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"Procédé et appareil perfectionnés de production d'une pellicule plat. de matière thermoplastique,,*
La présente invention a trait à un procédé et à un appareil perfectionnée de production d'une pellicule tubu- laire aplatie, d'une matière thermoplastique polymère organique synthétique normalement solide, dont la nature est telle qu'elle puits* fondre à une température inférieure à la température à laquelle elle subit la décomposition chimique, pour former un liquide Visqueux dont la viscosité est telle que la matière puis-
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se tire extrudé* par une filière annulaire pour former un tuba,
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et qui n'a pas de point de funion net, mais paons graduellement dans un intervalle notable de température de l'état oe= solide 1\011/1 '6tl1t d'un liquide visqueux, sans changement brusque de la consistance, lorsqu'on augmente progressivement la températu- rue Voici des exemples de telles matières palpra,py,3aa, poly- éthylène, polystyrène et chlorure de polyvinyle; ce* matières seront appelées oi-dessuus et dans les revendications annexées "matière,o thermoplastique de l'espèce décrite".
Il a été proposé de produire une pellicule tubu-
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laire aplatie de matière thermoplastique de 111iol décrite en extrudant la matière fondue tous fora de tube et, alors que la &.t.ùre se trouve encore À l'état amolli à la suite de l'extra s3aa,, de forcer une bulle en appliquant la pre'lion d'un fluide à l'intérieur du tube en un endroit où la matière extrudée est engagée entre deux paire$ de cylindre* de placage espacés dans la direction du mouvement du tube et servant à tirer le tube loin du point d'extrusion à des vitesses linéaires différentes.
La paire de cylindres la plus éloignée du point d'extrusion fait avancer la matière à une vitesse linéaire plus grande que celle à laquelle lafait avancer la paire de cylindres le plue proche du point d'extrusion et, grâce à cet agencement, la ma- tière formant la bulle est étirée latéralement et longitudinale ment.
Toutefois, la mise en oeuvre de ces propositions connues donne nécessairement lieu à la déformation de la matiè- re avant la formation de la bulle et un débuts principaux de la présente invention consiste à proposer un procédé et un appareil de formation d'une pellicule tubulaire aplatie d'une matière thermoplastique de l'espèce décrite par la méthode à bulle, mais qui évite la déformation notable du tube extrudé, jusque
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ceu'il puisse être simultanément étiré latéralement et longitud1nakement
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Selon l'invention on propos* 14 procédé da ', , duotion d une pellicule tubulaire aplatie d'une matière ther- ,,t moplastique dé 1 espèce décrite, par les opérations constant /.
à xtrudiJÉ1 1* matière) alors qu'elle est chaude, par une fUif1.? te annulaire, tout) forât d'un tube continu, à maintenir la fors* tubulaire d<t)tube <et à l'arancer Mcialetent une première bzz tusse linéaire prédéterminée autour d'un dispositif on priée d'éfcanoaeaeat avec la paroi intérieure du tube et vers un dis*' positif de chauffage agencé pour chauffer le tube Jusqu'à une température d'amollissement qui permette l'orientation des Molé- cules de la matières à maintenir l'intérieur du tubes entre la filière et le dispositif d'étanchement, sensiblement à la pros,* $ion Atmosphérique et à provoquer le refroidissement et le dur-
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oiasement du tube avant sa venue en prise avec le dispositif d'éternellement* à admettre ,
un Bas à une pression supérieure A la' pression atmosphérique, par le dispositif à'etanchmaent, dans la partie du tube N'étendant entre les dispositifs d'étanche- ment et de chauffage) et & tirer le tube longitudinaleatent loin du dispositif de chauffage à une seconde vitesse linéaire, plua grande que la première vitesse linéaire, 4 l'aide de Cylindre$ de pinçage espacée du dispositif de chauffage et agencée pour aplatir la matière tubulaire, le déplacement du tube à ladite
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seconde vitesse linéaire et la pressions supérieure à la près"* sion atmosphérique établie dans la partie aa:
cl,ia par la cha leur, du tube sortant du dispositif de chauffage, agissant simultanément de manière à provoquer un étirement longitudinal. et latéral de la matière amollie par le dispositif de chauffage, pour réduire l'épaisseur des parois du tube à une valeur voulue d'épaisseur de paroi et pour augmenter le diamètre du tube avant son aplatissement En outre, selon l'invention, on propose le procédé de production d'une pellicule tubulaire aplatie d'une matière
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thermoplastique de l'espèce décrite, par les opérations oonsis"
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tant à extrade? la ...1;
161.'8 t ..10" qu'elle 0" chaude, par uia filière annulaire tous fera$ alun <ube COl7.t... déplacer 1 tube longitudinalement à uneby<mitr< vïteae" linéaire prédite.* * miné* et à créer* à l'intérieur du tube deux conta dont la pre stère s'étend depuis le point dfixtrueïon et dont la seoo4d* est créée à la 8u1e de la première sotte, ...a1hten ta roî,xe tubulaire du tube d4un la région 4e.dite.
