Brevet FR2039428A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de calibrage de profilés extrudés en matière plastique, produits dont les profils d'extrusion peuvent être aussi bien ouverts, notamment profilés en U ou en T, que fermés, creux ou 5 pleins ; ils peuvent même être constitués par une combinaison de ces différents profils. Dans ce qui suit, le mot "calibrage" désigne l'opération d'ajustement de la section d'un profil extradé à la forme et aux dimensions définitives. On sait que la section d'un produit 10 extrudé se modifie fréquemment, en aval de 1'extrudeuse, à cause du manque de rigidité du matériau encore chaud, ce qui est particulièrement le cas des matériaux thermoplastiques ; la cause peut aussi résider dans des phénomènes de relaxation ou de contraction d'origine chimique. 15 On connaît déjà, dans l'art antérieur, plusieurs dispo sitifs de calibrage, c'est-à-dire de mise aux dimensions et de refroidissement, de profilés en matière plastique extrudée. Par exemple, pour éviter la formation de sphéroïdes, dans le cas des polymères thermoplastiques, ces profilés sont 20 traités, à la sortie de 1'extrudeuse, au moyen d'ondes ultrasonores émises dans un tambour vibrant rempli d'eau, et la chambre de mise aux dimensions est raccordée à une chambre de refroidissement simplement remplie d'eau. Dans un autre dispositif connu, le produit extrudé est 25 complètement entouré d'eau, alors que l'espace au-dessus de l'eau est en dépression. Dans ce dispositif,, tout comme dans le précédent, les forces hydrostatiques, agissant sur le profil qu'il s* agit de dimensionner, n'ont pas une action uniforme, ce qui a un effet défavorable sur le calibrage. Cette hétérogénéité des for-30 ces agissant sur le profilé ne peut être éliminée, même si, comme dans ce dernier dispositif, on met en dépression l'espace au—dessus du bain d'eau. Ces deux procédés ne permettent d'ailleurs pas d'atteindre de grandes vitesses d'extrusion, en particulier à cause de 35 l'effort opposé pendant le passage dans l'eau. On rencontre également, dans la pratique, un dispositif d'extrusion, dans lequel le produit extrudé est refroidi indirectement par l'intermédiaire d'un support placé à la sortie de 1* extrudeuse, et dans lequel un liquide réfrigérant est mis en cir-k0 culation. Ce dispositif ne permet d'obtenir ni une véritable mise 2039428 70 14542 2 2039428 aux dûtensions, ni un refroidissement important. Dans un autre dispositif connu, des canaux hélicoïdaux, aménagés dans tin tube et disposés à la sortie de 11 extrudeuse, contiennent un liquide qui se trouve vaporisé par une mise en 5 dépression, ce qui a pour effet d'en extraire la chaleur de va-pararisarfeion, afin d'assurer le refroidissement de la pièce extru-dée*. Mais, dans ce dispositif, la vitesse de la veine de liquide est fàifele et, par conséquent, le transfert de chaleur est, lui aussi, peu important. Ce transfert de chaleur ne peut être impor-10 tant que dans la zone, de peu d'étendue, où le liquide se vaporise, et n'est pas régulièrement réparti sur la périphérie du produit extrudé. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, tout en permettant d'obtenir un important transfert de 15 chaleur, lors du calibrage d'un produit extrudé, et d'atteindre une vitesse de défilement de ce produit particulièrement élevée. Ainsi, l'invention réalise un procédé de calibrage de profilés extrudés creux, en matière plastique, dont l'intérieur se trouve à la pression atmosphérique, la mise aux dimensions 20 étant accompagnée d'un refroidissement qui comprend simultanément la projection d'un liquide réfrigérant et l'emploi d'un fluide gazeux que l'on met en dépression. Une caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention consiste à ajouter au liquide réfrigérant un agent mouil-25 lant et/ou un agent ayant un effet de lubrification de la surface desdits profilés creux. La présente invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé. Le nouveau dispositif ne comprend qu'une seule chambre de refroidissement et plusieurs pla— 30 ques ou disques de calibrage disposés, sans