Brevet FR2007073A1 — publié le 19700102

La présente invention se rapporte d'une façon générale à la fabrication de produits tubulaires formés de deux ou plusieurs couches de matière plastique, et elle concerne plus particulièrement des filières d'extrusion destinées à la fabrication 5 de tubes et de pellicules stratifiés en matière plastique. Dans la fabrication de produits tubulaires en matière plastique, on utilise fréquemment une filière ayant un orifice circulaire à travers lequel on extrude la matière plastique fondue. On refoule fréquemment de l'air à travers la partie centrale 10 de la filière afin de maintenir le tube extrudé en matière plastique sous une forme tubulaire bombée Jusqu'au refroidissement. On fait ensuite passer le produit tubulaire entre des rouleaux de pincement afin de l'aplatir et obtenir ainsi une feuille de double épaisseur. On peut alors couper cette feuille en tronçons 15 de différentes longueurs pour la fabrication de sacs et d'objets analogues, ou bien on peut fendre le tube axialement et obtenir ainsi une matière en feuille ou en pellicule. On peut également utiliser la matière tubulaire extrudée, à la condition que son épaisseur soit suffisante et que les autres caractéristiques soient 20 adéquates, pour fabriquer des flacons, des récipients et des objets analogues par une technique de moulage par soufflage, comme il est décrit dans le brevet américain N° 3.082.484, ou bien on peut utiliser le produit tubulaire comme un tuyau ou une conduite. 25 En général, le produit tubulaire et la feuille ou pellicule qu'on obtient à partir de ce produit tubulaire sont formés en une seule matière plastique, par exemple en polyéthylène ou en une autre matière plastique facilement extrudable. Cependant, les produits fabriqués en une seule matière plastique ne 30 conviennent pas pour tous les usages. Ceci est dû au fait que la matière plastique peut ne pas convenir quand elle doit venir en contact avec de nombreux liquides et produits chimiques, quand" elle doit contenir certains produits liquides ou solides en raison de sa perméabilité élevée aux gaz ou aux vapeurs, ou en rai-35 son de l'impossibilité d'extruder le produit sans former de minuscules trous ("trous d'épingle"). En conséquence, pour de nombreux usages, il est recommandable de former des produits tubulaires en plusieurs couches stratifiées de matière plastique, les couches étant formées avec la même matière ou avec des matières 40 plastiques différentes. 69 13431 2 2007073 La technique antérieure décrit un certain nombre de filières d'extrusion coaxiales que l'on peut utilise* "pour la fabrication de produits tubulaires "stratifiés tels que des tuyaux et d'autres tubes en matière plastique de caractère plus mince. 5 On citera à cet égard les brevets américains Nos 3•223.761, 2.957.201, 2.501.690, 3.222.721, 2.574.555 et 2.809.393. En général, les filières d'extrusion coaxiales décrites dans ces brevets extrudent une couche tubulaire autour d'une couche tubulaire interne pour former ainsi un produit stratifié. Certains de ces 10 brevets utilisent le procédé précité à jet d'air pour maintenir le produit à la forme tubulaire bombée et former ainsi des feuilles ou des pellicules stratifiées, alors que d'autres brevets concernent la fabrication de produits tubulaires stratifiés coaxialement extrudés, comme des tuyaux et d'autres produits à 15 parois plus épaisses, par un procédé qui n'est pas celui du-Jet d'air. Bien que les filières coaxiales connues puissent être utilisées pour la fabrication de produits tubulaires stratifiés et de pellicules stratifiées, il serait avantageux et utile de 20 disposer de filières dotées d'une plus grande flexibilité afin que l'épaisseur des stratifiés ainsi que celle des produits stratifiés puissent être réglées selon la qualité des matières plastiques utilisées pour former le produit et aussi en fonction des propriétés que l'on désire conférer aux produits résultants. Par 25 suite, le principal but de la présente invention est de réaliser une filière perfectionnée d'extrusion coaxiale permettant de former des produits tubulaires stratifiés en matières plastiques ainsi que des pellicules ou feuilles formées à partir de tels produits tubulaires. 