Brevet FR2004120A1 — publié le 19691121

La présente invention concerne un procédé de refroidissement et un dispositif de refroidissement à grande puissance de refroidissement pour le refroidissement de feuilles plastiques continues en gaine, de préférence à parois épaisses, obtenues par procédé d'extrusion-soufflage telles qu'on en a besoin par exemple pour sacs en matière plastique non soutenus et objets fabriqués analogues. La vitesse de sortie élevée nécessaire pour une fabrication économique de telles feuilles suppose un refroidissement de la gaine plasti)## à effet-intensif pour éviter que la feuille en - gaine ne se colle ou se bloque par suite de températures de feule le trop élevées. C'est ainsi que, par exemple, quand on traite des feuilles en gaine en polyéthylène, la température doit être ramenée en dessous de 4000 avant que la gaine puisse etre mise à plat. Pour obtenir la puissance de refroidissement voulue, il est nécessaire, en plus du refroidissement habituel de la face extérieure de la feuille en gaine, de procéder également au refroidissement de la face intérieure de la gaine. butant donné les iXf- ficultés rencontrées pour faire passer le fluide réfrigérant#par la tête de soufflage portée à haute température, le refroidissement intérieur de la feuille en gaine n'a jusqu'à maintenant guère effectué autrement qu'au moyen d'ampoules de refroidissement refroidies par eau ou de serpentins tubulaires.Mais il s'est avéré que les feuilles refroidies de cette façon présentent des qualités physiques très mauvaises; par exemple, elles sont diffa cilement soudables et elles n1 ont qu'une faible résissare2 au perçage et au choc. Jusqu'à maintenant, les tentatives faites pour mettre en oeuvre le procédé bien meilleur de refroidissement intérieur pai air ont échoué, surtout pour la raison qu a l'augmentation néces- saire du débit de circulation d'air pour obtenir le refroidisse ment intérieur vient s'opposer la trop faible résistance à la pression de la gaine encore à 11 état plastique dont l'étirage nécessite une pression intérieure qui n'ait que de 5 à 10 mm de colonne d'eau. La présente invention propose un procédé pour le refroidisse- ment par air d'une feuille en gaine plastique chi-enue par souS= flage au moyen d'une tête de soufflage, ainsi qu'un dispositifs adapté à la mise en oeuvre de ce procédé qui permettent un refr- dissement intensif de la feuille en gaine et par conséquent une vitesse de sortie supérieure à celle qu'on pouvait obtenir åus- qu'à maintenant avec le refroidissement par air. Le procédé proposé par l'invention est caractérisé en ce que, au moyen d'une conduite d'air de refroidissement passant à travers la tête de soufflage, de l'air de refroidissement est introduit dans la feuille en gaine sous une pression telle que la pr sion d'air à l'intérieur de la gaine est supérieure à la pression de soufflage nécessaire pour l'étirement de la gaine encore à l'é- tat plastique auquel stoppose la pression atmosphérique, et en ec que, dans la zone du parcours de refroidissement, la è#ille en gaine est soumise sur sa face extérieure à l'action d'un courant d'air froid dont la px-~ssion est inférieure à la pression d'air régnant à l'intérieur de la feuille en gaine d'une quantité égale à la surpression nécessaire pour l'étirage. Etant donné que la feuille en gaine est soutenue par la pression de lais de refroidissement extérieur qui est supérieure à la pression atmosphéri- que, et que la surpression intérieure n'est supérieure a la sur- pression extérieure que de la quantité nécessaire à l'étirage de la feuille en gaine, cet étirage s'effectue de la meme façon-qu' il était procédé habituellement jusqu'à maintenant, mais il est accompagné d'un refroidissement extérieur et intérieur permettant un refroidissement notablement plus intense qu'avec les procédés connus jusqu'à maintenant. le dispositif proposé par l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une dhe mise tubulaire entourant à l'extérieur la feuille en gaine à une faible distance de celle-ci et s'étendant à partir de la filière de la tête de soufflage sur une longueur au moins égale à la