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La présente invention concerne un proc~dé pour la production de feuille8
orientées en résine thermopla~tique protegées contre l'action des rayons ultra-
violets.
On sait qu'il est possible d'améliorer notablement les proprietes mecani-
ques de feuille~ en resine thermoplastique en leur faisant subir un traitementd'orientation.
Une technique pour la production directe de feuilles orient~es en resine
thermoplsstique consiste ~ extruder une feuille épaisse à partir de cette rési-
ne, ~ conditionner cette feuille à une temperature favorable ~ son orientation
par étirage, à etirer cette feuille conditionnee dans au moins une direction de
facon à y induire des ten~ions d'orientation et ~ refroidir la feuille maintenuesou8 ten~ion jusqu'à une température inferieure ~ la température de transition
te secont ordre de la résine de façon ~ figer le6 tensions d'orientation indui-
tes. Durant le traitement d'étirage, ou de pr~ference juste après cet etirage,
on peut en outre conférer une forme particulière à la feuille telle que, par
exemple, une forme ondulee ainsi qu'il est decrit dans les brevets français
207369l depose le 11.12.1970 et 2l37447 depose le 9.5.1972 au nom de la
Demanderesse. Ces feuilles sont utilisees notamment pour la couverture de toits
et le revêtement de facades.
On sait, par ailleurs, que les rayons ultraviolets exercent une action très
néfaste sur les propriétes mécaniques des feuilles en resine thermoplastique
soumises à l'action de la lumière solaire.
Il convient, en conséquence, de protéger, notamment contre les effets tu
rayonnement solaire, les feuilles en résine thermopla~tique expos~sen service
au rayonnement solaire.
Une technique exploitable pour realiser cette protection consiste à incor-
porer des agents anti-W tels que des dérivés de benzophenone ou de ben70tria~0-
le dans les compositions mises en oeuvre pour la realisation des feuilles.
Etant donne que ces agents anti-W sont coûteux car difficiles à syntheti-
ser et que seuls les agents anti-UV présents dans la couche superficielle des
feuilles sont actifs pour la protection contre l'action desrayons ultraviolets,
on a tenté te mettre au point des techniques applicables aux feuilles mises en
forme et permettant de concentrer l'agentanti-W dans la couche superficielle
de ces feuilles.
Ainsi, on a proposé d'enduire les feuille~ finies au moyen d'un vernis
protecteur contenant l'agent anti-W, mais cette technique implique une mise
au point délicate de vernis particuliersqui sont forcément couteux,en vue d'ob-
tenir un accrochage durable de la couche protectrice.
.~ On a également proposé de tremper les feuilles dans des solvants dissolvant
l'agent anti-W et capables d'exercer une action gonflante limitee à la couche
~ .
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superficielle de résine. De ce fait, l'agent anti- w pénètre
superficiellement dans la partie ramollie des feuilles et y
reste disper3é apr~s évaporation du solvant. Cette dernière
technique implique toutefois le traitement des deux faces des
feuilles ce qui n'est ni nécessaire ni souhaitable et impose le
recours a des installations de séchage importantes. Elle est
de plus de réalisation très difficile quand il s'agit de traiter
des feuilles continues relativement rigides.
Enfin, on a proposé d'enduire superficiellement au moins
une des faces des feuilles au moyen d'une solution du même type
que celle utilisée dans la technique de trempage. Cette techni-
que qui se révèle particulièrement économique et efficace ne
peut toutefois être exploitée pour le traitement de feuilles
ayant subi un traitement d'orientation. En effet, la Demande-
resse a constaté que cette technique provoque la libération des
tensions d'orientation induites dans la région superficielle
des feuilles, avec pour conséquence, l'apparition de crevasses
qui constituent des amorces de rupture et rendent les feuilles
fragiles. ~1 en résulte une perte importante des propriétés
mécaniques acquises au cours de l'orientation et une rétraction
de la feuille. Enfin, cette technique est difficilement exploi-
table sur des feuilles orientées non planes telles que des feuil-
les ondulées.
La Demanderesse a maintenant trouvé un procédé pour la
protection contre l'action des rayons ultraviolets, de feuilles
orientées en résine thermoplastique qui se révèle particulière-
ment eff~cace et économique et ne présente pas les inconvénients
des procédés connus.
La présente invention concerne donc un procédé pour
la production de feuilles orientées en résine thermoplastique
protégées contre l'action des rayons ultraviolets comprenant
l'extrusion d'une feuille à partir de la résine, le conditionne-
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~' :
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.. ~ , .. . .
