<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à un procédé d'étirage à froid de pellicules de matières thermoplastiques organiques. Le terme "étirage à froid" utilisé dans le présent mémoire signifie qu'on étire la pellicule dans un ou plusieurs sens à une température inférieure au point de fusion de la matière thermoplastique.
Un procédé connu pour étirer à froid des pellicules tubu- laires consiste à faire passer la pellicule entre deux paires de rouleaux pinceurs dont la seconde paire peut tourner à la même vitesse que la première ou à une vitesse plus élevée, et à étirer transversalement la pellicule par une bulle d'air ou d'un autre fluide sous pression, en- fermée à l'intérieur de la pellicule tubulaire entre les deux paires de rouleaux pinceurs. L'air ou autre fluide est généralement intro- duit dans la pellicule tubulaire à l'aide d'une aiguille creuse pen- dant que la pellicule avance entre les paires de rouleaux pinceurs, ou bien au début du procédé par l'extrémité ouverte de la pellicule.
Une aiguille creuse a été utilisée pour introduire un complément d' air ou d'autre fluide pour compenser les petites pertes de pression entraînées par les fuites entre la seconde paire de rouleaux.
On a trouvé que dans le cas de pellicules tubulaires de certaines matières organiques thermoplastiques et particulièrement du téréphtalate de polyéthylène, la pression nécessaire pour obtenir le taux d'étirage optimum de la pellicule, même lorsque celle-ci a été chauffée, est trop élevée pour qu'on puisse l'atteindre par les procédés connus, La présente invention a pour but de procurer un procédé permettant de créer et d'entretenir des pressions de fluide plus élevées dans un procédé de ce type.
Suivant la présente invention, un procédé d'étirage à froid d'une pellicule tubulaire en matière organique thermoplastique où l'on fait passer continuellement la pellicule tubulaire d'une paire de rouleaux pinceurs à une seconde paire de rouleaux pinceurs tournant à la même vitesse ou à une vitesse plus grande que la première paire et où on maintient un volume de fluide à l'intérieur du tube entre les deux paires de rouleaux pinceurs, est caractérisé en ce qu'on réduit la distance entre les deux paires de rouleaux pinceurs après qu' un certain volume de fluide a été introduit à l'intérieur de la pellicule, jusqu'à ce qu'on ait ainsi obtenu l'augmentation désirée du diamètre de la pellicule gonflée.
Le fluide, qui est généralement de l'air, peut être introduit dans la pellicule tubulaire par une aiguille creuse enfoncée dans la paroi de la pellicule, ou bien par l'extrémité ouverte de la pellicule avant que celle-ci passe entre la seconde paire de rouleaux pinceurs, ou après son passage à condition de séparer temporairement les rouleaux d'une distance suffisante pour que l'air puisse passer entre eux.
Le procédé de la présente invention peut être utilisé à la fois pour obtenir une pression initiale désirée pour gonfler la pellicule, et pour compenser les pertes de pression entraînées par les fuites de l'air ou autre fluide entre les rouleaux pinceurs de façon que la pellicule aplatie conserve une largeur et une épaisseur constantes. Toute l'opération d'étirage peut être intégrée au procédé de fabrication de la pellicule tubulaire ; c'est ainsi que la pellicule extrudée, après avoir atteint l'état solide par refroidissement, peut être dirigée directement, sans bobinage, vers l'appareil d'étirage à froid,-de là vers l'appareil de stabilisation à chaud, et finalement enroulée sur un mandrin. L'étirage à froid peut aussi s'effectuer séparément sur une bobine
<Desc/Clms Page number 2>
de pellicule non étirée.
Un appareil approprié pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention est représenté schématiquement et en élévation de côté sur les figures 1 et 2 des dessins annexés, où :
1 est une section continue de pellicule tubulaire qui passe entre une paire de rouleaux pinceurs entraînés 2, puis entre des pla- ques de guidage 3 vers le dispositif de chauffage 4. Sur la figure 1, ce dispositif est du type circulaire à rayonnement.