se toucher, les uns derrière les autres, dans ladite chambre, ces disques ou plaques comportant des passages, dont les profils sont adaptés à ceux des pièces creuses extrudées que l'on désire obtenir ; entre la paroi intérieure de la chambre et les flans ou plaques, est 35 ménagé un espace libre, dans lequel sont disposés des moyens de pulvérisation de liquide ; le dispositif comporte, en outre, une prise de vide, dans la paroi de la chambre de refroidissement. Dans une réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, le fond de la chambre de refroidissement présente 40 une dépression pour recevoir le fluide réfrigérant; cette dépres 14542 3 2039428 sion est reliée aux moyens de pulvérisation par l'intermédiaire d'un circuit hydraulique à pompe de circulation, comprenant éventuellement un échangeur de chaleur. Dans une autre réalisation avantageuse du dispositif 5 selon l'invention, la chambre de refroidissement est munie, à ses entrée et sortie, de moyens d'étanchéité ; ces moyens peuvent être constitués par des feuilles élastiques ou analogues. La chambre comporte en outre un raccordement tubulaire, servant à l'introduction du liquide de refroidissement dans le circuit 10 de réfrigérant, ce raccordement étant.avantageusement disposé à la partie supérieure de la chambre ; la prise de vide, disposée au fond de la chambre, débouche de préférence au-dessus de la dépression. L'invention prévoit également que la chambre de refroi-15 dissement peut être prolongée, dans le sens d'extrusion, au-delà des plaques de calibrage, pour constituer, avec les moyens de pulvérisation, une zone de simple refroidissement. Dans une variante de réalisation de l'invention, les passages des plaques de calibrage peuvent se rétrécir d'une pla-20 que à l'autre. Dans une autre variante du dispositif selon l'invention adaptée en particulier à la réalisation de profils ouverts ou de profils comportant des ailes ou des parties méplates, des chambres d'amenée de liquide sous pression, reliées au circuit de 25 réfrigérant ou à un autre moyen générateur de pression, sont disposées sur les plaques de calibrage, au voisinage desdites ailes ou parties méplates. Enfin, dans une réalisation particulière de cette variante, les chambres d'amenée de liquide sous pression peuvent 50 occuper l'intervalle compris entre des plaques consécutives, ou être réunies en une seule chambre continue. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de l'exemple non limitatif décrit ci-après, avec référence aux dessins annexés. 35 Fig. 1 est une vue latérale d'un dispositif conforme à l'invention. Pig. 2 est une vue partielle, agrandie, de la partie A du dispositif de la figure 1, la façade avant de la chambre de refroidissement étant enlevée. 40 Pig. 3 est une coupe selon A-A des éléments représentés 70 14542 2039428 sur la figure 2. Pig. 4 correspond à la figure 3» pour une autre forme de réalisation. Fig. 5 est une vue latérale du dispositif de la figure 5 4. Le dispositif de calibrage pour mise aux dimensions et refroidissement simultanés de profilés extrudés 1 en matières thermoplastiques, que représentent les figures, comporte une chambre de refroidissement 2 contenant les outils de calibrage 10 et des dispositifs de refroidissement. La chambre 2 contient une pluralité de plaques ou disques de calibrage 3 dans lesquels sont pratiqués des passages k ajustés au profil d' extrusion. Des moyens 5 pour pulvériser un fluide de refroidissement sont disposés au voisinage de ces plaques de calibrage ; dans l'exemple de réa-15 lisation, ces moyens vont au-delà des plaques, le long du profilé traversant la chambre de refroidissement. Le fluide réfrigérant, projeté par ces moyens de pulvérisation 5» rencontre le profilé 1 qu'il s'agit de calibrer. Ce réfrigérant,- qui possède également un effet lubrifiant, peut être, à titre d'exemple, de l'eau addi-20 tionnée d'un agent mouillant et/ou d'un produit lubrifiant. Il est également possible d'utiliser d'autres liquides, tels que les émulsions du genre de celles qui sont employées pour la coupe des métaux. Afin