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ment de cette feuille ~ une température favorisant l'orientation
par étirage, l'étirage de la feuille conditionnée dans au moins
une direction de façon à y induire des tensions d'orientation
moléculaire et le refroidissement sous tension de la feuille
étirée ~ une température inférieure à la température de transi-
tion de second ordre de la résine. Le procédé de l~invention
est caractérisé en ce que avant l'~tirage de la feuille condi-
tionnée, on applique sur au moins une des faces, une solution
comprenant au moins un solvant exerc,ant une action gonflante
sur la résine et entre 5 et 40% en poids d'au moins un agent anti-
W soluble dans le solvant, la quantité de solution déposée par
mètre carré de surface de la feuille étant comprise entre 20 et
200 g., et on provoque l'évaporation du solvant en moins de 60
secondes après l'application de la solution sur la feuille.
En opérant de cette faclon, la Demanderesse a constaté
que l'étirage de la feuille, postérieure à l'enduction, n~altère
nullement la capacité de résistance aux rayons ultraviolets qui
lui a été conférée et, en particulier, que l'épaisseur de la ou
des couches superficielles contenant de l'agent anti- W reste
suffisante après étirage pour conférer à cette feuille une pro-
tection efficace.
La Demanderesse a encore constaté que l'étirage de la
feuille après enduction ne génère aucune crevasse superficielle,
ni l'apparation d'aucun autre défaut.
La quantité d'agent anti- W déposée sur la feuille
sous forme de solution est choisie en tenant compte des rapports
d'étirages appliqués par la suite lors de la production des
feuilles orientées et de la quantité finale que l'on souhaite
répartir à la surface des feuilles orientées. La quantité
d'agent anti- W déposée par mètre carré de surface traitée de
la feuille avan~ étirage lors de l'enduction est de préférence
comprise entre 10 et 30 g/m2.
L'agent anti- W utilisé peut être quelconque. Il est
~-
~
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choisi notamment en fonction de la nature de la résine thermo-
plastique con~tituant la feuille et de la s~vérité des conditions
de services des feuilles. A titre d'exemples d'agents anti- W
utilisables, on peut citer les dérivés de la benzophénone tels
que les dérivés hydroxylés et alkoxylés, les dérivés du benzo-
triazole, les acrylonitriles substitués et les esters aryliques.
La Demanderesse accorde toutefois sa préférence, lorsque la résine
est à base de polychlorure de vinyle, aux dériv~s de la benzophé-
none tels que le 2,2-dihydroxy-4-methoxybenzophénone, le 2-hy-
droxy-4-méthoxybenzophénone et le 2-hydroxy-4-n-oxtoxyben~ophéno-
ne. On peut aussi mettre en oeuvre plusieurs agents anti- W
différents.
La quantité d'agent anti- W présente dans la solution
de traitement varie de préférence entre 10 et 30% en poids de la
solution. On la choisit en fonction notamment de la quantité
d'agent anti- W que l'on souhaite déposer et des propriétés de
la résine thermoplastique constituant les feuilles.
Le choix du ou des solvants utilisés pour réaliser la
solution exploitée pour l'enduction se fait en tenant compte des
conditions ci-apres:
(1) - il faut dissoudre l'agent anti- W utilisé
(2) - le solvant doit, dans les conditions de traitement, exercer
une action gonflante sur la surface de la résine de façon à
permettre la pénétration de l'agent anti- W .
Enfin, pour des raisons facilement compréhensibles il
est souhaitable, en outre, que le ou les solvants soient aussi
peu coûteux que possible, qu'ils soient de préférence non toxiques
et ininflammables dans les conditions d'utilisation et qu'ils
n'exercent pas une action défavorable sur la résistance de la
feuille au vieillissement. Suivant une variante avantageuse du
procédé suivant l'invention on choisit un solvant qui tend à
améliorer la résistance de la feuille au vieillissement.
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Il en résulte que le choix du ou des solvants de la
solution de traitement est fonction de la nature de la r~sine
constituant les feuilles et peut etre déterminé dans chaque cas
par des essais préalables. ~ -
Ainsi, lorsque la feuille est constituée par une rési-
ne à base d'un polychlorure de vinyle tel qu'un homopolymère du
chlorure de vinyle ou un copolymère contenant au moins 50% mo-
laires d'unités dérivées du chlorure de vinyle, la Demanderesse `
préfère utiliser comme solvant les solvants chlorés dérivés d'hy-
drocarbures comprenant de 1 à 3 atomes de carbone tels que le
chlorure de méthylène et les dichloréthanes. Les meilleurs ré-
sultats sont obtenus avec une solution constituée en utilisant
un mélange de 1, 1, 2-trichloréthane et de tétrachloréthylène
dans un rapport pondéral compris entre 1,5 et 3, cette solution
contenant de 10 à 40 g d'agent anti- W par 100 g de solution.
Afin de faciliter la dissolution du ou des agents anti-
W dans le ou les solvants ainsi que la pénétration de la solution
dans la couche superficielle de surface traitée des feuilles, il
est avantageux de mettre la solution en oeuvre à une température
supérieure a la température ordinaire et inférieure à la tempéra-
ture d'ébullition, à pression normale de préférence.