distance entre la ligne de solidification de feuille plastique et la filière, cette chemise tubulaire étant raccordée à une source d'air comprimé pour l'air de refroidissement extérieur. GrEce à la chemise tubulaire est maintenue une pression d'air de refroidissement extérieur supérieure à la pression atmosphérique tout en permettant une circulation intense d'air de refroidissement le long de la face extérieure de la feuille en gaine. Suivant un développement de l'invention il est prévu, pour amener l'air de refroidissement intérieur, un tuyau arrivée d'air traversant la filière de la tette de soufflage et s'étendant sensiblement sur la même longueur que la chemise tubulaire, et il est prévu--entre ce tuyau et la filière de la tête de soufflage une ou plusieurs lu misères de sortie d'air. Blair de refroidissement intérieur sort donc dans la feuille en gaine à l'extrémité supérieure du tuyau d'arrivée d'air et balaie la paroi intérieure de la feuille en gaine en s'écoulant dans le sens opposé au sens de déplacement de cette feuille jusqu'a ce u'il s'échappe de la tête de soufflage dans l'atmosphère en passant + es lumières de sortie d'air qui affectent de préférence la forme due + l annulaire entourant le tuyau d'arrivée d'air.Pour augmenter la l'air et par conséquent l'effet de refroidissement sur la facèĭntérieure#de feuille, un mode de réalisation judicieux de l'invention prévoit que le tuyau d'arrivée d'air s'élargit en forme de cône à la suite de la tête de soufflage puis est ensuite de forme cylindrique jusqu'à son extrémité, le diamètre de la partie cylindrique étant légèrement inférieur au diamètre-de la filière annulaire de la tête de soufflage. De cette façon au moment de la mise en marche de l'installation, il est encore possible de relever la feuille tubulaire qui, initialement, n'est pas étirée, et on crée pour l'air de refroidissement intérieur qui se dirige vers le bas un espace annulaire étroit entre la feuille plastique et le tuyau d'arrivée d'air. Suivant une autre proposition de l'invention , on utilise une tête de soufflage de feuille avec arrivée latérale de la masse plastique fondue parce qu'avec une tête de soufflage de ce genre l'introduction et l'évacuation de l'air de refroidissement ne présentent aucune difficulté. De plus, suivant un développement de l'invention, l'orifice de sortie à ltextrémité du tube d'arrivée d'air peut comporter des tôles de guidage ou chicanes dirigées tangentiellement, qui impriment un mouvement rotatif à l'air se dirigeant vers le bas. Suivant une autre proposition de l'invention peuvent être disposés à l'intérieur de la chemise tubulaire, pour guider la feuille en gaine, plusieurs anneaux supports dont la surface a un faible coefficient de frottement par rapport au matériau plastique. La chemise tubulaire peut être fixée à la bague de refroidissement extérieure de la tête de soufflage de feuille. Mais elle peut être également fixée à une bague de refroidissement à son extrémité supérieure et être ainsi alimentée en air de refroidissement à contre-courant, l'air de refroidissement sortant alors en bas par une fente entre la chemise tubulaire et la sur face de la tête de soufflage.Suivant une autre proposition de l'invention, la chemise tubulaire peut être en deux parties de telle façon que la chemise tubulaire fixée sur la bague de refr- dissement extérieure de la tête de soufflage de feuille s'étend sur une longueur sensiblement égale à une fois et demie la distance entre la ligne de solidification de feuille et la filière de la tête de soufflage, tandis qu'une deuxième chemise tubulaire supérieure disposée au-dessus de cette première chemise tubulaire est alimentée à partir d'une bague de refroidissement disposée à son extrémité supérieure en air de refroidissement qui s'écoule 8 contre-courant vers le bas le long de la feuille en gaine, les deux courants d'air de refroidissement s'échappant à l'extérieur par une fente ménagée entre les deux chemises tubulaires. tes 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 1 représente schématiquement et partiellement en coupe un dispositif suivant l'invention pour la fabrication