sonea, k admettre un gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique dans ladite seconde zone tout en gardant la première zone à une près** lion eenaiblement atmosphérique à effectuer le roAïdistes4ut du tube avant la création de ladite seconde Ion., à chauffer le tube, juste avant que ce dernier ne quitte la seconde sone, à une température d'amollissement qui permette l'orientation des polécules de la matière, et, tout en aplatissant le tube , à effectuer sa traction longitudinale à une $*coude vitesse li-
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néaire prédéterminée, supérieure à ladite première vitenze 11- néaire, tout en emprisonnant le gaz admis dans le tube,
pour effectuer simultanément l'étirement latéral et longitudinal de la partie chauffée du tube..
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De plus, selon l'invention, on propose un appalp reil destiné à produire une pellicule tubulaire aplatie d'une matière thermoplastique de l'espèce décrite, comprenant un ap- pareil d'extrusion ayant une filière peu? laquelle un tube de la.
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dite matière peut tire continuant extrudé. un organe 4'6taaoh..
%ont espacé de la filière et agencé de manière à venir en priée #vee les parois intérieures du tube pour établir un joint étanc à l'air avec ces dernières et pour permettre de barder la partie du tube comprise entre la filière et ledit corps à une pros- %ion sensiblement atmosphérique, un dispositif de refroidisse* ment situé entre la filière et l'organe d'étanchement et agence
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pour effectuer le refroidissement et le dureïeeçjneut du tube avant sa venue en prise avec l'organe d'étanchement,
un dispo-
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aitît de chauffabe espace de l'organe d'étanchement et servant
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à chauffer le tube refroidi et durci à une température d'amol- lissement qui permette l'orientation des molécules de la matière des éléments de support mobiles, façonnés pour épouser la péri- phérie du tube et destinée à venir en prise avec le tube entre ledit organe d'étanchement et ledit dispositif.de chauffage et à déplacer le tube vers le dispositif de chauffage, un moyen servant à introduire un gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique, par ledit organe d'étanchement, dans la partir du tube située entre ledit organe et le dispositif de chauffage,
et des cylindres de pinçae espacés du fx dispositif de chauffage et servant à aplatir le tube de manière à y em- prisonner le gaz introduit par ledit moyen nommé en dernier lieu et aussi à déplacer le tube longitudinalement loin du dis- positif de chauffage à une vitesse linéaire plus grande que cel- le à laquelle le tube est déplacé par lesdits éléments de sup- port, par suite de quoi le tube amolli sortant du dispositif de chauffage est simultanément étiré longitudinalement et latérale-' ment pour réduire l'épaisseur des parois du tube à une valeur voulue d'épaisseur de paroi et pour augmenter le diamètre du tube avant son aplatissement.
Pour que l'invention puisse être clairement compris se$une de ses réalisations va maintenant être décrite à titre d'exemple en se référant aux dessins schématiques annexés.
La figure 1 représente schématiquement un appareil selon l'invention.
La figure 2 est une section suivant la ligne II-II de la figure 1.