30 Selon la présente invention, une filière perfectionnée permettant d'extruder un tube stratifié en matière plastique comprend une tête de mandrin et un corps de filière associé à cette tête, présentant de© surfaces adjacentes séparées qui délimitent une zone annulaire se terminant par un orifice de 35 filière à travers lequel on peut extruder-un tube stratifié en matière plastique. Les surfaces "séparées de la tête du mandrin et du corps de la filière sont axialement-mobiles'T-liûnè-'par-rapport a l'autre de manière à faire varier de façon "uniforme l'épaisseur de la matière plastique^ stratifiée dans là-zone annulâirêAëè/ par 40 conséquent, à régler -dans une grande mesure l'épaisseur du produit 69 13431 3 2007073 tubulaire stratifié formé par la filière. Faisant partie de la filière, perfectionnée, ion premier moyen refoule une première matière plastique sous pression dans une première chambre de dis-.tribution h parois à partir de laquelle la matière s'écoule vers 5 un orifice et est façonnée en une première couche tubulaire qui est amenée en contact avec une seconde couche et ensuite dans la zone annulaire précitée. La filière comporte en plus un second ; moyen pour refouler une seconde matière plastique sous pression à une seconde chambre de distribution à parois et, ensuite, vers 10 un orifice qui façonne cette deuxième matière en une seconde couche tubulaire qui est amenée au contact de la face intérieure de la première couche tubulaire, pendant que les deux couches sont encore à l'état fondu et avant que l'une ou l'autre couche ne vienne en contact avec l'air ou une autre atmosphère oxydante. 15 On extrude ensuite le produit tubulaire stratifié à travers la zone annulaire et par l'orifice de la filière. Une autre caractéristique importante de la filière selon l'invention est constituée par un moyen permettant de modifier l'orifice qui est en communication avec la première chambre 20 de distribution, pour changer ainsi l'épaisseur de la première couche. Une autre caractéristique importante de l'invention est -un moyen associé à l'orifice qui communique avec la seconde chambre de distribution et ayant pour but de changer l'épaisseur : de la seconde couche. Suivant le mode de réalisation le plus avan-25 tageux de l'invention, la filière est munie de moyens pour régler indépendamment l'épaisseur de chacune des deux couches et pour régler l'épaisseur du produit stratifié pendant sa formation dans la zone annulaire et avant son extrusion à travers l'orifice de la filière. 30 La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe axiale d'un mode de réalisation d'une filière selon l'invention. 35 La figure 1a est une coupe longitudinale à plus grande échelle des orifices servant à former les couches de matière dans la filière de la figure 1. La figure 2 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation de la filière selon l'invention. 40 La figure 2a est une coupe longitudinale à plus grande 69 13431 4 2007073 échelle des orifices servant à former les couches de matière dans la filière de la figure 2. La figure 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la figure 2. 5 A la figure 1, on a représenté un corps 10 de filière ayant une forme sensiblement cylindrique mais présentant un extrémité avant agrandie 11. Le corps 10 de filière présente un alésage axial 9 qui est taraudé en 12 sur à peu près la moitié de sa longueur. L'extrémité avant du corps 10 de filière s'év se en 10 entonnoir de manière à former une surface conique 13 dirigée vers 1'extérieur. Dans le corps 10 est installé un mandrin 14 dont une partie de la longueur est filetée de manière à coopérer avec le taraudage 12 dans le corps de filière. Un écrou de réglage 15 principal. 15 est vissé sur le filetage 16 du mandrin 14 de sorte que le corps 10 et le mandrin 14 peuvent être réglés l'un par rapport à l'autre et qu'ensuite ils peuvent être bloqués solidement dans la position de réglage choisie. Sur l'extrémité arrière du mandrin 14 est monté un ensemble de raccordement 17. 