Brevet FR2004112A1 — publié le 19691121

La présente invention concerne une t#te d'injection pour la réalisation de feuilles en gaine plastiques, en particulier de gaines de grand diamètre. À partir de telles feuilles qui, mises à plat, présentent une grande largeur, on prépare de préférence au moyen d'une ou plusieurs coupes de séparation longitudinales des feuilles planes ayant une largeur qu'il n'est pas possible d'obtenir sur des machines à extrusion pour feuilles planes de type usuel.Un autre avantage important offert par les feuilles planes fabriquées par extrusion-soufflage suivie d'une coupe de séparation longitudinale est que, pour une meme épaisseur, ces feuilles présentent par rapport aux feuilles planes ordinaires une plus grande solidité en raison de l'étirage auquel sont soumises les feuilles en gaine. Dans certains cas particuliers, on a besoin par exemple de feuilles planes de 10 mètres de largeur. Si on ne doit exécuter qu'une seule coupe de séparation longitudinale, la feuille en gaine correspondante doit avoir un diamètre d'environ 3,20 mètres si on admet un rapport de soufflage normal, c'est-à-dire un rapport diamètre/étirage d'environ 1/2,5, il faut alors utiliser une tête de soufflage de feuilles ayant un diamètre de filière d'environ 1,30 m. Avec des largeurs nominales aussi grandes, mais aussi déjà avec des t8tes d'injection plus petites d'un diamètre nominal d'environ 0,25 m à 0,3e..m, les tettes de type habituel avec pointe de mandrin, porte-barrettes à barrettes dirigées radialement et avantcorps de mandrin ainsi qu'avec une enveloppe de longueur correspondante ont un poids très élevé. Outre les difficultés de manipulation de pièces aussi lourdes pour le nettoyage et le montage, les problèmes posés par le chauffage et le réglage de la température de ces masses importantes est difficile à résoudre. Gracie à différentes formes de construction connues, on a déjà tenté de surmonter ces difficultés. Dans un dispositif connu,- pour éviter les forces de séparation hydraulique élevées qui peuvent par exemple entre de l'ordre du minier de tonnes dans une tête de soufflage de feuille ayant un diamètre de filière de 1 mètre, on a, en partant du canal central d'entrée de matériau, percé des canaux répartiteurs se dirigeant en étoile vers l'extérieur qui débouchent dans un canal collecteur annulaire ayant sensiblement la dimension du diamètre nominal de la tête d'extrusion.L'inconvénient que présente ce type de dispositif est la grande distance séparant les uns des autres les débouchés de canaux répartiteurs dans le canal collecteur annulaire, distance qui ne peut être compensée malgré des mesures particulières, par exemple en disposant des éléments de retenue appropriés derrière les débouchés de canaux distributeurs, de sorte que les tolérances de feuille ne peuvent être satisfaites. De plus, le nettoyage des canaux répartiteurs de grande longueur est difficile a effectuer. Dans un autre genre de dispositif on a prévu pour améliorer la répartition#s masses èt par conséquent les tolérances de feuille, un disque mandrin -ou disque intérieur plat fixé dans une botte plate en forme de pot au moyen de plusieurs vis à charge élevée, ce disque intérieur présentant sur sa face intérieure des canaux fraisés qui vont en se ramifiant vers l'extérieur dans le sens radial et débouchent dans un canal collecteur annulaire situé à l'ex- térieur. Un point remarquable de ce dispositif est la présence, entre les ramifications de canaux, d'il#ts de longueurs différentes dont la plus grande longueur correspond approximativement au rayon du canal collecteur annulaire, Un inconvénient de ce dispositif est que son prix de revient est très élevé, en particulier en raison du fraisage et du polissage des canaux ramifiés; de plus, le nettoyage des canaux demande énormément de temps. Mais l'inconvénient le plus sérieux est effet produit par les longs iltts entre les canaux. La longue séparation ainsi provoquée de la masse plastique fondue entratne par suite de modifications chimiques de la masse