Brevet FR2081657A1 — publié le 19711210

i 2081657 Lorsqu'on fabrique par soufflage des feuilles en gaine en ma tière thermoplastique, le refroidissement par air de la feuille donne des résultats particulièrement avantageux car les feuilles en gaine ainsi obtenues présentent des qualités d'utilisation no-5 tablement plus équilibrées que les feuilles refroidies par eau. Mais étant donné que la capacité de refroidissement de l'air froid est limitée, on a réalisé des installations qui permettent de refroidir par air la feuille soufflée également sur sa face intérieure. Des résultats particulièrement satisfaisants ont été obte-10 nus avec un dispositif déjà connu de refroidissement intérieur de feuille plastique dans lequel l'échange d'air se fait à travers la tête de soufflage car, de cette façon, non seulement l'effet de refroidissement est amélioré, mais on peut évacuer de la feuil le en gaine les vapeurs, etc, qui se dégagent, de telle sorte que, 15 même avec des débits de sortie élevés, on obtient une feuille sans blocage. Cependant, de tels dispositifs de refroidissement nécessitent des têtes de soufflage ayant de grands orifices de passage centraux pour laisser passer les conduites d'échange d'air si l'on 20 veut obtenir un effet de refroidissement satisfaisant. Ces grandes ouvertures posent des problèmes en ce qui concerne la forme à donner aux canaux d'écoulement pour la masse fondue car celle-ci doit passer tout autour de 1',orifice central puis être rassemblée à nouveau et, de ce fait, des marques caractérisées d'écoulement 25 et par conséquent de mauvaises tolérances ne sont évitables que très difficilement, surtout avec des débits de sortie très élevés. On connaît déjà un type de tête de soufflage à grand orifice central dans, lequel la masse pâteuse est introduite latéralement dans un canal distributeur sensiblement annulaire, la chute de 30 pression le long du canal distributeur s'étant avérée comme très désavantageuse. On a essayé de compenser la chute de pression au moyen de fentes d'étranglement excentriques. Pour ces fentes, l'excentricité se rapporte à l'ensemble de l'anneau formé par le canal annulaire dont le centre coïncide avec l'axe de la tête de 35 soufflage. Plus elle s'éloigne du point d'arrivée latéral, plus la fente d'étranglement s'élargit, de sorte que la chute de pression le long du oanal annulaire est compensée lorsque la masse fondue sort de ce canal dans la direction de soufflage. Mais on a constaté que ces fentes d'étranglement excentriques étaient forte 4-0 ment dépendantes de la viscosité de la masse fondue. 71 07090 2 2081657 On connaît de plus des têtes de soufflage fonctionnant suivant le principe des têtes d'extrusion pour couvrir les câbles, dans lesquelles le canal d'arrivée bifurque, les parois latérales de canal qui font suite étant poussées jusqu'à deux arêtes for-5 mant tranchant et se rejoignant en gros en forme de triangle. Mais il se produit alors le long des arêtes d'écoulement des bandes de couche limite qui s'étendent dans le sens radial à travers toute la couche de la feuille qui est ensuite formée, ce qui rend inévitable la formation d'amincissements non admissibles représen 10 tant des emplacements où le matériau est trop faible. D'autres ty pes de dispositif dérivés de ce principe présentent ce défaut essentiel. S'agissant de têtes de soufflage à alimentation centrale sans orifice de passage on connaît depuis assez longtemps une tê-15 te de soufflage dans laquelle il est prévu plusieurs trous de fai ble longueur dirigés dans le sens radial et, se raccordant à chaque trou, des canaux en spirale dont les parois latérales forment avec le corps de tête des fentes allant en s'élargissant peu à peu, en sortant desquelles les courants partiels se superposent 20 plusieurs fois en couches successives ce qui permet d*éviter tota lement les marques d'écoulement. Mais la jonction de ces canaux distributeurs en spirale avec les canaux partiels bifurqués connus, l'arrivée de la masse fondue se faisant latéralement, a donné un résultat non satisfaisant car en raison de la forme de la 25 section transversale des canaux partiels nécessitée par des impératifs de fabrication et en raison de leur longueur, la formation de couches limites dans ces canaux était si caractérisée qu'il n'était pas possible d'éviter les marques d'écoulement et par conséquent de très mauvaises tolérances. 