20 Sur le côté du corps 10 est disposée une conduite 18 qui communique avec un conduit 19. Une matière plastique fondue est envoyée à travers la conduite 18 pour pénétrer dans un alésage 20 qui traverse axialement le mandrin 14 jusqu'à un point très proche de l'extrémité antérieure de ce dernier où cet alésage se 25 termine en 45. Quatre trous latéraux 21 laissent passer la matière plastique fondue de l'alésage 20 à une chambre de distribution 22. La chambre de distribution 22 fournit la matière plastique fondue à l'état fluide pour former la couche intérieure du produit tubulaire stratifié qui sera extrudé au moyen de la fi-30 lière. L'extrémité avant 23 du mandrin 14 est de diamètre réduit et porte un filetage extérieur 24 pour se visser dans la tête 25 du mandrin. Cette tête 25 présente un trou axial taraudé 46 pour permettre le vissage de l'extrémité 23 du mandrin 14. Des trous 26 35 sont pratiqués dans la tête 25 du mandrin pour permettre d'utiliser une clé ou un outil analogue en vue du réglage par vissage de la tête 25 sur l'extrémité du mandrin. La tête 25 est extérieurement de forme conique et présente une surface 27 qui est espacée d'une distance plus ou moins régulière de la surface 13 40 à l'extrémité du corps de la filière. « 5 2007073 69 13431 Une conduite 28 est vissée dans un bloc récepteur 29 monté sur le côté du corps 10 de la filière. Un trou concordant 31 est pratiqué dans le corps de la filière de sorte que la matière plastique fondue peut ainsi être introduit dans une cham-5 bre de distribution 30 à parois et entourant entièrement le mandrin 14. La longueur de la chambre de distribution 30 diminue périphériquement en direction du côté du mandrin opposé à celui qui comporte le trou d'alimentation 31. Une conduite 32 traverse toute la longueur du man-10 drin 14 et est disposée dans l'alésage 20, cette conduite étant assujettie en place à chaque bout du corps de la filière par des accouplements hydrauliques 33 et 3^. L'air est admis dans la conduite 32 par son extrémité 35 et sort sous pression à l'extrémité avant 36 de la filière pour fournir ainsi la pression piieu-15 matique nécessaire au maintien d'une bulle gonflée de matière plastique stratifiée. Bien entendu, si l'on extrude un produit tubulaire ayant une paroi épaisse, la distribution d'air par la conduite 32 devient superflue. A proximité de l'extrémité avant du mandrin 14 (voir 20 figures 1 et 1a), un anneau séparateur concentrique 42 est interposé entre la chambre de distribution 30 et la chambre de distribution 22 des matières plastiques respectives. L'anneau 42 a pour but de former les deux couches constituant le produit stratifié et, de plus, il permet de faire varier l'épaisseur de chacune 25 des couches grâce à un réglage axial du mandrin par rapport au corps 10 de filière et par rapport à la tête 25 du mandrin. Ainsi, si l'on maintient le mandrin 14 en position fixe par rapport au corps 10 et si l'on fait tourner la tête 25 du mandrin, on peut modifier l'épaisseur de l'orifice 41 destiné à former la couche 30 intérieure du tube stratifié. En même temps on obtient ùn réglage de 11 épaisseur de la zone annulaire 43 formée par la surface conique 27 de la tête du mandrin et la surface conique coopérante 13 de l'extrémité 11 du corps 10. On peut modifier l'épaisseur de la couche extérieure 35 en réglant par vissage la dimension de l'orifice 40, ceci en déplaçant axialement le mandrin 14 par rapport au corps 10. Pendant qu'on effectue cette opération, on peut maintenir la zone annulaire 43 à une dimension immuable où bien on peut simulta-i. -°nt le régler par vissage en déplaçant axialement la tête 25 40 di 'rin par rapport au corps 10 de filière. En conséquence, 69 13431 6 2007073 étant donné que le corps 10, le mandrin 14 et la tête 25 du mandrin sont tous réglables axialement par vissage les uns par rapport aux autres, il est possible d'obtenir un réglage de l'espace délimité par la zone annulaire 43, tout en réglant ■ 5 l'ouverture de l'un des orifices 40 ou 41 seulement, ou de ces deux orifices à la fois. Dans ces conditions on dispose d'une plus grande souplesse dans la fabrication de produits tubulaires stratifiés en matière plastique, car on peut augmenter