de feuilles plastiques en gaine continue, et - la figure 2 représente un détail d'une variante de réalisation. Suivant le mode de réalisation choisi et représenté à la figure 1, la masse plastique fondue refoulée par la boudineuse 1 est formée en feuille en gaine 3 par la tête de soufflage de feuille 2. De préférence, le bec de la tête de soufflage est monté rotatif, ce qui est indiqué schématiquement par le moteur-réducteur 4. Au-dessus de la tête de soufflage de feuille 2 est disposée la bague de refroidissement 5a, 5b, équipée de préférence d'une partie intérieure rotative Sa, dont l'air de refroidissement est refoulé au moyen d'une soufflerie à haute pression 6. Sur la partie rotative 5a de la bague de refroidissement est montée une chemise tubulaire amovible 7 qui entoure la feuille plastique en gaine à une faible distance radiale de celle-ci, sur une longueur au moins égale à la distance entre la ligne de sodification de feuille et la filière de tête de soufflage, mais de préférence égale au double ou au triple de cette distance. Pour le refroidissement intérieur, l'air de refroidissement venant d'une soufflerie 8 est amené par un tuyau intérieur 9 traversant la tête de soufflage 2 dans un long tuyau d'arrivée d'air 10 dont la longueur est sensiblement égale à la longueur de la chemise tubulaire extérieure 7 et qui comporte à son extrémité l'orifice de sortie d'air-avec des tôles de chicane 11 disposées de préférence tangentiellement et imprimant ainsi à l'air qui se dirige vers le bas un mouvement de rotation.Pour augmenter la vitesse de l'air et par conséquent l'effet de refroidissement le long de la face intérieure de la feuille en gaine, le tuyau d'arrivée d'air 10 à l'intérieur de la feuille en gaine 5 s'élargit au moyen d'une pièce de raccordement conique derrière la tête de soufflage pour prendre un diamètre approximativement égal au diamètre de la filière de la tête de soufflage de sorte qu'au moment de la mise en marche de l'installation il est encore possible de relever la feuille plastique en gaine qui, initialement n'est pas étirée, tout en créant pour l'air de refroidissement intérieur descendant un espace annulaire à proximité de la feuille plastique.Passant dans cet espace annulaire, l'air de refroidissement descend à contre-courant par rapport à la feuille plastique et, traversant le canal 12 de forme annulaire isolé thermiquementpré- vu dans la tête de soufflage, s'échappe à l'extérieur. Â l'intérieur de la chemise tubulaire extérieure 7, la feuille plastique en gaine est soutenue par des anneaux supports 20 dont la surface présente un faible coefficient de frottement par rapport au matériau de la feuille en gaine. Une fois le refroidissement terminé, la feuille plastique en gaine est aplatie de façon connue en soi au moyen des plaques 13, écrasée et tirée par la paire de rou leaux 14 et enroulée au moyen du dispositif de bobinage 15. Gracie à cette combinaison de dispositifs de refroidissements la pression de l'air et par conséquent le débit de passage s et l'effet de refroidissement des dispositifs de refroidissement intérieur et extérieur peuvent être considérablement augmentés, bien que la pression d'air nécessaire pour l'injection dans la gaine, c'est-à-dire pour l'étirage de la feuille plastique en gais ne soit seulement d'environ 5 mm de colonne d'eau.En effet, grâ- ce à la pression d'air qui s'y forme, la chemise tubulaire extérieure 7 forme appui pour la feuille en gaine qui est encore à l'état plastique. il suffit de régler au moyen d'éléments d'étrave glement non représentés prévus pour les souffleries 6 et 8 les quantités d'air de telle façon que la différence de pression entre la pression intérieure et la pression extérieure présente la valeur nécessaire pour l'étirage de la feuille en fonction deson épaisseur, soit par exemple environ 5 mm de colonne d'eau. te réglage des quantités d'air peut être effectué aussi bien à la main qu'automatiquement par l'intermédiaire de servo-commandes. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 2 est réalisée une amélioration encore plus grande de l'effet de refroidissement. La chemise tubulaire 7 qui tourne en même temps que l'élément de la bague de refroidissement Sa possède de façon non représentée une longueur qui est environ égale à une fois et demi la distance entre la ligue de solidification de feuille et la filière de la tête de soufflage de feuille, de sorte que l'appui de la feuille en gaine 3 encore à l'état plastique ainsi que le mouvement de rotation de la bague de refroidissement Sa, de la chemise tubulaire 7 et par conséquent aussi de l'air de refroidissement extérieur des la zone critique de la feuille en gaine restent assurés.Une deU#.#eL#a chemise tubulaire supérieure 16disposée au-dessus de la chemise tubulaire 7 et ayant approximativement la même longueur que cette dernière est par contre approvisionnée au moyen d'une bague de refroidissement 17 disposée à so extrémité supérieure en air de refroidissement envoyé par une soufflette 18, cet air se dirigeant à contre-courant vers le bas le long de la feuille en gaine 3 et s'échappant dans l'atmosphère en même temps que l'air de refroidissement qui arrive d'en bas par une fente ménagée entre les deux chemises tubulaires de refroidissement 7 et 16. L'avantage de ce dispositif est qu'une partie de l'air de refroidissement circule à contre-courant. Suivant une autre variante de réalisation non représentée, la totalité de la chemise tubulaire 7 est approvisionnée par une bague de refroidissement située en haut en air de refroidi#semezt qui sort par le bas en passant par une fente entre la chemise tubulaire et la surface de la tête de soufflage de feuille. Ce mode de réalisation permet d'obtenir l'effet de refroidissement optimal mais la dépense est encore plus importante que pour le mode de réalisation représenté à la figure 2, en particulier s'ilfaut prévoir un moteur-réducteur supplémentaire pour mettre en rotation la bague de refroidissement située en haut et la chemise tubulaire. Un autre inconvénient de ce mode de réalisation est la grande quantité d'air qui est projetée sur la tête de soufflage et sur les parties voisines de la presse à vis hélicoïdale et qui doit être compensée par une augmentation des dépenses de chauffage. On peut obtenir un accroissement supplémentaire de la puise sance de-refroidissement en utilisant de l'air pré-refroidi au lieu d'air se trouvant à la température ambiante. il va de soi que le dispositif de refroidissement suivant l'invention peut être également utilisé en liaison avec des têtes de soufflage de feuille sans bec rotatif et sans bagues de refroi dissement ni chemises tubulaires rotatives. Mais dans ce cas il faut stattendre aul inconvénients résultant de l'utilisation de tête de soufflage de ce genre, tels que formation de bandes et de points faibles sur la feuille ainsi qu'irrégularité du refroidissement à la périphérie et par conséquent diminution des tolérances de feuille. Outre les avantages mentionnés au début du dispositif de refroidissement suivant l'invention, il faut encore en noter un autre résultant de ce que, sous l'action de l'air de refroidissement sont également évacuées en même temps à l'extérieur les vapeurs émises par la feuille plastique à haute température. Ces vapeurs qui, autrement, se condensent et se déposent sur la feuille le plastique en formant une couche adhésive chaude provoquentsurtout ce qu'on appelle le blocage, consistant en ce que les parois de la gaine plastique mise à plat restent collées l'une à l'autre Ce blocage ne se produit pas lorsqu'on utilise le procédé de refroidissement suivant l'invention parce qu'il n'y a plus de couche adhésive chaude. Par conséquent, lorsqu'on utilise le procédé de refroidissement suivant l'invention, la feuille plastique en gaine peut être mise à plat alors qu#le est à une température plus élevée qu'avec les procédés connus, dans lesquels on est obligé, avant la mise à plat, de ramener la feuille plastique à une température qui rend inactive la couche adhésive. Cette possibilité d'effectuer la mise à plat à une température plus élevée représente un avantage important en ce qui concerne l'augmentation de rendement réalisée avec le procédé de refroidissement suivant l'invention, car, moins la feuille doit être refroidie avant la mise à plat, plus elle peut être fabriquée rapidement. REVENDICAUIONS 1.