Il est maintenant fait référencé aux dessina; la matière thermoplastique, par exemple un polypropylèae , est ex- trudée, d'une manière connue, par un appareil d'extrusion 1 et une filière 2 qui façonne ) la matière en un tube 3 qui est;
tiré autour d'un pot de refroidissement 4 de construction connue, pot qui maintient la forme tubulaire tout en provoquant le durqui maintient la forme tubulaire tout en provoquent le dur cissement de la matière thermoplastique, la traction étant ef-
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facture par des éléments de support mobiles comprenant un car- tain nombre de courroies longitudinalement mobiles 5 qui sont parallèles à la paroi externe du tube et qui viennent en con- tact avec cette dernière.
Les courroies,qui sont ide préférence deux, sont uniformément espacées autour de la paroi du tube. sont agencées pour venir en prise avec cette dernière après son durcissement et sont façonnées de manière à épouser la périphé- rie du tube, comme le représente la figure 2* Les courroies sont faires d'une matière élastique, telle que le caoutchouc souple, et, du fait qu'elles épousent la périphérie du tubs, elles servent à maintenir ia forme tabulairdu tube. Suivant une variante, si on le désire, les éléments de support mobiles peuvent comprendre une série de roues dont lea périphéries viennent en prise avec la paroi externe du tube et épousent cette dernière.
Après que le tube quitte les courroies 5, il passe par un dispositif de chauffage tubulaire 6, agencé pour chauffer le tube à une température d'amollissement qui permet- te l'orientation des molécules de la matière thermoplastique de manière qu'elle puisse être étirée latéralement et longitudi- nalement. En un endroit situé au-delà du diapositive chauffage 6, une paire de cylindres de pinçage coopérants 7 viennent en prise avec le tube et aplatissent ce dernier*
Un saut de préférence, l'air, à une pression su- périeure à la pression atmosphérique, est introduite dans le tu- be 3 par un tuyau 8 qui passe par la filière 2,
le pot de re- froidissement 4 et un organe d'étanchement 9 dont l'utilité se- ra indiquée plus bas. Le gas comprimé fourni par une source telle qu'une pompe P, pénètre dans le tuba 3 en un endroit si- tué légèrement en amont de celui où le tube vient en prise avec les courroies 5,et l'obturation du passage de l'air par les cy- lindres de pinças. 7 tend à augmenter la pression du gas entre le dispositif de chauffage 6 et les cylindres de pinçage,.
de
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manière que le gaz comprimé situé dans cette région agisse sur le tube amolli par la chaleur pour effectuer son étirement laté" ral et pour former ce qu'on appelle un bulle 10, comme le mon- tre la figure 1, Les cylindres de pinçage 7 sont agencés pour déplacer le tube, latéralement étire, à une vitesse linéaire qui est supérieure à celle 4 laquelle le tube 3 est déplacé par les courroies 5; par conséquent, le$ cylindres de pinçage ten- dent à effectuer l'étirement longitudinal de la matière formant le tube. L'étirement simultané longitudinal et latéral du tube provoque une orientation biaxiale des molécules de la matière pour former la bulle 10.
On trouve que, si les cylindres 7 et les courroies 5 se déplacent à des vitesses linéaires dont le rapport va jus- qu'à ?il% il est possible de produire, par l'orientation, une bulle 10 dont la paroi a une épaisseur de l'ordre de 1/25ème à 1/50ème de l'épaisseur de la paroi du tube 3 avant l'orienta. ,1 tion. Ainsi, on comprend que le tube qui est aplati par les cy- lindres de pinçage 7 a un diamètre bien plus grand que celui .
du tube 3 avant l'orientation et constitue un tube aplati formé d'une pellicule mince @@@ de matière thermoplastique* Comme le montre la figura 1, l'organe d'étanche- ment 9 comporte deux éléments tronconiques 11, destinés à ve- nir en prise avec la paroi interne du tube 3 et axialement es- pacés entre eux.