de ne mettre en oeuvre qu'une quantité de fluide 25 réfrigérant relativement réduite, le fond 6 de la chambre 2 comporte une dépression 7» dans laquelle ce fluide est recueilli, pour être renvoyé aux organes de pulvérisation 5* après avoir été refroidi, cela par-un circuit hydraulique ÎO à pompe de circulation 8 et un échangeur de chaleur 9» 30 Les plaques de calibrage 3 sont constituées par de sim ples feuilles, par exemple par de la tôle d'acier ou de tout autre matériau convenable. Les dimensions de leurs ouvertures correspondent à celles du profilé à calibrer0 II peut d'ailleurs ê-tre opportun de donner à ces passages k des dimensions qui dé-35 croissent légèrement de plaque en plaque, dans le sens de 1 ' extrusion, de façon que la mise aux dimensions s'effectue progressivement, comme dans un processus d'étirage. Un dispositif de traction du produit extrudé peut alors être avantageusement monté à la suite du dispositif selon l'invention. %G Les figures 1 à 3 représentent une forme de réalisation 70 14542 5 2039428 correspondant à des profilés creux, dont l'intérieur est à la pression atmosphérique. La chambre de refroidissement 2 et le circuit de réfrigérant 10 sont étanches, et le manchon d'aspiration 16 est relié à un générateur de vide. L'entrée et la sor-5 tie de la chambre sont munies de moyens d'étanchéité réalisés au moyen de feuilles de matériaux élastiques 12, ou analogues. Un manchon tubulaire 11 permet d'introduirë, dans la-chambre, des fluides réfrigérants, liquides ou gazeux, pour compenser les pertes dues à l'entraînement de liquide hors de la 10 chambre par la surface mouillée du profilé, ou bien, s'il s'agit de gaz, pour compenser les pertes résultant des fuites inévitables. En outre, les fluides de refroidissement sont partiellement extraits hors de la chambre de refroidissement par le tube d'aspiration 16 relié au générateur de vide. 15 Les figures 4 et 5 représentent une forme d'exécution d'un profilé creux 1 comportant une aile 13. Le dispositif comporte alors des chambres 14 d'amenée de liquide sous pression, disposées sur les plaques de calibrage 3» au voisinage de l'aile 13 du profilé. Ces chambres sont reliées au circuit de liquide 20 ou à tout autre moyen générateur de fluide sous pression, de sorte qu'il s'établit une force agissant dans le sens de la flèche 15. Dans 1*exemple de réalisation de la figure 5» les chambres d'amenée de fluide sous pression des plaques de calibrage consécutives 3 sont réunies en une chambre 14. 25 On voit donc, à la lumière de cet exemple non limita tif de mise en oeuvre de l'invention, que cette dernière a pour avantage de permettre un calibrage parfait, c'est-à-dire un refroidissement et une mise aux dimensions définitives, des profilés extrudés, plus particulièrement des profilés en matières 30 plastiques, sortant directement d'une extrudeuse ; et cela tout en autorisant de grandes vitesses d'extrusion et de défilement du produit. La formation rapide, à la surface du profilé extrudé, d'une pellicule refroidie et durcie sous l'effet de la projection 35 de fluide réfrigérant, contribue à ce résultat. Cette pellicule se forme entre les premières plaques de calibrage 3 j elle a un effet stabilisateur et permet de supporter uniformément l'ensemble du profilé extrudé. Les plaques de calibrage 3 peuvent donc n'être disposées que sur une petite partie de la longueur de la 40 chambre de refroidissement. 70 14542 6 2039428 L'effet de refroidissement est particulièrement intense lorsqu'un agent mouillant et/ou lubrifiant est ajouté au réfrigérant, car le mouillage permet d'améliorer fortement le transfert de chaleur. Comme le fluide réfrigérant, en particulier s'il com-5 porte un lubrifiant, réduit au minimum la résistance due au frottement, la force, demandée au dispositif de traction du profilé, se réduit alors à celle qui est nécessaire pour accomplir le travail de mise aux dimensions. L'expérience a montré que la projection d'un liquide 10 réfrigérant, associé à l'action d'un réfrigérant gazeux sous pression réduite, permet d'obtenir, à la surface du profilé, une vitesse de refroidissement très élevée, représentant une amélioration de lOO à ÎOOO fois par rapport à tous les procédés et dispositifs connus à ce jour. Cette rapidité de refroidissement, jointe 15 à la réduction substantielle du frottement au passage des plaques de calibrage, permet d'atteindre une vitesse de défilement du profilé notablement accrue, tout en procurant un calibrage exact, avec raccourcissement de la distance sur laquelle doit être effectué le calibrage. 