Brevet FR2128572A1 — publié le 19721020

La présente invention a pour objet un procédé pour l'étirage transversal des films de matière plastique qui améliore la distribution des lignes de flux et réduit, en outre, en valeur absolue, les différences d'épais saur de la bande. 5 Lors de la fabrication de films obtenus par extrusion en filière plate, qu'il s'agisse de films bruts ou de films étirés, il n'est pas possible d'éliminer totalement les différences d'épaisseur qui résultent des variations de l'écoulement de la masse fondue. Ces différences d'épaisseur, qui apparaissent toujours au même endroit, sont gênantes, surtout lors de 10 l'enroulement de films minces, par exemple des films d'épaisseur inférieure à 50 microns. On observe ainsi sur des bobines de films, étirés ou non, de forts bourrelets qui proviennent des surépaisseurs accumulées. XX La bande se déforme à l'aplomb de ces bourrelets au cours de l'enroulage et du stockage, ce qui nuit sérieusement à sa planéité. Lors de la transfor-15 mation ultérieure des films, par exemple au cours de l'impression ou du doublage, ces différences d'apaisseur longitudinales, positives ou négatives, sont très gênantes. C'est pourquoi on a cherché à agir, au cours de l'extrusion, sur la masse fondue de manière à réduire ces différences et à obtenir une ré-20 distribution des inégalités d'épaisseur transversà ement par rapport à l'extrusion. On est parvenu à réduire les différences d'épaisseur de la bande en ajustant, par exemple par zones, l'écartement des lèvres de la filière, mais on n'est pas parvenu à les supprimer complètement. On a proposé également d'appliquer à la filière et/ou aux éléments 25 suivants de l'appareillage, par exemple au dispositif d'enroulement, un mouvement alternatif dans le sens de la largeur de la bande. Mais, outre une certaine complexité, ce procédé entraine une augmentation des déchets due à l'élargissement des franges car pour obtenir des bords rectiîignes, il faut éliminer de chaque coté une largeur au moins égale à la longueur 30 de course du va-et-vient. Lorsqu'on étire transversalement les films de matière plastique, les bords du film sont saisie par des mâchoires qui sont guidées de sorte qu'à partir d'un point donné ils divergent dans une même mesure de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande. La divergence détermine le 35 rapport d'étirage qu'on règle dans chaque cas en fonction de la nature du film et de sa destination. Cet étirage transversal entraine une réduction de l'épaisseur de la bande et une modification des différences d'épaisseur, pro portionnellement au taux d'étirage, mais ces différences d'épaisseur - bien que réduites - persistent et continuent à se superposer au cours de l'enrou-40 lement, ce qui provoque les mêmes inconvénients. 72 07403 2 2128572 Outre l'étirage transversal, on effectue souvent un étirage longitudinal; l'étirage biaxial peut être soit simultané, soit effectué successivement dans l'ordre transversal/longitudinal ou dans l'ordre longitudinal/trans versai. L'étirage en plusieurs étapes est également connu. Bien que la pré-5 sente invention soit décrite dans le cas d'un étirage transversal, le procédé s'applique également dans tous les cas mentionnés ci-dessus. L'invention a en effet pour objet un procédé dans lequel, lors de 1' étirage en largeur, les lignes de flux et par conséquent les différences d' épaisseur, sont décalées dans une mesure suffisante pour qu'elles ne se 10 superposent plus au cours de l'enroulage, de sorte que la formation de bourrelets est supprimée ainsi que les inconvénients qui en résultent. On s'efforce en effet d'obtenir le fusionnement des lignes de flux. On cherche en outre à diminuer en valeur absolue les écarts positifs et/ou négatifs de l'épaisseur moyenne de la bande, c'est à dire qu'on cherche à rendre son 15 profil plus régulier. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par un procédé d'étirage transversal des films de matière plastique selon lequel les bords de la bande étant continuellement maintenus dans des mâchoires qui l'entra4 nent dans le sens longitudinal, l'un des bords est guidé à partir d'un point 20 A sur une distance S, dans une direction divergente par rapport à l'axe longitudinal de la bande, tandis que l'autre bord est guidé, sur cette même distance, parallèlement à cet axe, ou est guidé dans une direction divergente par rapport à lui, sur une distance S^, à partir d'un point B, décalé par rapport au point A, puis que le guidage du bord opposé est effectué 25 de façon correspondante, à partir d'un point décalé, dans la direction d'en trainement de la bande, de la distance qui correspond au premier étirage. Le procédé conforme à l'invention -comme le démontrent les exemples ci-après- entraine un décalage sensible des lignes de flux, donc des • caractéristiques d'enroulement plus avantageuses ainsi qu'une réduction sen-30 sible des différences d'épaisseurs en valeur absolue. Les films fabriqués selon l'invention se comportent mieux également lors du stockage. Les bandes de film fabriquées selon les procédés d'étirage transversal classiques présentent très vite en effet au cours de l'enroulage ou lors du stockage, d'une part des déformations dues aux surépaisseurs, d'autre part des plis 35 et creux dans les zones les plus minces. Les bobines présentent après un temps de stockage très court une Ktek structure ridée qui semble imputable à une insuffisance de qualité alors que les bobines de film étirées selon l'invention présentent même après un stockage prolongé un aspect lisse, si bien qu'un contrôle visuel suffit pour conclure à une amélioration de la 40 qualité. Des vérifications opérées sur toute la longueur de la bobine en effet montrent que les défauts mesurables, bourrelets et plis, sont réduits d'environ 40 % et pour les films un peu épais de 10 %, ce que l'on vérifie 72 07403 3 2128572 par comparaison avec les bobines de film étirées selon les procédés connus . On a constaté, en outre, que l'on pouvait enrouler les films étirés transversalement conformément à l'invention de façon sensiblement plus 5 serrée -ce qui est souhaitable- que les films classiques, sans provoquer pour autant l'apparition des défauts mentionnés ci-dessus. En valeur absolue, la densité d'enroulement étant de 1,00 lorsque les spires sont superposées dans les bobines sans aucune poche d'air entre elles, on admet KHKKXBex: une densité d'enroulement de 0,93 ; au dessous de cette valeur, 10 l'enroulement en effet télescope. Jusqu'à présent, en appliquant des techniques d'enroulement spéciales, on pouvait atteindre des densités comprises entre 0,94 et 0,97. On ne pouvait absolument pas dépasser cette densité car un enroulement plus serré entrainait nécessairement des déformations inadmissibles à l'aplomb des surépaisseurs. Mais les films étirés confor-15 mément à l'invention peuvent être enroulés avec une densité de 0,98 à 0,99 ce qui constitue un progrès technique considérable, car on s'efforce d'obtenir des enroulements aussi durs que possible afin de réduire à un minimur la quantité d'air emprisonné entre les spires ; en effet, l'air en s'échap-pant détériore la structure des enroulements. 20 Outre le simple décalage dans le temps de l'étirage transversal, conformément à l'invention, on réalise celle-ci de préférence en répétant à plusieurs reprises le décalage du mouvement divergent communiqué à la bande, et l'on obtient des résultats particulièrement intéressants, si ce décalage est opéré selon des divergences géométriquement égales. 25 Une variante du procédé particulièrement satisfaisante consiste à décaler périodiquement le guidage divergent de la bande, de sorte que le décalage périodique est effectué aussi bien dans le sens longitudinal de l'axe de la bande (figure 4) que dans le sens transversal (figure 5). Ainsi en entrant dans la zone d'étirage, la bande est soumise à une redistribution 30 des forces longitudinales et transversales qui varie constamment. Par l'expression "décalage périodique dans le sens longitudinal" il est entendu que le début du mouvement de décalage divergent dans le sens longitudinal alterne régulièrement d'un bord à l'autre (fig. 4). Dans un dispositif