Les cotés des éléments 11 divergent dans le sens du mouvement du tube 3, si bien qu'il y a un minimum de frottement entre le tube 3 et les éléments 11 tout en permet- tant aux éléments 11 d'établir un joint étanche'avec la paroi du tube, de manière que la section ou zone 12 du tube et la bulle 10 contiennent un gaz 1 une pression supérieure à la près- sion atmosphérique,
alors que la section ou zone 13 du tube 3 reste à une pression sensiblement atmosphérique et que le gaz sous pression ne peut pénétrer dans la zone 13 et provoquer la
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' déformation du tube en dérangeant l'extrusion de la matière fondue dans la région de la filière 2. Dans la réalisationpré- férée de l'invention, deux élément il sont utiliséscomme il est décrit plus haut; toutefcis, si on le désire, un certain nombre d'éléments 11, plus $rand que deux, peugent être utilités et, dans certaine cas$ un seul élément 11 peut suffire.
A la lumière de la description qui précède, il est entendu que les élément? 11 créent, à l'intérieur du tube
3 en mouvement longitudinal,deux zones 12, 13 dont la première zone, 13, *$étend depuis le point d'extrusion du tube 3 et la seconde zone, 12, est créée à la suit* de la première zone.
Le joint étanche formé par les éléments 11 Avec la paroi intérieure du tube 3 assure que la première zone 13 soit gardée à une pres- sion sensiblement atmosphérique, de manière que le dispositif de refroidissement 4 provoque le durcissement de la matière thermoplastique extrudée avant que la matière ne vienne en con- tact avec le gaz à la pression supérieure à la pression armos- phérique. Ainsi, il est possible d'introduire le gaz sous pres- sion dans la zone 12 sans déformer le tube 3 et assurer que la. bulle 10 se forme sous une pression réglée, latéralement et lonitudinalement ,
car ce n'est que lorsque le tube 3 quitte le dispositif de chauffage que le tube est amolli dans une mesure $urticante pour permettre l'orientation des molécules de la matière thermoplastique et, en ce moment, le tube est simultané- ment soumis à des forces d'étirement latérales et longitudinales.
Comme le montrent les dessins, le tube 3 est ex- trudé et est déplacé dans un sens ascendant; toutefois, il est entendu que, si on le désire, le tube peut être extradé et dé- placé dans un sens descendant.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improved method and apparatus for producing a flat film of thermoplastic material ,, *
The present invention relates to an improved process and apparatus for producing a flattened tubular film of a normally solid synthetic organic polymeric thermoplastic material, the nature of which is such as to melt at a lower temperature. at the temperature at which it undergoes chemical decomposition, to form a viscous liquid whose viscosity is such that the material can-
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is pulled extruded * by an annular die to form a tuba,
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and which has no clear funion point, but peacocks gradually over a notable temperature interval of the state oe = solid 1 \ 011/1 '6tl1t of a viscous liquid, without abrupt change in consistency, when The temperature is gradually increased. Examples of such materials palpra, py, 3aa, polyethylene, polystyrene and polyvinyl chloride; these materials will be referred to above and in the appended claims as "thermoplastic material of the species described".
It has been proposed to produce a tubular film
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flattened sheet of 111iol thermoplastic material described by extruding the molten material all through the tube and, while the tube is still in a soft state following the extra s3aa, forcing a bubble into it. applying the pre'lion of a fluid inside the tube at a location where the extruded material is engaged between two pair of plating cylinders * spaced in the direction of tube movement and serving to pull the tube away from the point extrusion at different linear speeds.
The pair of rollers farthest from the point of extrusion advances the material at a linear speed greater than that at which the pair of rolls closest to the point of extrusion advances and, by virtue of this arrangement, the ma- tière forming the bubble is stretched laterally and longitudinally.
However, the practice of these known proposals necessarily gives rise to the deformation of the material before the formation of the bubble and a principal beginning of the present invention is to provide a method and an apparatus for forming a tubular film. flattened with a thermoplastic material of the kind described by the bubble method, but which avoids appreciable deformation of the extruded tube, up to
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it can be simultaneously stretched laterally and longitudinally
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According to the invention there is provided * 14 method of ',, duotion of a flattened tubular film of a thermoplastic material of the species described, by the operations constant /.