fondue la formation locale dans la feuille de bandes qui commencent derrière les points de confluence et qui, pour des genres de matière plastique déterminés, peut amener la feuille à se déchirer en bandes longitudinales séparées. Cette formation de bandes derrière les pièces de la tette d'extrusion qui séparent le flux de matériau a deux causes.Tout d'abord, dans les couches limites qui s'écoulent plus lentement, la masse fondue qui se trouve le long des surfaces des dits éléments de séparation est exposée à l'influence de la chaleur de la paroi plus longtemps que la partie de la masse fondue qui s'écoule au milieu du canal. I1 en résulte une modification chimique de la masse fondue telle que par exemple une décomposition partielle ou une certaine réticulation de la matière plastique, La longueur des éléments en question et par conséquent la durée de la séparation de la masse fondue exerce une influence directe sur l'ampleur du phénomène de formation de bande D'autre part, pour certaines matières plastiques déterminées, le même effet est provoqué par la surface métallique des pièces de la tête d'injection, par suite de leur action catalytique sur la masse fondue, ce qu'on ne peut éviter qu'en munissant les surfaces en question de revêtements n'exerçant pas d'action chimique, titis la mise en place d'un tel revêtement dans les canaux ramifiés est une opération d'autant plus coûteuse qu'elle doit être renouvelée à de intervalles de temps déterminés. La présente-invention évite les inconvénients des têtes d'injection connues utilisées pour réaliser des feuilles en gaine à grand diamètre, et elle propose une tette d'injection présentant un rendement supérieur aux tettes d'injection connues, dont le prix de revient est inférieur et qui est plus facile à nettoyer.L'invention s'applique à une tête d'injection destinée à la fabrication de feuilles plastiques en gaine, comportant une botte en forme de pot avec un canal d'entrée central pour la masse plastique fondue, une partie intérieure en forme de disque et plusieurs vis ou organes analogues à axes parallèles et servant à assembler le disque intérieur avec la botte; cette invention est caractérisée en ce qu les surfaces de la botte et du disque intérieur qui sont disposées dans le sens radial et dirigées l'une vers l'autre sont d'une fa çon générale lisses et sont maintenues à une certaine distance l'une de l'autre par-des pièces d'écartement identiques entre elle ces pièces d'écartement ayant une faible longueur dans le sens radial et étant disposées sur au moins un cercle concentrique à l'ax de la tete d'injection, suivant un écartement régulier. Selon un développement de 11 invention, les pièces d'écartemen peuvent être disposées sur plusieurs cercles concentriques, et dan ce cas les pièces d'écartement des cercles qui se succèdent dans 1 sens radial sont décalées réciproquement dans le sens circonférentiel de telle façon que les pièces d'écartement de cercles diffé -rents ne soient pas alignées les unes derrière les autres dans le sens radial Selon un développement avantageux, les pièces d'écartement se présentent sous la forme de douilles amovibles entourant les vis d'assemblage et elles comportent deux arêtes vives parallèles à leur axe dirigées vers l'intérieur et vers l'extérieur dans le sens radial, et deux faces latérales lisses et arrondies, les surfaces des éléments d 'écartement qui guident ##écoulement du ma- matériau peuvent être revêtues d'une couche de polytétrafluoréthylène ou d'un autre matériau anti-adhérent résistant à l'usure. Grâce à leur faible longueur et à leur profil favorable au moint de vue écoulement des fluides, les éléments d'écartement suivant l'invention ne provoquent chaque fois qu'une séparation de courte durée de la masse fondue. L'effet ainsi obtenu auquel vient s'ajouter l'effet obtenu par le revêtement anti-adhérent des surfaces des pièces d'écartement jouant un rôle de guidage de l'écou liement du leater-iau permet d'éviter les influences dont il a été question plats haut de la couche limite habituelle