approprié pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, les organes de 35 fixation -par exemple des mâchoires mobiles- sont guidés dans la zone de divergence, et plus particulièrement dans la zone de chevauchement, entre des rails doubles, qui sont déplacés alternativement et périodiquement. Ces rails de guidage sont partagés longitudinalement en deux dans ces zones et ils peuvent être déplacés lâooxgDEesr à l'aide d'organes indépendants qui sont, 40 à leur tour, reliés à des guides longitudinaux, tandis que les mâchoires 72 07403 4 2128572 sont munies de deux roulettes, dont l'une est toujours engagée dans une moitié des rails de guidage, et l'autre dans l'autre moitié, mais pendant qu'une moitié du rail quitte sa position en recul pour prendre une position mâchoires avancée, les gise&essc ne sont plus appuyées que sur une roulette de guidage. 5 Pour provoquer le déplacement des rails, on peut utiliser des biel les commandées pneumatiquement ou hydrauliquement, des chaînes de traction commandées par moteurs ou tous autres organes de commande connus. Par l'expression "décalage périodique dans le sens transversal par rapport à l'axe longitudinal de la bande", on veut exprimer que les orga-10 nés de guidage divergent de la bande sont repliés et redressés dans une Bone déterminée (fig. 5). Dans un dispositif approprié à cet effet, sont prévues sur les organes de retenue, par exemple sur les rails-guide, des articulations qui permettent de faire varier périodiquement la position des organes de guidage de la bande dans le sens transversal par rapport au dé-15 filement de celle-ci. Ces mouvements sont obtenus par tous moyens connus en eux-mêmes, tels que bielles, moteurs, etc; . . Dans les deux formes de réalisation qui viennent d'être décrites, il est utile, pour obtenir un effet particulièrement avantageux, d'opérer le déplacement périodique des deux cStés. 20 Bien que le chemin parcouru par la bande puisse présenter des tra cés de forme choisie à volonté et que les angles de divergence puissent varier entre eux, à condition d'observer un décalage de la divergence dans le temps, il est particulièrement avantageux, entre autres pour des raisons de simplification mécanique, de prévoir le guidage divergent dans 25 des zones où le parcours de la bande est rectiligne, c'est à dire de faire agir les organes de retenue en ligne droite sur les bords de la bande. Le procédé conforme à l'invention est applicable à tous les films obtenus à plat, dont il est utile d'éviter la déformation et pour lesquels on. recherche une grande régularité d'épaisseur. 30 On a xeram recours à ce procédé surtout pour la fabrication des films en matière plastique à base de polyoléfines et de polyesters, et plus particulièrement pour les films de faible épaisseur, de 2 à 50 microns environ. Les films, pour lesquels une grande régularité d'épaisseur est exi-35 gée, sont surtout ceux qui sont utilisé comme isolants pour la construction électrique et comme bandes d'enregistrement sonore ou comme bandes d' enregistrement pour les ordinateurs. Le tableau suivant met en évidence les améliorations que permet d'obtenir l'invention. Les films retenus pour les exemples choisis sont les 40 films de polyester, mais il est bien entendu que ce choix ne limite en au 72 07403 5 2128572 cune façon les possibilités de l'invention. Les essais ont été effectués dans les conditions suivantes : vitesse de défilement largeur initiale de la bande largeur après étirage taux d'étirage transversal largeur de la bobine longueur enroulée nombre de spires par bobine 90 mètres/minute 575 mm 2 000 mm 3,5x1 1 500 mm 7 000 mètres 8 000 La comparaison a porté sur les résultats obtenus en étirage classique avec divergence uniforme d'une part, en étirage suivant la technique de l'invention, selon les données suivantes, d'autre part : avec un film de téréphtalate de polyéthylène d'épaisseur 12 microns ; dans une deuxième série (il) d'essais avec un film de même matière d'épaisseur 6 microns. La tension d'enroulement de la bande était de 12,0 kp dans les essais I, de 8,0 kp dans les essais II. Les résultats obtenus sur les bobines à la suite de ces essais sont collationnés dans le tableau ci-après : amplitude du décalage divergent périodicité du décalage déphasage 2 000 mm 60 secondes 180° Dans une première série d'essais (I) on a opéré comparativement 1 - Epaisseur des filets longitudinaux supérieure à la moyenne. 