Brevet FR2655026A1 — publié le 19910531

Domaine de l'invention La présente invention concerne un filet en matière plastique tricoté et son utilisation dans l'emballage des charge- ments sur palettes et dans l'emballage des chargements agricoles tels que les balles cylindriques de foin De plus, la présente invention concerne une méthode de fabrication des rubans thermo- plastiques à utiliser pour le tricotage des filets afin d'obtenir comme résultat surprenant une élasticité excellente, un allongement excellent et une élasticité résiduelle excellente. 2 Description de l'art antérieur L'emballage des chargements sur palettes et des charge- ments agricoles par un film plastique et par un filet plastique pour maintenir et stabiliser les chargements est devenu une pratique courante Le filet plastique qui était utilisé jusqu'à présent était soit un filet extrudé, soit un filet tricoté, par exemple un filet de Raschel Un certain nombre de fabricants de filets extrudés ont découvert qu'il est souhaitable de fabriquer un filet ayant un degré élevé d'extensibilité avant la rupture et ayant un degré élevé d'élasticité Dans le passé, les utilisateurs de filets qui veulent avoir un filet à résistance mécanique élevée doivent utiliser des filets extrudés Le filet extrudé présente une résistance mécanique supérieure à celle du filet tricoté en raison de la quantité beaucoup plus grande de matière (c'est-à-dire une surface de section transversale plus grande) contenue dans chaque brin du filet Avec la connaissance récente que le filet extrudé peut également être à la fois élastique et résistant, il y a beaucoup plus d'intérêt à utiliser le filet extrudé que dans le passe. Le filet plastique tricoté est constitué de rubans très fins de matière thermoplastique afin de permettre leur tricotage; et en raison de la minceur des rubans, le filet tricoté n'était pas considéré comme étant aussi utile que le filet extrudé pour les chargements lourds pour lesquels la résistance à la traction est importante En raison de cette perception, les fabricants de filets tricotés ont toujours tenté de rendre leur filet aussi solide que possible tout en utilisant des rubans minces de matière thermo- plastique en vue de maintenir le coût et le poids à des valeurs aussi faibles que possible. Que l'on utilise le filet extrudé ou le filet tricoté, il est souhaitable d'avoir un filet qui est à la fois résistant et élastique La résistance est évidemment une caractéristique physique importante en vue d'éviter la déchirure du filet et d'empêcher le chargement de se répandre L'élasticité dans un filet est une caractéristique souhaitable car elle donne une tension continue au chargement après l'emballage et après que le chargement ait subi une sédimentation et une réduction en volume Un charge- ment emballé par un filet ayant une élasticité insuffisante deviendra lâche et instable Même avec des chargements qui ne se sédimentent pas ou qui ne subissent pas une réduction de volume, il est indésirable d'utiliser un filet non élastique car le resserrage du filet suffisamment pour maintenir le chargement peut parfois endommager le contenu Au contraire, l'utilisation d'un filet élastique peut fournir une tension suffisante de maintien du chargement sans endommager le contenu. Bien que le filet extrudé soit avantageux à utiliser dans certaines applications, il présente de nombreuses caractéristiques indésirables lorsqu'on le compare au filet tricoté Selon l'un de ces inconvénients, on peut enrouler beaucoup moins de filet extrudé sur une bobine de même diamètre comparativement à une bobine de filet tricoté Cet inconvénient est important lorsque l'on réalise la fréquence selon laquelle les rouleaux doivent être changés sur une machine à emballer les palettes ou l'importance de l'espace de stockage nécessaire pour stocker tout l'inventaire nécessaire des filets La même quantité de filet tricoté de la présente invention nécessite un tiers de l'espace occupé par les filets extrudés con- ventionnels. De même, le filet extrudé pose de grands problèmes