30 La présente invention propose une tête de soufflage de feuil le pour la fabrication de feuilles plastiques en gaine, comportant un grand orifice central pour le montage d'équipements spéciaux faisant saillie à l'intérieur de la feuille en gaine, l'arrivée de la masse plastique fondue s'effectuant latéralement et 35 le canal d'amenée bifurquant en deux canaux partiels, cette tête de soufflage se présentant sous une forme telle que les canaux distributeurs mentionnés ci-dessus et de préférence en spirale peuvent être utilisés sans qu'il y ait pour autant à craindre de marques d'écoulement désagréables. 40 Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait que le 71 07090 3 2081657 courant de matière fondue est fractionné essentiellement dans un plan dirigé radialement par rapport à la tête de soufflage entre les canaux partiels, le canal partiel qui reçoit le courant partiel opposé à la buse se raccordant progressivement avec le canal 5 distributeur en spirale correspondant par l'intermédiaire d'un coude ayant sensiblement une forme en U. Grâce au fait que le fractionnement en courants partiels s'effectue dans un plan sensi blement radial alors qu'il s'effectuait jusqu'à maintenant dans un plan axial, le matériau de couche limite du trou d'arrivée com 10 mun arrive principalement à la paroi supérieure du canal en ce qui concerne le canal partiel situé du coté de la tête de souffla ge et, sur la paroi inférieure du canal, dans le canal partiel si tué à 1'opposé de la buse. Etant donné que ce dernier canal partiel subit ensuite une déviation en U, le matériau de couche limi 15 te venant du trou d'arrivée arrive également pour l'essentiel sur la paroi supérieure du canal dans le canal distributeur en forme d'hélice qui fait suite à la partie de canal en U, tandis que le matériau frais sortant du milieu du trou d'arrivée se trouve sur la paroi inférieure du canal. On évite donc au fond des canaux 20 distributeurs des dépôts de couche limite qui seraient particuliè rement désavantageux à cet endroit car c'est le fond du canal qui est le plus éloigné de la fente de sortie, compte tenu de la section transversale du canal et c'est là qu'il y a une stagnation du courant d'écoulement. Grâce au fait que le matériau frais est 25 introduit dans les parties de paroi de canal susceptibles de rece voir un dépôt de couche limite, le matériau qui s'y trouve est chassé et évacué par exemple quand on passe à une couleur différente et le matériau ne peut rester très longtemps sur ces parties de paroi lorsque le dispositif continue à fonctionner. $0 Selon un développement avantageux de l'invention, le canal d'arrivée et les canaux partiels sont formés par les gorges semi-circulaires tournées l'une vers l'autre de deux disques placés l'un sur l'autre et, à l'emplacement où le canal d'arrivée bifurque pour former les canaux partiels, les deux rainures peuvent, 35 sans cloisons de séparation, se poursuivre dans des sens opposés pour former chacune un canal partiel. On a constaté d'une façon surprenante que la séparation nette que l'on veut obtenir du courant de matière fondue qui arrive, s'effectue sans arête tranchan te partageant en deux le courant de matière fondue, uniquement 4-0 par le fait que la moitié supérieure du canal passe le long de la 71 07090 4 2081657 moitié inférieure du canal en s*éloignant de lui. En donnant à l'emplacement de bifurcation la forme qui vient d'être décrite suivant l'invention, on réalise comme on le désire une rotation latérale d'environ 20° de l'axe de symétrie des courants partiels. 5 A 1'embranchement, chaque courant partiel parcourt en effet une courbe de presque 90°• Il va de soi que le courant est plus fort à la périphérie de la courbe, c'est-à-dire à l'extérieur, qu'à l'intérieur de la courbe. Etant donné qu'à partir de l'emplacement de bifurcation, où chacun des courants partiels passe seule-10 ment au-dessus ou au-dessous du joint de séparation des deux disques, les courants partiels sont déviés respectivement vers le bas et vers le haut dans les canaux partiels, qui sont disposés par moitié dans chacun des deux disques, il en résulte, par suite de la force du courant d'un côté de tronçon, une rotation à gau-15 che pour le tronçon de droite et une rotation à droite pour le tronçon de gauche. Cette double rotation contribue d'une façon supplémentaire à ce que le fond des canaux distributeurs en spira le ne reçoive que du matériau frais provenant du milieu du canal d'arrivée. 