to xtrudiJÉ1 1 * matter) while it is hot, by a fUif1.? annular, all) drill of a continuous tube, to maintain the tubular fors * d <t) tube <and to advance Mcialetent a first predetermined linear bzz tusse around a device required to efcanoaeaeat with the inner wall from the tube and to a heating device arranged to heat the tube to a softening temperature which allows the orientation of the molecules of the material to be held inside the tube between the die and the device. 'sealing, substantially to the pros, * $ Atmospheric ion and to cause cooling and hard-
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oiasement of the tube before it engages with the device for eternity * to be admitted,
down to a pressure greater than atmospheric pressure, through the sealer, into the portion of the tube extending between the sealant and heater) and pull the tube lengthwise away from the heater at a second linear speed, greater than the first linear speed, 4 using Pinch Cylinder spaced from the heater and arranged to flatten the tubular material, moving the tube to said
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second linear velocity and the pressure greater than the atmospheric near "* sion established in part aa:
cl, ia by the heat of the tube exiting the heater, acting simultaneously so as to cause a longitudinal stretch. and side of the material softened by the heating device, to reduce the thickness of the walls of the tube to a desired value of wall thickness and to increase the diameter of the tube before it is flattened. Further, according to the invention, it is provided the process of producing a flattened tubular film of a material
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thermoplastic of the species described, by operations oonsis "
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so much to extradite? the ... 1;
161.'8 t ..10 "that it 0" hot, by uia annular die all will make $ alum <ube COl7.t ... move 1 tube longitudinally at a predicted linear <mitr <vïteae ". * * Mined * and to create * inside the tube two conta the first of which extends from the point of fixation and whose seoo4d * is created at the 8th of the first fool, ... a1hten ta roî, tubular xe of the tube of a the 4th region said.
sonea, k admit a gas at a pressure greater than atmospheric pressure in said second zone while keeping the first zone within a weakly atmospheric range to effect the roAïdistes4ut of the tube before the creation of said second ion., to heat the tube, just before the latter leaves the second sone, at a softening temperature which allows the orientation of the polecules of the material, and, while flattening the tube, to perform its longitudinal traction at a $ * bend speed li -
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predetermined naire, greater than said first 11-naire vitenze, while trapping the gas admitted into the tube,
to simultaneously perform lateral and longitudinal stretching of the heated part of the tube.
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Further, according to the invention, there is provided an apparatus for producing a flattened tubular film of a thermoplastic material of the species described, comprising an extrusion apparatus having a small die. which a tube of the.
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said material can pulls continuing extruded. an organ 4'6taaoh ..
% have spaced from the die and arranged so as to pry the inner walls of the tube to establish an airtight seal therewith and to allow the part of the tube between the die and said body to be cladded. a substantially atmospheric pros-% ion, a cooling device located between the die and the sealing member and agency
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to cool and durïeeçjneut the tube before it comes into engagement with the sealing member,
an available
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to heat the space of the sealing member and serve
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heating the cooled and cured tube to a softening temperature which allows orientation of the molecules of the material of the movable support members, shaped to conform to the periphery of the tube and intended to engage the tube between said sealing member and said heater and for moving the tube towards the heater, means for introducing a gas at a pressure above atmospheric pressure, through said seal member, into the tube from the tube located between said member and the heating device,
and pinch cylinders spaced from the heater and serving to flatten the tube so as to trap gas introduced by said last named means and also to move the tube longitudinally away from the heater at a distance. linear speed greater than that at which the tube is moved by said support members, whereby the softened tube exiting the heater is simultaneously stretched longitudinally and laterally to reduce wall thickness of the tube to a desired value of wall thickness and to increase the diameter of the tube before it is flattened.
In order for the invention to be clearly understood, one of its embodiments will now be described by way of example with reference to the accompanying schematic drawings.
FIG. 1 schematically represents an apparatus according to the invention.
Figure 2 is a section on line II-II of Figure 1.
It is now actually referenced to the drawings; the thermoplastic material, for example a polypropylene, is extruded, in a known manner, by an extrusion apparatus 1 and a die 2 which forms) the material into a tube 3 which is;
drawn around a cooling pot 4 of known construction, which pot maintains the tubular shape while causing the hardening which maintains the tubular shape while causing hardening of the thermoplastic material, the traction being ef-
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made by movable support members comprising a number of longitudinally movable belts 5 which are parallel to the outer wall of the tube and which come into contact with the latter.