de place Etant donné que les brins sont continus dans le filet extrudé, la structure est très inflexible et est très difficile, sinon impossible, à compacter dans un faible volume; et lorsqu'on arrive à le faire, le filet tend à se détendre brusquement Le filet tricoté de la présente invention est très facile à placer et peut être facilement refoulé dans un faible volume. Il serait très souhaitable de combiner les bénéfices du filet extrudé avec ceux du filet tricoté en un seul produit filé; toutefois, dans le passé, il n'y a pas de possibilité de combiner les caractéristiques de résistance, d'extensibilité et d'élasticité dans un seul filet Ceci est dû au fait que les techniques utilisées pour renforcer un ruban thermoplastique sont les mêmes techniques que celles utilisées pour fabriquer un ruban non élastique, et que les techniques utilisées pour rendre élastique un ruban thermoplastique conduit à un ruban moins résistant. SOMMAIRE DE L'INVENTION La présente invention concerne un filet en matière plastique tricoté possédant un allongement (c'est-à-dire une extensibilité) supérieure à environ 60 % avant la rupture, une limite élastique supérieure à environ 6 %, et qui retient au moins environ 15 % de sa longueur initiale lorsqu'il est étiré à plus de % De plus, à l'emploi, le filet de la présente invention est de préférence étiré à environ 30-50 % lorsqu'il est mis en place autour de son chargement comme emballage La présente invention concerne en particulier une méthode de création d'un tel filet. Il a été découvert que les propriétés désirées du filet tricoté selon la présente invention sont obtenues par production d'un film primaire sensiblement non orienté constitué essentiel- lement d'une matière thermoplastique telle qu'une polyoléfine, refendage du film primaire en rubans, puis orientation des rubans d'une quantité appropriée pour maximiser l'énergie de traction à la rupture ou d'au moins environ 80 % de cette valeur maximale, et ensuite tricotage de ces rubans en un filet ayant des rubans longitudinaux et latéraux Il a été trouvé que la mise en pratique de la présente invention peut optimiser la relation entre la résistance mécanique, l'élasticité et l'extensibilité En parti- culier, le filet tricoté préféré de la présente invention a un allongement à la rupture supérieur à environ 60 %, une limite élastique supérieure à environ 6 %, et une élasticité supérieure à environ 15 % lorsqu'il est allongé à une valeur supérieure à 40 %. DE St RIPTION BREVE DES DESSINS La figure 1 est un graphique de forceallongement pour comparer la limite élastique d'un filet tricoté de l'art antérieur non fabriqué par la méthode de la présente invention avec un filet tricoté réalisé selon le mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 2 est un graphique de force-allongement montrant la reprise de la charge de traction pour un filet tricoté réalisé selon le mode de réalisation préféré de la présente invention après diverses quantités d'allongement. La figure 3 est un graphique comparant les caractéris- tiques de force-allongement d'un filet tricoté de l'art antérieur avec un filet tricoté réalisé conformément à la présente invention. La figure 4 A, 4 B contient deux graphiques qui illustrent les caractéristiques de tension de traction résiduelle du filet tricoté préféré de la présente invention après différentes quantités d'allongement allant jusqu'à 11 min. La figure 5 contient un graphique qui montre les carac- téristiques de tension de traction résiduelle du filet tricoté préféré de la présente invention allant jusqu'à 264 h. La figure 6 montre un échantillon du filet préféré de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION ET MEILLEUR MODE DE REALISATION Selon le mode préféré de la présente invention, le film primaire thermoplastique est fabriqué par une technique conven- tionnelle de film soufflé utilisant de petits pellets thermo- plastiques Bien que d'autres méthodes de préparation du film primaire puissent être utilisées, par exemple la méthode d'extrusion à moule à fente