20 Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, les canaux distributeurs en spirale présentent dans leur partie initiale fermée, jusqu'au début de l'ouverture de la fente, une section transversale ayant sensiblement la forme de trois quarts de cercle tandis que la section transversale des canaux partiels 25 d'arrivée est sensiblement circulaire. En donnant ainsi la forme de trois quarts de cercle à la section transversale de la partie initiale des canaux distributeurs en spirale, on facilite encore l'arrivée du matériau frais juste sur les parties de la paroi des canaux distributeurs hélicoïdaux cù on est le plus en droit de 30 craindre des dépôts de couche limite, c'est-à-dire dans l'angle entre la partie de paroi de canal à section circulaire et la partie de paroi rectiligne formée par la paroi de la cage ou enveloppe . Les caractéristiques et avantages de la présente invention 35 ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple, en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente en coupe longitudinale une tête de soufflage de feuille suivant l'invention comportant à l'intérieur un dispositif de refroidissement de feuille; 40 - la figure 2 montre schématiquement les conditions d'écou 71 07090 5 2081657 lement dans le canal d'arrivée qui bifurque, en indiquant le tracé de la couche limite; - la figure 3 représente le principe du partage du courant de masse fondue arrivant, effectué dans la direction de la bifur-5 cation. La masse pâteuse refoulée par la presse à filer indiquée en 1 est amenée en traversant le raccord 2 avec le canal d'arrivée 3 dans le corps de tête de soufflage 4. Une douille d'étanchéité 5 dirige la masse fondue vers les canaux partiels 6*, 6". Ces ca-10 naux partiels sont avantageusement ménagés dans le joint de séparation 7 de deux disques 8, 9 placés l'un sur l'autre de sorte que les canaux 6', 6" possèdent une section transversale de forme circulaire qui est favorable au point de vue de l'écoulement des fluides. Selon l'invention, la moitié inférieure du courant de 15 masse pâteuse provenant du canal d'arrivée 3 est dirigée dans le canal partiel 6' et la moitié supérieure de ce courant est dirigée dans le canal partiel 6". Les figures 2 et 3 montrent de façon plus détaillée la forme de la bifurcation 10 des canaux. Gomme le montre la figure 3, les gorges ménagées dans les disques 8 20 et 9» de section transversale semi-circulaire, qui forment le canal d'arrivée 3 sont simplement séparées l'une de l'autre au point de bifurcation et s'en éloignent dans des directions opposées. En conséquence, le courant de mq.sse pâteuse amené dans le canal d'ar rivée est partagé de façon voulue dans le sens radial par rapport 25 à la tête de soufflage entre les deux canaux partiels 6', 6",sans qu'il soit besoin de prévoir une arête de partage, uniquement par le fait que la moitié supérieure du canal passe le long de la moi tié inférieure du canal en s'en éloignant. L'angle périphérique de 220° de la couche limite sur les canaux partiels 6', 6", repré-30 senté à la figure 2, ou l'angle résiduel de 140° où ne se trouve que du matériau frais sur les parois du canal, sont déterminés par calcul et aussi par expérience comme étant proportionnels à la demi-circonférence du canal d'arrivée 3 et à la longueur radia le de la surface de séparation horizontale des moitiés de boudin 35 de pâte la forme prévue par l'invention pour le point de bifurcation 10 permettant d'obtenir comme on le désire une rotation laté raie de 20° de l'axe de symétrie. Ensuite les courants partiels de masse pâteuse sortant des canaux partiels 6', 6" sont dirigés, par la déviation en forme 40 d'U 11' et la déviation en forme d'S 11", dans les canaux distri 71 07090 6 2081657 buteurs hélicoïdaux 12', 12". Les positions des couches limites provenant du canal d'arrivée qui en résultent sont figurées en gros traits interrompus dans les différentes sections transversales de la figure 2, il y a lieu de noter que les déviations 11' 5 et 11" représentées en traits interrompus et les canaux distributeurs hélicoïdaux 12', 12" de la figure 2 ont été rabattus latéra lement de 90° alors qu'en fait ces déviations 11', 11" s'étendent dans le sens de l'axe de la tête de soufflage. Par suite de la dé ■viation de180° du canal partiel 61 la couche limite, qui, dans le 10 canal partiel 6' se trouve dans la zone inférieure a été déplacée vers le haut dans le canal distributeur 12' tandis que la couche limite qui se trouve de toute façon en haut dans le canal partiel 6" reste en haut également dans le canal distributeur 12" puisque la déviation est seulement en forme d'S. 15 Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les canaux distributeurs 12', 12" ménagés dans la partie intérieu re 13 du corps de tête de soufflage présentent dans la partie allant de leur début 11', 11" jusqu'à l'emplacement du début d'admission 14', 14" une section transversale qui n'est pas en forme 20 de demi-cercle mais de trois quarts de cercle. Si, comme il semblerait normal en soi, de le faire, les canaux hélicoïdaux étaient creusés dans la partie intérieure 13 du corps de tête avec une fraise à queue de façon à obtenir une section transversale en demi-cercle ou en U, il se formerait entre le fond du canal et l'a-25 lésage intérieur du corps un angle caractérisé dans lequel se déposerait du matériau de couche limite. En donnant à la section transversale une forme en trois quarts de cercle et en guidant d'une façon particulière le matériau frais provenant du centre du canal d'arrivée 3> on évite les dépôts désavantageux de matériau 30 de couche limite au fond des canaux 12', 12" jusqu'au point d'aêr-mission 14', 14" de sorte qu'il ne peut se produire de marques d'écoulement ni d'amincissements dans la feuille plastique. Après que le courant hélicoïdal se soit transformé en courant axial en sortant peu à peu par les fentes qui vont en s'élar 35 gissant entre les parois latérales des canaux distributeurs 12', 12" et le trou intérieur du corps de tête de soufflage, la masse pâteuse est transformée en feuille en gaine 18 par la fente de bu se 17 formée par les bagues de buse 15, 16 représentées de façon simplifiée, et cette feuille en gaine est de façon connue en soi 40 refroidie, retirée et enroulée. Le refroidissement intérieur par- 71 07090 7 2081657 ticulièrement avantageux de la feuille qui provoque en même temps un refroidissement souhaitable de la bague de buse 15 est représenté de façon simplifiée par le tuyau d'air 19, le canal annulai re 20, la bague conductrice d'air 21 et le tube d'évacuation 22. 5 Pour simplifier le dessin on n'a représenté ni le chauffage de la tête de soufflage ni l'isolation thermique souhaitable des canaux d'air 20 et 22 car ces détails peuvent être réalisés à l'aide de moyens connus. Il est possible sans aucune difficulté de munir les canaux 10 partiels 6', 6" de bifurcations supplémentaires qui débouchent dans un nombre correspondant de canaux distributeurs hélicoïdaux 12; mais, dans ce cas, le guidage précis et symétrique des couches limites ne serait plus possible. 71 07090 8 2081657 REVENDICATIONS 1.- Tête de soufflage de feuille pour la fabrication de feuilles plastiques en gaine, comportant un grand orifice central permettant de monter des équipements spéciaux faisant saillie à 5 l'intérieur de la feuille en gaine, avec arrivée latérale de la masse pâteuse de matière plastique fondue et avec bifurcation du canal d'arrivée en deux canaux partiels, caractérisée en ce que les canaux partiels se transforment de façon connue en soi en canaux distributeurs hélicoïdaux ouverts en direction du corps de 10 tête de soufflage et qui, du fait que la hauteur des parois latérales diminue peu à peu, forment avec la paroi du corps de tête de soufflage des fentes allant en s1 élargissant dans le sens de circulation de telle sorte que le courant hélicoïdal se transforme peu à peu en un courant axial et que le courant de masse pâteu 15 se soit partagé pour l'essentiel dans un plan radial par rapport à l'axe de la tête de soufflage entre les deux canaux partiels, le canal partiel qui reçoit le courant partiel opposé à la buse se raccordant progressivement par l'intermédiaire d'un coude affectant sensiblement la forme d'un U avec le canal distributeur 20 hélicoïdal correspondant. 2.- Tête de soufflage de feuille suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le canal d'arrivée et les canaux partiels sont formés par des gorges de section semi-circulaire, tournées l'une vers l'autre, creusées dans deux disques reposant l'ion sur 25 l'autre, et en ce qu'au point de bifurcation, les deux gorges s'é loignent l'une de l'autre dans des sens opposés sans cloison de séparation et conduisent chacune à un canal partiel. 3.- Tête de soufflage de feuille suivant la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que, dans leur partie initiale fermée al- 30 lant jusqu'au début de l'orifice de la fente, les canaux distribu teurs hélicoïdaux ont -une section transversale affectant sensible ment la forme de trois quarts de cercle tandis que les canaux par tiels d'arrivée ont une section transversale sensiblement circulaire.