20 XI est bien entendu que cet exemple de mise en oeuvre de l'invention n'est nullement limitatif et que l'on peut utiliser bien des variantes ou modifications de détails, sans pour autant sortir du domaine de la présente invention. 70 14542 7 2039428 REVENDICATIONS 1. Procédé de calibrage de profilés extrudés, creux, en matière plastique, dont l'espace intérieur se trouve sous la pression atmosphérique, procédé dans lequel la mise du profilé aux dimensions 5 définitives s'effectue en cours de refroidissement, caractérisé en ce qu'on fait agir simultanément, sur le profilé creux, un liquide réfrigérant pulvérisé et un fluide gazeux, ce dernier étant sous pression réduite. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on a-10 joute au fluide réfrigérant un agent mouillant et/ou un agent e- xerçant un effet de lubrification sur la surface des profilés creux. 3. Dispositif pour le calibrage de profilés extrudés, comportant une chambre de refroidissement par fluide, caractérisé en ce que, 15 dans ladite chambre, sont disposées plusieurs plaques ou disques de calibrage, placés les uns derrière les autres, comportant chacun un passage, dont le profil est adapté aux dimensions du profilé creux extrudé que l'on désire obtenir, des moyens de projection d'un fluide réfrigérant sur le profilé étant prévus dans la 20 chambre. 4. Dispositif suivant la revendication 3» caractérisé en ce qu1 entre la paroi intérieure de la chambre de refroidissement et les plaques de calibrage, un espace libre est aménagé, dans lequel sont disposés des organes de pulvérisation du fluide réfrigérant, 25 et en ce qu'un manchon d'aspiration d'un générateur de vide est disposé dans la paroi de ladite chambre. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le fond de la chambre de refroidissement présente une dépression pour recevoir le liquide réfrigérant, et en,ce qu'un circuit 30 hydraulique, comportant une pompe de circulation, et éventuellement un échangeur de chaleur, est relié d'une part à ladite dépression et d'autre part aux organes de pulvérisation. 6. Dispositif selon une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'entrée et la sortie de la chambre de refroi- 35 dissement sont rendues étanches par des éléments d'étanchéité et en ce qu'un raccordement tubulaire pour le liquide de refroidissement est disposé à la partie supérieure de la chambre, l'extrémité du manchon tubulaire d'aspiration du générateur de vide débouchant au-dessus de ladite dépression. kO 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 3 à 5, ca- 70 14542 8 2039428 ractéirisé en ce que la chambre de refroidissement est prolongée, dans* le sens d'extrusion, au-delà des plaques de calibrage, pour y constituer, avec les moyens de pulvérisation, une zone consacrée seulement au refroidissement. 58. Dispositif selon une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les passages des plaques de calibrage diminuent progressivement de plaque en plaque. 9o Dispositif selon une quelconque des revendications 3 à 7» particulièrement pour calibrage de profilés ouverts ou comportant 10 des ailes ou des parties méplates, caractérisé en ce que des chambres d'amenée de liquide sous pression, reliées au circuit de réfrigération ou à tout autre moyen générateur de pression, sont disposées sur les plaques de calibrage, au voisinage desdites ailes ou parties méplates 15 10; Dispositif selon la revendication 9» caractérisé en ce que les chambres d'amenée de fluide sous pression occupent tous les intervalles compris entre les plaques consécutives, ou bien sont réunies en une seule chambre continue.