et rouleau de refroidissement ou la méthode d'extrusion à moule à fente à refroidissement par eau, la méthode à film soufflé est préférée Le filet peut être formé en une matière thermoplastique quelconque qui peut être formée en rubans susceptibles d'être tricotés La matière thermoplastique peut être une polyo Léfine seule ou un mélange de polyoléfines La matière présentement préférée est du polyéthylène basse densité linéaire (LLDPE) qui a été copolymérisée avec l'alpha-oléfine, l'octène, et qui a un poids spécifique d'environ 0,92 g/cm 3. Il est bien connu que lorsque l'on prépare un film primaire, une orientation accrue est obtenue par tirage de l'extrémité du film à la sortie à une vitesse supérieure à sa vitesse d'entrée, et le rapport entre la vitesse à la sortie et la vitesse à l'entrée est la valeur de l'orientation On a découvert que le filet désirable de la présente invention est obtenu en utilisant un film primaire qui est pratiquement non orienté dans une direction quelconque En particulier, le film doit avoir une orientation dans la direction latérale d'environ 1,0, et une orientation dans la direction longitudinale d'environ 1,0 1,2 La méthode préférée de production d'un film primaire qui est pratique- ment non orienté dans les deux directions consiste à produire le film avec un rapport de soufflage de 1: 1 à 1: 1,2 Il est préfé- rable que l'épaisseur du film primaire qui est utilisé pour préparer les rubans longitudinaux à tricoter dans le filet soit comprise entre environ 0,08 à 0,10 mm, et de préférence d'environ 0,09 mm; et que le film primaire qui doit être utilisé pour préparer les rubans latéraux ait une épaisseur comprise entre environ 0,04 mm et 0,06 mm, et de préférence d'environ 0,05 mm. Après la préparation du film primaire, on le fait passer dans une machine pour refendre le film en rubans Les rubans qui doivent être utilisés comme rubans longitudinaux dans le filet tricoté, ainsi que les rubans qui doivent être utilisés comme rubans latéraux dans le filet tricoté sont de préférence refendus à la même largeur comprise entre environ 2,4 mm et 2,6 mm et de préférence d'environ 2,5 mm Après le procédé de refendage, les rubans sont ensuite étirés et orientés dans la direction longitu- dinale à une valeur comprise entre environ I: 4 et I: 5, et de préférence d'environ 1: 4,25 Cette orientation produit un ruban longitudinal ayant une épaisseur comprise entre environ 0,04 mm et 0,05 mm, et de préférence d'environ 0,044 mm, et un ruban latéral ayant une épaisseur comprise entre environ 0,02 mm et 0,03 mm, et de préférence d'environ 0,024 mm Après l'orientation, les rubans longitudinaux et les rubans latéraux ont une largeur comprise entre 1,2 mm et 1,3 mm, et de préférence d'environ 1, 23 mm Le denier des rubans longitudinaux préférés est compris entre environ 430 et 460, et de préférence d'environ 448, et le denier des rubans latéraux préférés est compris entre 240 et 250, et de préférence d'environ 244 Le denier d'un ruban est une unité de poids et est défini comme étant le poids en grammes de 9 000 m de ruban L'étape suivante du procédé consiste à huiler les rubans et à les tricoter en utilisant une machine de Raschel en un filet tricoté. Il a été déterminé qu'en utilisant un film primaire qui est pratiquement non orienté durant sa fabrication et en orientant de façon appropriée les rubans après le découpage du film en rubans, les caractéristiques désirées d'allongement à la rupture, de limite élastique et d'élasticité peuvent être obtenues Les propriétés désirées sont obtenues avec une valeur élevée de "l'énergie de traction à la rupture", de préférence supérieure à % de la valeur maximale possible, et plus préférablement avec maximisation de "l'énergie de traction à la rupture" (TEB) Le TEB est défini par la norme ASTM D 882-83 comme étant la surface se trouvant au-dessous de la courbe de tension-déformation au point de rupture Toutefois, étant donné que le filet ayant un allongement à la rupture supérieur à 130 % est généralement sans valeur commer- ciale, il est