Brevet FR2580224A1 — publié le 19861017

"Procédé et dispositif pour la fabrication de films étirables à liaison par adhérence de surface, et films multicouches obtenus". Les films étirables utilisés pour envelopper par banderolage des produits divers sur palette ou non, doivent posséder une adhérence de surface sur au moins une de leur face et pouvoir s'étirer aisément pour créer un effort de serrage transversal favorisant la liaison par adhérence de leurs spires superposées. Un mode de fabrication consiste à réaliser le film au moyen d'une extrudeuse débitant de la matière synthétique dans une filière plate. Le film quittant la filière passe sur un embarrage de cylindres de refroidissement. L'épaisseur du film final dépend de l'écartement des lèvres de la filière et de la vitesse circonférentielle des cylindres. Ce procédé procure des films possédant une bonne éla .ticité mais met en oeuvre des moyens onéreux, complexes et de réglage délicat. Suivant un autre mode de fabrication faisant appel à une technique simple, bien connue et de réglage aisé, ces films sont obtenus par refendage d'une gaine tubulaire réalisée par extrusion soufflage. Généralement, à la sortie de la filière, la gaine est gonflée par l'air pour amincir sa paroi. Le refroidissement est assuré dès la sortie de la filière au moyen d'une buse annulaire dirigeant un fort débit d'air sur l'extérieur de la gaine. L'épaisseur de la gaine est déterminée par le taux de gonflage de la bulle en sortie de filière et par la vitesse de tirage des moyens d'enroulage de la gaine refroidie. Bien que couramment utilisé, ce mode de fabrication procure des films qui, en-raison du taux de gonflage important de la gaine et de la lenteur du refroidissement, possèdent une bonne résistance mais une faible élasticité. Il en résulte que le film s'étire difficilement, ce qui perturbe sa rétraction élastique créant l'effort de serrage transversal favorisant la liaison des spires. La présente invention a pour but d'améliorer ce procédé de fabrication d'extrusion au moyen d'une filière annulaire pour lui permettre de réaliser des films ayant une élasticité au moins égale à celle des films produits par une machine à filière plate plus onéreuse et de réglage plus complexe. Cette amélioration met en oeuvre la technique du refroidissement par l'intérieur de la gaine au moyen d'un mandrin refroidi disposé en aval et au-dessous de la filière, mandrin contre lequel passe la gaine. Comme décrit dans le brevet français 1 286 - 168, de tels mandrins de refroidissement sont utilisés pour améliorer la limpidité de la gaine mais aussi pour exercer sur celle-ci un étirage transversal orientant ses molécules et accroissant sa résistance mécanique c'est à dire pour obtenir une caractéristique qui, fort utile pour des films devant constituer des sacs, est contraire à l'élasticité et l'effet de mémoire recherchés pour des films étirables par banderolage. Le procédé, selon l'invention, consiste donc à ajuster le débit de la filière et la vitesse de tirage de la gaine de manière que celle-ci vienne, sans serrage radial, au contact des génératrices d'un mandrin conique convergent vers l'aval assurant le calibrage de cette gaine et dont le plus grand diamètre est inférieur au diamètre de sortie de la filière. Ainsi, la gaine sortant de la filière annulaire, soumise à aucun gonflage intérieur ni à aucun refroidissement extérieur, hormis celui assuré par l'air ambiant, vient affleurer la périphérie du mandrin de refroidissement qui assure ce refroidissement rapide sans pour autant exercer sur elle des contraintes radiales d'expansion, tout en assurant son calibrage dimmensionnel. Il en résulte qu'elle présente l'élasticité recherchée. De plus et grace au calibrage de sa dimension intérieure, le film formé par refendage de la gaine a une dimension transversale constante, ce qui évite d'avoir à découper des lisières pour ajuster sa largeur à celle des bobines et réduit ainsi les pertes de matière. Avantageusement, la gaine sortant de la filière est composée d'au moins une couche intérieure en matière synthétique glissante ayant un faible coefficient de frottement et d'une couche extérieure en matière synthétique ayant en surface un pouvoir adhérent. Cet agencement améliore le glissement de la gaine sur le mandrin sans perturber l'utilisation ultérieure du film. L'invention vise aussi le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans ce dispositif du type mettant en oeuvre un mandrin refroidi intérieurement par un circuit de fluide, le mandrin est conique sur la plus grande partie de sa longueur, est fixé directement sur le poinçon de la filière avec ménagement entre lui et ce poinçon d'une chambre périphérique de détente communiquant avec l'atmosphère à une longueur au moins égale à trois fois son diamètre. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non limitatifs une forme d'exécution du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé dans le cas de son application à la fabrication d'un film étirable couche. Figure 1 est une vue schématique de face en élévation montrant l'ensemble de l'installation, Figure 2 est une vue partielle schématique montrant à échelle agrandie la répartition des deux couches constituant le film de la filière au foulard de tirage de l'installation, Figure 3 est une vue en coupe longitudinale montrant à échelle très agrandie le mandrin de calibrage et de refroidissement disposé en dessous de la filière. A la figure 1, (2a-2b) désignent deux extrudeuses fixées sur un portique (3) et débitant de la matière synthétique fondue dans une filière (4) délivrant une gaine tubulaire (5) qui est aplatie par un foulard de tirage (6). De façon connue, la gaine est refendue en (7) c'est à dire est sectionnée dans chacun de ses plis de manière à constituer deux films identiques (8a-8b) qui sont conduits par des rouleaux de renvoi (9) à des postes de formation de bobines respectivement (10a-lOb). Cette installation est destinée à fabriquer des films multicouches et notamment bi-couches composés d'une couche de matière synthétique glissante ayant un faible coefficient de frottement et d'une autre couche de matière synthétique ayant en surface un pouvoir adhérent c'est à dire présentant des facultés adhésives lui permettant d'adhérer par simple contact sur l'autre couche de matière.La figure 2 montre la trajectoire dans l'installation, respectivement, de la matière glissante (lla) représentée par les traits interrompus et de la matière à pouvoir adhérent (lob) représentée par les traits continus. Comme montré à cette figure, la filière Le dispositif, selon l'invention, est montré plus en détails à la figure 3 où (12) désigne la bague et (13) le poinçon de la filière tandis que (14) désigne un mandrin refroidi intérieurement par une circulation de fluide. Ce fluide est amené dans le mandrin creux par une conduite axiale (15) traversant le poinçon et dont l'extrémité inférieure est éloignée du fond inférieur du mandrin (14) pour former un espace (16) d'échappement du fluide comme représenté par la flèche 17. Le fluide réchauffé s'échappe comme montré par la flèche 18, en empruntant le canal annulaire (19) ménagé entre le conduit (15) et un conduit (20) prolongeant le manchon (14) et traversant également le poinçon (13). Selon l'invention, ce mandrin est accolé directement contre le poinçon (13) de la filière tout en ménageant entre ce poinçon et lui-même une chambre périphérique (22) communiquant avec l'extérieur par des canaux (23) et un canal annulaire (24) traversant le poinçon et formée entre l'alésage axial de ce poinçon et le conduit (20) précité. Ce mandrin présente dans sa partie supérieure, ou amont, venant la première en contact avec la gaine (5) une partie cylindrique (25) de longueur (1) comme représenté à la figure 3. Cette partie est prolongée par une partie conique ayant une faible conicité de l'ordre de 2 à 30 et dont les génératrices convergent en direction de l'aval. Le diamètre de la partie cylindrique qui est la partie de plus grand diamètre du mandrin est inférieur au diamètre de sortie de la filière.La longueur totale du mandrin est au moins égale à trois fois le diamètre de cette partie cylindrique et dépend du refroidissement recherché. Le mandrin (14) supporte dans sa partie inférieure et aval une fourche (27), fixe ou rotative, guidant la gaine refroidie pendant son aplatissement progressif jusqu'au foulard (6). Enfin, il est traversé par un conduit axial (28) faisant communiquer avec l'extérieur, au moins dans sa phase de démarrage, la chambre (29) délimitée dans la gaine entre sa face inférieure et le foulard de tirage (6). Avec ce dispositif, la gaine (5) sortant de la filière se rétracte naturellement et vient affleurer la périphérie du mandrin (14) qui assure ce refroidissement rapide et son calibrage dimensionnel, sans pour autant exercer sur elle des contraintes radiales tendant à augmenter son diamètre. Au contraire, grâce à sa conicité, ce mandrin permet à la gaine de continuer sa rétraction au cours de son refroidissement qui est totalement assure lorsqu'elle quitte le mandrin. Grâce à ce refroidissement rapide sans contrainte, non seulement la gaine présente la limpidité recherchée mais aussi l'effet de mémoire, c'est à dire l'élasticité requise pour son utilisation