdalement sur le noyau 10. Quoique le mode de réalisation illustré dans la figure 3 diffère dans le mode de construction du mode de réalisation illustré dans les figures 1 et 2, tous ces modes de réalisation repo-25 sent sur une élasticité à la flexion des éléments tubulaires qui, dans les modes de réalisation illustrés, sont de section circulaire. Ceci veut dire que la résistance à la flexion du tube 12 pour une déformation transversale remplit là même fonction que la résistance à la flexion du cylindre 4. Naturellement, dans tout ceci, 30 la limite élastique ne doit pas être dépassée. La figure 4 illustre par une vue en plan le type de déformations des rouleaux qui peut . se ■ ■ produire avec un rouleau chauffé 13 monté dans des portées 14 et 15 à chaque extrémité et formant une ligne de pincement dans laquelle passe le film 16 avec un 35 cylindre lisse 17 à paroi mince qui est appuyé sur l'arrière par un rouleau 18. Le chauffage différentiel peut conduire à une déformation 19 en forme de tonneau de la surface externe. Cela peut de plus être modifié par la flèche du rouleau dans la région de l'applica-40 tion de la pression en 20 et une flexion similaire possible, non 72 16221 9 2137579 représentée, due à la gravité et agissant dans le plan perpendiculaire au plan de la figure. De même des distorsions dues à un usinage local ou à une dilatation thermique comme en 21 pourraient également se produire. Ces différentes déformations illustrées en 5 ce qui concerne l'installation de la figure 1 peuvent être surmontées avec l'installation représentée dans les figures 1 à 3 de sorte que la largeur totale du film est traitée uniformément-. La figure 5 représente une extrudeuse 22 avec une trémie d'alimentation 23, une filière à fente 24 extrudant un film fondu ÎO 25. Ce film fondu passe dans la ligne de pincement entre le rouleau de pression profilé 26 et le cylindre à paroi mince 27 porté par les rouleaux d'appui arrière 28 et 29 sensiblement comme illustré dans la figure 2. Le film solidifié et profilé muni de rainures longitudinales parallèles de profondeur uniforme est repris par 15 enroulement sur un cylindre fou 30,est découpé en rubans par des couteaux 31 et passe sur un rouleau 32 de changement Les rubans passent alors sur un jeu de rouleaux en zig-zag 33 et sous une hotte d'aspiration 34 qui extrait toutes les vapeurs restantes. Ils sont ensuite tirés à travers le four d'étirage 35 20 avec des dispositifs de chauffage infrarouge 36 par des rouleaux en zig-zag 37 tournant plus vite que les rouleaux 33. Un four semblable 38 avec des dispositifs de chauffage 39 est prévu pour assurer un stade de fixation thermique et les rubans sont extraits de ce four par des rouleaux en zig-zag 40. Finalement le stade de 25 bobinage 41 avec une pluralité de rouleaux 42 reprend chaque ruban séparément. Au cours de ce stade, les rubans sont au moins partiellement séparés par fondage en filaments et en pratique ils sont très fortement divisés. Les rubans du bord du film sont aussi bons à ce point de vue que ceux de la partie centrale. 72 16221 10 2137579 REVENDICATIONS 1.- Un appareil pour produire un profil gravé régulier sur un film fondu chaud de matière plastique passant dans et refroidi dans la ligne de pincement entre deux surfaces coopérantes carac-. térisé en ce qu'au moins une des surfaces comprend un dispositif 5 à rouleau ayant une surface non sujette à une déformation locale mais qui est élastique en raison de la déformation par flexion élastique selon le diamètre d'un élément tubulaire creux. 2.- Un appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la ligne de pincement est définie entre un rouleau et un 10 cylindre creux lisse avec une surface non sujette aux déformations locales, le diamètre externe, le diamètre interne et le matériau de ce cylindre étant tels que ce cylindre peut se déformer élasti-quement pour s'adapter à des différences dans les dimensions du rouleau. 15 3.- Un appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier rouleau est profilé pour créer un réseau sur le film. 4.- Un appareil selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le cylindre est un cylindre métalli- 20 que de 2,5 à 15 cm de diamètre externe avec une épaisseur de paroi de 1,3 à 10 millimètres. 5.- Un appareil selon l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que le cylindre est supporté par un support sous-jacent et rais en pression contre le premier rouleau 25 par un rouleau d'appui arrière unique. 6.- Un appareil selon l'une quelconque des revendications ' 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que le cylindre est mis en appui contre le rouleau par deux rouleaux d'appui arrière espacés parallèles au cylindre et l'un avec l'autre qui maintiennent le cylindre entre 30 eux et le premier rouleau, 7.- Un appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la ligne de pincement entre un premier rouleau et un second rouleau comprenant un cylindre de base", un tube de précision, disposé hélicoîdalement ou sous forme d'anneaux parallèles,bobiné sur 35 le cylindre de base et un manchon métallique externe entourant et contactant le tube de précision, 8.- Un appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que le premier rouleau est muni d'une pluralité de rainures périphériques parallèles avec un espacement 72 16221 " 2137579 correspondant à 4 à 200 rainures par centimètre. 9.- Un appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que le premier rouleau est muni d'un réseau régulier de bossages ou de cavités séparés. 5 lO.- Un procédé pour profiler un film fondu chaud de matiè re plastique avec un profilage répété de profondeur uniforme sur la totalité de la surface profilée caractérisé en ce"que le film est pressé à l'état fondu et refroidi, contre une surface d'un rouleau non sujette aux déformations locales mais élastique dans lO son ensemble en raison de la déformation de flexion élastique se produisant selon le diamètre d'un élément tubulaire creux. 11.- Un appareil pour produire une fibre textile en matière plastique caractérisé en ce qu'il comprend successivement un cxtrudeur pour la matière plastique fondue ayant une filière en 15 fente pour produire un film en matière plastique extrudé; un premier rouleau présentant une pluralité de rainures parallèles périphériques et un dispositif de second rouleau ayant une surface non sujette aux déformations locales mais élastique dans son ensemble par suite de la déformation élastique selon le diamètre d'un élé-20 ment tubulaire creux, définissant une ligne de pincement avec ledit premier rouleau, dans laquelle passe le film fondu, qui est profilé avec des rainures longitudinales parallèles et refroidi, des moyens pour diviser le film solidifié en des rubans parallèles, chacun comprenant une pluralité de telles rainures longitudi-25 nales parallèles, une zone d'étirage munie de moyens de chauffage dans laquelle les rubans peuvent être étirés de manière que le fen-dage des rubans au fond de leurs rainures puisse au moins être amorcé, et une zone de bobinage dans laquelle les faisceaux au moins partiellement fendus de filaments réguliers peuvent être bo-30 binés séparément.