préférable de mesurer et de maximiser le TEB jusqu'à % d'allongement Dans le cas o le filet ayant un allongement à la rupture supérieur est utile commercialement, par exemple, de 150 % ou plus, alors le TEB doit être mesuré et maximisé jusqu'à cette valeur supérieure. Bien qu'il ait été déterminé que dans le mode de réalisa- tion préféré utilisant la matière thermoplastique préférée, l'orientation préférée du ruban est d'environ 1: 4,25, lorsque d'autres matières sont utilisées, l'orientation appropriée du ruban doit être déterminée par préparation des courbes de tension- déformation pour le filet réalisé à partir de la matière à diverses orientations de ruban et ensuite par détermination de l'orientation qui maximise la valeur TEB Cette orientation de ruban donnera un filet tricoté ayant L'équilibre le plus souhaitable de résistance mécanique (c'est-à-dire tension à la rupture), d'allongement à la rupture, de limite élastique, d'extensibilité (c'est-à-dire défor- mation à la rupture), et d'élasticité Bien qu'il soit préférable de sélectionner cette orientation appropriée à la fois pour les rubans longitudinaux et pour les rubans latéraux, l'invention peut être mise en pratique par orientation seulement des rubans longitu- dinaux selon la présente invention et par orientation des rubans Latéraux selon l'une quelconque des méthodes de l'art antérieur non conforme à la présente invention Ce nouveau filet a été comparé à un filet de l'art antérieur qui est réalisé à partir du poly- éthylène haute densité Cette comparaison est montrée dans le tableau 1 et dans les figures 1 à 3. TABLEAU 1 Rubans longitudinaux Rubans longitudinaux du filet de l'art du nouveau filet antérieur Rapport d'orientation du ruban 1: 7,2 1: 4,25 largeur du ruban avant l'orientation 5,08 mm 2,5 mm Largeur du ruban après orientation 1,89 mm 1,23 mm Epaisseur du ruban avant orientation 0,080 mm 0,09 mm Epaisseur du ruban après orientation 0,030 mm 0,044 mm Denier du ruban après orientation 483 DEN. 448 DEN. TABLEAU I (suite) Rubans latéraux du filet de l'art antérieur Rapport d'orientation du ruban 1: 6,8 largeur du ruban avant l'orientation 2,54 mm Largeur du ruban après orientation 0,97 mm Epaisseur du ruban avant orientation 0,07 mm Epaisseur du ruban après orientation 0,027 mm Denier du ruban après orientation 223 DEN. Matériaux HDPE Poids spécifique 0,947 g/cm 3 Poids par m 2 de filet 10 g/m 2 Allongement recommandé dans les conditions normales de palettisation 3 4 Z Limite élastique 3 % 4 % Elasticité Rubans latéraux du nouveau filet 1: 4,25 2,5 mm 1,23 mm 0,05 mm 0,024 mm 244 DEN. LLDPE 0,92 g/cm 3 g/m 2 50 Z % % La figure 1 représente la relation entre l'allongement du filet respectif et la charge appliquée La portion supérieure des courbes représente l'allongement avec accroissement de la charge, et la portion inférieure représente l'allongement avec diminution de la charge On peut voir que le nouveau filet est plus élastique que le vieux filet, à la fois dans le sens d'être plus facilement allongé et d'avoir une limite élastique supérieure La limite élastique est définie comme le pourcentage d'allongement subi par le ruban après quoi le ruban peut revenir à sa longueur initiale Lorsque le ruban est étiré au-delà de sa limite élastique, le ruban subit une déformation irréversible, c'est-à- dire que lorsque la charge est enlevée, le ruban ne retourne pas à sa longueur initiale. Si l'on se réfère maintenant à la figure 3, ce graphique porte des courbes importantes de force-allongement pour le nouveau filet et pour le filet de l'art antérieur On peut voir que le filet de l'art antérieur n'est pas aussi étirable que le nouveau filet On peut voir que le nouveau filet peut supporter un allonge- ment de 130 % de sa longueur initiale, tandis que le filet de l'art antérieur peut supporter seulement un allongement d'environ 15 %. On peut voir d'après les deux courbes de la figure 3 que l'énergie de traction à la rupture (TEB) pour le nouveau filet est de beaucoup supérieure à celle pour le filet de l'art antérieur Le calcul du