Sur la figure 2, le dispositif de chauffage a la forme d'une cloche cylindrique avec d' un côté un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur de la pellicu- le tubulaire à étirer, et de l'autre côté une embouchure conformée pour que la pellicule tubulaire puisse se dilater dans la mesure désirée; ce dispositif peut être, par exemple, en métal poli, en métal dépoli ou en métal recouvert de polytétrafluoréthylène ou d'un autre lubrifiant.
Sur les deux figures, les plaques de guidage convergentes plates 5 regoi- vent la pellicule tubulaire étirée et gonflée et la guident et l'apla- tissent vers la seconde paire de rouleaux pinceurs entraînés 6.
Ces rouleaux pinceurs ainsi que les plaques 5 peuvent se déplacer sur l' axe longitudinal de l'appareil
Un mode d'exécution approprié du procédé de la présente in- vention, avec l'appareil décrit et pour l'étirage à froid d'une pel- licule tubulaire en téréphtalate de polyéthylène est le suivant
Une pellicule tubulaire de 2,75 pouces de diamètre (7 cm) ayant une épaisseur de paroi de 0,004 pouce (0,1 mm) et obtenue en extru- dant du téréphtalate de polyéthylène d'un poids moléculaire moyen d'en- viron 10. 000 est déroulée d'une bobine et passe entre les rouleaux pin- ceurs 1 et se dirige ensuite vers la seconde paire de rouleaux pinceurs
6 en passant par les plaques de guidage et la zone de chauffage.
Au dé- but de l'opération, la seconde paire de rouleaux pinceurs est suffisam- ment écartée pour laisser entrer de l'air sous une pression d'une atmos- phère environ par l'extrémité ouverte du tube dans la section de tube comprise entre les deux paires de rouleaux pinceurs. Les rouleaux pin- ceurs 6 sont ensuite fermés, et la pellicule entraînée à une vitesse linéaire de 10 pieds/minute, (3 m/min), les deux paires de rouleaux pinceurs 2 et 6 étant entraînées à la même vitesse périphérique. La puissance du dispositif de chauffage est réglée en rapport avec la vi= tesse de la pellicule pour que celle-ci soit chauffée à une température d'environ 80 C; c'est-à-dire à une température supérieure au point de transition de second ordre du téréphtalate de polyéthylène.
La dis- tance entre les paires de rouleaux pinceurs 2 et 6 est ensuite réduite en déplaçant la paire de rouleaux 6 sur l'axe longitudinal de l'appareil jusqu'à ce que la partie chauffée du tube prenne un diamètre de 8,25 pouces (26 cm). La faible perte de pression d'air entraînée par les fui- tes est compensée périodiquement en réduisant très légèrement la distan- ce entre les paires de rouleaux 2 et 6. Le diamètre atteint par la pellicule par étirage après chauffage reste inchangé lorsque la pellicule s'est refroidie.
-L'emploi des plaques de guidage permet de faire passer la sec- tion transversale de la pellicule tubulaire de la forme circulaire à celle d'une ellipse dont le petit axe décroît progressivement, et vice- versa, sans plisser la pellicule; ces plaques peuvent être remplacées si on le désire par deux séries divergentes ou convergentes de barres ou de rouleaux.' Suivant une autre variante, un dispositif-peut être prévu pour modifier la position des rouleaux de pinçage 1 sur l'axe lon-
<Desc/Clms Page number 3>
gitudinal de l'appareil, ainsi que celle des rouleaux de pinçage 6, ou au lieu de celle des rouleaux de pinçage 6.
