Brevet FR2763273A1 — publié le 19981120

GRILLE AVEC OUVERTURES EN FORME D'ELLIPSE POUR LE PERCEMENT EN CONTINU D'UN FILM THERMOPLASTIQUE, PROCEDE DE FABRICATION ET TAMBOUR ROTATIF METTANT EN OEUVRE UNE TELLE GRILLE La présente invention concerne la fabrication en continu d'un film thermoplastique perforé, par claquage du film thermoplastique en défilement au droit des ouvertures d'une grille, à travers lesquelles est mise en oeuvre une aspiration. L'invention a plus particulièrement pour objets une grille dont les ouvertures présentent une géométrie qui permet d'obtenir un film thermoplastique dont les perforations forment des troncs de cône à base circulaire, ainsi qu'un tambour rotatif et un procédé de fabrication d'un film thermoplastique perforé qui mettent en oeuvre ladite grille. Les films thermoplastiques perforés obtenus trouvent plus particulièrement, mais non exclusivement, leur application en tant que films respirables dans les articles d'hygiène absorbants jetables. II est à ce jour connu de fabriquer en continu un film thermoplastique perforé, en faisant défiler ce film à l'état ramolli à la surface d'une grille, et en créant une aspiration à travers les ouvertures de la grille en sorte de percer le film thermoplastique au droit des ouvertures de la grille. De manière usuelle, cette grille sera montée à la périphérie d'un tambour rotatif entraîné en rotation dans le sens d'avancement du film thermoplastique, et équipé de moyens de mise en dépression permettant d'engendrer un flux d'aspiration depuis l'extérieur vers l'intérieur du tambour selon un secteur déterminé et fixe. En sortie du tambour le film thermoplastique perforé est enroulé en continu sur un mandrin rotatif. La perforation du film thermoplastique peut être réalisée directement en sortie d'extrusion du film, ou encore être réalisée à partir d'un film thermoplastique déjà fabriqué que l'on déroule de la périphérie d'un mandrin de stockage rotatif. Dans les deux cas, au niveau du secteur d'aspiration du tambour rotatif, sont prévus des moyens de chauffage du film thermoplastique lors de son passage sur la grille, ce qui permet d'amener le film thermoplastique dans un état de ramollissement favorisant son claquage par aspiration. Ces moyens de chauffage consisteront par exemple en des panneaux radiants placés en vis-à-vis du secteur d'aspiration, ou encore en une buse soufflante d'air chaud orientée en direction du secteur d'aspiration. Le but de la présente invention est de proposer une grille pour le percement en continu d'un film thermoplastique en défilement, par mise en oeuvre d'une aspiration à travers les ouvertures de la grille, qui permet d'obtenir un film perforé dont les perforations se présentent sous la forme de cratères tronconiques, avec une base qui se rapproche le plus possible d'un cercle. De manière caractéristique selon l'invention, les ouvertures de la grille présentent une section en ellipse, et ont la même orientation. On désigne par même orientation la caractéristique selon laquelle les petits axes des ouvertures en ellipse de la grille sont tous orientés parallèlement les uns aux autres dans la même direction. La grille de l'invention est destinée à être mise en oeuvre de telle sorte que la direction des petits axes des ouvertures elliptiques correspond à la direction d'avancement du film thermoplastique à la surface de la grille. Des essais ont permis de mettre en évidence que la mise en mouvement du film thermoplastique à la surface de la grille s'accompagne nécessairement d'une traction exercée sur le film thermoplastique dans la direction d'avancement de ce film. Lorsque l'on utilise une grille présentant des perforations parfaitement circulaires, on obtient ainsi en final un film thermoplastique perforé dont les perforations en forme de tronc de cône sont largement déformées et présentent une base de forme allongée dans le sens de défilement du film thermoplastique. En mettant en oeuvre une grille conforme à l'invention pour percer un film thermoplastique, de telle sorte que les petits axes des ouvertures en forme d'ellipse sont orientés parallèlement à la direction d'avancement du film thermoplastique, on compense avantageusement au moins en partie la déformation du film due à la traction longitudinale, ce qui permet d'obtenir un film thermoplastique perforé dont la base des perforations est circulaire ou quasiment circulaire. C'est le mérite de l'invention d'une part d'avoir mis en évidence les effets sur la géométrie des perforations du film, de la traction qui est exercée sur ce film lors de son défilement, et d'autre part d'avoir proposé une grille dont la forme particulière en ellipse des ouvertures permet de compenser au moins en partie ces effets, lorsque la grille est convenablement orientée par rapport à la direction d'avancement du film thermoplastique. Plus particulièrement, le rapport entre la longueur du grand axe et la longueur du petit axe de chaque ouverture elliptique de la grille de l'invention est compris entre 1,15 et 1,30, et de préférence entre 1,18 et 1,20. Il a ainsi été possible de fabriquer des films thermoplastiques perforés, notamment en polyéthylène, présentant des perforations tronconiques dont la base formait un cercle, avec une tolérance inférieure à 6%. En d'autres termes, le rapport entre la plus grande dimension et la plus petite dimension de la base des perforations était inférieure à 1,06. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va à présent être faite d'un exemple particulier de mise en oeuvre d'une grille de l'invention, laquelle description est donnée en référence au dessin annexé sur lequel: - La figure 1 est une représentation schématique d'une ligne de fabrication d'un film thermoplastique perforé mettant en oeuvre un tambour rotatif de claquage du film thermoplastique, - La figure 2 est une vue schématique à plat d'une grille de l'invention équipant le tambour rotatif de claquage de la figure 1, - et la figure 3 est une vue schématique en coupe du film thermoplastique perforé obtenu. On a représenté sur la figure 1 une ligne de fabrication en continu d'un film thermoplastique perforé F, comportant principalement depuis I'entrée jusqu'à la sortie de la ligne de fabrication, une extrudeuse 1, deux cylindres de calandrage 2, un tambour rotatif 3 pour le claquage du film thermoplastique, et un mandrin de stockage 4, qui est entraîné positivement en rotation et sur lequel vient s'enrouler le film thermoplastique perforé F. Le fonctionnement de la ligne de fabrication est en substance le suivant. Une résine thermoplastique R est déposée en sortie d'extrudeuse 1 à la périphérie de l'un des deux cylindres de calandrage 2. Cette résine thermoplastique peut être une résine de polyéthylène, de polyamide, d'EVA, de polypropylène ou d'un mélange de ces matières. Cette résine est laminée entre les deux cylindres 2 pour former un film thermoplastique non perforé. Ce film thermoplastique non perforé passe ensuite pour son claquage sur le tambour rotatif 3 et vient ensuite s'enrouler après avoir été perforé sur le mandrin rotatif 4. De manière connue , le tambour rotatif 3 est constitué par un cylindre creux, qui comporte une grille périphérique externe de claquage 3a, et qui est entraîné en rotation selon son axe 3b par des moyens connus non représentés. La grille de claquage 3a comporte une pluralité d'ouvertures (ou perforations) 5 pour le passage d'un flux d'aspiration depuis l'extérieur vers l'intérieur du tambour rotatif 3. A l'intérieur du tambour 3 est prévue une chambre d'aspiration 3c, qui est sensiblement étanche, qui dans l'exemple illustré est délimitée par un montant intérieur 6, et par une portion 7 de la grille 3a. Dans cette chambre 3c débouchent des moyens d'aspiration connus non représentés, tels que par exemple un ventilateur. La chambre d'aspiration 3c permet ainsi de créer un flux d'aspiration à travers les ouvertures 5 de la grille 3a sur un secteur d'aspiration fixe correspondant à la portion 7 de la grille, qui se trouve à un instant donné en vis-à-vis de la chambre d'aspiration 3c. Le tambour rotatif 3 est en outre équipé d'une buse soufflante externe 8, qui a pour fonction d'injecter un air chaud en direction de la portion 7 de la grille 3a, provoquant par là-même un ramollissement du film thermoplastique dans cette zone. Cette buse soufflante pourrait par ailleurs être remplacée par tout moyen de chauffage équivalent, et notamment par des panneaux radiants. La mise en oeuvre d'une aspiration à travers la portion 7 de la grille 3a combinée à l'état de ramollissement du film thermoplastique permet de manière connue d'obtenir un claquage du film thermoplastique au droit des ouvertures de la grille 3a au niveau de la portion 7. Si l'on se réfère à la figure 3, on obtient en sortie du tambour rotatif 3 un film thermoplastique F en trois dimensions comportant une pluralité de perforations sous la forme de cratères tronconiques 9, ledit film F comportant d'un côté une face lisse 10, et de l'autre côté une face 11 par rapport à laquelle les cratères 9 font saillie. Un tel film thermoplastique perforé sera par exemple avantageusement utilisé dans le domaine des articles d'hygiène absorbants jetables , comme film respirable permettant l'évacuation des liquides corporels. Si l'on se réfère à la figure 2, de manière caractéristique selon l'invention. Les ouvertures 5 de la grille 3a présentent une section en forme d'ellipse et sont toutes orientées dans la même direction. Sur la figure 2 la direction "sens machine" correspond à la direction de défilement du film thermoplastique à la surface de la grille 3a, et la direction "sens transverse" est orientée parallèlement à l'axe de rotation 3b du tambour 3. Les ouvertures elliptiques 5 de la grille 3a sont orientées dans la même direction par rapport au sens d'avancement de la feuille thermoplastique , de telle sorte que les petits axes de longueur (b) de chaque ouverture elliptique 5 sont orientés parallèlement