TEB pour chaque filet montre que le nouveau filet a une valeur TEB d'environ 58,75 MJ/m 3 (mégajoules par mètre cube), tandis que la valeur TEB du filet de l'art antérieur est d'environ 26,11 MJ/m 3. Un autre avantage du nouveau filet peut être constaté à la figure 2, qui montre l'hystérésis du nouveau filet après avoir subi un allongement de 20 %, de 60 %, et de 100 % On peut voir qu'après un allongement de 20 %, le filet retourne à peu près à sa longueur initiale, tandis que, après les allongements de 60 % et de %, le filet retourne à un allongement de 30 % et à un allonge- ment de 70 %, respectivement, basé sur sa longueur initiale Cette caractéristique du nouveau filet donne une tension résiduelle et une tension continue sur un chargement quelle que soit la valeur à laquelle le filet est étiré durant le procédé d'emballage. Si l'on se réfère à la figure 4 A, 4 B, la tensionde traction résiduelle pour le nouveau filet après des allongements de 20 % et de 40 % est portée sur le graphique en fonction du temps, et il est clair que le nouveau filet maintient sa tension pendant une longue période de temps, comme montré à la figure 5. EXEMPLE Des pellets thermoplastiques constitués essentiellement de polyéthylène basse densité linéaire (LLDPE) sont extrudés par la méthode à film soufflé en un film primaire ayant une épaisseur d'environ 0,9 mm Ce film est utilisé pour préparer des rubans longitudinaux La même matière thermoplastique est extrudée en un film ayant une épaisseur d'environ 0, 05 mm pour être utilisé pour la préparation des rubans latéraux Le LLDPE est fabriqué par la société Dow Chemical Company et vendu sous le nom de DOWLEX 2045 E (pour tous usages) Le film est produit dans des conditions telles qu'il ne subit aucune orientation ni dans la direction longitu- dinale, ni dans la direction latérale. Une fois que le film primaire a été préparé, il est alimenté dans une machine I S O pour le refendage en rubans et pour l'étirage en vue de produire les rubans orientés de façon appropriée La machine I S O est fabriquée par la firme I S O, une compagnie à Rosenfeld en Allemagne de l'Ouest Le film pour les rubans longitudinaux et pour les rubans latéraux est alimenté dans la machine I S O à une température de 100-110 C Les rubans longitudinaux sont tout d'abord refendus à une largeur de 2,5 mm et ensuite orientés à une valeur de 1: 4,25 La largeur et l'épaisseur des rubans longitudinaux après l'orientation sont de 1,23 mm et de 0,044 mm, respectivement Les rubans latéraux sont d'abord fendus à une largeur de 2, 54 mm puis orientés à une valeur de 1: 4,25 La largeur et l'épaisseur des rubans latéraux après orientation sont de 1,23 mm et de 0,024 mm respectivement. Le denier du ruban longitudinal avant l'orientation est de 1 900, et après une orientation de 1: 4,25, il est de 448 Le denier du ruban latéral avant l'orientation est de 1 040 et après une orientation de 1: 4, 25 il est de 244 Les rubans longitudinaux et les rubans latéraux sont ensuite placés sur les gorges respec- tives d'une machine à tricoter de Raschel La machine à tricoter de Raschel produit ensuite un filet tricoté qui est enroulé sur une bobine pour l'utilisation ultérieure Le filet a une largeur atteignant 500 cm et le poids du filet est d'environ 10 g/m 2. Le filet complet est montré à la figure 6 dans laquelle une section du filet 1 comprend des rubans longitudinaux 2 et des rubans latéraux 3. Ce filet s'étire à 130 % lorsqu'on l'étire à un taux de % par min avant la rupture, il a une limite élastique de 10 %, et une reprise de la déformation à la traction de 30 % après un allongement compris entre 40 % et 130 % Une largeur de 50 cm de ce filet se rompt à 40 kg. Ce filet tricoté est utilisé avec une machine convention- nelle d'emballage sur palettes et le chargement est emballé par étirage du filet autour du chargement jusqu'à un allongement de %-40 % et est emballé en spirale ou en parallèle par une machine à emballer prévue à cet effet ou manuellement En raison des carac- téristiques de ce filet, des balles rondes de