,
Une autre variante qui peut être apportée au procédé et à l'appareil décrits consiste à faire tourner les rouleaux pinceurs 6 à une vitesse périphérique plus grande que les rouleaux 2 de façon à étirer la pellicule tubulaire tant longitudinalement que transversalement. Dans ce cas, la largeur finale à plat de la pellicule éti- rée n'est pas nécessairement plus grande ni même aussi grande que celle de la pellicule non étirée, puisque la largeur est normalement réduite par l'amincissement de la pellicule étirée longitudinalement, et que l'étirage transversal n'est pas nécessairement suffisant pour vaincre cette réduction normale.
Dans la mise en oeuvre du procédé de l' invention dans ces conditions, l'augmentation du diamètre de la pellicule à obtenir en réduisant la distance entre les rouleaux est la différence entre le diamètre final désiré pour la pellicule et le diamètre initialement obtenu lorsque le volume de gaz a été enfermé à l'intérieur de la pellicule et lorsque les deux paires de rouleaux tournent aux vitesses voulues pour assurer le taux d'étirage longitudinal désiré.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé d'étirage à froid de pellicules tubulaires en matière thermoplastique organique où l'on fait passer continuellement la pellicule tubulaire d'une paire de rouleaux pinceurs à une seconde paire de rouleaux pinceurs tournant à la même vitesse ou à une vitesse plus grande que la première, et on maintient un certain volume de fluide à l'intérieur du tube entre les deux paires de rouleaux pinceurs, caractérisé en ce qu'on réduit la distance entre les deux paires de rouleaux pinceurs après qu'un certain volume de fluide a été introduit dans la pellicule, jusqu'à ce qu'on ait ainsi obtenu l' accroissement désiré du diamètre de la pellicule gonflée.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a process for cold drawing films of organic thermoplastic materials. The term "cold stretch" as used herein means that the film is stretched in one or more directions at a temperature below the melting point of the thermoplastic material.
A known process for cold stretching tubular films consists of passing the film between two pairs of nip rollers, the second pair of which can rotate at the same speed as the first or at a higher speed, and transversely stretching the film. by a bubble of air or other pressurized fluid, enclosed inside the tubular film between the two pairs of nip rollers. Air or other fluid is usually introduced into the tubular film with the aid of a hollow needle as the film advances between the pairs of nip rollers, or at the start of the process through the open end of the tube. film.
A hollow needle was used to introduce additional air or other fluid to compensate for small pressure losses caused by leaks between the second pair of rollers.
It has been found that in the case of tubular films of certain thermoplastic organic materials and particularly of polyethylene terephthalate, the pressure necessary to obtain the optimum stretching rate of the film, even when the latter has been heated, is too high for that can be achieved by known methods. The object of the present invention is to provide a method for creating and maintaining higher fluid pressures in a method of this type.
According to the present invention, a process for cold drawing a tubular film of thermoplastic organic material in which the tubular film is continuously passed from a pair of nip rollers to a second pair of nip rollers rotating at the same speed. or at a speed greater than the first pair and where a volume of fluid is maintained inside the tube between the two pairs of nip rollers, is characterized in that the distance between the two pairs of nip rollers is reduced after that a certain volume of fluid has been introduced into the interior of the film, until the desired increase in the diameter of the swollen film has thus been obtained.
The fluid, which is usually air, can be introduced into the tubular film through a hollow needle driven into the wall of the film, or through the open end of the film before it passes between the second pair. nip rollers, or after passing it on condition that the rollers are temporarily separated by a sufficient distance so that air can pass between them.
The method of the present invention can be used both to obtain a desired initial pressure to inflate the film, and to compensate for pressure losses caused by leakage of air or other fluid between the nip rollers so that the film flattened maintains a constant width and thickness. The entire stretching operation can be integrated into the manufacturing process of the tubular film; thus the extruded film, after having reached the solid state by cooling, can be directed directly, without winding, to the cold drawing apparatus, from there to the hot stabilization apparatus, and finally wound on a mandrel. Cold drawing can also be done separately on a spool
<Desc / Clms Page number 2>
of unstretched film.