ou diminuer à volonté l'épaisseur de la couche intérieure ou de la cou-10 che extérieure, l'une par rapport à l'autre et, de plus, on peut soumettre le produit stratifié, immédiatement après qu'il a été formé dans la filière, à une pression supplémentaire de guidage en vue d'augmenter la résistance de la liaison, au cours du passage de ce produit par la zone annulaire 43 et vers l'extérieur 15 à travers l'orifice 44 de la filière. La filière qui vient d'être décrite produit un écoulement concentrique de deux matières résineuses thermoplastiques ou plastiques différentes, permet d'obtenir deux couches distinctes de matière plastique et ensuite stratifié ces deux cou-20 ches l'une à l'autre pendant qu'elles sont encore à l'état fondu et avant que les surfaces coopérantes des deux couches n'aient la possibilité de venir en contact avec l'air ou avec une autre atmosphère ou matière oxydante dont l'action serait fâcheuse pour une liaison efficace. Les écoulements laminaires des résines 25 restent séparés pendant la formation des couches et pendant la stratification du produit, ainsi que pendant le passage ultérieur du stratifié à travers la zone annulaire et hors de l'orifice de la filière. On obtient une liaison de qualité supérieure sans mélange entre les deux couches séparées de matière plastique. 30 La nouvelle construction de la filière sépare les ma tières plastiques jusqu'au moment où elles sont mises en contact si bien que des différentes températures de fusion, pression et viscosités ne posent aucun problème.pendant la formation des deux couches distinctes et pendant la stratification ultérieure 35 de ces couches l'une à l'autre. Outre la possibilité_■ de régler les épaisseurs des couches au moyen des orifices réglables 40 et 41, résultat qu'on obtient du-fait que le corps de la filière est assemblé par vissage avec le mandrin et que la tête du mandrin 25 est également assemblée par vissage avec l'extrémité'23 40 du mandrin, on. peut également effectuer un réglage supplémentaire 69 13431 7 2007073 de l'épaisseur des couches en modifiant la vitesse des extru-deuses qui fournissent les matières thermoplastiques fondues à la filière. Etant donné que les orifices 40 et 41 sont disposés essentiellement au point de stratification ou à proximité immé-5 diate de ce point, les différences de pression des deux matières plastiques ne se traduisent pas par des courants de retour. La nouvelle construction de la filière permet des différences importantes de pression entre deux matières plastiques en cours de stratification. 10 Les figures 2, 2a et 3 représentent un second mode du réalisation d'une filière selon l'invention. La filière est formée en partie d'un corps 50 de filière sensiblement cylindrique, et en partie d'un anneau 51 installé à l'extrémité avant du corps 50. Une série de vis de réglage 52 sont disposées ra-15 dialement dans l'anneau 51 pour permettre de régler une bague 53 comme on l'expliquera plus en détail dans ce qui suit. Dans un alésage circulaire 49 du corps 50 de filière, est monté un manchon déflecteur 5^. Dans le manchon déflecteur 5^ est disposé un mandrin 56 percé d'un alésage intérieur axial 57 20 sur la majeure partie de sa longueur. La matière plastique fondue est introduite dans l'alésage 57 par une conduite 58 accouplée à un connecteur 59 à l'aide d'un raccord 60. La matière plastique fondue s'écoule à travers un trou 61 ménagé dans le connecteur 59 et ensuite elle s'écoule à travers des trous alignés qui sont 25 pratiqués dans le manchon déflecteur 5^ et dans la paroi du mandrin. La matière plastique fondue s'écoule ensuite vers l'avant à travers l'alésage 57 et pénètre dans des orifices latéraux 62 qui communiquent avec une chambre de distribution 63 de matière plastique. 