foin peuvent être emballées par seulement une circonférence de un et un tiers autour du chargement. Bien que l'invention ait été décrite dans son mode de réalisation préféré, il est clair pour l'homme du métier que les procédés et les techniques de la présente invention peuvent être appliquées à d'autres matières pour obtenir les résultats désirés de la présente invention En conséquence, la portée de la présente invention est définie par les revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1 Une méthode de fabrication des rubans thermoplastiques à utiliser dans le tricotage d'un filet plastique, caractérisée en ce qu'elle comprend: la fabrication d'un film primaire constituée essentiel- lement d'un polymère thermoplastique, ledit film étant substantiel- lement non orienté; le refendage du film primaire en rubans; l'orientation des rubans à une valeur d'orientation appropriée pour produire une énergie de traction à la rupture (TEB) d'au moins 80 % de la valeur maximale de TEB possible pour lesdits rubans, mesurée jusqu'à un allongement commercialement utile. 2 La méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polymère thermoplastique est une polyoléfine. 3 La méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la polyoléfine est du polyéthylène basse densité linéaire. 4 La méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que les rubans sont orientés à une valeur comprise entre environ 1: 4 et 1: 5. Un filet thermoplastique tricoté comprenant des rubans longitudinaux et des rubans latéraux, caractérisé en ce que les rubans sont constitués essentiellement d'une polyoléfine, et les rubans longitudinaux ont une limite élastique supérieure à environ 6 %, un allongement à la rupture supérieur à environ 60 %, et une élasticité supérieure à environ 15 % lorsqu'ils sont étirés à une valeur supérieure à 40 %. 6 Le filet selon la revendication 5, caractérisé en ce que la polyoléfine est du polyéthylène basse densité linéaire et les rubans sont obtenus par refendage du film primaire qui est substan- tiellement non orienté. 7 Le filet selon la revendication 6, caractérisé en ce que les rubans sont orientés après le refendage du film, d'une valeur appropriée qui produit une énergie de traction à la rupture (TEB) d'environ 80 % de la valeur maximale de TEB possible pour lesdits rubans mesurée jusqu'à un allongement commercialement utile. 8 Le filet selon la revendication 7, caractérisé en ce que le TEB est mesuré jusqu'à un allongement de 130 %. 9 Un filet tricoté comprenant des rubans longitudinaux et des rubans latéraux, lesdits rubans étant découpés à partir d'un OS film primaire substantiellement non orienté constitué essentiel- lement de polyéthylène basse densité linéaire, caractérisé en ce que lesdits rubans ont été orientés à une valeur comprise entre 1: 4 et 1: 5, lesdits rubans longitudinaux ayant une largeur comprise entre environ 1,2 mm et 1,3 mm, et une épaisseur comprise entre environ 0,04 mm et 0,05 mm, lesdits rubans latéraux ont une largeur comprise entre environ 1,2 mm et 1,3 mm et une épaisseur comprise entre environ 0,02 mm et 0,03 mm, les rubans longitudinaux ont un denier compris entre environ 430 et 460, et les rubans latéraux ont un denier compris entre environ 240 et 250, et le filet ayant une limite élastique d'au moins environ 6 %, un allongement à la rupture d'au moins 60 %, et une élasticité d'au moins environ 15 % lorsqu'il est étiré à une valeur supérieure à %. Un filet thermoplastique tricoté comprenant des rubans longitudinaux et des rubans latéraux, caractérisé en ce que les rubans longitudinaux sont fabriqués à partir d'un film primaire substantiellement non orienté et les rubans découpés à partir de ce film sont orientés après avoir été découpés à une valeur qui produit une énergie de traction à la rupture (TEB) d'au moins 80 Z de la valeur maximale de TEB possible pour lesdits rubans mesurée jusqu'à un allongement commercialement utile. 11 Le filet selon la revendication 10, caractérisé en ce que le TEB est mesuré jusqu'à un allongement de 130 %.