The straps, which are preferably two, are evenly spaced around the wall of the tube. are arranged to engage with the latter after it has hardened and are shaped to conform to the periphery of the tube, as shown in Figure 2 * The belts are made of an elastic material, such as flexible rubber, and , because they hug the periphery of the tubs, they serve to maintain the tabular shape of the tube. According to a variant, if desired, the movable support elements can comprise a series of wheels whose peripheries come into engagement with the outer wall of the tube and conform to the latter.
After the tube leaves the belts 5, it passes through a tubular heater 6, arranged to heat the tube to a softening temperature which allows the orientation of the molecules of the thermoplastic material so that it can be changed. stretched laterally and longitudinally. At a location beyond the heating slide 6, a pair of cooperating pinch cylinders 7 engage the tube and flatten the latter *
Preferably, air, at a pressure higher than atmospheric pressure, is introduced into the tube 3 by a pipe 8 which passes through the die 2,
the cooling pot 4 and a sealing member 9, the usefulness of which will be indicated below. The compressed gas supplied by a source such as a pump P, enters the tuba 3 at a place situated slightly upstream from that where the tube engages with the belts 5, and the closure of the passage of the air by the pinças cylinders. 7 tends to increase the gas pressure between the heating device 6 and the clamping cylinders ,.
of
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so that the compressed gas in this region acts on the heat-softened tube to effect its lateral stretching and to form what is called a bubble 10, as shown in figure 1, the clamping cylinders 7 are arranged to move the tube, laterally stretched, at a linear speed which is greater than that at which the tube 3 is moved by the belts 5; therefore, the nip rolls tend to effect the longitudinal stretching of the tube. Material forming the tube The simultaneous longitudinal and lateral stretching of the tube causes a biaxial orientation of the molecules of the material to form the bubble 10.
It is found that, if the cylinders 7 and the belts 5 move at linear speeds up to 1% in ratio, it is possible to produce, by the orientation, a bubble 10 whose wall has a thickness. of the order of 1 / 25th to 1 / 50th of the thickness of the wall of the tube 3 before orienta. , 1 tion. Thus, it is understood that the tube which is flattened by the clamping cylinders 7 has a much larger diameter than that.
tube 3 before orientation and constitutes a flattened tube formed of a thin film @@@ of thermoplastic material * As shown in figure 1, the sealing member 9 comprises two frustoconical elements 11, intended for - Engage with the internal wall of tube 3 and axially spaced between them.
The sides of the elements 11 diverge in the direction of movement of the tube 3, so that there is a minimum of friction between the tube 3 and the elements 11 while allowing the elements 11 to establish a tight seal. the wall of the tube, so that the section or zone 12 of the tube and the bubble 10 contain a gas 1 at a pressure greater than atmospheric pressure,
while the section or zone 13 of the tube 3 remains at substantially atmospheric pressure and the pressurized gas cannot enter the zone 13 and cause the
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deformation of the tube by disturbing the extrusion of the molten material in the region of the die 2. In the preferred embodiment of the invention two elements are used as described above; however, if desired, a number of elements 11, more $ rand than two, can be used, and in some cases $ a single element 11 may suffice.
In light of the above description, it is understood that the elements? 11 create, inside the tube
3 in longitudinal movement, two zones 12, 13 of which the first zone, 13, * $ extends from the point of extrusion of the tube 3 and the second zone, 12, is created following * the first zone.
The tight seal formed by the elements 11 with the inner wall of the tube 3 ensures that the first zone 13 is kept at a substantially atmospheric pressure, so that the cooling device 4 causes the hardening of the extruded thermoplastic material before the matter does not come into contact with the gas at a pressure greater than the aroma pressure. Thus, it is possible to introduce the gas under pressure into zone 12 without deforming tube 3 and ensuring that the. bubble 10 is formed under a regulated pressure, laterally and longitudinally,
because it is only when the tube 3 leaves the heater that the tube is softened to an irritating extent to allow orientation of the molecules of the thermoplastic material and, at this time, the tube is simultaneously subjected to lateral and longitudinal stretching forces.
As the drawings show, the tube 3 is extruded and is moved in an upward direction; however, it is understood that, if desired, the tube can be extended and moved in a downward direction.
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