2 - Epaisseur des filets longitudinaux inférieure à la moyenne. 3- Ecart total (+) + (-) / mrïL/ 4 - Hauteur du bourrelet en surépaisseur. 5 - Striction en zone trop mince /mmJ 6 ( Ecart au dessus du diamètre , , , . moyen_de la bobine XKaoxt /mm/ 7 - Ecart au dessous du diamètre moyen de là bobine /mm/ Série d'essais I Film de 12 microns Tension d'enroulement 12,0 kp i Série d'essais II Film de 6 microns Tension d'enroulement 8,0 kp Technique Clas sique Selon l'invention Technique classique Selon l'inventi on (+) 0.0005 0.00015 0,0004 0.0001 (-) 0.0004 0.00015 0.0003 0.0001 0.0009 0.0003 0.0007 0.0002 4.0 1.1 3.6 0.6 3.2 0.8 2.7 0.4 8.0 2.2 7.2 1.2 6.4 1.6 5.4 0.8 Suite Série d'essais I Film de 12 microns Tension d'enroulement 12,0 kp Série d'essais II Film de 6 microns Tension d'enroulement 8,0 kp Technique Classique Selon l'invention Technique Classique Selon l'invention 8 - Ecart total entre deux points voisins sur une génératrice de la bobine, l'un trop épais, l'autre trop mince /mm/ 7.2 1.9 6. 3 1.0 i | i i 9 - Différence totale entre les diamètres mini et maxi /mm/ 14.4 3.8 12.6 ! 2.0 j 1 f i i NJ hO 00 Cn K> 72 07403 8 2128572 Les valeurs figurant dans le tableau sont des moyennes tirées de mesures prises sur une série de bandes. Ces films ont été extrudés à ll aide d'une filière plate, portés ensuite à la température d'étirage puis éti tés transversalement conformément à l'invention, en décalant périodique-5 ment le guidage divergent dans le sens de l'axe longitudinal de la bande, ainsi qu'il ressort des alinéas D'autres essais ont montré que les paramètres du procédé, mention nés dans le tableau qui se rapportent au procédé selon l'invention, peuvent varier dans de larges limites pour s'adapter aux exigences des cas parti-10 culiers. Pour commencer, l'amplitude du décalage périodique de l'étirage transversal peut être d'une valeur quelconque comprise entre 0,1 B et 4 B, B étant la largeur de la bande de film étirée transversalement, mais., on obtient les meilleurs résultats en choisissant une amplitude comprise entre 1 et 1,5 B, 15 La période du mouvement alternatif dépend en premier lieu de la nature , de la résistance et des autres caractéristiques du film. Une certaine relation est à établir entre ces mouvements et la vitesse de défilement de la bande, La vitesse moyenne des oscillations qui détermine le décalage périodique de l'étirage transversal peut être comprise entre 0,05 20 et 50 % de la vitesse de défilemant de la bande. On obtient par exemple de bons résultats pour les films de polyesters avec des vitesses comprises entre 4 % et 5 % de la vitesse de la bande. Dans l'exemple ci-dessus cette valeur est de 4,45 %. Un troisième paramètre important du procédé est le déphasage du cycle de mouvements qui peut se situer entre 1° et 25 180°. Le déphasage de 180° offre des avantages, par exemple une plus grande facilité pour déterminer le point zéro et pour régler la commande des dispositifs de mise en ceuvre. Dans les exemples décrits ci-dessous ce déphasage est de 180°. On peut aussi prévoir à tout moment, au cours du cycle, des arrêts 30 plus ou moins longs de l'amplitude ou du déphasage. Ainsi que le montre le tableau, les caractéristiques des films sont sensiblement meilleures tant en ce qui concerne les différences d'épaisseur (1 à 3) que l'affaiblissement des bourrelets (4 et 5) lorsqu'on applique le procédé de l'invention et les films obtenus sont d'une qualité sensiblement 35 supérieure. L'invention sera illustrée par un certain nombre d'exemples de réalisation qui se référent aux dessins annexés étant bien entendu qu'elle n' est pas limitée par ces exemples et qu'elle s'étend à toute variante dans le même esprit. 