en film étirable pour banderolage. Il convient de noter que, dans ce dispositif, le réglage du point de contact de la gaine (5) sur le mandrin (14), de même que les conditions de contact général de la gaine (5) sur le mandrin (14) sont réglées par ajustement du débit de la filière (4) et par la vitesse de tirage de la gaine par le foulard de tirage (6) qui est du type à vitesse réglable.Avec une filière ayant un diamètre de 330 mm et délivrant une gaine de matière synthétique ayant 2 mm d'épaisseur avec un taux de gonflage nul, c'est à dire égal à la pression atmosphérique, un mandrin de calibrage (14) ayant 310 mm à son plus grand diamètre et un foulard de tirage donnant un taux de tirage de l'ordre de 10, on obtient à la sortie du mandrin une gaine ayant une épaisseur de 22 microns procurant, après fendage de ses deux plis au moyen de couteaux disposés aux extrémités inférieures de la fourche (27), des films ayant chacun une largeur de 486 mm. Il ressort de ce qui précède que ce dispositif applicable à une machine d'extrusion bien connue et de maniement simple permet, tout en supprimant tout débit d'air sous pression à l'intérieur ou à l'extérieur de la gaine, et tout dispositif de régulation de ces débits, d'obtenir un taux de tirage élevé et un refroidissement rapide sans étirage diamétral, donc de parvenir aux conditions optimales pour la production de films présentant une bonne mémoire élastique c'est à dire l'élasticité requise pour les films étirables pour banderolage. L'utilisation d'une filière débitant une gaine bi-couche ou multicouche dont la couche intérieure est glissante favorise la fabrication tout en conservant les facultés de liaison par adhérence du film. De plus, et en raison des conditions de fabrication de la gaine, celle-ci n'a pas besoin de subir une stabilisation par maintien temporaire à des températures de l'ordre de 50 à 700. Enfin, le calibrage de la gaine par le mandrin conduit à des films de dimensions régulières, supprime tout sectionnement de lisière et réduit les pertes de matière. Il est évident que le procédé et le dispositif peuvent être utilisés pour produire des films multicouches comportant entre la couche à faible coefficient de frottement (1 la) et la couche (1 lb) ayant en surface un pouvoir adhérent, une ou plusieurs autres couches modifiant les caractéristiques physiques ou autres, du film final. Dans certain cas, le taux de gonflage peut être négatif, c'est à dire être constitué par une aspiration à travers la filière favorisant la rétraction de la gaine sur le mandrin (14). REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de films étirables à liaison par adhérence de surface du type consistant à former une gaine tubulaire (5) en matière synthétique au moyen d'une filière annulaire (4) et à faire passer cette gaine (5), sans refroidissement extérieur et avec un taux de gonflage intérieur nul ou négatif, sur un mandrin (14) de refroidissement disposé en aval et au dessous de la filière (4), caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster le débit de la filière et la vitesse de tirage de la gaine de manière que celle-ci vienne, sans serrage radial, au contact des génératrices du mandrin (14) qui, au moins partiellement conique, est convergent vers l'aval, assure le calibrage de cette gaine et a un plus grand diamètre inférieur au diamètre de sortie de la filière (4). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la gaine sortant de la filière (4) est composée d'au moins une couche intérieure (I la) en matière synthétique glissante ayant un faible coefficient de frottement et d'une couche extérieure (I lb) en matière synthétique ayant en surface un pouvoir adhérent. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, du type mettant en oeuvre un mandrin (14) refroidi intérieurement par un circuit de fluide, caractérisé en ce que son mandrin est conique sur la plus grande partie de sa longueur et fixé directement contre le poinçon (13) de la filière avec ménagement, entre lui et ce poinçon, d'une chambre périphérique de détente (22) communiquant avec l'atmosphère et a une longueur au moins égale à trois fois son diamètre. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'extrémité amont du mandrin (14), venant la première en contact avec la gaine (5), est cylindrique et est prolongée sur l'aval et sur le reste de sa longueur par une portée conique de faible conicité. 5. Film obtenu par mise en oeuvre du procédé selon l'ensemble des revendications 1 et 2 au moyen du dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que, du type multicouche, il ne présente un pouvoir adhérent que sur l'une de ses faces.