De même, la pénétration de la solution est facilitée
par le fait que les feuilles se trouvent à une température relati-
vement élevée, en général à une température supérieure à la tempé-
- rature de transition du second ordre. De ce fait, pour que la
pénétration de la solution ait le temps de s'opérer de manière
suffisante, il est avantageux de choisir des solvants ou des mé-
langes de solvant dont le point d'ébullition, de préférence, à
pression normale, est supérieur à la température des feuilles à
traiter. ~ ;
Compte tenu des poi~ts d'ébullition du 1, 1, 2-tri-
chloréthane et du tétrachloréthylène (114C pour le 1, 1, 2-tri-
chloréthane et 121C pour le tétrachloréthylène~, les solutions
.~
- 5 - .,
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à base ce mélan~e de solvants peuvent être utilisées pour trai-
ter des feuilles se trouvant à une température de 90 ~ 115C.
Dan.s cette plage de température, on peut induire des tension.s
d'orientation par étirage de feuilles en résines ~ base de
polychloru~e de vinyle.
On préfère effectuer l'application de la solution sur
des feuilles se trouvant à une température favorisant l'orienta-
tion par étirage, cette température étant par exemple atteinte
en ~aisant passer préalablement la feuille extrudée sur un ou
plusieurs cylindres de refroidissement. Il n'est toutefois
nullement exclu d'effectuer le traitement sur des feuille~ se
trouvant à une température inférieure ou supérieure à leur
température d'orientation pour autant bien entendu que ces
feuilles soient amenées à leur température d'orientation après
le traitement anti- W et en tout cas avant le traitement d'étirage. .
La solution de traitement est de préférence appliquée
par enduction sur ~
,
- 5a -
~ .
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1~ ou le~ faces A traieor ce qui ne pose ~ucun problème particulier ~tant donn~
que ceA face~ ~ont plAne~ et que le~ olutio~ flont peu visqueu~es A cet
effet, on peut utiliser par exelple une ou teux rampes de pulvérisateurs ou to~tautre moyen équivalent L'application peut avantageu~ement être effectuée en
continu et peut donc être facilement intégrée tans une installation de
production en continu te feuille~ orientées
Après que la solution de traitement ait été déposée, on provoque
l'év-poration du solvant Toutefois, cette évaporation ne peut etre provoquée
que lor~que la ~olution à pu péoétrer suffisamment dans la couche superficielle
de la ou te~ face~ traitées tes feuille~ Le temps compris entre l'application
et l'évaporation peut varier dans une large mesure en fonction notamment te la
profondeur souhaitée pourla pénetration,dela nature du ou des solvants, du ou
de- gent~ anti-W et de la résine,ainsi que de la température de la feuille
En gén~ral, ce temps e~t inférieur a 60 secondes De préférence, il est
IS compris entre lO et 40 seconde-
Pour assurer l'évaporation, il est avantageux de faire passer la feuillea travers une ence;nte où le sol~ant est vaporisé Le solvant peut aingi être
récupéré par conden~ation et recyclé Dans le cas où les vapeur~ de solvant se
révèlent toxiques, on peut rendre cette enceinte étanche ou la mettre en dépres-
~ion L'enceinte est de préférence maintenuea la température choisie pour letr-ite~ent ultérieur d'étirage et d'orientation Il est toutefois loisible de
maintenir cette enceinte à une température différente de la température pr~vue
pour llétirige ultérieur pour autsnt que celle-ci soit suivie d'une installa-
tion de conditionnement thermique amenant la feuille à sa température optimale
en vue te ~on ori ntation Les conditions opératoires de llévaporation (tempé-
rature, pre~ion, turée) peuvent facilement être déterminée~ par voie expérimen-
tale ca~ par ca~
Lorsque le solvant est substantiellement élimin~, la feuille pénètre, si
be~oin est, dans une in~tallation de conditionnement thermique puis est engagée
dan~ une in~tallation dlétirage mono- ou biaxial, la feuilleainsi étirée étant
en uite ramenee 80U- tension à une température inférieure à la température de ~ -
tranaition de ~econd ordre de sa résine con~titutive Si on le désire, la
feuill- orientée par étirage peut éventuellement être ondulee, par exemple en
exploitant la technique decrite dan~ lesbrevetsfrançais 2073691 déposé le
11.12.1970 ou 2137447 déposé le 9 5 l972 par la Demanteresse
Suivant un de de réalisation préférentielle du procédé suivant l'inven-
tion, on extrude en continu une feuille de matière plastique, on amène la
feuille extrudée ~ sa température t'orientation par passage entre des cylindres
; de conditionnement thermique, on enduit en continu la feuille conditionnée au
.~j
A
. . .