40 Chacune des figures de 1 à 5 illustre schématiquement le guidage 72 07403 9 2128572 drune bande à l'aide, par exemple de mâchoires mobiles isolées ou reliées par chaîne. Sur la figure 1, le bord droit de la bande F est guidé dans une direction divergente de l'axe de la bande, pendant que celle-ci parcourt la 5 distance S dans le sens longitudinal entre les points A et A^, tandis que le guidage du bord gauche est parallèle à l'axe. Ensuite, à partir du point A^. le guidage du bord droit est parallèle à l'axe, tandis que le guidage du bord gauche diverge entre les points A^' et A^' pendant le parcours de la distance S'. Les flèches transversales par rapport au sens de l'avancement 10 de la bande représentent les forces d'étirage en largeur. La figure 2 illustre un exemple de réalisation différent de l'invention. Dans ce cas, le bord droit diverge sur une distance S entre les poirfe A et Aj, tandis que le bord gauche n'est parallèle à l'axe de la bande que sur une partie de ce parcours. Entre les points B et B^, le bord gauche 15 diverge également, sur la distance S^, mais dans ce cas, les guidages divergent en fhême temps sur une certaine distance. La figure 3 illustre un décalage répété de l'étirage entre les points A - A- A, - A - A' - A,' - A' - A /. 1 2 3 1 2 3 4 La figure 4 illustre également l'étirage transversal selon l'invention 20 mais avec décalage périodique dans le sens longitudinal. A cet effet, le gui dage de la bande est décalé périodiquement, dans le sens indiqué par les flèches a et a', entre les points A,Aj et C d'un cSté et les points A', A^' etC' de l'autre. Selon cette forme préférée de réalisation , le déplacement est opéré simultanément des deux côtés mais en sens opposé. 25 La figure 5 illustre une forme de décklage périodique transversale ment à l'axe de la bande. A cet effet, le guidage est actionné dans le sens des flèches b etb', de sorte que sur le bord droit, le point A^ se déplace vers le point A^ et sur le bord gauche le point A' se déplace vers le point A1 . Comme ce repli est accompagné d'une variation de longueur, on 30 obtient simultanément un mouvement A - D et A' - D'. Il est évident que ce dernier mouvement peut aussi être obtenu aux points A^ ou A^'. Comme le montrent les figures, le procédé de l'invention peut s'appliquer de différentes manières. 72 07403 10 2128572 ^JLY.ENJ?J_C_A.TI_ON_S 1° - Procédé d'étirage transversal des films de matière plastique selon lequel les bords de la bande sont continuellement maintenus dans des mâchoires qui l'entrainent dans le sens longitudinal, caractérisé en ce que 5 l'un des bords est guidé à partir d'un point donné A sur une distance S dans une direction divergente par rapport à l'axe longitudinal de la bande, tandis que l'autre bord est guidé sur cette distance parallèlement à cet axe ou est guidé dans une direction divergente par rapport à lui sur une distance à partir d'un point B décalé par rapport au point A, puis que 10 le guidage du bord cpposé est effectué de façon correspondante, à partir d1 un point décalé, dans la direction d'entrainement de la bande, de la distance qui correspond au premier étirage. 2° - Procédé selon la revendication 1, caractérisé ,en ce que l'étirage transversal est décomposé en opérations élémentaires r épétées pério-15 diquement. 3° - Procédé selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étirage transversal est effectué en communiquant à la bande des divergences géométriquement égales de part et d'autre de 1' axe de la bande. 20 40 _ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les mouvements de divergence sont décalés périodiquement. 5° - Procédé selon l'une qHKkxix des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les mouvements périodiques de décalage divergent sont 25 effectués dans le sens de l'axe longitudinal de la bande. 6° - Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que les mouvements périodiques de décalage divergent sont effectués dans le sens transversal à l'axe de la bande. 7° - Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, carae-30 térisé en ce que les mouvements périodiques de décalage divergent sont effectués des deux côtés de la bande.