à la direction de défilement de la feuille thermoplastique, et par conséquent que les grands axes de longueur (a) des ouvertures elliptiques 5 sont orientés parallèlement à l'axe de rotation 3b du tambour rotatif 3. Dans l'exemple préféré de réalisation illustré à la figure 2, les ouvertures 5 sont en outre alignées dans les deux directions transversales (sens machine et sens transverse) et sont également décalées d'une ouverture d'une ligne à l'autre. On a récapitulé dans le tableau A ci-dessous des résultats de fabrication d'un film perforé en polyéthylène d'épaisseur moyenne le) (figure 3) comprise environ entre 1 2pm et 23pu, au moyen de trois types de grille présentant toutes la configuration de la figure 2 et se différenciant par les dimensions (a) et (b) de leurs ouvertures 5. Dans les trois cas, le film en polyéthylène était entraîné avec la même vitesse comprise entre 0,4m/s et îm/s. TABLEAU A Dimensions Ratio : Dimension tolérance ouvertures a perforations (SM-ST) grille en mm du film en (b/a) b mm (SM/ST) ST Grille N 1 825/875 1,061 (720/633) 13,7 % Grille N"2 800/925 1,156 (715/678) 5,5 % Grille N"3 800/950 1,188 (715/700) 2,1 % Dans le tableau A, les perforations ont été mesurées dans le plan de la face lisse 10 (figure 3) et correspondent par conséquent aux dimensions de la base B des perforations tronconiques du film perforé obtenu. Dans les trois cas, la base B de chaque perforation n'était pas parfaitement circulaire, mais avait une forme légèrement elliptique avec une dimension plus importante dans le sens machine (SM) que dans le sens transverse (ST). On a répertorié dans la dernière colonne du tableau A (tolérance) le ratio en pourcentage de l'écart entre la plus grande (SM) et la plus petite dimension (ST) de la base B des perforations du film obtenu par rapport à la plus petite dimension (ST) de la base des perforations. Plus ce ratio est faible et plus la forme de la base B des perforations du film sera proche d'un cercle parfait. II apparaît clairement dans le tableau A que le meilleur résultat est obtenu avec la grille N'3 qui permet d'obtenir un ratio de l'ordre de 2%. De manière générale, il a pu être mis en évidence qu'en utilisant des grilles dont le rapport entre la longueur (a) du grand axe et la longueur (b) du petit axe est compris entre 1,15 et 1,30 on obtenait des perforations dont la base B présentait un profil circulaire avec une tolérance inférieure à 6%. Les résultats obtenus avec les trois types de grilles s'expliquent par le fait qu'en enroulant les films thermoplastiques perforés sur le mandrin rotatif de sortie 4, on exerce sur ce film thermoplastique une traction longitudinale dans la direction d'avancement du film thermoplastique, traction dont les effets se font sentir jusqu'à la portion 7 de la grille 3a au niveau de laquelle est réalisé le claquage du film thermoplastique. La forme elliptique des ouvertures 5 de la grille et leur orientation par rapport au sens d'avancement du film permet de compenser au moins en partie la déformation du film thermoplastique dans le sens de sa longueur sous l'effet de cette traction, et par la-même d'obtenir un film perforé ayant des perforations tronconiques dans la base B tend à se rapprocher d'un cercle parfait. REVENDICATIONS 1. Grille pour le percement en continu d'un film thermoplastique en défilement, par mise en oeuvre d'une aspiration à travers les ouvertures de la grille, caractérisée en ce que les ouvertures (5) de la grille (3a) présentent une section en ellipse et ont la même orientation. 2. Grille selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport entre la longueur (a) du grand axe et la longueur (b) du petit axe de chaque ouverture elliptique (5) est compris entre 1 ,1 5 et 1,30, et de préférence entre 1,18 et 1,20. 3. Grille selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que les ouvertures (5) de la grille (3a) sont alignées dans deux directions transversales et sont décalées d'une ouverture d'une ligne à l'autre. 4. Tambour rotatif pour le percement d'un film thermoplastique, équipé d'une grille de claquage (3a), et de moyens permettant de créer une aspiration à travers les ouvertures de la grille de claquage, caractérisé en ce que la grille de claquage (3a) est celle visée à l'une des revendications 1 à 3, les grands axes des ouvertures elliptiques (5) étant orientées parallèlement à l'axe de rotation (3b) du tambour. 5. Procédé de fabrication d'un film thermoplastique perforé selon lequel on fait défiler à la surface d'une grille (3a) un film thermoplastique à l'état ramolli, et on crée une aspiration à travers les ouvertures (5) de la grille (3a) en sorte de perforer le film au droit des ouvertures, caractérisé en ce que le film subissant une traction dans sa direction d'avancement, on utilise une grille visée à l'une des revendications 1 à 3, de telle sorte que les petits axes des ouvertures elliptiques (5) sont orientés parallèlement à la direction d'avancement du film thermoplastique.