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moyen d'une solution de tr~itement ~nti- W, on vaporise ensuite le ~olvsnt de
la 801ution par pa~sage de la feuille ~nduite dans une enceinte m~inten~e ~ la
température d'orientation de la feuille traitée et on fait enfin passer la
feuille dan3 l'in8tallation d'orientation par étirage.
Ain8i qu'il e~t expoBé plu8 haut, on peut faire varier de nombreux
param~tres lors de l'application du procédé suivant 1'invention. Ceux-ci ont,
pour la plupart, une incidence sur l'épaisseur de la couche suparficielle à la
surface des feuille6 traitées suivant le procédé. De ce fait, on dispose de
nombreux moyens pour obtenir l'épAisseur que l'on souhaite. En général, celle-
~i est sup~rieure ~ 30 microns et de préférence comprise entre 60 et 150
microns.
Le proc~dé suivant l'invention peut, comme on l'a dit, être utilise pour
de nombreu~es applications. L'une des plus intéressantes est la protection
contre le rayonnement ultra-violet des plaques ondulées biorientees transparen-
te~, translucides ou opaques à base de polychlorure de vinyle,qui trouvent te
nombreux emplois dans 12 construction. De plus, il est bien évident que le
procédé suivant l'invention peut être appliqué à la production de tout autre
objet orienté par étirage tel qu'un film, une plaque, un profilé, un
voire un ruban~et pas s2ulement à la production de feuilles-au
sens strict de ce terme. On entend donc par feuilles tous les objets, en
générsl de très grande longueur, présentant au moins une surface plane avant l'o-
rientation par etirage.
Le procédé suivant l'invention est par ailleurs illustré par l'exemple de
r8alisation pratique qui va être exposé. Il est bien entendu que cet exemple
est donné à titre illustratif et ne peut entrainer aucune limitation de la
portée de la présente invention.
Exem~le
Au moyen d'une extrudeuse équipée d'une filière plate de 82 cm de largeur
on extrude en continu une feuille de polychlorure de vinyle, la température
de la filière étant comprise entre 200 et 220C. La feuille extrud~e est ensui-
te polie et refroidie par passage entre trois cylindres consécutifs maintenus
à une température de ll5C. La feuille au sortir des cylindre6 a une épaisseur
de 4,45 mm, une température de surface de 120C et ~e déplace à une vite6se te
1,3m/min.
La feuille ainsi conditionnée reçoit sur sa face supérieure une applica-
tion d'une solution comprenant 30 % de l,1,2-trichloréthane, 50 ~ de tétra-
chloréthyl~ne et 20 ~ de 2-hydroxy-4-méthoxyben~ophenone, lespourcentagesétant
exprimésen poid6. La solution est déposée à raison de 17,5 g/m de surface de
la feuille.
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1083319 :~
La feuille pa~ffe ensuite au travers d'une enceinte fer~e de 2 m~tres te
longueur dont l'entr~e est distante de 20 ~ 50 om de l'endroit o~ se fait
l'application. Cette enceinte est ~quip~e d'un ventilateur de circulation et
d'un ventilateur d'extraction et maintenue à une température de 120~C. Les
S vapeurs de ~olvants sont extraites de l'enceinte et condensée~ en vue de leur recyclage.
La feuille ~échée ps~se ensuite sur un train de cylindres d'étirage longi-
tutinal dont les vitesses sont réglée~ de façon ~ étirer longitudinalement la
feuille de 100 %, les cylindres t'~eirage étant maintenus à 115C. Les bords
de la feuille ainsi étirée sont alors saisis par des pinces montées sur une
install8tion d'étirage transversal qui étirent la feuille transversalement
d'un taux de 100 %. L'opération d'étirage tran~versal de la feuille e~t con-
duite dan~ une enceinte fermée et ventilée maintenue à 106C.
enfin la feuille biétirée, toujours mainten ~ par se~ bords au moyen te
pince~ d'étirage transversal, e~t introtuite dans une in~tallation d'ondulation
telle que décrite dans le brevet français 2137447 sus-mentionné et con~ue te
façon à donner une feuille onduléelongitudinalement,de proiil sinusoldal,d'une
largeur finale de 1,097 mètre et pré~entant un ~aux de sinuosité égal à 1,2.
L'ondul8 ainsi produit présente une résilience en traction à 20C égale à
1800 kgcm/cm2 qui deNeure inchangée après 36 mois d'exposition de la face
traitée a l'action tu rayonnement solaire.
A titre te comparaison un ondulé biorienté itentique mais non traité
pr~ente initialement une résilience en traction itentique qui,aprè~ 36 mois
t'expo~ition à l'action du rayonnement solaire en Belgique,chute a une valeur
25 de 720 kg~m/cm2 ;`
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