et l'action de catalyse des surfaces métalliques des pièces incorporées.En outre, la repartîtion prévu par l'invention pour les pièces d'écartement donne laassurance que chaque filet d'écoulement de matériau dans le sens radial n'est séparé qu'une seule fois. De plus, l'invention permet de simplifier notablement la fabrication du dispositif parce que la toits en forme de pot et le disque intérieur sont de simples pièces tournées sans travail cottes de fraisage. les pièces d'écartement peuvent être faites en coulée de précision de sorte que seule est nécessaire la rectification plane des faces frontales portantes. La mise en place de la couche anti-adhérente sur les pièces d'écartement est une opération beaucoup moins cot- teuse et beaucoup plus simple que l'application d'une couche sur des éléments de botte munis de canaux fraisés ou analogues.En ce qui concerne alentretien de la tête d'injection suivant l'invention, il y a encore lieu de noter qu'après avoir desserré les vis d'assemblage, on peut enlever le disque intérieur et les différentes pièces d'écartement de sorte que les surfaces lisses de la botte et du disque intérieur qui jouent un rôle de guidage de matériau peuvent être facilement nettoyées, Lorsque la couche anti-adhérente des pièces d'écartement est usée après un long usage, on peut utiliser un second jeu de pièces d'écartement tenu en réserve à cet effet, de sorte qu'il n'y a pas de chute de production pendant la mise en place d'un nouveau revêtement sur les pièces d'écartement usées. Selon un développement de l'invention, la distance entre le fond de la botte et la face du disque intérieur tournée vers lui peut aller en diminuant vers ltextérieur dans le sens radial de sorte que la hauteur libre de l'espace dans lequel circule le matériau va en diminuant régulièrement vers l'extérieur dans le sens radial à partir du canal d'entrée de façon à obtenir par exemple des vitesses d'écoulement sensiblement égales, La diminution de hauteur peut s'effectuer de façon régulière en donnant la forme d'un cane aplati au fond de la botte et/ou du disque intérieur, ou bien par gradins entre les anneaux de pièces d'écartement. Avec un tel mode de réalisation, les pièces d'écartement doivent avoir des hauteurs différentes. De plus, suivant l'invention, les arrivées d'air de soufflage et les conducteurs chauffants peuvent passer à travers quelques unes des -pièces d'écartement. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure I représente en coupe axiale une tette d'injection suivant l'invention, et les figures 2 à 4 représentent partiellement des coupes effectuées suivant la ligne Il-Il de la figure I dans trois tetes d'injection de dimensions différentes. Une presse à extrusion non représentée refoule la masse plastique fondue par le raccord i dans la tête d'extrusion-soufflage qui travaille de préférence verticalement vers le haut. Passant par le canal 2, la masse fondue pénètre dans la boite plate en forme de pot 3. Sous l'action du tampon déflecteur 4, la masse fondue est déviée dans le sens radial vers l'extérieur et envoyée dans l'espace de guidage de matériau 5 qui se forme entre le fond de la boute 3 et le disque intérieur plat 6 grâce aux pièces nIé cartement 8 dont la forme favorise l'écoulement des fluides et qui sont disposées chacune autour d'une vis de retenue 7.Les pièces d'écartement 8 qui présentent une arête effilée vers l'avant et vers l'arrière dans le sens d'écoulement et des faces latérales arrondies sont montées amovibles et bloquées chacune dans leur position correcte par deux chevilles 9. La forme et la longueur radiales sont identiques pour toutes les pièces d'écartement 8. Leurs faces supérieures assurant le guidage du matériau sont munies dtune couche anti-adhérente résistante à l'usure, de préférence en polytétrafluoréthylène stratifié0 Après avoir traversé l'espace de guidage de matériau 5, la masse fondue pénètre dans l'espace collecteur annulaire 10 et est formée en feuille en gaine 12 en sortant par la filière annulaire 11. Pour pouvoir