30 L'extrémité postérieure 64 du mandrin 56 est exté rieurement filetée en 69 pour recevoir un écrou de blocage 65 qui est taraudé. Une bride de retenue 66 s'ajuste sur et autour de l'écrou 65 et est fixée en place par des vis de blocage 67. Une vis de blocage 68 traverse le corps 50 de filière et le man-35 chon déflecteur 54 pour venir en contact avec le mandrin et assurer ainsi la position correcte du manchon déflecteur par rapport, à la fois, au corps de filière et au mandrin Au moyen d'une conduite 70 réunie par un raccord 71 à un connecteur 72, la matière plastique à l'état fluide est 40 refoulée sous pression à travers un trou 73 pour arriver dans 69 13431 2007073 une chambre de distribution 7^ délimitée par une paroi. L'extrémité postérieure du mandrin 56 est fermée à l'aide d'un écrou 80 qui se visse sur cette extrémité et vient s'appliquer hermétiquement contre une bague torique 81 de manière 5 à établir un joint étanche. Une conduite 82 refoule de l'air à travers 1'écrou 80 dans un alésage 83 du mandrin. Cet alésage 83 traverse entièrement le mandrin et rencontre un trou 84 de passage d'air formé axialement dans la tête 85 du mandrin. L'extrémité avant du mandrin 56 est de diamètre réduit 10 et est extérieurement filetée en 86 pour recevoir la tête 85 de mandrin en prise réglable par vissage. Une bague torique 87 eet logée dans une gorge pratiquée à l'intérieur de la tête 85 et elle a pour but de favoriser l'établissement d'un joint étanche. Des trous 88 formés dans l'extrémité de la tête 85 permettent 15 l'utilisation d'une clé ou autre outil afin de régler par vissage la tête du mandrin sur l'extrémité du mandrin, en faisant ainsi varier l'orifice 89 et, en même temps, l'intervalle ou jeu 90 entre la surface terminale tronconique 91 de la tête 85 du mandrin et une surface complémentaire 92 formée dans la bague 53. 20 Une première matière plastique provenant de la cham bre de distribution 63 est refoulée autour d'une protubérance 93 de séparation et hors de l'orifice 89 pour former ainsi la couche intérieure du stratifié. Une autre matière plastique liquide est refoulée à travers la chambre de distribution 74 et à travers 25 un orifice annulaire 94 de manière à constituer la couche extérieure. Les deux matières plastiques liquides se rencontrent dans une zone 95 et sont amenées en contact intime mutuel pendant qu'elles sont encore fondues et sont à l'abri de toute substance oxydante, par exemple de l'air, dont la présence aurait détérioré 30 la capacité de liaison entre les deux couches plastiques. Pendant qu'il est encore fondu, le produit stratifié progresse à travers la filière, passe par la zone annulaire 90 et sort par un orifice de filière 96 pour former ainsi un produit stratifié 97. Le produit stratifié tubulaire 97 est maintenu en forme au moyen de 35 l'air introduit sous pression par l'orifice 84. Les vis de réglage 52 déplacent la bague 53 radialement par rapport au mandrin et permettent ainsi un réglage de nature à obtenir line épaisseur uniforme pour la couche extérieure ainsi qu'une épaisseur uniforme pour le stratifié tout entier. L'épais-40 seur de l'orifice 94 est essentiellement immuable mais on peut 69 13431 » 2007073 changer l'épaisseur de la couche extérieure en augmentant ou en diminuant le débit de la matière plastique vers la chambre de distribution 7^. Le jeu de l'orifice 89 est réglable en déplaçant par vissage la tête 85 du mandrin par rapport au mandrin 56. 5 Les deux filières qui viennent d'être décrites peu vent servir à stratifier deux couches de la même matière thermoplastique ou de deux matières différentes. On obtient un produit spécialement intéressant quand la couche intérieure est en polyéthylène de faible densité et que la couche extérieure est 10 en nylon. Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. 69 13431 10 2007073 REVENDICATIONS 1.- Filière servant à extruder tin tube stratifié en matière plastique, caractérisée en ce qu'elle comprend une tête de mandrin et un corps de filière associé à cette tête, présen- 5 tant des surfaces adjacentes séparées de manière à délimiter une zone annulaire qui se termine par un orifice de filière à travers lequel on peut extruder un tube stratifié en matière plastique, lesdites surfaces séparées étant axialement mobiles l'une par rapport à l'autre de manière à faire varier de façon uniforme 10 l'épaisseur de la zone annulaire ; un moyen pour amener une matière plastique sous pression dans une première chambre de distribution à parois ; un orifice qui communique avec la première chambre de distribution et dont le but est de former la matière plastique en une première couche tubulaire et d'amener cette 15 première couche tubulaire dans la zone annulaire ; un moyen pour amener une matière plastique sous pression dans une seconde chambre de distribution à parois ; et un orifice qui communique avec la seconde chambre de distribution et dont le but est de former la matière plastique en une seconde couche tubulaire et d'amener 20 cette seconde couche tubulaire dans la zone annulaire pour la mettre en contact avec la face intérieure de la première couche tubulaire. 