- Procédé pour le refroidissement par air de la feuille en gaine plastique continue obtenue par soufflage au moyen d'une tête de soufflage, caractérisé en ce qu'au moyen d'une conduite d'air de refroidissement traversant la tête de soufflage, l'air de refroidissement est introduit dans la feuille en gaine sous une pression telle que la pression d'air à l'intérieur de la feuille en gaine est supérieure à la pression de soufflage nécessaire pour étirer la gaine encore à l'état plastique par rapport à la pression atmosphérique, et en ce que, dans la zone du parcours de refroidissement, la feuille en gaine est soumise sur sa face extérieure à l'action d'un courant d'air de refroidissement dont la pression est inférieure à la pression d'air régnant à l'intérieur de la gaine d'une quantité égale à la surpression nécessaire pour l'étirage. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une chemine tubulaire entourant à l'extérieur la feuille en gaine à une faible distance de celle-ci s'étend à partir du bec de la tête de soufflage sur une longueur qui est au moins égale à la distance entre la ligne de solidification de feuille et la filière de la tête de soufflage, cette chemise tubulaire étant raccordée à une source d'air sous pression pour l'air de refroidissement extérieur. 3. - Dispositif suivant revendication 2 caractérisé en ce que la longueur de la chemise tubulaire est égale à deux à trois fois la distance entre la ligne de solidification de feuille et le bec de tête de soufflage. 4.- Dispositif suivant revendication 2 ou 3 caractérisé en ce qu'il est prévu pour l'arrivée de l'air de refroidissement intérieur un tuyau d'arrivée d'air passant à travers le bec de la tête de soufflage et s'étendant sur une longueur sensiblement égale à celle de la chemise tubulaire, une ou plusieurs lumières de sortie d'air étant prévues entre ce tuyau et la filière de la teste de soufflage. 5.- Dispositif suivant revendication 4 caractérisé en ce que le tuyau d'arrivée d'air s'élargit en forme de c8ne à la suite de la tête de soufflage puis prend une forme cylindrique Jusqu'à son extrémité, le diamètre de la partie cylindrique étant légèrement inférieur au diamètre de la filière de la tête de soufflage. 6.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 5 caractérisé par l'utilisation d'une tête de soufflage à arrivée latérale de la masse plastique fondue. 7.- Dispositif suivant une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'orifice de sortie à l'extrémité du tuyau d' arn- vée d'air comporte des chicanes disposées tangentiellement. 8.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur de la chemise tubulaire plusieurs anneaux supports destinés an guidage de la feuille en gaine dont la surface extérieure présente un faible coefficient de frottement par rapport au matériau plastique de la feuille en gaine. 9.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que la chemise tubulaire est fixée à 1a bague de refroidissement extérieure de la tête de soufflage de feuille. 10.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 8 caractérisé en ce que, à son extrémité supérieure, la chemise tubulaire est fixée à une bague de refroidissement et en ce que lair de refroidissement s'échappe en bas par une fente ménagée entre la chemise tubulaire et la surface de la tette de soufflage 11.- Dispositif suivant une des revendications 2 à 8 caracsén risé en ce que la chemise tubulaire est en deux parties et en ce que la partie inférieure de chemise tubulaire fixée sur la beg-us de refroidissement extérieure de la tête de soufflage de feuille s'étend sur une longueur d'environ une fois et demie la distance entre la ligne de solidification de feuille et la filière de la tête de soufflage tandis que la partie supérieure de la chemise tubulaire est alimentée en air de refroidissement par une bague de refroidissement disposée à son extrémité supérieure, les deux courants d'air de refroidissement s'échappant à l'extérieur par une fente formée entre les deux parties de chemise tubulaire.