An apparatus suitable for carrying out the method of the present invention is shown schematically and in side elevation in Figures 1 and 2 of the accompanying drawings, where:
1 is a continuous section of tubular film which passes between a pair of driven pinch rollers 2, then between guide plates 3 towards the heating device 4. In FIG. 1, this device is of the circular radiating type.
In Fig. 2, the heater is in the form of a cylindrical bell with on one side an inner diameter equal to the outer diameter of the tubular film to be stretched, and on the other side a mouth shaped so that the tubular film can expand to the desired extent; this device can be, for example, in polished metal, in frosted metal or in metal coated with polytetrafluoroethylene or another lubricant.
In both figures, the converging flat guide plates 5 hold the stretched and inflated tubular film and guide and flatten it towards the second pair of driven pinch rollers 6.
These nip rollers as well as the plates 5 can move on the longitudinal axis of the apparatus.
A suitable embodiment of the process of the present invention, with the apparatus described and for the cold drawing of a tubular film of polyethylene terephthalate is as follows.
A 2.75 inch diameter (7 cm) tubular film having a wall thickness of 0.004 inch (0.1 mm) obtained by extruding polyethylene terephthalate having an average molecular weight of about 10 . 000 is unwound from a spool and passes between the nip rolls 1 and then goes to the second pair of nip rollers
6 through the guide plates and the heating zone.
At the start of the operation, the second pair of nip rollers are spread far enough apart to allow air at a pressure of about one atmosphere to enter through the open end of the tube into the section of tube included. between the two pairs of nip rollers. The nip rollers 6 are then closed, and the film driven at a linear speed of 10 feet / minute, (3 m / min), the two pairs of nip rollers 2 and 6 being driven at the same peripheral speed. The power of the heating device is adjusted in relation to the speed of the film so that the latter is heated to a temperature of about 80 C; that is, at a temperature above the second order transition point of polyethylene terephthalate.
The distance between the pairs of nip rollers 2 and 6 is then reduced by moving the pair of rollers 6 along the longitudinal axis of the apparatus until the heated part of the tube assumes a diameter of 8.25 inches. (26 cm). The small loss of air pressure caused by the leaks is periodically compensated by reducing the distance between the pairs of rollers 2 and 6 very slightly. The diameter reached by the film by stretching after heating remains unchanged when the film s 'is cooled.
-The use of guide plates makes it possible to change the cross section of the tubular film from the circular shape to that of an ellipse whose minor axis decreases progressively, and vice versa, without wrinkling the film; these plates can be replaced if desired by two divergent or converging series of bars or rollers. According to another variant, a device may be provided to modify the position of the clamping rollers 1 on the long axis.
<Desc / Clms Page number 3>
gitudinal of the device, as well as that of the nip rollers 6, or instead of that of the nip rollers 6.
,
Another variant which can be made to the method and to the apparatus described consists in rotating the nip rollers 6 at a greater peripheral speed than the rollers 2 so as to stretch the tubular film both longitudinally and transversely. In this case, the final flat width of the stretched film is not necessarily greater or even as large as that of the unstretched film, since the width is normally reduced by thinning of the longitudinally stretched film. and that the transverse stretching is not necessarily sufficient to overcome this normal reduction.
In carrying out the process of the invention under these conditions, the increase in the diameter of the film to be obtained by reducing the distance between the rollers is the difference between the final diameter desired for the film and the diameter initially obtained when the volume of gas has been enclosed within the film and when the two pairs of rollers rotate at the desired speeds to ensure the desired longitudinal stretch rate.
CLAIMS.
1.- A process for cold drawing tubular films of organic thermoplastic material in which the tubular film is continuously passed from a pair of nip rollers to a second pair of nip rollers rotating at the same speed or at a higher speed larger than the first, and a certain volume of fluid is maintained inside the tube between the two pairs of nip rollers, characterized in that the distance between the two pairs of nip rollers is reduced after a certain volume of Fluid was introduced into the film, until the desired increase in diameter of the swollen film was thereby obtained.