2.- Filière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour modifier les dimensions de 25 l'orifice qui communique avec la première chambre de distribution en vue de changer l'épaisseur de la première couche. 3.- Filière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour modifier les dimensions de l'orifice qui communique avec la seconde chambre de distribution en 30 vue de changer l'épaisseur de la seconde couche. 4.- Filière selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'aussi bien l'orifice qui communique avec la première chambre de distribution que l'orifice qui communique avec la seconde chambre de distribution sont des orifices variables. 35 5.- Filière selon les revendications 1 et 4, carac térisée en ce qu'un anneau séparateur est disposé de façon axialement mobile entre la première et la seconde chambre de distribution, ledit anneau délimitant un orifice variable qui communique avec la première chambre de distribution pour former la matière 40 plastique en une première couche tubulaire et amener cette couche 69 13431 11 2007073 dans la zone annulaire et ion second orifice variable qui communique avec la seconde chambre de distribution pour former la matière plastique en une seconde couche tubulaire et amener cette seconde couche dans la zone annulaire pour la mettre en contact 5 avec la face intérieure de la première couche tubulaire. 6.- Filière selon la revendication 5* caractérisée en ce que le mouvement axial de l'anneau séparateur simultanément augmente la dimension de l'un des orifices et réduit la dimension de l'autre orifice. 10 7.- Filière servant à extruder un tube stratifié en matière plastique, caractérisée en ce qu'elle comprend un mandrin longitudinal ; une tête de mandrin de forme tronconique montée axialement sur l'extrémité du mandrin ; un corps de filière qui entoure le mandrin et présente une surface intérieure tronconique 15 entourant la tête tronconique du mandrin à distance de cette dernière de façon à délimiter ainsi une zone annulaire qui se termine dans un orifice de filière à travers lequel on peut extruder un tube stratifié en matière plastique ; une première chambre de distribution de matière plastique délimitée par le mandrin et 20 par le corps de filière et comportant un orifice pour former une première couche tubulaire de matière plastique introduite dans cette chambre et fournir cette couche à la zone annulaire ; et une seconde chambre de distribution de matière plastique délimitée par le mandrin et la tête du mandrin et comportant un orifice 25 pour former une seconde couche tubulaire de matière plastique et fournir cette couche à la zone annulaire pour la mettre en contact avec la première couche tubulaire, ladite tête de mandrin tronconique éteint axialement mobile par rapport à la surface intérieure tronconique du corps de filière pour modifier la dimension 30 de la zone annulaire et l'ouverture de l'orifice de la filière. 8.- Filière selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tête du mandrin est acialement mobile par rapport au mandrin et au corps de 3a filière. 9.- Filière selon la revendication 7, caractérisée en 35 ce qu'elle comporte un moyen pour changer les dimensions de l'orifice qui communique avec la première chambre de distribution, afin de changer l'épaisseur de la première couche. 10.- Filière selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen pour changer la dimension de 69 13431 12 2007073 l'orifice qui communique avec la seconde chambre de distribution pour modifier ainsi l'épaisseur de la seconde couche.