introduire l'air de soufflage destiné à étirer la feuille en gaine est prévu un tube d'injection d'air 13 qui passe à travers le canal d'une pièce d'écartement 8 et est raccordé à une soupape à air 14. De la m#me façon, les cibles de chauffage et de mesure de température pour l'élément chauffant de disque intérieur 15 passent de façon non représentée à travers une autre pièce d'écartement 8. Le chauffage du corps de tette d'injection 3 s'effectue par ailleurs au moyen des éléments chauffants 16 et 17. Comme le montrent les figures 2 à 4, il ne se trouve qu'une pièce d'écartement 8 sur chacun des rayons répartis de façon uniforme, représentés en tirets et points, de sorte que chaque filet d'écoulement de la masse fondue n'est divisé qu'une seule fois et pour un court laps de temps. Ce résultat est obtenu du fait que les pièces d'écartement situées sur les cercles concentriques à rayons différents sont décalées les unes par rapport aux autres d'un cercle à l'autre dans le sens circonférentiel. La hauteur libre de l'espace de guidage de matériau 5 pourrait aller en diminuant de façon régulière dans le sens radial vers l'extérieur à partir du canal d'entrée 2, pour obtenir des vitesses d'écoulement p ar exemple approximativement égales, Dans ce cas, la diminution de hauteur peut s'effectuer soit de façon progressive en donnant aux pièces 3 et/ou 6 la forme d'un fond en ctne 8plat ti, soit par gradins successifs entre les cercles de pièces d'écartement. Les pièces d'e'cartement 8 devront alors avoir des hauteurs différentes. On n'a pas représenté à la figure 1 un dispositif de centrage d'embouchure qui se présente sous une forme connue en soi. RDHVEI#ICÂTIONS 1 - Tête d'injection pour la fabrication de feuilles en gaine plastiques comportant une botte en forme de pot avec un canal d'entrée central pour la masse plastique fondue, une partie intérieure en forme e disque et plusieurs vis ou éléments analogues à axes parallèles destinées à assembler la partie intérieure avec la bot- te, caractérisée en ce que les. faces de la boute et du disque intérieur disposées dans le sens- radial qui se font face mutuellement sont d'une façon. générale lisses et maintenues à une certaine distance l'une de l'autre par des pièces d'écartement identiques les unes aux autres qui présentent une faible longueur dans le sens radial et sont disposées suivant une répartition uniforme sur au moins un cercle concentrique à l'axe de îa-tgte d'injection, 2 - ete d'injection suivant revendication 1, caractérisée en ce que des pièces d'écartement sont disposées sur plusieurs cercles concentriques, les pièces d'écartement des cercles se succédant dans le sens radial étant décalées réciproquement dans le sens circonférentiel de telle façon que les pièces d'écartement de cercles différents ne soient pas placées les unes derrière les autres sur un mtme rayon. 3 - Eête d'injection suivant revendicatiom 1 ou 2 caractérisée en ce que les pièces d'écartement se présentent sous forme de douilles amovibles entourant les vis d'assemblage entre le disque intérieur et la boute. 4 - Tête d'injection suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pièces d'écartement présentent deux arêtes parallèles à l'axe dirigées dans le sens radial respectivement vers l'intérieur et vers l'extérieur, et deux faces latérales lisses - arrondies. 5 - ête d'injection suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les surfaces de pièces d'écartement assurant le guidage du matériau sont revêtues d'une couche de tolytétra fluoréthylène ou d'un autre matériau anti-adhérent et résistant à 1 1usure0 6 - T#te d'injection suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la distance entre le fond de la botte et la face du disque intérieur qui lui fait face va en diminuant dans le sens radial vers l'extérieur. 7 - Tête d'injection suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les conduites 'd-'#arrivée d'air de soufflage et les câbles de chauffage et de mesure de température passent à travers quelques unes des pièces d'écartement.